zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2019-1-31-37zurniimtpe-1307Research ArticleСтатьиДинамика показателей интонационной структуры речи в профессиональной деятельности операторов управления воздушным движениемChanges in indicators of intonation structure of speech in occupational activity of air traffic control operatorsЗасядькоК. И.Zasjad’koK. I.

ул. Гагарина, 61а, Липецк, Россия, 398002.

аллея Петровско-Разумовская, 12А, Москва, Россия, 127083.

61a, Gagarina str., Lipetsk, Russia, 398002.

12А, Petrovsko-Razumovskaya alley, Moscow, Russia, 127083.

БогомоловА. В.BogomolovA. V.

аллея Петровско-Разумовская, 12А, Москва, Россия, 127083.

12А, Petrovsko-Razumovskaya alley, Moscow, Russia, 127083.

СолдатовС. К.SoldatovS. K.

Солдатов Сергей Константинович, вед. науч. сотр., д-р мед. наук, проф.

аллея Петровско-Разумовская, 12А, Москва, Россия, 127083.

Sergej K. Soldatov, leading researcher, Dr. Med. Sci.

12А, Petrovsko-Razumovskaya alley, Moscow, Russia, 127083.

ВонаршенкоА. П.VonarshenkoA. P.

ул. Гагарина, 61а, Липецк, Россия, 398002.

61a, Gagarina str., Lipetsk, Russia, 398002.

БорейчукА. Ф.BorejchukA. F.

ул. Гагарина, 61а, Липецк, Россия, 398002.

61a, Gagarina str., Lipetsk, Russia, 398002.

ЯзлюкМ. Н.JazljukM. N.

ул. Гагарина, 61а, Липецк, Россия, 398002.

61a, Gagarina str., Lipetsk, Russia, 398002.

Государственный центр подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний Министерства обороны Российской Федерации им. В.П. Чкалова; Центральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил Минобороны России.РоссияState Training Center for Aviation Personnel and Military Tests of the Ministry of Defense of the Russian Federation named aft er V.P. Chkalov; Central Research Institute of the Air Force of the Ministry of Defense of Russia.Russian FederationЦентральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил Минобороны России.РоссияCentral Research Institute of the Air Force of the Ministry of Defense of Russia.Russian FederationГосударственный центр подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний Министерства обороны Российской Федерации им. В.П. Чкалова.РоссияState Training Center for Aviation Personnel and Military Tests of the Ministry of Defense of the Russian Federation named aft er V.P. Chkalov.Russian Federation201912032019013137Copyright © Засядько К.И., Богомолов А.В., Солдатов С.К., Вонаршенко А.П., Борейчук А.Ф., Язлюк М.Н., 20192019Засядько К.И., Богомолов А.В., Солдатов С.К., Вонаршенко А.П., Борейчук А.Ф., Язлюк М.Н.Zasjad’ko K.I., Bogomolov A.V., Soldatov S.K., Vonarshenko A.P., Borejchuk A.F., Jazljuk M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/1307

Введение. Проведенное исследование направлено на определение возможности использования анализа речевого сигнала для диагностики функциональных состояний (ФС) операторов управления воздушным движением (УВД) с обоснованием набора информативных показателей интонационной структуры речи.Материалы и методы. В эксперименте на полунатурном моделирующем комплексе с участием 16 диспетчеров УВД мужского пола моделировалась профессиональная деятельность диспетчера УВД при умеренной (6 воздушных судов на управлении) и интенсивной (7–12 воздушных судов на управлении) рабочей нагрузке. Продолжительность моделируемой рабочей смены составляла 6 часов. Регистрировались характеристики основного тона речи испытуемого и рассчитывались восемь джиттер-факторов, отражающих микроизменчивость кривой основного тона речевого сигнала, а также два индекса тремора, отражающих наличие в речевом сигнале периодических волн частотой 4–16 Гц в кривой частоты основного тона. Динамика изменений ФС операторов определялась по показателям кардиоритма. О надежности и работоспособности оператора судили по правильности ведения радиообмена, изменению рубежа приема и передачи управления ВС количеству допускаемых опасных сближений ВС, времени обнаружения вводимых отклонений ВС от заданной линии полета.Результаты и обсуждение. Результаты анализа материалов экспериментов позволили установить, что ряд показателей основного тона имели явные изменения как в первой (при моделировании умеренной рабочей нагрузки), так и во второй серии (при моделировании интенсивной рабочей нагрузки) экспериментов. Полученные данные свидетельствуют о снижении уровня психической регуляции профессиональной деятельности операторов в период с 3-го по 5-й час «рабочей смены» в первой серии экспериментов и со 2-го по 4-й час во второй серии экспериментов, обусловленном уменьшением их психофизиологических резервов и развитием утомления.Выводы: Исследование динамики показателей интонационной структуры речи в профессиональной деятельности операторов УВД показало, что использование таких показателей обеспечивает адекватную диагностику ФС. В качестве наиболее информативных выделены среднее значение, асимметрия гистограммы и эксцесс частоты основного тона речи, длительность пауз между словами команд операторов и пятый джиттер-фактор.

Introduction. The study is aimed to determine possible use of vocal signal analysis for diagnosis of functional states in air traffic control operators, with justifying selection of informative parameters of intonation structure of speech.Materials and methods. Experiments on semi-natural simulator complex with participation of 16 air traffic male dispatchers modelled occupational activity of air traffic dispatcher with moderate (6 aircrafts controlled) and intense (7–12 aircrafts controlled) work load. Duration of simulated working shiftwas 6 hours. Registration covered characteristics of main vocal tone of the examinees, with calculation of 8 jitter-factors that portrayed mirco-changes of main vocal tone curve and 2 tremor indices disclosing periodic waves of 4–16 Hz in main vocal tone curve. Functional state of the dispatchers was assessed via cardiac rhythm parameters. Reliability and work capacity of the dispatchers corresponded to correct radio traffi c, changes in threshold of reception and transfer of aircrafts in number of allowable dangerous approach of aircrafts, time to detection of input aircraft’s deviation from preset flight line.Results and discussion. According to analysis of the experiments results, some parameters of the main vocal tone carried significant changes both in first (simulated moderate work load) and second (simulated intense work load) experimental series.The data obtained prove lower level of psychic regulation of the dispatchers’ occupational activity during 3rd to 5thhours of “working shift” in the first experimental series and from 2nd to 4thhours of the second experimental series, due to decreased psychophysiologic resources and developing fatigue.Conclusion. Studies of changes in indicators of intonation structure of speech in occupational activity of air traffic dispatchers demonstrated that using such indicators provides adequate diagnosis of the functional state. The most informative indicators are average value, histogram asymmetry and excessive frequency of main vocal tone, duration of pauses between words of the dispatchers’ commands and fi ft h jitter-factor.

функциональное состояние оператораобработка речевой информацииинтонационная структура речиоператор управления воздушным движениемобработка речевой информациидиагностика функциональных состоянийoperator’s functional stateprocessing of vocal informationintonation structure of speechair traffi c control operatordiagnosis of functional statesReferencesУшаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука; 2008.Ushakov I.B., Kukushkin Ju.A., Bogomolov A.V. Physiology of work and reliability of human activity. Moscow: Nauka; 2008 (in Russian).Солдатов С.К., Засядько К.И., Богомолов А.В., Вонаршенко А.П., Соломка А.В. Профессионально важные качества операторов управления воздушным движением. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017; 51(1): 30–4.Soldatov S.K., Zasjad’ko K.I., Bogomolov A.V., Vonarshenko A.P., Solomka A.V. Professionally important qualities of air traffic control operators. Aviakosmicheskaja i jekologicheskaja medicina. 2017; 51(1): 30–4 (in Russian).Бурлак С. Происхождение языка: факты, исследования, гипотезы. М.: Астрель, CORPUS; 2012.Burlak S. Origin of language: facts, research, hypotheses. Moscow: Astrel’: CORPUS, 2012 (in Russian).Рахманенко И.А., Мещеряков Р.В. Анализ идентификационных признаков в речевых данных с помощью GMM-UBM системы верификации диктора. Труды СПИИРАН. 2017. 52(3): 32–50.Rahmanenko I.A., Meshherjakov R.V. Analysis of identifi cation features in speech data using TMM-UBM speaker verifi cation system. Trudy SPIIRA N. 2017; 52(3): 32–50 (in Russian).Карпов А.А., Юсупов Р.М. Многомодальные интерфейсы человеко-машинного взаимодействия. Вестник Российской академии наук.2018; 88 (2): 146–55.Karpov A.A., Jusupov R.M. Multimodal interfaces for human-machine interaction. Vestnik Rossijskoj akademii nauk. 2018. 88 (2): 146–55. (in Russian).Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014; 100 (10): 1130–7.Ushakov I.B., Bogomolov A.V., Kukushkin Ju.A. Psychophysiological mechanisms of formation and development of functional states. Rossijskij fi ziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova. 2014; 100(10): 1130–7 (in Russian).Галунов В.И., Манеров В.Х. Связь между психофизиологическим состоянием говорящего и характеристиками речевого сигнала. В кн.: «Автоматическое распознавание слуховых образов». Львов, 1974. C. 46–9.Galunov V.I., Manerov V.H. Communication between the psychophysiological state of the speaker and the characteristics of the speech signal. In: Avtomaticheskoe raspoznavanie sluhovyh obrazov. L’vov, 1974: 46–9 (in Russian).Марьев А.А. Метод интерпретации результатов измерений параметров речевого сигнала в задачах диагностики психоэмоционального состояния человека по его речи. Инженерный вестник Дона. 2011; 4: 41–6.Mar’ev A.A. Method of interpreting the results of measurements of speech signal parameters in problems of diagnosing the psychoemotional state of a person from his speech. Inzhenernyj vestnik Dona. 2011. 4: 41–6 (in Russian).Лебедева Н.Н., Каримова Е.Д., Казимирова Е.А. Анализ речевого сигнала в исследованиях функционального состояния человека. Биомедицинская радиоэлектроника. 2015; 2: 3–12.Lebedeva N.N., Karimova E.D., Kazimirova E.A. Analysis of the speech signal in the study of a person’s functional state. Biomedicinskaja radiojelektronika. 2015; 2: 3–12 (in Russian).Величко А.Н., Будков В.Ю., Карпов А.А. Аналитический обзор компьютерных паралингвистических систем для автоматического распознавания лжи в речи человека. Информационно-управляющие системы.2017. (90)5: 30–41.Velichko A.N., Budkov V.Ju., Karpov A.A. Analytical review of computer paralinguistic systems for automatic recognition of lies in human speech. Informacionno-upravljajushhie sistemy. 2017. 90(5): 30–41 (in Russian).Родькина О.Я., Никольская В.А. К проблеме распознавания психоэмоционального состояния человека по речи с использованием автоматизированных систем. Информационные технологии. 2016; (22)10: 728–33.Rod’kina O.Ja., Nikol’skaja V.A. To the problem of recognition of a person’s psychoemotional state by speech using automated systems. Informacionnye tehnologii. 2016; 22 (10): 728–33 (in Russian).Витт Н.В. Информация об эмоциональных состояниях в речевой интонации. Вопросы психологии. 1965; 3: 89–103.VittN.V. Information on emotional states in speech intonation. Voprosy psihologii. 1965; 3: 89–103 (in Russian).Бодров В.А. Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы. М.: ИП РАН; 2009.Bodrov V.A. Professional’noe utomlenie: fundamental’nye i prikladnye problemy.Moscow: IP RA N, 2009 (in Russian).Карпов А.А., Карпов А.В. Взаимосвязь психометрического интеллекта с организацией метакогнитивных процессов и качеств личности. Психологический журнал. 2016; (37)2: 69–78.Karpov A.A., Karpov A.V. Interrelation of psychometric intelligence with the organization of metacognitive processes and personality traits. Psihologicheskij zhurnal. 2016; 37(2): 69–78 (in Russian).Червяков Н.И., Кучукова Н.Н. Проблемы автоматического распознавания слитной речи. методы обработки исходного речевого сигнала. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Экономика. Информатика. 2016; 40(23): 148–55.Chervjakov N.I., Kuchukova N.N. Problems of automatic recognition of speech. methods of processing the original speech signal. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Jekonomika. Informatika. 2016; 40(23): 148–55 (in Russian).Савченко В.В., Акатьев Д.Ю., Кривошеев Д.В. Экспериментальные исследования акустического качества речевого сигнала на основе его информационных коррелятов. Телекоммуникации. 2017; 7: 12–6.Savchenko V.V., Akat’ev D.Ju., Krivosheev D.V. Experimental studies of the acoustic quality of a speech signal on the basis of its information correlates. Telekommunikacii. 2017; 7: 12–6 (in Russian).Бессонов М.А., Фархадов М.П. Алгоритмы интерпретации просодических признаков речи при ее обработке низкоскоростными кодеками. Управление большими системами. 2017; 66: 6–24.Bessonov M.A., Farhadov M.P. Algorithms for interpreting prosodic features of speech when it is processed by lowspeed codecs. Upravlenie bol’shimi sistemami. 2017; 66: 6–24 (in Russian).Тиунов С.Д., Мещеряков Р.В., Черных Д.В. Оптимизация вычисления одновременной маскировки речевого сигнала. Труды СПИИРАН. 2014; 32(1): 45–57.Tiunov S.D., Meshherjakov R.V., Chernyh D.V. Optimization of the calculation of simultaneous masking of the speech signal. Trudy SPIIRA N. 2014. 32(1): 45–57 (in Russian).Вольф Д.А., Мещеряков Р.В. Модель процесса сингулярного оценивания частоты основного тона речевого сигнала. Акустический журнал. 2016; (62)2: 2–16.Vol’f D.A., Meshherjakov R.V. Th e model of the process of singular estimation of the pitch frequency of the speech signal. Akusticheskij zhurnal. 2016. 62(2): 2–16 (in Russian).Басов О.О., Носов М.В., Шалагинов В.А. Исследование характеристик джиттера периода основного тона речевого сигнала. Труды СПИИРАН. 2014; (32)1: 27–44.Basov O.O., Nosov M.V., Shalaginov V.A. Th e study of jitter characteristics of the pitch period of the speech signal. Trudy SPIIRA N. 2014; 32(1): 27–44 (in Russian).Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Method of synthesis of the psychophysiological stress index of operators. Biomedical Engineering. 2001; 35(4): 207–10.Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Method of synthesis of the psychophysiological stress index of operators. Biomedical Engineering. 2001; 35(4): 207–10.Ушаков И.Б., Богомолов А.В. Информатизация программ персонифицированной адаптационной медицины. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014; (69)5–6: 124–8.Ushakov I.B., Bogomolov A.V. Informatization of personalized adaptation medicine programs. Vestnik Rossijskoj akademii medicinskih nauk. 2014; 69(5–6): 124–8 (in Russian).Крыжановский Г.А., Купин В.В. Обоснование способа экспериментальной оценки мотивационной готовности оператора при решении задач управления воздушным движением. Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2017; (15)2: 70–91.Kryzhanovskij G.A., Kupin V.V. Th e substantiation of the method of experimental evaluation of the operator’s motivational readiness for solving air traffi c control problems. Vestnik SanktPeterburgskogo gosudarstvennogo universiteta grazhdanskoj aviacii. 2017; 15(2): 70–91 (in Russian).Кукушкин Ю.А., Бухтияров И.В., Богомолов А.В. Обобщение результатов независимых экспериментальных исследований методом мета-анализа. Информационные технологии. 2001; 6: 48–56.Kukushkin Ju.A., Buhtijarov I.V., Bogomolov A.V. Generalization of the results of independent experimental studies by metaanalysis. Informacionnye tehnologii. 2001; 6: 48–56 (in Russian).Симонов П.В. Динамический стереотип и физиология эмоций. В кн. «Восемнадцатый Международный психологический конгресс. Симпозиум 3: Целостные формы условно-рефлекторной деятельности». М., 1966: 97–110.Simonov P.V. Dynamic stereotype and physiology of emotions. In: Vosemnadcatyj Mezhdunarodnyj psihologicheskij kongress. Simpozium 3: Celostnye formy uslovno-refl ektornoj dejatel’nosti. Moscow; 1966: 97–110 (in Russian).Фролов М.В., Милованова Г.Б. Речевой сигнал как показатель функционального состояния человека-оператора. Био-медицинская радиоэлектроника. 2009; 6: 49–53.VittN.V. Informacija ob jemocional’nyh sostojanijah v rechevoj intonacii. Voprosy psihologii. 1965: 3: 89–103 (in Russian).Фролов М.В., Милованова Г.Б. Особенности контроля состояния человека-оператора по параметрам основного тона и спектра речи. Физиология человека. 2009; (35)2: 136–8.Frolov M.V., Milovanova G.B. Features of monitoring the state of the human operator in terms of the parameters of the fundamental tone and the spectrum of speech. Fiziologija cheloveka. 2009; 35(2): 136–8 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.