Ứng dụng kỹ thuật nhận dạng tiếng nói tự động vào hỗ trợ hoạt động kiểm soát không lưu

Bài viết đề xuất ứng dụng kỹ thuật nhận dạng tiếng nói tự động vào việc phát hiện lỗi do thông tin sai lệch giữa kiểm soát viên và phi công. Trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu, hệ thống hỗ trợ tập trung vào khai thác dịch vụ điện toán đám mây Azure thuộc tập đoàn Microsoft.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng kỹ thuật nhận dạng tiếng nói tự động vào hỗ trợ hoạt động kiểm soát không lưuKỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XIII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR), Nha Trang, ngày 8-9/10/2020DOI: 10.15625/vap.2020.00223 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NHẬN DẠNG TIẾNG NÓI TỰ ĐỘNG VÀO HỖ TRỢ HOẠT ĐỘNG KIỂM SOÁT KHÔNG LƯU Lê Văn Vũ1, Hoàng Lê Uyên Thục2 1 Công ty Quản lý bay miền Trung, 44 Thi Sách, Q. Hải Châu, Đà Nẵng 2 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng, 54 Nguyễn Lương Bằng, Q. Liên Chiểu, Đà Nẵng vule.thisach@gmail.com, hluthuc@dut.udn.vn TÓM TẮT: Kiểm soát không lưu là một hoạt động mang ý nghĩa cực kỳ quan trọng nhằm đảm bảo sự an toàn và duy trì sựthông suốt của các chuyến bay. Một trong các nhiệm vụ của kiểm soát viên không lưu là hiệp đồng với phi công để hướng dẫn phicông tuân thủ lộ trình bay và tránh xung đột giữa các tàu bay. Nhằm hỗ trợ cho kiểm soát viên không lưu, bài báo đề xuất ứng dụngkỹ thuật nhận dạng tiếng nói tự động vào việc phát hiện lỗi do thông tin sai lệch giữa kiểm soát viên và phi công. Trong giai đoạnnghiên cứu ban đầu, hệ thống hỗ trợ tập trung vào khai thác dịch vụ điện toán đám mây Azure thuộc tập đoàn Microsoft. Hệ thốngđề xuất gồm có hai phần: trước tiên, tiếng nói của phi công và kiểm soát viên được chuyển đổi thành văn bản dựa trên nền tảng họcsâu LSTM (Long Short Term Memory); sau đó tiếng nói của hai đối tượng này được so sánh với nhau dựa vào so sánh hai văn bảntương ứng, từ đó phát hiện ra lỗi lặp lại và lỗi nghe lại. Các thí nghiệm được tiến hành với 10 mực bay trong vùng trời điều hành từđộ cao 15.000 feet đến 25.000 feet, trong môi trường bay giả lập và thực tế. Kết quả thí nghiệm bước đầu đã cho tỷ lệ nhận dạngchấp nhận được và tỷ lệ phát hiện lỗi rất khả quan. Từ khóa: Kiểm soát không lưu, nhận dạng tiếng nói tự động, mạng LSTM (Long Short Term Memory), lỗi lặp lại, lỗi nghe lại. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập niên gần đây, ngành công nghiệp hàng không đã có những bước tăng trưởng vượt bậc. Cùng với sựphát triển không ngừng của kinh tế, du lịch, dịch vụ thì nhu cầu vận tải hàng hoá, đi lại của con người bằng đường hàngkhông ngày càng mang tính phổ thông hơn vì sự an toàn và thuận tiện. Các hãng hàng không được mở ra nhiều hơn, sốđường bay khai thác mới và số chuyến bay cất hạ cánh trong ngày cũng gia tăng nhanh chóng [1]. Sự phát triển mạnh mẽ của ngành hàng không khiến cho hoạt động điều hành bay càng trở nên khó khăn và đầythách thức. Hoạt động điều hành bay được thực hiện bởi kiểm soát viên không lưu (KSVKL) - là những người chuyêntrách đảm nhận việc gửi các hướng dẫn và cảnh báo đến phi công nhằm giúp tàu bay tuân thủ lộ trình bay và tránh vachạm giữa các tàu bay, đảm bảo điều phối hiệu quả và thông suốt từ lúc tàu bay cất cánh đến khi hạ cánh [2]. Quy trìnhhoạt động của KSVKL có thể minh hoạ thông qua hai vòng lặp như thể hiện trên Hình 1 [2]. Vòng lặp bên ngoài cómục đích chính là giám sát, thông báo cho KSVKL về tình trạng hiện tại của tàu bay và toàn hệ thống. Vòng lặp nàybao gồm: KSVKL gởi hướng dẫn bằng lời nói đến phi công (thể hiện ở nhánh A), phi công thực hiện điều khiển máybay (nhánh B), lộ trình của máy bay được giám sát bởi đài giám sát (nhánh C), đài giám sát cung cấp thông tin về máybay cho hệ thống quản lý không lưu (nhánh D), hệ thống này cung cấp thông tin cho KSVKL hiển thị trên màn hìnhradar (nhánh E). Vòng lặp bên trong là sự trao đổi thông tin bằng tiếng nói giữa KSVKL và phi công (thể hiện ở nhánhA hai chiều). Hình 1. Hệ thống kiểm soát không lưu [2]642 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NHẬN DẠNG TIẾNG NÓI TỰ ĐỘNG VÀO HỖ TRỢ HOẠT ĐỘNG KIỂM SOÁT KHÔNG LƯU Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế ICAO (International Civil Aviation Oganization) quy định liên lạc bằngtiếng nói giữa KSVKL và phi công được thực hiện trên phương tiện liên lạc vô tuyến cao tần VHF (Very HighFrequency). KSVKL theo dõi thông tin từ màn hình radar để đưa ra huấn lệnh, phi công sau khi nghe phải đọc lại nộidung huấn lệnh để xác nhận, gọi là read back, KSVKL phải nghe lại xác nhận read back của phi công, gọi là hearback. Nếu nội dung hear back không đúng nội dung huấn lệnh đã gửi đi thì KSVKL phải đọc lại nội dung huấn lệnhmột lần nữa [5]. Lỗi phi công xác nhận lại huấn lệnh không đúng được gọi là lỗi lặp lại (read back error). Trường hợpKSVKL nghe phi công xác nhận huấn lệnh không đúng nhưng không phát hiện ra được gọi là lỗi nghe lại (hear backerror). Nếu hai lỗi này cùng xảy ra thì nguy cơ cao là sẽ gây ra mất an toàn hàng không [3]. Trong tình hình lưu lượng chuyến bay tăng nhanh mỗi năm, yêu cầu phải nghe, nói và hiệp đồng liên tục vớinhiều phi c ...