[发明专利]基于管制员指令语义识别的飞机地面引导系统及方法

权利要求书

1.一种基于管制员指令语义识别的飞机地面引导系统的飞机地面引导方法，所述的飞机地面引导系统包括语义识别模块、路径生成及GIS映射模块和飞机引导终端模块；其中语义识别模块用于采集机场管制席位上的管制员指令和飞行员语音并进行要素信息提取；路径生成及GIS映射模块依据语义识别结果，将管制员指令转换成飞机滑行路径并映射到机场地理信息系统上，进行管制员指令安全性验证后生成与飞机地面运行相关的飞机地面滑行路径图；飞机引导终端模块将飞机的实时位置与既定的滑行路径图展示给飞行员，并提供机场飞行区道面实景基础上的AR飞机引导；

其特征在于：所述的飞机地面引导方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)构建面向机场安全运行的管制员专用语音库；

基于机场管制工作流程、飞行区相关运行管理标准、管制员指令信息内容、管制员标准用语手册《空中交通无线电通话用语》，并通过采用机场中管制员与飞行员陆空通话记录备份、使用甚高频通信设备或塔台语音接入设备收集管制员与飞行员语音对话信息和《空中交通无线电通话用语》语音文件三种方式获得语音数据和发音文本，再对上述管制员和飞行员的发音文本进行切分并对语音数据进行音段标注和韵律标注，形成符合机场管制标准用语的标注语音文件构成的数据集，最终构建成面向机场安全运行的管制员专用语音库；

(2)利用语义识别模块基于上述管制员专用语音库对管制员和飞行员双方的语音对话进行采集；

基于管制员专用语音库，分别对放行席、地面席、塔台席在内的席位的管制员指令以及飞行员语音进行采集，然后基于智能学习方法对上述语音进行训练，以实现对不同席位的专用术语语音的精准识别；

(3)对上述采集的语音对话进行噪声处理和语音识别；

对上述采集的语音对话中的甚高频通讯噪声和机场背景高噪声进行滤波，并加入放大器来提高信噪比；方法是提取出噪声的频谱，然后将含噪语音根据噪声的频谱做一个反向的补偿运算，从而得到降噪后的语音对话；

然后对上述降噪后的语音对话进行语音识别，并得到识别后的文本；

(4)对上述语音识别后的语音对话进行语义识别；

在对管制员和飞行员语音识别的基础上，从管制员指令中提取出航班号、推出信息、路径信息、关键位置点、起始点、时序在内的要素信息，关联分析多要素并结合机场飞行区构型，利用词语解析、信息抽取、时间因果、情绪判断在内的技术手段对上述语音识别后的语音对话进行多次语义识别而获得语义识别信息，为飞机地面滑行引导提供保证；

(5)依据上述语义识别信息，利用路径生成及GIS映射模块验证管制员指令的安全性，并生成飞机地面滑行路径图；

将上述语义识别信息映射到机场地理信息系统中，仿真推演飞机按照管制员指令在机场地面滑行的路径和过程，接收基于管制员指令语义识别的飞机地面滑行路径信息，验证管制员指令的安全性，并将该信息以出现飞机冲突事件的概率反馈给管制员，并生成与飞机地面运行相关的飞机地面滑行路径图；

(6)由飞机引导终端模块将GPS、机场基站、机场飞行区特定位置标志物信息相结合而获得飞机实时位置；

由飞机引导终端模块将基站定位、GPS、机场飞行区特定位置标志物信息结合在一起，进一步提高定位精度，达到实时定位的要求；

(7)实时采集飞机前端视角图像并识别机场飞行区特定位置标志物：

实时采集飞机前端视角图像，对机场飞行区特定位置标志物进行识别，当上述飞机前端视角图像与飞机引导终端模块中的模版匹配成功时，根据模版与飞机前端视角图像之间的变换矩阵计算出飞机与机场飞行区特定位置标志物之间的距离，辅助飞机定位并形成载有飞机地面引导信息的虚拟图像；

(8)在获得飞机实时位置和机场飞行区特定位置标志物识别的基础上进行AR导航：

在形成虚拟图像的同时，接收实时采集的飞机前端视角图像；将虚拟图像渲染，并增强显示在实时采集的飞机前端视角图像上，构成AR的现实图像；通过实时采集的飞机前端视角图像和载有飞机地面引导信息的虚拟图像的叠加，构成供飞行员观察的飞机地面引导显示图像，达到在机场飞行区道面实景进行导航的目的；最后将飞机的实时位置与上述飞机地面滑行路径图展示给飞机驾驶舱内的飞行员，并提供语音提示，以更加形象的方式进行飞机地面滑行引导。