10.14489/vkit.2014.04.pp.003-007

DOI: 10.14489/vkit.2014.04.pp.003-007

Корсун О. Н., Габдрахманов А. Ш.
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РЕЧЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ БОРТОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ САМОЛЕТА
(с. 3–7)

Аннотация. Рассмотрена проблема разработки помехоустойчивых алгоритмов автоматического распознавания речевых команд в целях совершенствования интерфейса кабины пилотов современных самолетов. Для улучшения помехозащищенности предложен алгоритм подавления акустических помех, основанный на линейной регрессии и применении дополнительного микрофона, установленного на удалении от диктора и фиксирующего преимущественно акустические помехи в кабине самолета. Представлены результаты нескольких серий экспериментов для 12 дикторов, показывающие высокую вероятность распознавания команд управления бортовым оборудованием в условиях воздействия аддитивных шумов с уровнем 80 дБ, что соответствует максимально допустимым значениям шума в кабинах современных магистральных самолетов.

Ключевые слова: автоматическое распознавание речи; помехоустойчивые алгоритмы распознавания речи; речевое управление бортовым оборудованием самолета.

Korsun O. N., Gabdrakhmanov A. Sh.
NOISE RESISTANT ALGORITHM OF VOICE CONTROL OF AIRCRAFT EQUIPMENT
(pp. 3–7)

Abstract. The promising directions of modern aircraft cockpits interface development is the voice control of on-board equipment. The main element of the voice control is the voice commands automatic recognition, which effectiveness is determined by many factors, first of all, the different types of acoustic noises. Resistance to acoustic noise is one of the most important requirements for the on-board equipment voice control system. Most of the known algorithms for speech recognition have small probability of correct recognition in the conditions of the additive noises with the level of 80 dB, which corresponds to the maximum allowable values of noise in the cockpits of modern long-range aircraft. Therefore the work is addressed to solve an important and urgent problem. In order to improve the acoustic noise resistance of automatic speech commands recognition the three main ideas are suggested. First of all, it is decided to recognize the individual words by comparison with standards of words and not to use separate words in syllables, as for example, in the method of hidden Markov models. Because the word as an interrelated unit has better resistance to disturbances than the syllable. The second idea is an application of an additional microphone, which is positioned at a distance of 0,3…0,7 m from the speaker in order to fix predominantly acoustic noises in the cockpit. And the third is the comparison, based on linear regression. In this algorithm the mix of portraits of recognizable words and noise are compared simultaneously with the standards and the signal from additional microphone. Not only the latest idea has got signs of scientific innovation, but also a set of these three approaches, although the first and the second ideas are well known. Besides the mathematical equations are obtained to convert the spectral density of signal and noise and to ameliorate the spectral density of the signal when using an additional microphone. The report also presents the results of several experiments for 12 speakers, showing a high probability of recognizing commands for on-board equipment control. As a limitation of the proposed algorithm it should be noted, that it is formulated and tested only in the conditions of the additive noise. The experiment, to ensure the correct implementation of the requirements of additive noise was organized so that the noise is mixed with the words, recorded in normal conditions. From a theoretical point of view, this is correct, but you can expect that in the practical application the additive condition will be violated, and the characteristics of the operator’s speech will change under the impact of strong acoustic noise.

Keywords: Automatic speech recognition; Noise-resistant algorithms of speech recognition; Voice control of aircraft equipment.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

О. Н. Корсун (ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» ГНЦ РФ, Москва)
А. Ш. Габдрахманов (Московский физико-технический институт (государственный университет)) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

O. N. Korsun (State Research Institute of Aviation Systems State Scientific Center of Russian Federation, Moscow)
A. Sh. Gabdrakhmanov (Moscow Institute of Physics and Technology (State University)) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Экспериментальное исследование влияния акустических помех разных видов на результаты автоматического распознавания речевых команд / О. Н. Корсун и др. // Наука и образование: электрон. науч.-техн. изд. 2013. № 1. URL: http://technomag.edu.ru/doc/508614.html (дата обращения: 17.02.2014).
2. Методика экспериментального исследования влияния пилотажной перегрузки на характеристики речи в целях создания речевого интерфейса бортового оборудования самолетов / О. Н. Корсун и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2012. № 5. С. 3 – 7.
3. Результаты экспериментальных исследований влияния пилотажной перегрузки на характеристики речи / О. Н. Корсун и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2012. № 6. С. 3 – 7.
4. Бондарос Ю. Г., Маковкин К. А., Чучупал В. Я. Система распознавания команд речевого интерфейса пилота для интегрированной модульной авионики // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. № 4. С. 2 – 13.
5. Рабинер Л. Р. Скрытые марковские модели и их применение в избранных приложениях при распознавании речи: пер. с англ. // Тр. института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ТИИЭР). 1989. Т. 77, № 2. С. 86 – 120.
6. Peinado A. M., Segura J. C. Speech Recognition over Digital Channels: Robustness and Standards. NJ: John Wiley&Sons, 2006. 274 p.

Eng

1. Korsun O. N. et al. (2013). Experimental research on the effect of acoustic noises of different types on the results of automatic recognition of speech commands. Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie, (1), Available at: http://technomag.edu.ru/doc/508614.html (Accessed: 17.02.2014).
2. Korsun O. N. et al. (2012). The technique for methodic for experimental research of overload influence on speech characteristics for avionics speech interface design. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (5), pp. 3-7.
3. Korsun O. N. et al. (2012). Experimental research of overload influence on speech characteristics. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (6), pp. 3-7.
4. Bondaros Iu. G., Makovkin K. A., Chuchupal V. Ia. (2007). The system of recognition of voice commands in pilot's interface for integrated modular avionics. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (4), pp. 2-13.
5. Rabiner L. R. (1989). Hidden markov models and their application in selected applications in speech recognition (translated from English). Trudy instituta inzhenerov po elektrotekhnike i radioelektronike (TIIER), 77(2), pp. 86-120.
6. Peinado A. M., Segura J. C. (2006). Speech recognition over digital channels: Robustness and standards. NJ: John Wiley&Sons.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 250 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2014.04.pp.003-007}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 250 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2014.04.pp.003-007}