[發明專利]一種基于數字孿生的機場場面運行管理系統及方法

有效

• 申請號: 202010976087.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112053085B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李煒;趙冉陽;張心言;李恩蓮;楊帆;梁斌斌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q10/10;G06Q50/30;H04N7/18
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明提供了一種基于數字孿生的機場場面運行管理系統及方法，屬于機場場面運行管理技術領域，包括機場運行場景模塊、數字孿生機場模塊、業務系統服務模塊以及數據融合模塊。本發明實時地構建與機場運行情況完全相同的機場場面運行數字環境，并將目標狀態信息、空管信息、機場信息疊加到虛擬場景中，直觀地實時呈現機場運行狀況，同時，利用人工智能方法對視頻圖像進行智能分析，自動完成航空器、車輛和人員目標的檢測、跟蹤、識別、定位、姿態估計、行為估計等功能，從而提高視頻監控的智能化水平，并利用多源數據融合技術將機場場面上的目標狀態信息與空管和機場信息進行匹配融合處理，實現視頻圖像與業務異構數據之間的智能匹配與融合。

技術領域

本發明屬于機場場面運行管理技術領域，尤其涉及一種基于數字孿生的機場場面運行管理系統及方法。

背景技術

全球的航空運輸業市場在過去的數十年間一直保持著穩定的增長，并且在可預計的未來將會持續增長。民航運輸業市場需求的不斷釋放，交通流量快速增長，給本已十分擁擠和繁忙的機場帶來了更大的負擔，因此，為了應對日益增長的航空運輸需求，在保證安全的基礎上提高機場場面運行效率是現階段唯一的途徑。基于此，一些技術手段也在機場場面運行管理中得到了試驗和應用，例如協同離港排隊管理、推出率控制、基于軌跡的運行管理等，但是由于機場場面運行包含很多不確定因素，理想化的建模優化方法無法完全模擬這些不確定因素。現階段這些技術方法和手段對機場運行效率和安全水平的提升并未產生根本性的影響，因此，迫切需要探索與研究機場場面運行監控、指揮和管理的新技術，以提高機場場面運行的安全和效率，滿足航空運輸持續增長的需求。

數字孿生技術充分利用物理模型、智能感知、運行歷史等數據，在數字空間內完成對于物理實體的映射，并伴隨物理實體進化發展，從而真實反映物理實體的整個生命周期。在機場場面運行和管理中應用數字孿生技術，可以提供對機場的整體態勢感知能力，這對于機場場面的運行指揮至關重要；可以為機場場面運行管理提供仿真、評估、驗證等手段，提供高級的智能決策服務，提高機場場面的運行效率；其次，基于數字孿生的機場場面運行管理是建立在充分數據融合的基礎上，將最大限度的集成空管、機場、航空公司等各方的數據，打破信息孤島，實現各層級的數據互聯互通；此外，在數字孿生機場中，可以進行各種異常沖突的模擬和仿真，探索各種情況下的解決沖突措施和途徑，增加場面運行的安全性。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于數字孿生的機場場面運行管理系統及方法，解決了由于機場場面運行包含很多不確定因素，理想化的建模優化方法無法完全模擬不確定因素的問題。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種基于數字孿生的機場場面運行管理系統，包括機場運行場景模塊、數字孿生機場模塊、業務系統服務模塊以及數據融合模塊；

所述機場運行場景模塊，用于拼接融合多個攝像機的實時視頻信息，得到全景融合視頻信息，并根據所述全景融合視頻信息生成結構化標牌信息，協同響應所述結構化標牌信息至數字孿生機場模塊；

所述數字孿生機場模塊，用于根據數據融合模塊的融合結果以及結構化標牌信息構建與機場運行情況完全相同的機場場面運行數字環境，并生成目標信息，將目標信息、空管信息、機場信息疊加到虛擬場景中，并通過數字孿生場景與全景視頻協同響應疊加至虛擬場景中的信息；

所述數據融合模塊，用于利用多源數據融合方法將虛擬場景上的目標信息、空管信息、機場信息進行匹配融合處理，并對所述匹配融合結果進行分析，實現機場管理主動決策，完成基于數字孿生的機場場面運行管理；以及用于與業務系統服務模塊相互進行數據反饋處理；

所述業務系統服務模塊，用于分別與機場運行場景模塊、數字孿生機場模塊進行數據交互，以及與數據融合模塊進行數據反饋，滿足機場場面安全運行的需求。