本文探討語音訊息在航空電子系統中駕駛艙顯示器的作用。在諸如GPS等車輛導航系統中,語音系統可引導駕駛人採取必要的動作(例如轉彎或引導至高速公路的下一個出口),使其無需在行駛中查看顯示器或地圖。

同樣地,飛機駕駛艙內的語音輔助系統有助於飛行員(機師)在其視覺忙於其他控制的同時,仍能聽取特定配置的訊息。本文將透過一些實際場景顯示語音輔助可為航空機師帶來的好處。

擬議的系統

語音系統可作為傳統顯示器的擴充(add-on)功能,針對重要的飛行參數讀出週期性語音訊息,例如高度、飛行速度等。只有在系統啟用後,才能將這些語音訊息發送至機師和副機師的頭戴式耳機。而當飛機起飛或降落時,將自動停用這個功能。

此外,在緊急情況下,機師可以選擇收聽「隨選」(on-demand)的參數。系統「多重配置」(Redundancy)總是好事,而且特別適用於航空電子設備。該系統將定期並根據需求自動為機師提供資訊——使其無需自行尋找。如果機師發現任何異常的數據點,也可以立即採取糾正措施。

可能使用的語音訊息示例如下:

「飛行高度為30,000英呎;飛行速度為480節」

機師/副機師都無需查看顯示器,就能聽到這些重要的飛行參數。這在抬頭顯示器(HUD)必須投入數百萬美元,才能實現相同的功能。

下一階段則可以在語音訊息上添加導航數據。機師可以聽取航點詳細資訊——例如,接近某一航點以及飛行越過某一特定航點的任何偏離等。系統可以讀出進場角度(approach angle)以及所有必要的導航細節。但這有什麼好處?

  • 這將有助於用在惡劣天氣下以及無法預料的顯示器故障時。機師/副機師仍然可以聽取訊息。
  • 可以添加狀態訊息,例如針對特定航點的「飛行路徑對準進場角度」等。

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為飛機機師/副機師打造的語音輔助系統方塊圖(來源:eInfochips)

語音輔助系統可透過ARINC-429或傳送所需資料的各種匯流排,從主飛行顯示器/多功能顯示器(PFD/MFD)、大氣電腦(ADC)和飛行管理系統(FMS)等現有飛機系統中擷取各種參數。文本轉語音(text-to-voice)引擎可將資訊轉換為語音訊息;音訊單元則透過喇叭或頭戴式耳機播放語音訊息。

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(來源:pixabay.com)

基於實際場景的應用案例

場景#1:從波士頓(BOS)到洛杉磯(LAX)的飛機航班

一旦民航機師在飛機仍停放時進入駕駛艙後,系統隨即播放訊息歡迎機師登機,並向他們簡介此次飛行計劃。例如:

「我們今天將飛往BOS」
「以下航點會在我們的航程中——航點1:......」

當飛機在停機坪收到‘Go’訊號後,語音功能將自動停用。控制飛機滑行中的機師和副機師可以透過無線電與航管系統(ATC)通訊,接著開始起飛。

當飛行達到某個巡航高度時即啟用語音訊息,通常是在乘客座位安全帶信號燈熄滅時。巡航速度、高度和天氣資訊也都會被轉發。在細節方面,將傳遞接下來的飛行高度數據和PFD參數:目前速度和航向速度、目前高度和航向高度以及襟翼位置等等。此外,下一個航點詳情和預計到達時間也將一併顯示。

在飛行中,機師/副機師都可以收聽到這些訊息。例如,每隔10分鐘就會聽到一次以下的語音訊息(當然,參數值將根據該飛行時的實際數據而異):

飛行高度30,000英呎
飛行速度為480節
航向西南方8度
傾斜零度
節氣閥為70%
下一個航點是STAYC

在飛機下降期間,語音功能將自動停用,等到完全降落且停妥後再度啟用。此時系統將提供航班摘要訊息。例如:「我們已經降落在洛杉磯國際機場,目前外面溫度是攝氏3度,平均速度是300節,燃料量約30%」等等。

場景#2:惡劣天氣導致亂流

想像當飛機遇到惡劣天氣或劇烈亂流時,飛行高度剛好達到了32,000英呎的高度,這可能由於劇烈振動而導致飛機處於不尋常的姿態。結果很可能是導致機師面對操縱飛機的巨大挑戰。同時,他們也很難或幾乎不可能在顯示器上讀取關鍵的飛行參數。在此情況下,機師必須知道飛機的姿態以及其他關鍵參數,如空速、傾斜角度等等,以便重新取得控制並返回原本的航道。

最近有報導指出在中國西南地區發生了這樣的事件:四川航空公司(Sichuan Airlines)一架班機在飛行中發生駕駛艙擋風玻璃破裂脫落的意外,副機師甚至幾乎「懸掛窗外」,機師緊急將飛機迫降於成都雙流國際機場。機長劉傳健手動降落這架Airbus A319。他對這一事件的描述如下:

「當時沒有任何警告標誌。突然間,擋風玻璃破裂,發出巨大聲響。接下來我知道的是副機師一半身體已被吸出窗外。駕駛艙內的所有東西都飄浮在空中,大部份的設備都失靈了,而且也聽不到無線電。機身搖晃得很厲害,我連儀表板都沒辦法看。」

有鑑於這樣的情況,更證實了語音輔助在惡劣天氣和任何不可預見的顯示故障情況下都十分有幫助。即使難以讀取顯示器,機師/副機師仍然可以聽取訊息。

場景#3:機師和副機師之間的溝通差距

想想看當機師或副機師處於指揮狀態並根據其行動設置任何參數/控制的情況。當另一名機師接管控制時,他/她可以根據需求收聽關鍵飛行參數。

另一個可能發揮這種功能的情況是,當副機師在失去推力情況下抬起機鼻而飛機開始失速時所發生的實際狀況。如果等到機師返回控制並了解這一行動後,搶救飛機為時已晚。在這種情況下,機師就算再怎麼訓練有素且十分熟練,也可能無法查看關鍵參數。在這種特殊情況下,以下訊息將會有所幫助:

第一個廣播示例:

攻角為15度
節氣閥約60%
飛行速度為480節
飛行高度30,000英呎

第二個廣播示例:

攻角為15度
節氣閥約60%
飛行速度為410節
飛行高度30,500英呎

副機師打算拉高機鼻來提升飛行高度,這將致使具有相同節氣閥位置的攻角增加。然而,在第二個語音訊息示例中,飛機顯然處於幾乎相同的高度但開始失速。根據這些訊息,副機師可以提高引擎節氣閥位置以修正動作,同時避免飛機失速。

結論

如上所介紹的實際場景所示,對於機師/副機師而言,這種語音輔助擴充系統十分有幫助,讓他們無需低頭查看顯示器即可聽到重要的飛行參數。專為機師打造的語音輔助系統可以配置為根據飛行特定階段而僅發送特定訊息,從而確保為機師提供盡可能降低干擾的最大價值。

該系統不僅可在一般情況下幫助機師/副機師,還可能在意外的顯示器故障或惡劣天氣時成為救星。這顯示為機師提供關鍵飛行參數的語音輔助訊息可望在航空電子解決方案中發揮關鍵作用。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Enhancing the Situational Awareness of Pilots with Voice Assistance,by Rajesh Khamitkar)