飛機艙音系統(tǒng)及其應用技術

前言

經(jīng)過一百多年的發(fā)展，民用航空已經(jīng)成為最安全的交通工具。盡管如此，飛行帶來的每一次災難都是觸目驚心的。飛行事故催生了安全理念的發(fā)展，對安全的渴求帶動了航空記錄器的更新?lián)Q代。飛行事故調查時所需要的“人證”和“物證”很大部分來自于“黑匣子”，其中艙音記錄器記錄的艙音信息作為異于飛行參數(shù)信息的重要機載證據(jù)源，同時記錄了反映飛機和設備工作狀態(tài)的客觀聲音以及反映駕駛員操縱和情感特征的主觀聲音，為分析判斷飛行人員的操縱、意識、生理、心理狀況等提供了手段，為重構飛行事故過程、調查飛行事故原因提供了“有聲”的證據(jù)。本書指導思想是立足民航、著眼國外、圍繞技術、突出應用，針對國內外關于飛機艙音記錄器及艙音信息是什么、怎么用等問題進行了探討。全書共分為6章：第1章主要講述航空記錄器及其標準的發(fā)展演化；第2章著重對艙音記錄器的結構特點、工作原理、性能指標、生產(chǎn)實體和裝機情況進行了詳細介紹；第3章介紹了艙音信息分析的相關理論及方法，包括艙音信息的概念與定義、常用的幾種數(shù)學分析方法；第4章從工程應用角度介紹了多種艙音信息分析技術，包括艙音信息機理分析、艙音信息特征分析、端點檢測、語音增強與識別、情感分析等；第5章探討了基于艙音信息和飛行數(shù)據(jù)的信息融合技術在故障診斷和故障預測方面的問題；第6章研究了艙音信息在飛行事故調查中的應用問題，包括飛行事故發(fā)生機理分析、飛行事故調查的一般流程、飛行事故調查時所用到的證據(jù)源，著重對艙音信息在飛行事故調查中的應用進行了詳細分析。

內容概要

　　本書專門介紹艙音系統(tǒng)和艙音信息的分析及應用，主要內容包括國內外航空記錄器及其標準的發(fā)展演化，著重對飛機艙音記錄器進行詳細介紹，并結合作者研究團隊近年來的科研實踐，對飛機艙音信息進行了技術分析，探討了利用飛機艙音信息和飛行數(shù)據(jù)融合技術進行故障診斷和故障預測的問題，研究了飛機艙音信息在飛行事故調查方面的應用問題?！　”緯怀鎏攸c是在內容選取上注重國內外該領域的最新發(fā)展動態(tài)；在結構編排上側重基本理論和典型應用的有效結合，注意圖文表并茂、深入淺出，力求便于讀者理解；在描述角度上側重從宏觀入手，以國外的角度看待國內問題，以民航的視點看待軍用問題?！　”緯勺鳛轱w行事故調查與分析人員、航空安全管理人員、裝備管理人員、飛行人員、裝備維修人員、地勤保障人員及高等院校航空安全專業(yè)的培訓參考書，同時對從事聲音分析及處理的廣大工程技術人員也具有一定的參考價值。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 引言　1.2 航空記錄器標準的發(fā)展演化　　1.2.1 飛行數(shù)據(jù)記錄器標準的起源　　1.2.2 艙音記錄器標準的起源　　1.2.3 飛行數(shù)據(jù)記錄器標準的演變　1.3 航空記錄器概況　　1.3.1 航空記錄器的發(fā)展演化　　1.3.2 幾種典型航空器安裝的記錄器　　1.3.3 航空記錄器的主要生產(chǎn)廠商第2章 艙音系統(tǒng)　2.1 概述　2.2 艙音記錄系統(tǒng)　　2.2.1 信號采集部分　　2.2.2 控制組件　　2.2.3 艙音記錄器　2.3 艙音分析系統(tǒng)　　2.3.1 改進的艙音譯碼系統(tǒng)　　2.3.2 典型艙音記錄器的多功能綜合實驗臺　　2.3.3 艙音信息的特征分析軟件　2.4 艙音信息　　2.4.1 艙音信息的工程分類　　2.4.2 艙音信息的特點　　2.4.3 艙音信息的數(shù)據(jù)格式　　2.4.4 艙音信息分析研究現(xiàn)狀第3章 艙音信息分析的相關理論及方法　3.1 引言　3.2 聲學基礎知識　　3.2.1 聲音的性質　　3.2.2 聲音的物理描述　　3.2.3 聲音的感知　　3.2.4 掩蔽效應　3.3 語音的基本知識　　3.3.1 語音學　　3.3.2 語音信號生成的數(shù)學模型　3.4 噪聲特性　3.5 信號分析基礎　　3.5.1 相關概念　　3.5.2 信號分析的典型特性　3.6 短時分析　3.7 時域分析　3.8 頻域分析　　3.8.1 短時傅里葉變換　　3.8.2 離散余弦變換　　3.8.3 線性預測分析　3.9 時頻分析　　3.9.1 相關概念　　3.9.2 典型的時頻分析方法　　3.9.3 典型的時頻分析類　3.10 小波變換　　3.10.1 連續(xù)小波變換　　3.10.2 離散小波變換　　3.10.3 二進小波變換　　3.10.4 正交小波變換　　3.10.5 小波包　　3.10.6 典型的小波函數(shù)　　3.10.7 小波變換、傅里葉變換及短時傅里葉變換的比較第4章 艙音信息分析技術　4.1 艙音的聲音機理分析　　4.1.1 語音的機理分析　　4.1.2 背景聲的機理分析　　4.1.3 航空噪聲的機理分析　4.2 艙音信息的預處理技術　　4.2.1 數(shù)字化　　4.2.2 采樣與量化　　4.2.3 短時加窗處理……第5章 基于艙音信息和飛行數(shù)據(jù)融合的故障診斷與預測技術第6章 艙音信息在飛行事故調查中的應用附錄　部分縮略詞參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（5）攝像頭的數(shù)量和覆蓋范圍，需要兩三個攝像頭分別記錄前儀表板，1個記錄頭頂儀表板。（6）合適的數(shù)據(jù)壓縮技術。為了充分利用數(shù)字記錄介質的容量，使用若干視頻壓縮算法是必需的。事故調查依賴的是選定算法記錄的信息，每一張圖片單獨包含在自身的數(shù)據(jù)文件中，這些數(shù)據(jù)文件對于圖像的重構是必需的。同時，選定算法必須能實時工作，即必須調整壓縮率應付每秒數(shù)量眾多的圖片。EUROCAE建議使用JEPG技術。JPEG是合成成像專家組（JointPhotographic Experts Group）提出的，它把每一張視頻當成一張獨立的圖片，利用可預測的預先設置的壓縮率進行壓縮，獲得預期的文件大小。整個壓縮率是12：1，將獲得與SV[{S視頻記錄器同等效果的視頻質量，從而滿足大部分要求。這種合成記錄技術能有效地把視頻序列轉化為一系列靜止圖像，能很好地刻畫出場景細節(jié)。各種軍事和商業(yè)安全系統(tǒng)表明，采用每4s更新一幀的速度非常適合追蹤事故過程。（7）視頻復用（Video Multiplexing）。為了避免多記錄器現(xiàn)象，在多攝像頭視頻系統(tǒng)中有必要把各種攝像頭輸入轉化為單一的視頻信號，這種技術叫做“視頻復用”。它能把第一個攝像頭的輸入視場，第二個攝像頭的輸入視場等進行統(tǒng)一編碼。如果一個攝像頭的輸入比其他重要，則它的更多視場被采用，或該通道返回記錄多次。試驗中，如果一個通道一次有多于4個視場被記錄，可靠性將會更高。（8）照明（Lighting）?，F(xiàn)代單色CCD攝像頭利用自動電子快門（automatic electronic shut—tering）能在全月光（0．11ux）到全日光（1000001ux）范圍內正常工作。它們對座艙寬泛條件變化時的適應能力使得它們成為座艙環(huán)境使用的理想選擇。但是，當它們的視場一部分是黑色的儀表板，另一部分是白色的擋風玻璃時，反映效果并不理想。因此，精確巧妙的布局，視場內特定部分的偽裝將是必不可少的。（9）磨損（Wear）。如果一個系統(tǒng)一天24h連續(xù)工作，更換磁帶的維護要求相對較高，導致航空公司的代價較高，但是固態(tài)數(shù)字系統(tǒng)不需要上述維護。（10）質量（Quality）。由于視頻信號是高頻率寬帶信號，磁帶記錄器的質量會隨著使用而損壞。大部分專家建議一個VCR磁帶一般不要使用超過10次。使用閃存的數(shù)字系統(tǒng)擁有200000次擦寫壽命，極大地減少了維護量。（11）靈活性（Flexibility）。相對于磁帶記錄系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)擁有的最大的優(yōu)勢在于能迅速進入特定的圖像或圖像序列。一個磁帶系統(tǒng)基本上是一個串行裝置，使用者必須從頭開始尋軌直到想要的圖像序列。對于數(shù)字記錄系統(tǒng)，使用者能輕易地利用時間或警示進入到想要的圖像序列。這就意味著警示能夠被數(shù)字系統(tǒng)標定，例如，火警、飛機高度掉至10000英尺以下警告以及飛行事故調查要求的其他東西。

編輯推薦

《飛機艙音系統(tǒng)及其應用技術》由國防工業(yè)出版社出版。

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