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Minimum effort adaptation of automatic speech recognition system in air traffic management

Bhattacharjee, Mrinmoy und Motlicek, Petr und Madikeri, Srikanth und Helmke, Hartmut und Ohneiser, Oliver und Kleinert, Matthias und Ehr, Heiko (2024) Minimum effort adaptation of automatic speech recognition system in air traffic management. European Journal of Transport and Infrastructure Research, Vol.42 (4), Seiten 133-153. Delft University of Technology. doi: 10.59490/ejtir.2024.24.4.7531. ISSN 1567-7141.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
730kB

Offizielle URL: https://journals.open.tudelft.nl/ejtir/article/view/7531

Kurzfassung

Advancements in Automatic Speech Recognition (ASR) technology is exemplified by ubiquitous voice assistants such as Siri and Alexa. Researchers have been exploring the application of ASR for Air Traffic Management (ATM) systems. Initial prototypes utilized ASR to pre-fill aircraft radar labels and achieved a technological readiness level before industrialization (TRL6). However, accurately recognizing infrequently used but highly informative domain-specific vocabulary is still an issue. This includes waypoint names specific to each airspace region and unique airline designators, e.g., “dexon” or “pobeda”. Traditionally, open-source ASR toolkits or large pre-trained models require substantial domain-specific transcribed speech data to adapt to specialized vocabularies. However, typically, a “universal” ASR engine capable of reliably recognizing a core dictionary of several hundreds of frequently used words suffices for ATM applications. The challenge lies in dynamically integrating the additional region-specific words used less frequently. These uncommon words are crucial for maintaining clear communication within the ATM environment. This paper proposes a novel approach that facilitates the dynamic integration of these new and specific word entities into the existing universal ASR system. This paves the way for “plug-and-play” customization with minimal expert intervention and eliminates the need for extensive fine-tuning of the universal ASR model. The proposed approach demonstrably improves the accuracy of these region-specific words by a factor of ≈7 (from 10% F1-score to 70%) for all rare words and ≈5 (from 13% F1-score to 64%) for waypoints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212430/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Minimum effort adaptation of automatic speech recognition system in air traffic management
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bhattacharjee, MrinmoyIdiapNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Motlicek, PetrIdiap, BUTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madikeri, SrikanthIdiapNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helmke, HartmutHartmut.Helmke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1939-0200NICHT SPEZIFIZIERT
Ohneiser, OliverOliver.Ohneiser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5411-691X176969637
Kleinert, MatthiasMatthias.Kleinert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0782-4147NICHT SPEZIFIZIERT
Ehr, HeikoHeiko.Ehr (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Dezember 2024
Erschienen in:European Journal of Transport and Infrastructure Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:Vol.42
DOI:10.59490/ejtir.2024.24.4.7531
Seitenbereich:Seiten 133-153
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTTU DelftNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Delft University of Technology
Name der Reihe:European Journal of Transport and Infrastructure Research
ISSN:1567-7141
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Speech Recognition, Model Adaptation, Integration of prior knowledge, Customization of model, Rare-word integration
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: Diederich, Kerstin
Hinterlegt am:30 Jan 2025 11:15
Letzte Änderung:30 Jan 2025 11:15

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