基于语音交互的航线检查单的开发及应用

■ 陈良林/交通运输部南海第一救助飞行队

1 航线检查现状

机务工作中航线任务占据日常工作的比重较大。根据民航维修管理要求，飞机每次起飞前都要按照航线检查单逐条检查，确认检查合格后还需在检查单上逐条签字。随着航空业的快速发展，现有以文字为载体的检查单的检查方式已经不能很好地适应需求，主要体现在以下几个方面：

1）检查结束后签单，无法体现真实的检查过程。

2）无法依据特定条件（暴雨、某架飞机、非基地过夜等）自动调整检查单内容。

3）检查效率低且容易检查漏项。

4）检查造假成本低，事后无法考证完成情况。

5）航线检查单从编写到实施的环节繁琐，存在检查人员用过期检查单检查飞机的可能。

随着计算机技术的不断发展，智能系统深入到工作和生活的方方面面，大数据、云平台、互联网+、区块链、AI技术等新技术与飞机维修结合已经擦出不一样的火花。

鉴于音频作为载体记录的信息比文字载体多，航线检查又是机务工作的“日常便饭”，设想将航线检查单转成语音指令，工程师执行航线检查时通过语言与系统交互，按照系统指令完成所有的检查。这种语音交互的航线检查单一定可以大大提高工作效率，而且能将检查单细化到每一步，保证检查的准确可靠。因此，十分有必要开发一套基于语音交互的航线检查单。

2 语音航线检查单的设计

整套系统可以分成三个模块：维修方案编写模块、服务器中心模块、移动数据终端APP模块。系统的基本设计思路如图1所示。

1）服务器将实时更新的航线检查单数据推送到移动数据终端，以保持数据的有效性。

2）移动数据终端依据飞机号、服务器下发的其他数据（临时性检查、天气条件、上一次检查的留言等）以及GPS位置信息等条件，从总的检查单数据中筛选出一份特定的航线检查单数据，并将其转化为语音检查单。

图1 系统框架图

3）机务使用蓝牙耳机与移动数据终端进行语音交互，完成所有的检查项目。

4）完成检查后，移动数据终端将这份特定的检查单及现场录音数据上传到质量部门备查。

该系统成功的关键在于移动数据终端APP模块的功能实现。笔者在安卓平台上构建了移动数据终端核心的功能，用于验证人机语言交互的成功率。如图2所示，左侧是构建APP的界面，右侧是人机语音交互逻辑图。语音识别引擎方面，从百度AI、阿里云、科大讯飞及开源PocketSphinx系统中选择了科大讯飞，原因是前期开发验证中科大讯飞的识别率最高，且开发文档详细。

为了在提升系统识别能力的同时降低人机交互难度，系统采用了关键词识别的方式，不需要先激活系统再说指令内容（如小米AI音箱需先说“小爱同学”才能激活），只需说对关键字即能实现人机交互，且与普通的交流无异，例如“检查合格，下一条”“没有渗漏，下一条检查内容”“轮胎气压正常，下一条”等，系统只要监听到“下一条”这一关键词就会读出该条的检查内容。

3 语音交互识别能力验证

为了降低验证难度，快速得出结论，设定数据终端识别的关键字仅为“开始检查”“上一条”“上一项”“重复阅读”“结束检查”“下一条”“下一项”及“记录留言”8个词语（系统最多支持200个关键词识别）。数据终端物理硬件采用华为V10手机，蓝牙耳机采用小米蓝牙耳机青春版。如图2左侧所示，试验测试的检查项目共录入8条数据，试验人员以正常语速与终端交流，完成航线检查（图中的8条检查项目）。在环境噪声50dB、62dB、74dB的情况下分别进行了15次测试，得到识别率与环境噪声的关系，如表1所示。

图2 APP界面及逻辑交互图

表1 语音交互错误率与环境噪声的关系

试验发现，环境噪声小于60dB时系统错误率可以接受，不影响日常工作使用；环境噪声大于74dB时使用价值不大，但可以通过下列技术手段减低噪声对系统的影响。

1）使用降噪蓝牙耳机替代一般的蓝牙耳机，例如，使用带有整列硅麦的华为freebuds蓝牙耳机，可以有效降低环境噪声；也可采用主动降噪的蓝牙耳机。

2）进一步优化关键词语，使关键词更加容易与其他语句区分。

3）使用在线语音识别替代离线识别，进一步提高识别的准确度。

4 语音航线检查单开发现状及展望

目前，基于语音交互的航线检查单系统已完成核心功能开发，包括航线单在线编写、服务器数据与数据终端的数据交互、数据终端语音识交互及数据终端实时录音等功能，待余下的硬件适配及软件调整工作完成后系统即可投入使用。

相比传统的纸质检查单，语音交互的航线检查单具有以下优点：

1）检查过程中只需携带一枚小巧的蓝牙耳机即可实现人机交互，完全释放双手。

2）系统能够按照工程师的指令清晰读出检查清单的检查项目，不会出现漏项的可能。

3）声纹替代签字，系统全程录音留底，无需“补记录”。

4）检查单更新具有自动同步功能。检查单改版升级时只需在线发布就能自动同步到每一台数据终端，不仅减少人力物力浪费，还能防止工程师使用非受控检查单。

5）工时自动统计功能。质量部门可以藉此系统真实记录工时情况，且易于翻查所有检查的录音数据。

6）自动插入针对某架飞机的临时性检查，如飞机裂纹未达到手册限制前的跟踪。

7）留言功能。例如，某架飞机航线检查时发动机有滑油渗漏现象，需要对后续几个航段继续跟踪检查，工程师可在该项检查中做出标记，下一位工程师检测到该项时，系统可自动读出上一位工程师的留言。

基于语音交互的航线检查单系统有着广阔的应用空间。特别是在通航领域，由于飞机种类繁多、任务类型广泛，机务人员能力水平差异较大，工作环境恶劣，引入高质量的航线检查单有助于改善因机务人员能力差异而导致的低效航线检查状况。实际应用中，还可添加依据地理位置、时间节点、气候状态等参数自动调整的航线检查内容，例如，添加“1.天气寒冷（气候状态）”，符合条件时航前加油必须添加防冻液；添加“2.非基地停放（地理位置）”，符合条件时必须检查飞机门窗是否上锁、飞机系留等内容。

5 结束语

本系统在设计时考虑到语音识别的速度和稳定性，采用了离线语音识别技术，识别能力和抗干扰能力存在一定不足，但5G时代的来临将使在线语音识别成为可能。随着AI算法不断优化和数据积累，云端的语音识别能力飞速加强，5G时代将大大拉近终端和云端之间的距离，基于语音交互的航线检查系统将是大势所趋。此外，当语音交互技术成熟后，应用场景将不再局限于航线检查，部分高级别的定检也可以使用语音交互作为辅助。