一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统，包括：前端摄像机、全景拼接器、场景生成器、虚实融合器、模拟训练端和模拟机长控制端，前端摄像机用于采集机场的实时视频画面；全景拼接器用于将实时视频画面拼接成机场实时全景视频；场景生成器用于生成虚拟航空器的运行数据；虚实融合器用于生成虚拟航空器，并将生成的虚拟航空器与机场实时全景视频进行融合；模拟训练端用于将接收到的模拟训练场景发送给训练对象，并与所述训练对象进行信息交互；模拟机长控制端，用于基于模拟训练端发送的管制指令生成对应的控制指令并发送给场景生成器。本发明专利技术还提供一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练方法。本发明专利技术能够提高训练的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统和方法


[0001]本专利技术涉及机场交通管控
，特别是涉及一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统和方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着民航运输周转量的快速增长，造成一线成熟空管管制员人员数量紧张，需要培训大量新学员到管制一线工作，为了保证民航运行安全，提高空管管制员培训效果十分有必要。
[0003]现有的管制培训手段主要以模拟机为主，通过构建三维虚拟机场场景、航空器等，并设计模拟各个飞行阶段的管制场景来培训管制员。由于机场场面情况复杂多变，三维虚拟机场场景与实际运行环境必然存在较大差异，难以真实展现机场实际运行情况，不能使空管管制员得到充分的培训，难以保证培训效果。因此，为了提高培训效果，真实地再现空管管制员的管制工作环境，需要利用先进的信息技术建设新的空管管制员培训系统。
[0004]专利文献(CN115116296A)提供了一种基于数字孪生的塔台飞行指挥仿真方法和系统，其公开的技术方案中，通过摄像机识别一些机场的实时运行信息，然后放到三维场景里，构建虚拟机场模型。该文献虽然在虚拟机场模型中添加了机场的实时运行信息，但是最终呈现出来的还是在三维引擎中构建的三维场景，所呈现的场景还是与真实场景存在差别。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]本专利技术一实施例提供一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统，所述系统包括：前端摄像机、全景拼接器、场景生成器、虚实融合器、模拟训练端和模拟机长控制端，其中，
[0007]所述前端摄像机，设置在目标机场中，用于采集目标机场的实时视频画面并发送给所述全景拼接器；
[0008]所述全景拼接器，用于将接收到的实时视频画面拼接成机场实时全景视频，以用于模拟目标机场的管制员从塔台管制室观察机场的视景，并发送给所述虚实融合器；
[0009]所述场景生成器，用于根据当前控制指令生成关于需要管制的航空器的运行数据，并将生成的运行数据发送给所述虚实融合器；所述运行数据至少包括航空器的运行轨迹、机型和航班号；
[0010]所述虚实融合器，用于基于接收到的运行数据，在所述机场实时全景视频中生成对应的虚拟航空器，并将生成的虚拟航空器与所述机场实时全景视频进行融合，得到模拟训练场景并发送给所述模拟训练端和所述模拟机长控制端；
[0011]所述模拟训练端，用于将接收到的模拟训练场景发送给训练对象，并与所述训练对象进行信息交互，以进行模拟管制训练；
[0012]所述模拟机长控制端，用于基于所述模拟训练端发送的管制指令生成对应的控制指令，并发送给所述场景发生器。
[0013]本专利技术另一实施例提供一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练方法，所述方法包括：
[0014]S100，获取目标机场的实时视频画面。
[0015]S200，基于所述实时视频画面拼接机场实时全景视频，以用于模拟目标机场的管制员从塔台管制室观察机场的视景。
[0016]S300，根据当前控制指令生成关于需要管制的航空器的运行数据；所述运行数据至少包括航空器的运行轨迹、机型和航班号。
[0017]S400，基于生成的运行数据，在所述机场实时全景视频中生成对应的虚拟航空器，并将生成的虚拟航空器与所述机场实时全景视频进行融合，得到模拟训练场景。
[0018]S500，将所述模拟训练场景发送给训练对象，并与所述训练对象进行信息交互，以进行模拟管制训练。
[0019]S600，响应于接收到变更虚拟航空器的运行轨迹的管制指令，生成对应的当前控制指令，执行S300。
[0020]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021]本专利技术实施例提供的系统和方法，通过采集机场现场的实时全景视频，呈现机场真实运行态势，同时在实时全景视频中模拟生成航空器，并可根据需要为空管管制员培训设计航空器的行为，能够实现在真实机场场景的背景下结合虚拟生成的航空器对空管管制员进行培训的目的，管制员仿佛置身于实际塔台中进行飞行指挥，使得模拟训练更加真实准确。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例提供的基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例提供一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统，如图1所示，所述系统包括：前端摄像机1、全景拼接器2、场景生成器3、虚实融合器4、模拟训练端5和模拟机长控制端6。
[0026]其中，在本专利技术实施例中，所述前端摄像机1，设置在需要进行模拟训练的虚拟航
空器对应的目标机场中，用于采集目标机场的实时视频画面并发送给所述全景拼接器2。
[0027]在本专利技术实施例中，目标机场为需要训练的空管管制员所在的机场。
[0028]在本专利技术实施例中，前端摄像机1可设置在目标机场的视野好的地方，例如塔台顶上或者航站楼顶上，以便能够获取到从目标机场的塔台管制室观察到的机场画面即可。
[0029]在本专利技术实施例中，前端摄像机1的视角范围可大于180
°
，可包括n个摄像机，每个摄像机的视角范围可约等于摄像机的视角范围可约等于表示向上取整。优选，n为4～6，更优选，n 4。α为前端摄像机的视觉范围。
[0030]本领域技术人员知晓，在包括n个摄像机的情况下，可将n个摄像机采集的画面进行拼接得到目标机场的实时视频画面。拼接方法可为现有技术。
[0031]进一步地，在本专利技术实施例中，所述全景拼接器2，用于将接收到的实时视频画面拼接成机场实时全景视频，以用于模拟目标机场的管制员从塔台管制室观察机场的视景，并发送给所述虚实融合器4。
[0032]在本专利技术实施例中，全景拼接器可为现有结构。本领域技术人员知晓，任何基于机场的实时视频画面拼接成机场实时全景视频的拼接方法均属于本专利技术的保护范围。
[0033]进一步地，在本专利技术实施例中，所述场景生成器3，用于根据模拟机长控制端发送的控制指令生成关于需要管制的航空器的运行数据，并将生成的运行数据发送给所述虚实融合器4；所述运行数据至少包括航空器的运行轨迹、机型和航班号。
[0034]在本专利技术实施例中，场景生成器可为现有结构。本领域技术人员知晓，任何基于模拟训练所需要的条件生成关于所述虚拟航空器的运行数据的方法均属于本专利技术的保护范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚实融合的空管管制员模拟训练系统，其特征在于，所述系统包括：前端摄像机、全景拼接器、场景生成器、虚实融合器、模拟训练端和模拟机长控制端，其中，所述前端摄像机，设置在目标机场中，用于采集目标机场的实时视频画面并发送给所述全景拼接器；所述全景拼接器，用于将接收到的实时视频画面拼接成机场实时全景视频，以用于模拟目标机场的管制员从塔台管制室观察机场的视景，并发送给所述虚实融合器；所述场景生成器，用于根据模拟机长控制端发送的控制指令生成关于需要管制的航空器的运行数据，并将生成的运行数据发送给所述虚实融合器；所述运行数据至少包括航空器的运行轨迹、机型和航班号；所述虚实融合器，用于基于接收到的运行数据，在所述机场实时全景视频中生成对应的虚拟航空器，并将生成的虚拟航空器与所述机场实时全景视频进行融合，得到模拟训练场景并发送给所述模拟训练端和所述模拟机长控制端；所述模拟训练端，用于将接收到的模拟训练场景发送给训练对象，并与所述训练对象进行信息交互，以进行模拟管制训练；所述模拟机长控制端，用于基于所述模拟训练端发送的管制指令生成对应的控制指令，并发送给所述场景发生器。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前端摄像机的视角范围大于180
°
。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚实融合器中设置有与所述目标机场对应的虚拟场景，所述虚拟场景基于地图的SHAPE文件和位图生成，所述虚拟场景中设置有与所述前端摄像机对应的虚拟摄像机。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述虚实融合器具体用于：将所述机场实时全景视频投影拼接至虚拟球体的内表面，所述虚拟摄像机包裹在所述虚拟球体中；基于所述运行数据，在拼接了所述机场实时全景视频的虚拟场景中生成与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玄，江艳军，唐墨臻，杨樊，
申请(专利权)人：中国民用航空华北地区空中交通管理局，
类型：发明
国别省市：