“Перспективы развития средств связи и привода водолазов ”

При создании следующего поколения ГАС связи и пеленгования для водолазов на базе СГСП «Пловец» (статья в блоге от 16.03.23) целесообразно:

— заменить проводную микрофонно-телефонную гарнитуру водолаза на беспроводную гарнитуру по типу Bluetooth-наушников для смартфона;

— добавить к существующему кнопочному управлению ГАС, управление голосом, которое увеличит количество исполняемых команд и позволит управлять, не только своей ГАС, но и ГАС других водолазов по каналу гидроакустической связи;

— обеспечить возможность распознавания и перевода нечётких команд водолаза (гелиевая речь или мешает загубник) в чёткие команды диктора, заранее записанные в память компьютера;

— при выходе водолаза на гидроакустический маяк, обеспечить возможность измерения дистанции до маяка;

— добавить в сетку рабочих частот СГСП частоту 200 кГц для обеспечения скрытной работы ГАС без помех;

— добавить к гидроакустической связи радиосвязь (в УКВ или СВЧ диапазоне) в надводном положении водолаза.

В качестве микрофона водолаза можно использовать «жучок», применяемый для подслушивания и передачи информации с помощью микропередатчика. «Жучок» может быть закреплён в обтюраторе маски с помощью текстильной липучки, или внутри шлема, если снаряжение с загубником.

Радиосигнал от «жучка» идёт по воздуху и по резине, что не вызовет существенного его затухания. Телефонные капсюли должны располагаться снаружи маски и работать достаточно громко в воде. Если под маской толстый слой неопрена, то в нём необходимо  сделать отверстия, и заклеить их тонкой резиной.

Однако предложенный «жучок» в качестве микрофона может оказаться непригодным при работе под значительным давлением. Следовательно, целесообразно создание беспроводного устройства Bluetooth-связи водолаза, с микрофонно-телефонной гарнитурой, работающей под повышенным давлением и передающей сигналы радиосвязи в гидроакустическую станцию водолаза. Блок-схема устройства Bluetooth-связи водолаза представлена на рис. 1.

Рис.1. Блок-схема устройства Bluetooth-связи водолаза.

Цифрами на рис. 1 обозначены: 1 – шлем водолаза, 2 – телефонный капсюль (наушник); 3 – прочный корпус Bluetooth-модуля; 4 – Bluetooth-трансивер; 5 – литий-йонная аккумуляторная батарея; 6 – пьезоэлектрический микрофон; 7 – обтюратор дыхательной полумаски; 8 — штекер для зарядного устройства; 9 – антенна; 10 – корпус станции связи (СГСП); 11 – станция СГСП; 12- Bluetooth-адаптер; 13 — микрофонный вход; 14 – телефонный выход.

Как видно из рис. 1, устройство Bluetooth-связи состоит из двух модулей: микрофонно-телефонной гарнитуры с Bluetooth-трансивером, распложенной в шлеме водолаза и Bluetooth-адаптера, установленного в блоке станции ЗПС, которые соединены антенной (коаксиальным кабелем, с концами, зачищенными на 5 — 6см оплёткой) передающей высокочастотный радиосигнал от Bluetooth-трансивера к Bluetooth-адаптеру и обратно.

Таким образом, обеспечивается беспроводная телефонная радиосвязь между водолазом и его станцией ЗПС под водой (аналогично связи между Bluetooth-наушником с микрофоном оператора и его смартфоном на воздухе).

Вполне возможно, что на больших глубинах динамические наушники-вкладыши будут работать не достаточно громко и качественно из-за  высокой плотности газовых смесей. Применять вставные наушники-затычки (рис. 2) не рекомендуется, поскольку при повышении давления их будет загонять в слуховой канал уха водолаза и водолаз может повредить барабанную перепонку. Лучше применять такие наушники с креплением за ушную раковину со снятой затычкой из резины (рис. 3).

Рис. 2. Вставные наушники-затычки.

Рис. 3. Наушники с креплением за ушную раковину.

Всё это остаётся внутри шлема гидрокомбинезона и одевается на водолаза перед надеванием снаряжения. Никакие провода наружу не выводятся.

Остаётся решить вопросы управления станцией СГСП.

Чисто кнопочное управление невозможно из-за большого количества  команд.

Возможно применение светового меню на дисплее водолаза, когда отдельные опции высвечиваются поочерёдно с интервалом в 1сек. При подсветке нужной опции водолаз нажимает кнопку «Enter» или говорит «ДА» и опция исполняется. Но это потребует чтения многочисленных каталогов с меню и опциями, что под водой затруднительно и отвлекает водолаза. Водолаз должен будет останавливаться, и работать с дисплеем. Поэтому наиболее целесообразно управление с помощью голосовых команд.

Данный вид управления уже пытались исполнить в лаборатории СПб ГМТУ, однако результаты оказались более чем скромными. Компьютерная программа распознавала от 20 до 40% команд у разных водолазов.

А всё дело в том, что речь водолаза сопровождается шумами от движения воздуха через обтюратор маски, щелканьем клапанов вдоха и выдоха в клапанной коробке, шумами акваланга, искажениями от воздействия глубины. И вообще, водолазы довольно часто имеют дефекты дикции – не чётко выговаривают отдельные слова и буквы, проглатывают окончания. Особенно сильно это проявляется на больших глубинах, когда водолазы дышат гелиево-кислородными смесями. А если применяется снаряжение с загубником, то процент распознавания команд равен нулю.

Для более надёжного голосового управления станцией   автор статьи предлагает  голосовое меню.

Режим голосового меню включается путём нажатия водолазом кнопки «Enter» на запястье левой руки.  После этого голосом диктора в телефоны водолаза подаются следующие, заранее записанные в память компьютера, голосовые  опции меню.

При поступлении нужной опции в телефон водолаза, он нажимает на кнопку «Enter» или говорит «ДА» и опция исполняется. После этого включается следующее за выбранным очередное голосовое меню. Например, читается меню выбора параметров связи:

Выбор канала связи. 

 Выбор дальности связи (мощности). 

 Включить (выключить) надводную связь. 

 Включить (выключить) приводной маяк. 

 Отменить последнюю команду. 

 Повторить меню.

Частота канала связи может иметь 5 и более значений:

Частота скрытной связи внутри группы. 

 Частота привода (слышен ГА-маяк). 

 Частота дальней связи и телеуправления. 

 Запасная частота дальней связи (если на основной есть помехи). 

 Частота связи ВМФ.

Для выбора частоты связи достаточно выбрать номер канала.

Команды «включить» или «выключить» изменяются автоматически, в зависимости от текущего состояния того или иного режима работы. Если данный режим включён, то подаётся команда «выключить» и наоборот.

Так с помощью голосового меню можно настроить любые параметры СГСП (частоту, громкость, дальность связи и т.д.). Однако это займёт некоторое время и при движении в группе, оно может оказаться значительным, поскольку не все водолазы быстро и без ошибок смогут перестроиться на нужный режим. Поэтому стоит вернуться к первому варианту голосового управления станцией – голосовых команд, а для этого необходимо решить вопрос разборчивости речи (команд) водолаза.

По мнению автора, голосовое управление  с помощью команд можно значительно улучшить, если создать программу-переводчик нечётких команд водолаза (в загубнике и без) на разных глубинах в чёткие звуковые команды диктора, заранее записанные в память компьютера. Для этого каждую станцию СГСП следует обучить персонально под каждого водолаза. После этого станция будет хорошо воспринимать его речь в заданном снаряжении и на заданных глубинах. Количество переводимых (используемых водолазом) слов должно быть ограничено несколькими десятками, иначе процесс обучения затянется.

При обучении водолаз надевает снаряжение, спускается под воду и начинает читать слова по списку. Каждое слово повторяет три раза. Потом нажимает кнопку «Enter».

Те же слова, прочитанные диктором, заранее внесены в память компьютера СГСП в том же порядке, что и в списке водолаза. Компьютер слово, произнесённое водолазом, соотносит с записанным диктором. После этого он озвучивает это слово, произнесённое диктором. Водолаз нажимает  кнопку «Enter» и переходит к следующему слову. Так записываются все слова списка в разных снаряжениях и на разных глубинах. На этом обучение СГСП заканчивается.

При рабочем использовании СГСП, задаётся  тип снаряжения и глубина. Водолаз диктует команду, компьютер сравнивает её с ранее записанными словами его голосом (для этого снаряжения и этой глубины), и определяет коэффициент корреляции. Выбираются слова с наибольшим коэффициентом (но не ниже 0,8) и повторяется команда голосом диктора. Если команда понята правильно, водолаз нажимает «Enter» и команда исполняется.

Чтобы включить режим голосового управления  (программу-переводчик)  достаточно нажать кнопку  «Enter», затем произнести слово «Команда». Это ключевое слово для приёма любой команды голосового управления (компьютер отвечает коротким писком). Далее идёт, например, фраза:

«Дальность  связи 100 метров» — сама команда. Затем слово «Исполнить».

 Компьютер снижает мощность сигнала для уменьшения дальности связи. После чего в телефонах водолаза раздаётся короткий звуковой сигнал (что означает — команда исполнена), или три коротких сигнала означающие, что команда не понята (не исполнена).

Программа-переводчик позволяет осуществлять телеуправление другими станциями при движении водолазов в группе, где каждый водолаз имеет свой номер.

Для этого старший группы включает программу-переводчик (нажимает кнопку  «Enter»), затем нажимает кнопку «Передача» и диктует:

«Команда. Всем, всем. Курс два, пять, три. Исполнить».

Поскольку в воду излучается неискажённый голос диктора все водолазы слышат и понимают его, компьютеры их СГСП распознают команду и исполняют.

Можно дать индивидуальную команду для каждого водолаза в группе. Для этого старший группы включает программу-переводчик (нажимает кнопку  «Enter»), затем нажимает кнопку «Передача» и диктует:

«Команда. Шестой, шестой.  Дайте дистанцию. Исполнить».

После этого станция старшего группы излучает короткий импульс и ждёт ответного сигнала от станции шестого. Получив его, определяет дистанцию и отображает её на дисплее.

Пеленг на любого водолаза определяется по равносигнальной зоне (работают левый и правый телефоны водолаза). Перед этим водолаз нажимает кнопку  «Enter», затем нажимает кнопку «Передача» и диктует:

«Команда. Пятый, пятый.  Дайте привод. Исполнить».

Получив такой сигнал, станция пятого на 20 сек. включает режим приводного   маяка, и все водолазы  могут его запеленговать.

В таком варианте распознавания голоса можно говорить с большими искажениями (хоть на иностранном языке), но, главное, каждый раз одинаково и программа-переводчик будет безошибочно выдавать нужные команды управления станцией.

Программу – переводчик можно использовать и при глубоководных погружениях водолазов. Существующие корректоры речи улучшают разборчивость, но недостаточно, поскольку в гелиевой среде отдельные форманты речи водолаза  просто отсутствуют.

Источник: www.cibum.ru