[发明专利]一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统及方法

权利要求书

1.一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统，其特征在于，包括机场运行场景模块、数字孪生机场模块、业务系统服务模块以及数据融合模块；

所述机场运行场景模块，用于拼接融合多个摄像机的实时视频信息，得到全景融合视频信息，并根据所述全景融合视频信息生成结构化标牌信息，协同响应所述结构化标牌信息至数字孪生机场模块；

所述数字孪生机场模块，用于根据数据融合模块的融合结果以及结构化标牌信息构建与机场运行情况完全相同的机场场面运行数字环境，并生成目标信息，以及将目标信息、空管信息、机场信息叠加到虚拟场景中，并通过数字孪生场景与全景视频协同响应叠加至虚拟场景中的信息；

所述数据融合模块，用于利用多源数据融合方法将虚拟场景上的目标信息、空管信息、机场信息进行匹配融合处理，并对所述匹配融合结果进行分析，实现机场管理主动决策，完成基于数字孪生的机场场面运行管理；以及用于与业务系统服务模块相互进行数据反馈处理；

所述业务系统服务模块，用于分别与机场运行场景模块、数字孪生机场模块进行数据交互，以及与数据融合模块进行数据反馈，满足机场场面安全运行的需求；

所述机场运行场景模块包括全景拼接显示单元、高低点关联单元、枪球联动单元、时间对准单元、空间匹配单元、目标标牌信息单元以及第一协同响应单元；

所述全景拼接显示单元，用于拼接融合多个摄像机的实时视频信息，得到全景融合视频信息，以及用于与数字孪生机场模块进行协同响应；

所述高低点关联单元，用于根据在全景融合视频信息中选取所需监控的区域，自动调度时间区域的低点视频信息；

所述枪球联动单元，用于根据在全景融合视频信息中选取所需监控的区域，自动调度时间区域或目标周围的球机视频信息，其中，所述球机根据所监控区域的环境自动变倍显示；

所述时间对准单元，用于分别获取目标位置、类型信息、ADS-B、多点定位、GPS以及飞行情报数据，并将目标位置、类型信息、ADS-B、多点定位、GPS以及飞行情报的数据进行时间对齐，得到时间对齐数据；

所述空间匹配单元，用于分别将低点视频信息和球机视频信息与空管信息和机场信息进行空间匹配，得到空间匹配信息；

所述目标标牌信息单元，用于将时间对齐数据和空间匹配信息进行关联，得到目标属性信息与目标图像信息，并根据目标属性信息与目标图像信息生成结构化标牌信息；

所述第一协同响应单元，通过全景拼接显示单元与数字孪生机场模块协同响应结构化标牌信息；

所述数字孪生机场模块包括静态机场环境生成单元、动态目标生成单元、数据可视化单元以及第二协同响应单元；

所述静态机场环境生成单元，用于根据结构化标牌信息，构建与机场运行情况相同的机场场面运行数字环境，得到虚拟场景；

所述动态目标生成单元，用于根据数据融合模块的匹配融合结果，在三维视景中呈现出与实际机场场景中一致的目标运动状态，得到目标信息；

所述数据可视化单元，用于将目标信息、空管信息以及机场信息叠加至虚拟场景中；

所述第二协同响应单元，用于通过数字孪生场景与全景视频协同响应叠加至虚拟场景中的信息；

所述数据融合模块包括异构异步数据单元和辅助决策单元；

所述异构异步数据单元，用于利用多源数据融合方法将机场场面上的目标信息、空管信息和机场信息进行匹配融合处理；

所述辅助决策单元，用于对所述匹配融合结果进行分析，实现机场管理主动决策。

2.一种基于数字孪生的机场场面运行管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、拼接融合多个摄像机的实时视频信息，得到全景融合视频信息，并根据所述全景融合视频信息生成结构化标牌信息，协同响应所述结构化标牌信息；

S2、根据所述结构化标牌信息，构建与机场运行情况完全相同的机场场面运行数字环境，并生成目标信息，将目标信息、空管信息、机场信息叠加到虚拟场景中，并通过数字孪生场景与全景视频协同响应叠加至虚拟场景中的信息；

S3、利用多源数据融合方法将虚拟场景上的目标信息、空管信息、机场信息叠进行匹配融合处理，并对所述匹配融合结果进行分析，实现机场管理主动决策，完成基于数字孪生的机场场面运行管理；

所述步骤S1包括以下步骤：

S101、拼接融合多个摄像机的实时视频信息，得到全景融合视频信息，并协同响应所述全景融合视频信息；

S102、在全景融合视频信息中选取所需监控的区域，自动调度时间区域的低点视频信息；

S103、在全景融合视频信息中选取所需监控的区域，自动调度时间区域或目标周围的球机视频信息；

S104、分别获取目标位置、类型信息、ADS-B、多点定位、GPS以及飞行情报数据，并将目标位置、类型信息、ADS-B、多点定位、GPS以及飞行情报的数据进行时间对齐，得到时间对齐数据；

S105、分别将低点视频信息和球机视频信息与空管信息和机场信息进行空间匹配，得到空间匹配信息；

S106、将时间对齐数据和空间匹配信息进行关联，得到目标属性信息与目标图像信息，并根据目标属性信息与目标图像信息生成结构化标牌信息；

S107、协同响应结构化标牌信息；

所述步骤S2包括以下步骤：

S201、根据所述结构化标牌信息，构建与机场运行情况相同的机场场面运行数字环境，得到虚拟场景；

S202、在三维视景中呈现出与实际机场场景中一致的目标运动状态，得到目标信息；

S203、将目标信息、空管信息以及机场信息叠加至虚拟场景中；

S204、通过数字孪生场景与全景视频协同响应叠加至虚拟场景中的信息。