[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

说明书

本发明提供了一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统及方法，属于机场场面运行管理技术领域，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。本发明实时地构建与机场运行情况完全相同的机场场面运行数字环境，并将目标状态信息、空管信息、机场信息叠加到虚拟场景中，直观地实时呈现机场运行状况，同时，利用人工智能方法对视频图像进行智能分析，自动完成航空器、车辆和人员目标的检测、跟踪、识别、定位、姿态估计、行为估计等功能，从而提高视频监控的智能化水平，并利用多源数据融合技术将机场场面上的目标状态信息与空管和机场信息进行匹配融合处理，实现视频图像与业务异构数据之间的智能匹配与融合。

技术领域

本发明属于机场场面运行管理技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统及方法。

背景技术

全球的航空运输业市场在过去的数十年间一直保持着稳定的增长，并且在可预计的未来将会持续增长。民航运输业市场需求的不断释放，交通流量快速增长，给本已十分拥挤和繁忙的机场带来了更大的负担，因此，为了应对日益增长的航空运输需求，在保证安全的基础上提高机场场面运行效率是现阶段唯一的途径。基于此，一些技术手段也在机场场面运行管理中得到了试验和应用，例如协同离港排队管理、推出率控制、基于轨迹的运行管理等，但是由于机场场面运行包含很多不确定因素，理想化的建模优化方法无法完全模拟这些不确定因素。现阶段这些技术方法和手段对机场运行效率和安全水平的提升并未产生根本性的影响，因此，迫切需要探索与研究机场场面运行监控、指挥和管理的新技术，以提高机场场面运行的安全和效率，满足航空运输持续增长的需求。

数字孪生技术充分利用物理模型、智能感知、运行历史等数据，在数字空间内完成对于物理实体的映射，并伴随物理实体进化发展，从而真实反映物理实体的整个生命周期。在机场场面运行和管理中应用数字孪生技术，可以提供对机场的整体态势感知能力，这对于机场场面的运行指挥至关重要；可以为机场场面运行管理提供仿真、评估、验证等手段，提供高级的智能决策服务，提高机场场面的运行效率；其次，基于数字孪生的机场场面运行管理是建立在充分数据融合的基础上，将最大限度的集成空管、机场、航空公司等各方的数据，打破信息孤岛，实现各层级的数据互联互通；此外，在数字孪生机场中，可以进行各种异常冲突的模拟和仿真，探索各种情况下的解决冲突措施和途径，增加场面运行的安全性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统及方法，解决了由于机场场面运行包含很多不确定因素，理想化的建模优化方法无法完全模拟不确定因素的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于数字孪生的机场场面运行管理系统，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，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。