CN107569246B - 一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法。装置包括语音数据采集模块、语音关键词识别模块、PTT按键记录模块以及管制员反应时间输出模块；其中：语音数据采集模块分别与语音关键词识别模块和PTT按键记录模块连接，语音关键词识别模块和PTT按键记录模块同时与管制员反应时间输出模块连接。本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法结合管制员工作的实际情况，可以高效地自动提取管制员回复飞行机组的反应时间，提高了准确度，避免了手动提取反应时的繁琐，为实现定量评价管制员的警觉性水平，预防疲劳风险提供了可能性。

Description

一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法

技术领域

本发明属于人的警觉性测试技术领域，特别是涉及一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法。

背景技术

测量人的警觉性特别是测量管制员语音反应是涉及生理医学、心理学、人类工效学的一种重要测量技术。现阶段，我国民航管制部门对管制员警觉性的测量主要还是局限于定性分析和主观性判断，而诸如脑电、心电等客观测量方法也只能脱离管制员工作岗位而在实验室进行，因此对管制员的疲劳风险缺乏实时有效的测量程序和技术手段。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法。

为了达到上述目的，本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置包括：语音数据采集模块、语音关键词识别模块、PTT按键记录模块以及管制员反应时间输出模块；其中：语音数据采集模块分别与语音关键词识别模块和PTT按键记录模块连接，语音关键词识别模块和PTT按键记录模块同时与管制员反应时间输出模块连接。

所述的语音数据采集模块为语音信号采集电路，与管制员佩戴的耳机接口对接；语音关键词识别模块为语音识别处理器；PTT按键记录模块与管制员使用的PTT按键接口连接；管制员反应时间输出模块为运算处理器。

本发明提供的利用嵌入式管制员疲劳风险测量装置的测量方法包括按顺序进行的下列步骤：

A、将语音数据采集模块插入管制员佩戴的耳机接口，使其嵌入到陆空通话系统中；

B、利用语音数据采集模块实时采集陆空通话语音信号，然后传送给语音关键词识别模块，语音关键词识别模块利用语音识别技术从一组陆空通话语音信号中识别出连续两次提到相同航空器呼号的语音信号片段，然后利用端点监测技术提取出这组陆空通话语音信号的四个端点时刻，之后传送给管制员反应时间输出模块；四个端点时刻分别为飞行员开始通话的端点时刻；飞行员结束通话的端点时刻；管制员开始通话的端点时刻；管制员结束通话的端点时刻；

C、语音关键词识别模块进行语音识别的同时利用PTT按键记录模块记录管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′，然后传送给管制员反应时间输出模块；

D、管制员反应时间输出模块首先将语音关键词识别模块输出的四个端点时刻和PTT按键记录模块输出的管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′进行排序；

E、判断管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是否属于这五个时刻中最小的时刻，如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是最小的时刻，说明管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是管制员主动发送指令的时刻，不属于要截取的时间范畴，系统不做任何处理；

F、如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′不是最小的时刻，说明在管制员发送指令之前，飞行员正在与管制员通话，此时，管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是准备回复飞行员的时刻，则管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′前后两组语音片段属于系统想要截取的时间范畴，系统开始进行下一步的运算；

G、将管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′分别与上述语音关键词识别模块2输出的四个端点时刻做差，筛选出差值大于零的端点时刻；

H、最后从上述差值大于零的端点时刻中选出最小值作为管制员回复同一飞行机组的反应时间Δt并输出。

本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法结合管制员工作的实际情况，可以高效地自动提取管制员回复飞行机组的反应时间，提高了准确度，避免了手动提取反应时的繁琐，为实现定量评价管制员的警觉性水平，预防疲劳风险提供了可能性。

附图说明

图1为本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置结构框图。

图2为语音关键词识别模块工作过程示意图。

图3为确定一组通话中端点时刻示意图。

图4为本发明提供的利用嵌入式管制员疲劳风险测量装置的测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的嵌入式管制员疲劳风险测量装置包括：

语音数据采集模块1、语音关键词识别模块2、PTT按键记录模块3以及管制员反应时间输出模块4；其中：语音数据采集模块1分别与语音关键词识别模块2和PTT按键记录模块3连接，语音关键词识别模块2和PTT按键记录模块3同时与管制员反应时间输出模块4连接。

语音数据采集模块1为语音信号采集电路，与管制员佩戴的耳机接口对接，用于实时采集管制员和飞行员的陆空通话语音信号；语音关键词识别模块2为语音识别处理器，用于识别连续两次检测到相同航空器呼号的语音信号片段，以确定一组通话是否来自同一个管制员和同一个飞行员，然后输出这组通话的端点时刻；PTT按键记录模块3与管制员使用的PTT按键接口连接，用于记录管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′；管制员反应时间输出模块4为运算处理器，根据语音关键词识别模块2和PTT按键记录模块3确定的时刻值经过运算而最终提取出管制员回复飞行员的反应时间Δt并输出。

如图2所示，所述的语音关键词识别模块2连续两次检测到相同航空器呼号的语音信号片段，以确定一组通话是否来自同一个管制员和同一个飞行员，然后输出这组通话的端点时刻的具体方法是：首先对语音数据采集模块1采集的陆空通话语音信号进行预处理，包括语音信号的采集、预加重、加窗分帧操作，然后提取出反应语音信号关键特征的航空器呼号，之后将该航空器呼号与预先存储的航空器呼号库中的信息进行匹配，然后将相似度高的语音信号片段作为识别结果输出，最后利用端点监测技术识别出管制员和飞行员一组通话中的端点时刻；其中端点时刻包括以下四个时刻：飞行员开始通话的端点时刻；飞行员结束通话的端点时刻；管制员开始通话的端点时刻；管制员结束通话的端点时刻。

如图3、图4所示，本发明提供的利用嵌入式管制员疲劳风险测量装置的测量方法包括按顺序进行的下列步骤：

A、将语音数据采集模块1插入管制员佩戴的耳机接口，使其嵌入到陆空通话系统中；

B、利用语音数据采集模块1实时采集陆空通话语音信号，然后传送给语音关键词识别模块2，语音关键词识别模块2利用语音识别技术从一组陆空通话语音信号中识别出连续两次提到相同航空器呼号的语音信号片段，然后利用端点监测技术提取出这组陆空通话语音信号的四个端点时刻，之后传送给管制员反应时间输出模块4；四个端点时刻分别为飞行员开始通话的端点时刻；飞行员结束通话的端点时刻；管制员开始通话的端点时刻；管制员结束通话的端点时刻；

C、语音关键词识别模块2进行语音识别的同时利用PTT按键记录模块3记录管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′，然后传送给管制员反应时间输出模块4；

D、管制员反应时间输出模块4首先将语音关键词识别模块2输出的四个端点时刻和PTT按键记录模块3输出的管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′进行排序；

E、判断管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是否属于这五个时刻中最小的时刻，如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是最小的时刻，说明管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是管制员主动发送指令的时刻，不属于要截取的时间范畴，系统不做任何处理；

F、如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′不是最小的时刻，说明在管制员发送指令之前，飞行员正在与管制员通话，此时，管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′是准备回复飞行员的时刻，则管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′前后两组语音片段属于系统想要截取的时间范畴，系统开始进行下一步的运算；

G、将管制员手按PTT按键的时刻Tcsi′分别与上述语音关键词识别模块2输出的四个端点时刻做差，筛选出差值大于零的端点时刻；

H、最后从上述差值大于零的端点时刻中选出最小值作为管制员回复同一飞行机组的反应时间Δt并输出。

凡是利用本发明，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

本发明结合管制员工作的实际情况，提供了一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置及其方法，首先采用关键词识别技术提取反应语音信号的关键特征参数并与航空器呼号库中的信息进行匹配，精准定位反应时间截取范围，输出端点时刻；然后根据管制员手按PTT按键的特性采用平行电路记录管制员按键的时刻，输出按键时刻值；最终通过逻辑运算提取反应时间。其可以高效地自动提取管制员回复飞行机组的反应时间，提高了准确度，避免了手动提取反应时的繁琐，为实现定量评价管制员的警觉性水平提供了可能性。

Claims (2)

1.一种嵌入式管制员疲劳风险测量装置，其特征在于：所述的嵌入式管制员疲劳风险测量装置包括：语音数据采集模块（1）、语音关键词识别模块（2）、PTT按键记录模块（3）以及管制员反应时间输出模块（4）；其中：语音数据采集模块（1）分别与语音关键词识别模块（2）和PTT按键记录模块（3）连接，语音关键词识别模块（2）和PTT按键记录模块（3）同时与管制员反应时间输出模块（4）连接；

所述的嵌入式管制员疲劳风险测量装置的测量方法包括按顺序进行的下列步骤：

A、将语音数据采集模块（1）插入管制员佩戴的耳机接口，使其嵌入到陆空通话系统中；

B、利用语音数据采集模块（1）实时采集陆空通话语音信号，然后传送给语音关键词识别模块（2），语音关键词识别模块（2）利用语音识别技术从一组陆空通话语音信号中识别出连续两次提到相同航空器呼号的语音信号片段，然后利用端点监测技术提取出这组陆空通话语音信号的四个端点时刻，之后传送给管制员反应时间输出模块（4）；四个端点时刻分别为飞行员开始通话的端点时刻；飞行员结束通话的端点时刻；管制员开始通话的端点时刻；管制员结束通话的端点时刻；

C、语音关键词识别模块（2）进行语音识别的同时利用PTT按键记录模块（3）记录管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´，然后传送给管制员反应时间输出模块（4）；

D、管制员反应时间输出模块（4）首先将语音关键词识别模块（2）输出的四个端点时刻和PTT按键记录模块（3）输出的管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´进行排序；

E、判断管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´是否属于这五个时刻中最小的时刻，如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´是最小的时刻，说明管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´是管制员主动发送指令的时刻，不属于要截取的时间范畴，系统不做任何处理；

F、如果管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´不是最小的时刻，说明在管制员发送指令之前，飞行员正在与管制员通话，此时，管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´是准备回复飞行员的时刻，则管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´前后两组语音片段属于系统想要截取的时间范畴，系统开始进行下一步的运算；

G、将管制员手按PTT按键的时刻Tcsi´分别与上述语音关键词识别模块（2）输出的四个端点时刻做差，筛选出差值大于零的端点时刻；

H、最后从上述差值大于零的端点时刻中选出最小值作为管制员回复同一飞行机组的反应时间∆t并输出。

2.根据权利要求1所述的嵌入式管制员疲劳风险测量装置，其特征在于：所述的语音数据采集模块（1）为语音信号采集电路，与管制员佩戴的耳机接口对接；语音关键词识别模块（2）为语音识别处理器；PTT按键记录模块（3）与管制员使用的PTT按键接口连接；管制员反应时间输出模块（4）为运算处理器。

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