[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

说明书

一种基于管制员指令语义识别的飞机地面引导系统及方法。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；本发明优点：可有效杜绝在管制调度过程中因人为因素而造成的事故及其事故征候，大大提高飞机地面运行安全。无需人工操作航空器引导车，可大幅度降低建设成本、改造成本、维护成本和运营成本。适用于机场管制需求，形成高可靠、低故障、经济实用的机场管制决策支持系统和机场飞行区内飞机地面引导系统，实现飞机地面运行安全性的提升。

技术领域

本发明属于机场管理技术领域，尤其涉及一种基于管制员指令语义识别的飞机地面引导系统及方法。

背景技术

目前，全球民航正处于高速发展阶段，近20年来，最繁忙的国际机场航班数已经翻了一倍，而机场跑道和滑行道数量却没有相应增加，因此各个国家的大型机场特别是枢纽机场将长期处于高负荷的运行状态，这将产生机场运行的众多问题，尤其增加了机场对飞机地面滑行引导的压力。飞机在机场滑行区和跑道行驶时，一般采用航空器引导车或者是高级场面活动引导控制系统对飞机进行地面引导，前者为在飞机起飞前和降落后利用航空器引导车对飞机在机场地面滑行进行引导，规定引导车和航空器之间的间隔不应该超过50米；而后者的高级场面活动引导控制系统是一个通过监视、路由计划和引导功能实现对场面飞机管制或控制的综合集成系统。但这两种方法的缺点是人力物力投入大，前者受人为因素及天气因素影响很大；后者建设或者改造时，资金投入太大，尤其是在现有机场，需要对助航灯进行改造，施工难度较大。所以，这两种引导方法在实用性和经济性方面都有欠缺。另外，机场越繁忙，对管制员和航空器调度的要求也愈大，所以管制员和特种车辆驾驶员也愈加地忙碌，相应地也增加了管制员以及相关调度人员的出错率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于管制员指令语义识别的飞机地面引导系统及方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于管制员指令语义识别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。

本发明提供的基于管制员指令语义识别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；