3d虚拟立体声空中预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种3D虚拟立体声空中预警系统，包括TCSA收发主机、S模式应答机、天线、控制盒、显示装置、3D虚拟立体声合成系统，控制盒控制位于飞机顶部全向天线的两个S模式应答机，S模式应答机与TCAS收发主机相连，TCSA收发主机与位于飞机底部的天线、3D虚拟立体声合成系统相连接，TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态、航向后进行相应的3D语音告警、TA显示、RA显示的功能。本实用新型能进行空间不同方位的告警，填补了原有告警系统空间声源定位的问题。
【专利说明】
3D虚拟立体声空中预警系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种空中预警系统，具体地，涉及一种3D虚拟立体声空中预警系统。
【背景技术】
[0002]空中告警是指当飞机在正常飞行过程中，飞机突然出现故障或者当在飞机周围一定范围内有其他飞机出现的情况下，对飞行员进行即时提醒，避免事故的出现。
[0003]现有的空中告警系统主要有以下方面的功能:1、语音提示，提前录制好告警信号，当飞机存在危险时，及时通过语音对飞行员进行提示;2、视频显示，当出现危险的时候通过飞机上的机载屏幕显示当前飞机出现的故障。
[0004]参照图1。《科学探讨》上刊发的题为:“空中交通告警与防撞系统的发展和应用”的文章中，提到了现在应用最为广泛的空中交通预警和防撞系统(TCAS)。该告警系统主要包括:TCAS收发主机、S模式(离散选址信标系统模式)应答机、天线(包括定向天线和全线天线)、控制盒和显示装置组成。控制盒控制位于飞机顶部全向天线的两个S模式应答机。应答机与TCAS收发主机相连。收发主机与位于飞机底部的定向天线相连接，同时，TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态、航向等相关问题进行相应的语音告警、TA(交通告警)显示、RA(决断告警)显示的功能。该空中交通告警系统只能进行语音告警和相应的TA显示的功能，在语音告警中只是简单的提醒方位、高度等信息，飞行员在收听到相关信息时仍旧需要进行核准、判定。该语音告警信息缺乏相应的空间信息。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种3D虚拟立体声空中预警系统，其解决现有空中告警系统中缺失的告警音没有方位信息的问题。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供一种3D虚拟立体声空中预警系统，包括TCSA收发主机、S模式应答机、天线、控制盒、显示装置、3D虚拟立体声合成系统，控制盒控制位于飞机顶部全向天线的两个S模式应答机，S模式应答机与TCAS收发主机相连，TCSA收发主机与位于飞机底部的天线、3D虚拟立体声合成系统相连接，TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态、航向后进行相应的3D语音告警、TA显示、RA显示的功能。
[0007]优选地，所述3D虚拟立体声合成系统由个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块、立体声耳机组成，个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块依次连接。
[0008]优选地，所述3D虚拟立体声合成系统合成3D虚拟立体声信号，3D虚拟立体声信号再通过立体声耳机传输到飞行员耳朵中。
[0009]优选地，所述显示装置直观显示空间方位及已合成的3D虚拟立体声信号的波形。
[0010]优选地，所述个人化模块设置个性化参数，个性化参数包括头部生理参数、躯干生理参数、耳部生理参数，头部生理参数包括头前后宽、头高、头左右宽、头部中心距耳廓水平距离、头部中心距耳廓垂直距离;躯干生理参数包括颈宽、身高、躯干宽度、肩宽；耳部生理参数包括左耳甲艇高度、右耳甲艇高度、左耳甲腔高度、右耳甲腔高度、左耳廓高度、右耳廓高度、左耳廓宽度、右耳廓宽度。
[0011]优选地，所述语料库选择模块提供与飞机具体情况匹配的告警音进行告警。
[0012]优选地，所述方位选择模块根据TCSA收发主机判定的方位信息，自动设置3D虚拟立体声合成系统的方位。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:本实用新型的3D虚拟立体声合成系统能进行空间不同方位的告警，填补了原有告警系统空间声源定位的问题。根据TCAS主机判断的两个飞机的相对位置，3D虚拟立体声合成系统自动合成空间3D信息，飞行员在接收到3D虚拟立体声后不需要进行视觉判断当前飞机的方位信息，仅根据听到的音频信号就能判断出当前两架飞机所处的位置，及时调整飞机飞行的高度和方位。3D虚拟立体声合成系统的引入将大大挖掘人耳的功能，减少眼部频繁活动带来的劳累感，提升飞行效率。本系统的个人化模块针对不同人的头部、躯干等生理参数的不同所产生的HRTF(HeadRelated Transfer Funct1n，头相关传输函数)会有差异的情况提出个人化处理方法，提高了告警系统的准确性。
【附图说明】
[0014]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0015]图1为现有告警系统的原理框图。
[0016]图2为本实用新型3D虚拟立体声空中预警系统的原理框图。
[0017]图3为本实用新型中3D虚拟立体声合成系统的原理框图。
[0018]图4位3D虚拟立体声合成系统原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0020]如图2所示，本实用新型3D虚拟立体声空中预警系统该告警系统包括:TCSA收发主机、S模式应答机、天线、控制盒、显示装置、3D虚拟立体声合成系统，控制盒控制位于飞机顶部全向天线的两个S模式应答机，S模式应答机与TCAS收发主机相连，TCSA收发主机与位于飞机底部的天线、3D虚拟立体声合成系统相连接，TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态、航向等相关问题后进行相应的3D语音告警、TA显示、RA显示的功能。
[0021]TCAS收发主机应用飞机顶部天线和飞机底部天线来获取空中交通信息、跟踪接近飞机、检测威胁、推算并产生交通告警(TA)或决断告警(RA)报告。TCAS处理器利用飞机本身的气压高度、无线电高度和飞机离散量来控制防撞逻辑参数，这些参数决定了飞机周围的保护量。如果被追踪的飞机存在碰撞威胁，TCAS收发主机会选择合适的避撞机动，使之与入侵飞机保持足够的垂直避让距离，同时使偏离航道值最小。控制盒用来选择和控制所有的TCAS设备，包括TCAS收发主机，S模式应答机，甚至包括TCAS显示。3D虚拟立体声合成系统首先将飞行员个人的生理参数输入进去，以便获取飞行员的头相关传递函数，根据TCAS首发主机提供的方位信息进行方位选择，根据TCAS首发主机提供的飞行信息进行语料库选择，合成3D虚拟立体声，通过飞行员佩戴的耳机传递给飞行员。
[0022]如图3所示，具体的，3D虚拟立体声合成系统由个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块、立体声耳机组成，个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块依次连接。所述立体声耳机具备低失真、音频分辨力强、环绕立体声清晰、音乐节奏细腻的特点。飞行员所用的立体声耳机能满足需要，不需要另行配置耳机。
[0023]3D虚拟立体声合成系统用以合成所需的立体声信号。其中个人化模块可设置使用者生理参数，生成使用者相匹配的HRTF。语料库选择模块选择匹配的“干信号”，包括不同种类飞机发出的声音。
[0024]本实用新型解决其技术问题所用技术方案为:3D虚拟立体声合成系统与TCAS收发主机相连上。TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态航行，然后将飞机的高度、位置信息传输到3D虚拟立体声合成系统上，通过3D虚拟立体声合成系统合成3D虚拟立体声信号，3D虚拟立体声信号再通过立体声耳机传输到飞行员耳朵中。
[°°25]个人化模块设置个性化参数，个性化参数包括头部生理参数、躯干生理参数、耳部生理参数，头部生理参数包括头前后宽、头高、头左右宽、头部中心距耳廓水平距离、头部中心距耳廓垂直距离;躯干生理参数包括颈宽、身高、躯干宽度、肩宽;耳部生理参数包括左耳甲艇高度、右耳甲艇高度、左耳甲腔高度、右耳甲腔高度、左耳廓高度、右耳廓高度、左耳廓宽度、右耳廓宽度。
[0026]语料库选择模块提供与飞机具体情况匹配的告警音进行告警，具体是当有飞机到达告警范围之内时，根据到达目标区域飞机的类型从语料库选择模块中选择与之匹配的告警音，进行告警。方位选择模块根据TCSA收发主机判定的方位信息，如方位角为0，俯仰角为0，自动设置3D虚拟立体声合成系统的方位，根据图4所示3D虚拟立体声合成系统原理图合成3D虚拟立体声，然后将合成的3D虚拟立体声通过立体声耳机进行播放。当有飞机飞出探测区域时，告警系统自动取消播报，当再次有飞机进入告警区域内时飞机按照告警系统开始报警。
[0027]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【主权项】
1.一种3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，包括TCSA收发主机、S模式应答机、天线、控制盒、显示装置、3D虚拟立体声合成系统，控制盒控制位于飞机顶部全向天线的两个S模式应答机，S模式应答机与TCAS收发主机相连，TCSA收发主机与位于飞机底部的天线、3D虚拟立体声合成系统相连接，TCSA收发主机通过无线电判定两个飞机的高度、姿态、航向后进行相应的3D语音告警、TA显示、RA显示的功能。2.根据权利要求1所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述3D虚拟立体声合成系统由个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块、立体声耳机组成，个人化模块、语料库选择模块、方位选择模块依次连接。3.根据权利要求2所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述3D虚拟立体声合成系统合成3D虚拟立体声信号，3D虚拟立体声信号再通过立体声耳机传输到飞行员耳朵中。4.根据权利要求3所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述显示装置直观显示空间方位及已合成的3D虚拟立体声信号的波形。5.根据权利要求2所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述个人化模块设置个性化参数，个性化参数包括头部生理参数、躯干生理参数、耳部生理参数，头部生理参数包括头前后宽、头高、头左右宽、头部中心距耳廓水平距离、头部中心距耳廓垂直距离;躯干生理参数包括颈宽、身高、躯干宽度、肩宽;耳部生理参数包括左耳甲艇高度、右耳甲艇高度、左耳甲腔高度、右耳甲腔高度、左耳廓高度、右耳廓高度、左耳廓宽度、右耳廓宽度。6.根据权利要求2所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述语料库选择模块提供与飞机具体情况匹配的告警音进行告警。7.根据权利要求2所述的3D虚拟立体声空中预警系统，其特征在于，所述方位选择模块根据TCSA收发主机判定的方位信息，自动设置3D虚拟立体声合成系统的方位。
【文档编号】G08G5/04GK205582306SQ201620203763
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】马翼平, 路东东
【申请人】中航华东光电（上海）有限公司