基于語音交互的航線檢查單的開發及應用

■ 陳良林/交通運輸部南海第一救助飛行隊

1 航線檢查現狀

機務工作中航線任務占據日常工作的比重較大。根據民航維修管理要求，飛機每次起飛前都要按照航線檢查單逐條檢查，確認檢查合格后還需在檢查單上逐條簽字。隨著航空業的快速發展，現有以文字為載體的檢查單的檢查方式已經不能很好地適應需求，主要體現在以下幾個方面：

1）檢查結束后簽單，無法體現真實的檢查過程。

2）無法依據特定條件（暴雨、某架飛機、非基地過夜等）自動調整檢查單內容。

3）檢查效率低且容易檢查漏項。

4）檢查造假成本低，事后無法考證完成情況。

5）航線檢查單從編寫到實施的環節繁瑣，存在檢查人員用過期檢查單檢查飛機的可能。

隨著計算機技術的不斷發展，智能系統深入到工作和生活的方方面面，大數據、云平臺、互聯網+、區塊鏈、AI技術等新技術與飛機維修結合已經擦出不一樣的火花。

鑒于音頻作為載體記錄的信息比文字載體多，航線檢查又是機務工作的“日常便飯”，設想將航線檢查單轉成語音指令，工程師執行航線檢查時通過語言與系統交互，按照系統指令完成所有的檢查。這種語音交互的航線檢查單一定可以大大提高工作效率，而且能將檢查單細化到每一步，保證檢查的準確可靠。因此，十分有必要開發一套基于語音交互的航線檢查單。

2 語音航線檢查單的設計

整套系統可以分成三個模塊：維修方案編寫模塊、服務器中心模塊、移動數據終端APP模塊。系統的基本設計思路如圖1所示。

1）服務器將實時更新的航線檢查單數據推送到移動數據終端，以保持數據的有效性。

2）移動數據終端依據飛機號、服務器下發的其他數據（臨時性檢查、天氣條件、上一次檢查的留言等）以及GPS位置信息等條件，從總的檢查單數據中篩選出一份特定的航線檢查單數據，并將其轉化為語音檢查單。

圖1 系統框架圖

3）機務使用藍牙耳機與移動數據終端進行語音交互，完成所有的檢查項目。

4）完成檢查后，移動數據終端將這份特定的檢查單及現場錄音數據上傳到質量部門備查。

該系統成功的關鍵在于移動數據終端APP模塊的功能實現。筆者在安卓平臺上構建了移動數據終端核心的功能，用于驗證人機語言交互的成功率。如圖2所示，左側是構建APP的界面，右側是人機語音交互邏輯圖。語音識別引擎方面，從百度AI、阿里云、科大訊飛及開源PocketSphinx系統中選擇了科大訊飛，原因是前期開發驗證中科大訊飛的識別率最高，且開發文檔詳細。

為了在提升系統識別能力的同時降低人機交互難度，系統采用了關鍵詞識別的方式，不需要先激活系統再說指令內容（如小米AI音箱需先說“小愛同學”才能激活），只需說對關鍵字即能實現人機交互，且與普通的交流無異，例如“檢查合格，下一條”“沒有滲漏，下一條檢查內容”“輪胎氣壓正常，下一條”等，系統只要監聽到“下一條”這一關鍵詞就會讀出該條的檢查內容。

3 語音交互識別能力驗證

為了降低驗證難度，快速得出結論，設定數據終端識別的關鍵字僅為“開始檢查”“上一條”“上一項”“重復閱讀”“結束檢查”“下一條”“下一項”及“記錄留言”8個詞語（系統最多支持200個關鍵詞識別）。數據終端物理硬件采用華為V10手機，藍牙耳機采用小米藍牙耳機青春版。如圖2左側所示，試驗測試的檢查項目共錄入8條數據，試驗人員以正常語速與終端交流，完成航線檢查（圖中的8條檢查項目）。在環境噪聲50dB、62dB、74dB的情況下分別進行了15次測試，得到識別率與環境噪聲的關系，如表1所示。

圖2 APP界面及邏輯交互圖

表1 語音交互錯誤率與環境噪聲的關系

試驗發現，環境噪聲小于60dB時系統錯誤率可以接受，不影響日常工作使用；環境噪聲大于74dB時使用價值不大，但可以通過下列技術手段減低噪聲對系統的影響。

1）使用降噪藍牙耳機替代一般的藍牙耳機，例如，使用帶有整列硅麥的華為freebuds藍牙耳機，可以有效降低環境噪聲；也可采用主動降噪的藍牙耳機。

2）進一步優化關鍵詞語，使關鍵詞更加容易與其他語句區分。

3）使用在線語音識別替代離線識別，進一步提高識別的準確度。

4 語音航線檢查單開發現狀及展望

目前，基于語音交互的航線檢查單系統已完成核心功能開發，包括航線單在線編寫、服務器數據與數據終端的數據交互、數據終端語音識交互及數據終端實時錄音等功能，待余下的硬件適配及軟件調整工作完成后系統即可投入使用。

相比傳統的紙質檢查單，語音交互的航線檢查單具有以下優點：

1）檢查過程中只需攜帶一枚小巧的藍牙耳機即可實現人機交互，完全釋放雙手。

2）系統能夠按照工程師的指令清晰讀出檢查清單的檢查項目，不會出現漏項的可能。

3）聲紋替代簽字，系統全程錄音留底，無需“補記錄”。

4）檢查單更新具有自動同步功能。檢查單改版升級時只需在線發布就能自動同步到每一臺數據終端，不僅減少人力物力浪費，還能防止工程師使用非受控檢查單。

5）工時自動統計功能。質量部門可以藉此系統真實記錄工時情況，且易于翻查所有檢查的錄音數據。

6）自動插入針對某架飛機的臨時性檢查，如飛機裂紋未達到手冊限制前的跟蹤。

7）留言功能。例如，某架飛機航線檢查時發動機有滑油滲漏現象，需要對后續幾個航段繼續跟蹤檢查，工程師可在該項檢查中做出標記，下一位工程師檢測到該項時，系統可自動讀出上一位工程師的留言。

基于語音交互的航線檢查單系統有著廣闊的應用空間。特別是在通航領域，由于飛機種類繁多、任務類型廣泛，機務人員能力水平差異較大，工作環境惡劣，引入高質量的航線檢查單有助于改善因機務人員能力差異而導致的低效航線檢查狀況。實際應用中，還可添加依據地理位置、時間節點、氣候狀態等參數自動調整的航線檢查內容，例如，添加“1.天氣寒冷（氣候狀態）”，符合條件時航前加油必須添加防凍液；添加“2.非基地停放（地理位置）”，符合條件時必須檢查飛機門窗是否上鎖、飛機系留等內容。

5 結束語

本系統在設計時考慮到語音識別的速度和穩定性，采用了離線語音識別技術，識別能力和抗干擾能力存在一定不足，但5G時代的來臨將使在線語音識別成為可能。隨著AI算法不斷優化和數據積累，云端的語音識別能力飛速加強，5G時代將大大拉近終端和云端之間的距離，基于語音交互的航線檢查系統將是大勢所趨。此外，當語音交互技術成熟后，應用場景將不再局限于航線檢查，部分高級別的定檢也可以使用語音交互作為輔助。