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Ensuring Safety for Artificial-Intelligence-Based Automatic Speech Recognition in Air Traffic Control Environment

Pinska-Chauvin, Ella und Helmke, Hartmut und Dokic, Jelena und Hartikainen, Petri und Ohneiser, Oliver und Garcia Lasheras, Raquel (2023) Ensuring Safety for Artificial-Intelligence-Based Automatic Speech Recognition in Air Traffic Control Environment. Aerospace, 10 (11), Seiten 1-23. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/aerospace10110941. ISSN 2226-4310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2226-4310/10/11/941

Kurzfassung

This paper describes the safety assessment conducted in SESAR2020 project PJ.10-W2-96 ASR on automatic speech recognition (ASR) technology implemented for air traffic control (ATC) centers. ASR already now enables the automatic recognition of aircraft callsigns and various ATC commands including command types based on controller–pilot voice communications for presentation at the controller working position. The presented safety assessment process consists of defining design requirements for ASR technology application in normal, abnormal, and degraded modes of ATC operations. A total of eight functional hazards were identified based on the analysis of four use cases. The safety assessment was supported by top-down and bottom-up modelling and analysis of the causes of hazards to derive system design requirements for the purposes of mitigating the hazards. Assessment of achieving the specified design requirements was supported by evidence generated from two real-time simulations with pre-industrial ASR prototypes in approach and en-route operational environments. The simulations, focusing especially on the safety aspects of ASR application, also validated the hypotheses that ASR reduces controllers’ workload and increases situational awareness. The missing validation element, i.e., an analysis of the safety effects of ASR in ATC, is the focus of this paper. As a result of the safety assessment activities, mitigations were derived for each hazard, demonstrating that the use of ASR does not increase safety risks and is, therefore, ready for industrialization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198800/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ensuring Safety for Artificial-Intelligence-Based Automatic Speech Recognition in Air Traffic Control Environment
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pinska-Chauvin, EllaIntegra Consult A/SNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helmke, HartmutHartmut.Helmke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1939-0200NICHT SPEZIFIZIERT
Dokic, JelenaIntegra Consult A/SNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hartikainen, PetriIntegra Consult A/SNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ohneiser, OliverOliver.Ohneiser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5411-691XNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Lasheras, RaquelCRIDANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 November 2023
Erschienen in:Aerospace
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.3390/aerospace10110941
Seitenbereich:Seiten 1-23
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Special Issue Automatic Speech Recognition and Understanding in Air Traffic Management
ISSN:2226-4310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:safety assessment; air traffic control; automatic speech recognition; workload; situational awareness; en-route sector; approach sector
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Integrierte Flugführung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugführung > Lotsenassistenz
Hinterlegt von: Ohneiser, Oliver
Hinterlegt am:06 Nov 2023 07:55
Letzte Änderung:06 Nov 2023 07:55

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