БОРТОВОЕ УСТРОЙСТВО РЕЧЕВОГО ОПОВЕЩЕНИЯ И КОММУТАЦИИ
ON-BOARD DEVICE OF VOICE ANNOUNCEMENT AND SWITCHING

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам преобразования речевых сигналов, а более конкретно к синтезаторам речевых сообщений, и может быть использовано в авиационной техники, телефонии, системах связи и оповещения, вычислительной технике.
Известно устройство синтеза многословных речевых сообщений (патент США №4661916, Кл. G10L 5/00, 1987), в котором многословное сообщение хранится в запоминающем устройстве (ЗУ). По команде органов управления путем нажатия клавиатуры выбирается нужная последовательность слов, извлекаемых из ЗУ.
Недостаток известного технического решения связи с тем, что отсутствует возможность анализа выдаваемых сообщений в течение определенного отрезка времени (например, длительности полета), слабая естественность восстановленной речи.
Известен синтезатор речи (патент Великобритании №1308974, Кл. G10L 1/08, 1973), содержащий блок управления сигналами речевого оповещения, связанный, соответственно, с каталогом подпрограмм сообщений, двумя хранилищами программ речевых сообщений и речевых компонент, селектором выдачи программы сообщений, блоком запуска на повтор сообщения, декодера, соединенного с бортовым переговорным устройством, выходы селектора выдачи программы сообщения соединены со входами блока ожидания начала и конца сообщения, первый выход которого связан со вторым входом блока запуска на повтор сообщения.
К недостаткам известного технического решения следует отнести повышенное время обработки команд при выдаче речевого оповещения, невозможность выполнения анализа возникших ситуаций при разборе полетного задания, слабая естественность синтезированной речи, что при наличии дополнительных шумов повышает время распознавания и принятия решения. Кроме того, в известном устройстве при выдаче очередного сообщения в темпе разговорной речи следующее за ним не может быть принято до окончания первого, что создает так называемую «мертвую зону», когда аппаратура не откликается на входные сигналы, а это снижает оперативность в принятии решения.
Первый недостаток известного устройства связан с тем, что обработка входных команд и выдача речевых сообщений производится в темпе выдачи речевого сообщения, для чего используется значительная часть элементов структурной схемы, выдаваемые сигналы на оповещение не регистрируются с привязкой ко времени их поступления, поэтому анализ действий экипажа в экстремальной обстановке невозможен, отсутствуют средства, повышающие естественность восстановленной речи.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является бортовое устройство речевого оповещения (патент России, №2073271, G10L 5/00, 1992), которое содержит блок управления сигналами речевого оповещения, каталог подпрограммы сообщений, хранилище программы речевых сообщений, хранилище элементов речи, селектор выдачи программы сообщений, выполненный с тремя выходами по приоритету сигналов на аварийные, первоочередные и контрольные, блок запуска на повтор сообщения, декодер, бортовое переговорное устройство, блок ожидания начала и конца сообщения, многоканальный коммутатор опроса датчиков состояния, порт состояния датчиков бортовых узлов, компаратор состояния бортовых систем, формирователь кода номера речевого сообщения, приемник телекодовых сигналов по контролю с проверкой их достоверности, порт телекодовых сигналов, регистратор отметки полетного времени и номеров команд речевого оповещения, систему анализа, регистр чтения сообщения, дельта модулятор с изменяемым шагом квантования.
Недостатками устройства, принятого за прототип, является:
- недостаточная безопасность устройства, обусловленная отсутствием средств проверки работоспособности устройства встроенной системой контроля;
- для выполнения анализа возникших ситуаций при разборе полетного задания используется регистратор полетного времени и номеров команд речевого оповещения, а не записи самого сообщения, что, в свою очередь, увеличивает время послеполетной обработки полетной информации;
- отсутствие в устройстве-прототипе цифровых устройств.
Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности устройства, возможность анализа в режиме реального времени ситуаций, возникших в полете, повышение надежности устройства в результате использования цифровых устройств.
Высокая степень безопасности - устройство выполнено с возможностью самоконтроля. Проверка работоспособности устройства осуществляется автоматически после подачи электропитания. Переход в рабочий режим проводится после окончания контроля.
В связи с повышенной опасностью для жизни людей устройство должно обладать повышенной надежностью, а также способностью к обнаружению неисправностей.
Для снижения объемов регистрируемых массивов полетной информации и снижения времени обработки и вывода информации из памяти устройства в предлагаемом устройстве применяется флеш-память. Между узлами приемников информации и записи флеш-памяти находятся функциональные узлы кодирования информации методом дельта-модуляции, что, в свою очередь, снижает время после полетной обработки полетной информации.
Сущность технического решения поясняется чертежом. На чертеже представлена функциональная схема бортового устройства речевого оповещения, которое состоит из блока управления сигналами речевого оповещения 1, соединенного с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 2, устройством встроенного контроля 3, хранилищем элементов речи 4, селектором выдачи программы сообщений 5, выполненного с тремя выходами разграниченных по приоритету сигналов на аварийные 5.1, первоочередные 5.2 и контрольные 5.3, блока запуска на повтор сообщения 6, декодера 7, соединенного с бортовым переговорным устройством 8, блока ожидания начала и конца сообщения 9, первый выход которого подключен к блоку запуска на повтор сообщения 6, а второй выход - к входу регистра чтения сообщения 18, многоканального коммутатора опроса датчиков состояния 10, порта состояния датчиков бортовых узлов 11, компаратора состояния бортовых систем 12, подключенного к первому входу формирователя кода номера речевого оповещения 13, второй вход которого соединен с приемником телекодовых сигналов по контролю с проверкой их достоверности 14, порта телекодовых сигналов по контролю работоспособности бортовых систем управления 15, содержащего ботовой номер, первый выход формирователя кода номера речевого оповещения 13 подключен через бортовой регистратор записывания и стирания полетной информации, работающий в реальном масштабе времени 16 к системе анализа 17, второй выход подключен к блоку управления сигналами речевого оповещения 1, регистра чтения сообщения 18, выход которого подключен к первому входу декодера 7, вторые вход, выход которого соединены с дельта-модулятором с изменяемым шагом квантования 19.
Бортовое устройство речевого оповещения работает следующим образом. Сигналы на выдачу речевого оповещения поступают через порт состояния датчиков бортовых узлов управления 11. Эти сигналы, как правило, потенциальные, значительной длительности, многоканальный коммутатор опроса датчиков состояния 10 опрашивает состояние датчиков, выявляет номер сработавшего датчика. Этот сигнал поступает на компаратор состояния бортовых систем 12, где данному сигналу присваивается номер кодовой команды для речевого оповещения, которая поступает на первый вход формирователя кодов номера речевого оповещения 13. Вторым источником входных сигналов на речевое оповещение является порт телекодовых сигналов по контролю работоспособности бортовых систем управления 15, содержащий бортовой номер. Эти сигналы поступают на вход приемника телекодовых сигналов по контролю с проверкой их достоверности 14, где также выявляется номер команды речевого оповещения и выдается на второй вход формирователя кодов номера речевого оповещения 13.
Последний, по существу, представляет собой сигнальный процессор и на основе номеров команд, поступающих на первый или второй вход, формирует восьмиразрядный код номера речевого оповещения. Эти сигналы с первого выхода формирователя кодов номера речевого оповещения 13 выдаются на регистратор 16 и фиксируются вместе с синхросигналами полетного времени. В процессе разбора полетного задания и контроля действий экипажа к регистратору подключена система анализа 17, куда поступают дополнительные исходные данные (на чертеже не показаны). Второй выход формирователя кодов номера речевого оповещения 13 связан с блоком управления сигналами речевого оповещения 1. Этот блок представляет собой системный процессор, выполняющий центральную функцию формирования в кодовой форме сигналов речевого оповещения. Для этого номер кода речевого оповещения поступает в постоянное запоминающее устройство 2, содержащее каталог подпрограмм сообщений. Подпрограмма, соответствующая номеру кода речевого оповещения, поступает в блок управления сигналами речевого оповещения 1, который с помощью хранилища элементов речи 4 формирует в кодовой форме речевое сообщение, которое с помощью селектора выдачи программы сообщений 5 по степени важности распределяется на особоважные аварийные 5.1, требующие исполнения в течение 2 с, на сигналы первоочередные 5.2, требующие исполнения в течение 15 с, на сигналы контрольные 5.3, требующие исполнения в течение одной минуты, которые предупреждают экипаж о неблагополучном состоянии бортовых систем управления. Выданный единожды сигнал из селектора выдачи программы 5 попадает в блок ожидания начала и конца сообщения 9, который дополнительно выполняет роль оперативного записывающего устройства на период от начала и до конца сообщения.
Сигналы этого сообщения из блока ожидания начала и конца сообщения 9 поступают на вход блока запуска на повтор сообщения 6, которое запрашивает блок управления сигналами речевого оповещения 1 и получает от него сигнал о количестве повторов в цифровой форме. При поступлении команды на повтор блок запуска на повтор сообщения 6 выдает сигнал начала вывода сообщения на первый вход регистра чтения сообщения 18. Заполнение этого регистра осуществляется со второго входа, подключенного к выходу блока ожидания начала и конца сообщения 9. Регистр чтения сообщения 18 понижает до реального масштаба времени темп выдачи сообщения в цифровой форме в декодер 7, где осуществляется цифроаналоговое преобразование в низкочастотный сигнал, поступающий в бортовое переговорное устройство 8 для выдачи членам экипажа.
Для повышения эффективности цифрового кодирования речевых сигналов к демодулятору 7 подключен дельта-модулятор с изменяемым шагом квантования 19, в котором путем добавления или вычитания поправочных приращений к предыдущему значению сигнала минимизируется ошибка между входным сигналом и восстановленным, чем достигается естественность звучания речевой информации.
Заявляемое бортовое устройство речевого оповещения позволяет производить обработку команд в реальном масштабе времени, регистрировать эти команды с привязкой к полетному времени, производить анализ полетного задания, что способствует своевременному выходу экипажа из экстремальной ситуации, происшедшей на борту в процессе полета, а после полета оценивать действия экипажа в этих условиях. Восстановленная в заявленном устройстве речь имеет естественную тембральную окраску, женский голос, легко воспринимается экипажем, не создает стрессовую ситуацию при восприятии сообщений любой важности.
Бортовое устройство речевого оповещения разработано, находится на стадии серийного производства. Аппаратура бескинематическая, отвечает современным требованиям летной годности и предназначена для оснащения новых образцов авиационной техники.