Brevet FR2940565A1 — publié le 20100625

DISPOSITIF DE GENERATION DE MESSAGES SONORES A DETECTION DE DEFAUT INTEGREE Le domaine de l'invention est la vérification de l'intégrité d'une chaine de génération de sons audio. L'invention s'applique notamment à la vérification en mode opérationnel de l'intégrité de dispositifs d'annonces sonores utilisés par un système de gestion des alarmes à bord d'un aéronef. Les systèmes de gestion des alarmes embarqués à bord des aéronefs, ont pour fonction générale de transmettre des messages de panne ou de délivrer des informations d'importance au pilote. Ces systèmes sont très critiques en termes de sécurité. On doit non seulement être certain que le message est effectivement émis, mais on doit aussi être sûr que le pilote va bien le prendre en compte. Dans ce but, on a cherché à intégrer dans ces systèmes de gestion des alarmes, des dispositifs de génération audio, permettant d'annoncer explicitement des alarmes et/ou informations d'importance, au pilote, par le biais de messages vocaux ou sonores, en complément des afficheurs, voyants ou autres indicateurs lumineux habituellement utilisés. Un dispositif de génération audio permet la restitution du signal audio analogique d'une séquence sonore numérique. Il utilise une banque d'échantillons numériques de sons, et une chaine de conversion audio, capable de délivrer à un haut parleur, un signal audio analogique correspondant à une séquence déterminée d'échantillons numériques de la banque, qui correspond à un message vocal ou sonore à émettre. Un tel dispositif est schématiquement représenté sur la figure 1. Il comprend un circuit de commande 1, qui reçoit les demandes d'émission de messages sonores, une banque de données 2 contenant des échantillons numériques Dj et une chaine audio de conversion numérique analogique qui délivre un signal audio analogique Si vers un haut parleur 3. Sur réception d'un signal de commande CG(MSGi) de génération audio d'un message déterminé MSGi, le circuit de commande 1 établit la suite Sqi d'échantillons numériques Dj correspondant à ce message MSGi ; active la chaîne audio 10, typiquement au moyen d'un signal d'activation EN, et alimente cette chaine audio avec la suite d'échantillons Sqi, à la fréquence de travail du convertisseur, typiquement égale à la fréquence d'échantillonnage. La chaine audio 10 fournit en sortie un signal analogique Si, vers le haut-parleur 3 qui délivre le message demandé. La banque d'échantillons peut comprendre des échantillons de séquences sonores constituées numériquement, correspondant par exemple à des bips sonores (générateurs numériques mono ou multi-fréquence), ou obtenus par échantillonnage numérique à une fréquence appropriée, d'un signal analogique audio enregistré. Typiquement, un échantillonnage à une fréquence de l'ordre de 16 kilohertz, et un codage d'amplitude sur 16 bits conviennent à l'application visée. La chaine de conversion numérique analogique comprend typiquement un convertisseur numérique analogique 11 et un adaptateur analogique 12, typiquement un filtre amplificateur audio. Par nature, les messages sonores restitués ont des caractéristiques variables (fréquences, amplitudes, durées). En pratique la circuiterie numérique (circuits 1, 2, 11) fonctionne à la même cadence d'un signal d'horloge CK. La fréquence de ce signal d'horloge correspond en pratique à la fréquence d'échantillonnage des échantillons Dj, soit typiquement 16 KHz si on reprend l'exemple précédent. Dans un aéronef, l'utilisation d'un dispositif de génération audio (ou plusieurs) par le système de gestion des alarmes pour faire des annonces vocales au pilote, par exemple une annonce de détection de panne, ou des annonces d'altitude de l'aéronef dans les phases de descente, est avantageuse en ce qu'elle permet au pilote de se concentrer sur le pilotage pur, et qu'il est capable de réagir immédiatement et directement, à l'annonce de tel ou tel message, par des actions de pilotage correspondantes. Une telle utilisation relative à la gestion des alarmes, suppose toutefois que l'on soit capable de garantir l'intégrité de ces dispositifs de génération audio. Cette intégrité doit pouvoir être garantie à tout moment. On doit notamment pouvoir vérifier en continu le bon fonctionnement de la fonction d'application d'une séquence d'échantillons en entrée du convertisseur numérique analogique, sur activation d'un signal de commande correspondant par le système de génération des alarmes et le bon fonctionnement de toute la chaine de conversion, à savoir du convertisseur numérique analogique et de l'amplificateur. Plus particulièrement, les pannes usuelles à détecter sont une fréquence de travail erronée, pour l'alimentation du convertisseur en échantillons, ou l'opération de décodage dans le convertisseur, qui se traduirait par une erreur dans le spectre de fréquences du signal analogique restitué en sortie, ou des erreurs de décodage d'amplitude dans le convertisseur ou des erreurs d'adaptation analogique dans l'amplificateur, qui se traduiraient par une erreur d'amplitude du signal analogique restitué en sortie. Suivant le degré de fiabilité recherché, d'autres erreurs sont à détecter, telles que l'émission inopinée d'annonces sonores, c'est-à-dire en dehors de toute commande du système de génération d'alarmes, correspondant par exemple au bruit généré par un amplificateur défectueux, ou la non-émission d'une annonce sonore, bien qu'elle ait été commandée. Or, les messages sonores étant divers, les caractéristiques du signal analogique délivré en sortie de la chaîne de conversion sont variables, imprédictibles, aussi bien en amplitudes, qu'en fréquences, ou durées. Aussi, la conception d'un système de contrôle d'intégrité d'un tel dispositif, qui serait basé sur une analyse du signal analogique en sortie, n'est t'elle pas aisée. L'invention a pour objet un dispositif de génération de messages sonores à détection de défauts intégrée, qui permet de répondre à ce besoin de manière fiable, simple et peu coûteuse. Le principe de détection de défauts à la base de l'invention, consiste en la superposition numérique, sur l'entrée du convertisseur numérique analogique recevant les échantillons des séquences audio à restituer, d'un signal de test numérique ayant un spectre de fréquence(s) en dehors du spectre de fréquences des séquences audio de la banque de données, et en une extraction d'un signal de test correspondant, en sortie de la chaine de conversion, dont on compare les caractéristiques à celles du signal de test appliqué en entrée. Ce principe de détection a notamment l'avantage d'être simple à mettre en oeuvre de manière intégrée, dans un dispositif de génération audio. L'invention concerne donc un dispositif de génération de messages sonores, comprenant une première chaine audio de conversion numérique analogique pour fournir un signal audio vers un haut-parleur, ladite chaine étant activée par un circuit de contrôle sur réception d'un signal de commande d'émission d'un message sonore, pour convertir une séquence d'échantillons numériques correspondant au dit message sonore, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection de fautes intégré comprenant des moyens pour superposer en entrée de ladite chaine audio, un signal de test dont le spectre de fréquence(s) est choisi hors du spectre de fréquences des messages sonores à émettre, ledit signal de test étant en outre appliqué en entrée d'une deuxième chaine audio identique à la première chaine audio, des moyens pour additionner les sorties respectives des deux chaines audio, et extraire un signal de test de sortie, et des moyens pour comparer les caractéristiques dudit signal de test appliqué en entrée et dudit signal de test de sortie. Notamment, la détection de défauts de fonctionnement du dispositif est réalisée par comparaison des caractéristiques du signal de test extrait en sortie, à celles du signal de test appliqué en entrée. Elle permet notamment de détecter des erreurs de fréquence et des erreurs de conversion ou d'adaptation d'amplitude dans la chaine de conversion. De préférence, le circuit de détection de défauts est apte à effectuer une corrélation du signal de test extrait avec un signal représentatif des phases d'émission audio demandées. De cette façon, le dispositif est capable de détecter une émission inopinée d'une séquence audio, c'est à dire en dehors de toute commande du système de génération d'alarmes, ou encore la non-émission d'une séquence sonore qui a été commandée. Selon un autre aspect de l'invention, on récupère facilement en sortie le signal analogique correspondant au message sonore demandé, sans la composante de test, en appliquant le signal de test comme un signal de mode commun d'un transformateur de sortie. Le haut parleur est alors typiquement connecté entre les deux extrémités de l'enroulement secondaire du transformateur de sortie. L'invention s'applique notamment à un système de gestion d'alarmes, en particulier les systèmes à bord d'aéronef, pour annoncer vocalement les alarmes et/ou des informations. L'invention concerne aussi un procédé de détection de défauts dans un dispositif de génération audio.35 D'autres caractéristiques ou avantages de l'invention sont détaillés dans la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 déjà décrite, représente un schéma simplifié d'un dispositif de génération de messages sonores selon l'état de l'art ; et - la figure 2 représente un schéma simplifié d'un dispositif de génération de messages sonores à détection de défauts intégrée, suivant l'invention. Un dispositif de génération de messages sonores à détection de défauts intégrée est représenté de manière schématique sur la figure 2. Il comprend un dispositif de génération de messages sonores conforme au dispositif de la figure 1, comprenant -un circuit 1 de contrôle d'émission d'un message sonore MSGi, sur réception d'un signal de commande correspondant CG(MSGi) ; - une banque 2 d'échantillons numériques audio Dj, permettant de constituer la séquence d'échantillons correspondant à un message sonore à émettre; - une chaîne audio de conversion numérique analogique 10-1, comprenant un convertisseur numérique analogique 11-1, suivi d'un adaptateur audio 12-1, typiquement un filtre amplificateur, délivrant un signal audio analogique Si correspondant à un signal numérique Sqi appliqué en entrée du convertisseur, formé par une séquence d'échantillons Dj de la banque 2 ; -un haut-parleur 3, recevant en entrée le signal audio Si. Selon l'invention, il comprend en outre des moyens permettant une détection de défauts intégrée. Ces moyens comprennent : -des moyens GEN(fT) de génération ou de fourniture d'un signal numérique de test Sqî, de fréquence fT, ou de spectre de fréquences, choisi en dehors du spectre audio des messages sonores à émettre. Ces moyens peuvent être un générateur mono ou multi-fréquence programmable, ce qui a l'avantage de rendre programmable les caractéristiques du signal de test, ou une mémoire contenant des échantillons d'une séquence numérique de test prédéterminée, répétée périodiquement. -des moyens EE, typiquement un additionneur numérique, recevant en entrées le signal numérique de test SqT et le signal numérique audio Sqi correspondant au message sonore MSGi à émettre, et qui fournit en sortie le signal numérique SqE qui est appliqué en entrée de la chaîne de conversion 10-1. En sortie de cette chaîne de conversion, on obtient un signal analogique correspondant à la superposition des deux signaux, que l'on peut écrire sous la forme Si +T, où Si est le signal audio correspondant au signal numérique Sqi représentatif du message sonore demandé MSGi, et T le signal de test correspondant au signal numérique de test SqT appliqué ~o en entrée, les deux signaux Si et T ayant des spectres en fréquence séparés. -une deuxième chaine de conversion 10-2 identique à la chaine de conversion 10-1, recevant en entrée le signal numérique de test SqT et fournissant un signal de test de sortie T. 15 -des moyens Es pour combiner les sorties audio Si et de test T des deux chaînes de conversion 10-1 et 10-2, typiquement un additionneur analogique, et des moyens F, typiquement un filtre adapté au spectre de fréquence(s) du signal de test appliqué en entrée, pour en extraire un signal de test SD pour la détection, en éliminant les composantes du signal audio 20 Si. En fonctionnement optimal, sans défauts, on récupère ainsi sensiblement 2T (en ne tenant pas compte des pertes d'extraction et de filtrage). -des moyens DT de détection de défauts, qui fournissent un signal binaire de validité VAL, égal à 0 ou 1 selon le résultat de la détection. Le dispositif comprend encore des moyens 4 pour éliminer la 25 composante de test T du signal de sortie de la chaîne 10-1, pour récupérer le signal audio à appliquer au haut parleur. Ces moyens 4 sont de préférence un transformateur, dont chaque extrémité de l'enroulement primaire reçoit une sortie respective d'une chaine de conversion, le haut-parleur 3 étant connecté aux bornes de l'enroulement 30 secondaire. Dans ce montage, le signal analogique de test T est alors appliqué comme un signal de mode commun, aux deux bornes de l'enroulement primaire, en sorte qu'il est automatiquement soustrait par le transformateur qui ne transmet au secondaire, que le signal audio source Si. Dans ce dispositif, on remarquera qu'en sommant (Es) les sorties 35 des deux chaînes de conversion 10-1 et 10-2, identiques, puis en appliquant un filtre F pour éliminer le spectre audio des messages sonores à émettre, on obtient un signal de test SD qui devrait avoir des caractéristiques comparables au signal de test SqT appliqué en entrée. De préférence le signal de test SqT appliqué en entrée est mono fréquence, de fréquence f. Par exemple, il correspond à une sinusoïde d'amplitude AT. Dans cet exemple, le signal de test SD extrait devrait avoir la même fréquence f, avec une amplitude du signal double de l'amplitude du signal SqT appliqué en entrée (en ne considérant pas les pertes dans la chaine d'extraction). Le signal porte à la fois la contribution de la chaine audio 10-1 et de la chaine de test 10-2. Ces caractéristiques dépendent ainsi du bon fonctionnement de tous les éléments de la chaine complète de conversion 10-1 du signal audio (additionneur EE, convertisseur 11-1, adaptateur audiol2-1), des éléments de formation de la séquence d'échantillons (banque 2, circuit de contrôle 1, et des éléments de la chaine de conversion 10-2 du signal de test (convertisseur 11-2, adaptateur audio 12-2). Ainsi, la détection de défaut attachée à ce signal de test SD permet de répondre de manière simple, et satisfaisante, aux besoins de contrôle d'intégrité du dispositif de génération audio. Pour réaliser cette détection de défaut sur le signal SD, le circuit de détection DT comprend un circuit DT1, pour déterminer si on retrouve bien les caractéristiques du signal de test appliqué en entrée, dans le signal de test extrait en sortie. Dans un exemple pratique, correspondant à une mise en oeuvre très simple de l'invention, le signal de test SqT appliqué en entrée correspond à une sinusoïde d'amplitude AT et de fréquence déterminée fT. Le circuit de détection DT1 comprend alors des moyens pour vérifier si le signal de test extrait TD a des caractéristiques d'amplitude et de fréquence correspondantes, c'est-à-dire correspond sensiblement à un signal sinusoïdal d'amplitude égale à a.2.AT (où a exprime l'atténuation du circuit d'extraction : on ne prélève pas tout le signal). On remarquera qu'en pratique, cette détection doit être faite pendant les phases d'émission de messages, correspondant à des commandes d'émission reçues par le circuit de contrôle ou doit être couplée à ces phases d'émission, pour interpréter le résultat de la détection. En effet, en dehors de toute commande, les chaines de conversion 10-1 et 10-2 seront généralement inactives (signal EN à l'état inactif). Dans ces phases, il est donc normal de ne pas retrouver les caractéristiques de test (fT, 2.AT). Ainsi, le circuit de détection DT comprend de préférence un circuit supplémentaire DT2, permettant de vérifier si les séquences d'émission du signal de test extrait correspondent à des phases d'émission de messages sonores. Il s'agit de vérifier si il y a des émissions inopinées de messages sonores, c'est-à-dire en dehors des phases d'émission des messages, qui peuvent par exemple correspondre à du bruit d'un amplificateur audio défectueux ; et si il y a bien une émission de message, dans les phases d'émission. En effet, en dehors des phases d'émission, les chaînes de conversion 10-1 et 10-2 ne sont normalement pas actives. Aussi dans un mode de fonctionnement normal, il ne devrait pas y avoir de signal en sortie en dehors des phases d'émission. Dès que le circuit de contrôle reçoit une commande d'émission d'un message, il active les chaines, typiquement par un signal d'activation EN. Dans un mode de fonctionnement normal, pendant chaque phase d'émission, on devrait avoir un signal en sortie de chaque chaîne, ce que le circuit de détection DT1 permet de détecter. Le circuit DT2 permet donc de corréler le résultat de la détection faite par le circuit DT1, aux phases d'émission opérationnelles. Dans un exemple de mise en oeuvre, on prévoit que le circuit de contrôle 1 qui reçoit les commandes d'émission de message, fournit au circuit de détection DT2, un signal de phase d'émission cDe, dont chaque impulsion correspond à la durée d'émission d'un message demandé : MSG4, MSG1. Un tel signal de phase 'e est facilement généré au moyen de portes logiques et d'un circuit à retard par exemple, pour commander un front montant marquant le début d'une phase d'émission, par exemple sur réception d'un signal de commande CG(MSGi), et un front descendant marquant la fin de la phase d'émission, par exemple par une bascule couplée à un circuit à retard, déclenchée par la transmission du dernier échantillon Dj de la séquence numérique correspondant au message à émettre. De préférence, le signal de test est choisi avec une fréquence 35 inférieure à la fréquence minimale du spectre audio des messages sonores, et le filtrage pour extraire le signal de test pour la détection SD, est un filtre passe-bas (ou passe-bande). Le signal de test est de préférence une sinusoïde, ce qui est simple à détecter en amplitude et en fréquence, et optimal en temps de détection. Le temps nécessaire à la détection est en effet fonction des caractéristiques de fréquence du signal de test et des caractéristiques du filtre F d'extraction. Mais le signal de test peut être choisi avec une autre forme d'onde, dès lors que sa fréquence, ou son spectre de fréquences, se situe en dehors du spectre de fréquences des messages sonores à émettre, permettant son extraction en sortie, après superposition en entrée de la chaine de conversion audio. Le circuit de détection DT qui vient d'être décrit est un circuit de détection de signal qui ne pose pas de difficultés de réalisation à l'homme de l'art. Il peut être réalisé par des circuits numériques et/ou analogiques simples, et intégré facilement, avec les autres éléments (GEN(f r), EE, Es, F, 4) permettant la détection intégrée de défauts d'émission. L'invention qui vient d'être décrite permet de vérifier de manière simple et efficace, l'intégrité de toute la chaine de génération audio des messages. En particulier la détection est indépendante des caractéristiques temporelles ou d'amplitude du signal audio à émettre. Le signal audio de sortie n'est pas ou très peu perturbé par l'extraction du signal de test. L'invention s'applique avantageusement à un système de gestion des alarmes d'un aéronef, utilisant un ou des dispositifs de génération audio pour l'émission de messages sonores, et plus généralement à tout système utilisant des messages sonores pour alerter et/ou informer, dès lors que l'intégrité de la chaîne d'émission de ces messages doit être garantie. REVENDICATIONS1. Dispositif de génération de messages sonores, comprenant une première chaine audio de conversion numérique analogique (10-1) pour fournir un signal audio vers un haut-parleur (3), ladite chaine étant activée (EN) par un circuit de contrôle (1) sur réception d'un signal de commande d'émission d'un message sonore (CG(MSGi)), pour convertir une séquence (Sqi) d'échantillons numériques (Dj) correspondant au dit message sonore, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection de fautes intégré comprenant des moyens (EE) pour superposer en entrée de ladite chaine audio (10-1), un signal de test (SqT) dont le spectre de fréquence(s) (fT) est choisi hors du spectre de fréquences des messages sonores à émettre, ledit signal de test (SqT) étant en outre appliqué en entrée d'une deuxième chaine audio (10-2) identique à la première chaine audio (10-1), des moyens pour additionner (Es) les sorties respectives des deux chaines audio, et extraire (F) un signal de test de sortie (SD), et des moyens pour comparer les caractéristiques dudit signal de test appliqué en entrée et dudit signal de test de sortie (SD). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de détection intégrée comprennent des moyens pour corréler ledit signal de test de sortie (SD) à des phases d'émission (me) dudit dispositif de génération de messages. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un transformateur (4), recevant aux bornes de l'enroulement primaire, les signaux de sortie (Si+T, T) des deux chaines audio, et dont les bornes de l'enroulement secondaire sont appliquées à un haut-parleur (3). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de test appliqué en entrée correspond à une sinusoïde d'amplitude et de fréquence déterminées ou programmables. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de test appliqué en entrée est choisi avec un spectre de fréquence(s) inférieure(s) à la fréquence minimale du spectrede fréquences des messages sonores que le dispositif de génération a à émettre. 6. Système de gestion d'alarmes utilisant un ou des dispositifs de génération de messages sonores pour émettre des messages, caractérisé en ce que ledit ou lesdits dispositifs sont des dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, à détection de fautes intégrée. 7. Système de gestion d'alarmes selon la revendication 6, appliqué à la gestion des alarmes dans un système de gestion de vol embarqué dans un aéronef. 8. Procédé pour vérifier l'intégrité d'un dispositif de génération de messages sonores, le dispositif comprenant une première chaine audio de conversion numérique analogique (10-1) pour fournir un signal audio vers un haut-parleur (3), ladite chaine étant activée (EN) par un circuit de contrôle (1) sur réception d'un signal de commande d'émission d'un message sonore (CG(MSG;)), pour convertir une séquence (Sqi) d'échantillons numériques (Dj) correspondant au dit message sonore, caractérisé en ce que le procédé consiste à dupliquer ladite chaine audio, à générer (GEN(fT)) un signal numérique de test (SqT) ayant un spectre de fréquence(s) (fT) en dehors du spectre de fréquences des messages sonores émis par ledit dispositif, à superposer (EE) ce signal de test aux séquences d'échantillons numériques appliquées en entrée de la première chaine audio, à appliquer ce signal de test sur la chaine audio dupliquée (10-2), à additionner (Es) les sorties respectives des deux chaines audio, et extraire (F) un signal de test de sortie (SD), pour en comparer les caractéristiques à celles du signal de test appliqué en entrée (SqT). 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre l'application des sorties des deux chaines audio aux bornes de l'enroulement primaire d'un transformateur, permettant l'élimination en sortie du transformateur, de la composante de signal de test.30