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摘要：全球空中交通客运量与货运量随着时代的发展逐年增加，这也是经济发展的必然需要。而越来越多的空中运输需求，决定了通航机场的建设以及交通管制系统的质量将受到更加严格的要求。空中交通运输系统的核心组成部分之一就是塔台管控系统，塔台管控系统在飞行的整个过程都有着无法替代的作用，起飞、航行、降落，每一个环节航空器都离不开塔台管控系统的指导。新兴的增强现实技术，巧妙的融合了现实与虚拟信息，增强现实技术在远程塔台中的有效应用能帮助地面塔台管制人员解决盲区问题，低能见度所带来的安全隐患，使空中交通运输管控系统的安全性，经济性，效率性得到一个质的提高。本文落脚于增强现实技术在远程塔台管制中的应用，阐述了增强现实技术和远程塔管制的基本意义，以及如何在远程塔管制中有效应用增强现实技术等问题。
关键词：增强现实技术 AR 远程塔台 技术组成
引言
远程塔台管制与传统塔台管制相比，具有更多的先进优势，而增强现实技术（AR）在远程塔台中的应用一骑绝尘的提高了空中交通运输管控系统的安全性，经济性和效率性。AR技术在空中预警、检测和防控等多个方面均起到了重要作用，对于空中交通管控系统来说，这是质的飞越，是革命性的变化，是技术前进的一大步。
1.增强现实技术和远程塔台的基础含义
1.1增强现实技术的含义
增强现实技术（Augmented Reality，简称AR），又可以称为混合现实技术，扩增现实技术。增强现实其实就是应用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等相结合虚拟环境,通过各种传感设备让人们“进入”到设置环境中。体验者和环境直接进行交互。它是一种先进的，全新的人机交互技术,通过这个新型技术,可以模拟真实的场景情况,它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。用户不仅能够通过虚拟现实系统，体验到在客观物理世界中所经历的仿佛真的置身其中的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。AR是运用计算机影响图形技术，将现实世界和虚拟世界的信息加以融合的技术，通过计算机图形处理和可视化操作，能够通过计算机传感技术把客观现实中不存在的虚拟对象融合到现实环境中去。在航空领域中可以辅助进行实时监控、目标识别、信息融合、自动预警等操作。
1.2远程塔台的含义
远程塔台是运用先进的计算机和互联网应用技术，远程监控整个机场周边环境的运行情况和远程监控。它的核心技术是在机场布置的多个红外摄像机采集的实时视频录像，经过图像综合处理后，再投影到全景屏幕或者其他多个显示器上，整个监视画面是没有延时，非常即时。
2.远程塔台的技术组成
随着科技的发展，远程塔台从原来单纯的监视系统，变成了拥有实时视频监控、雷达、气象、电子进程单等屏幕，以及地空通话系统和语音内话系统等。远程塔台是一个综合的航空运维系统，有效的实施全方位、多角度的实时监测、警告以及管控操作。在视频全景系统中还可以显示出气象信息、运动目标信息。
3.如何增强现实技术在远程塔台中的应用
3.1实时监控功能
过去的机场塔台对机场及周边环境进行监视时，基本是运用了窗外视图OTW技术监视机场管控区域的航运情况，但OTW技术存在有效距离，所以地面的塔台监视人员还需要使用双筒望远镜辅助监视。窗外视图主要是靠人工检测，具有一定的局限性，检测范围窄且存在盲区，威胁了空中交通运输系统的安全性。虽然在部分机场为了覆盖盲区采用了雷达监视技术或者多点监视技术，它的弊端在于价格高昂，复杂的操作系统。而增强现实技术，造价成本较低，它的硬件设备是常规的摄像机和红外摄像机，由于主摄像头的安装高度适宜，为了提供360的监测全景视野，同时配备了四到八个摄像头，完整覆盖了整个监控区域。将增强现实技术应用到空中交通管理系统,塔台工作人员就可以完全摒弃用望远镜观察机场的交通运行情况,只需要用显示器屏幕就可以观察到整个监测区域的情况,视觉盲区问题也不复存在，有效减少了工作人员的工作量。与此同时，红外摄像和配备云台变焦(PTZ)功能的相机还可以局部放大显示屏里的图像，工作人员就可以更加精细的观察各个区域。种种案例分析后，得出结论，远程塔台的工作人员监视更方便，效率更高,监视区域更广泛。远程塔台还采用了红外线和热成像等高级摄像技术,以及多信息源数据叠加技术,无论是在夜间还是天气不好的情况下，如雨、雪、雾等能见度低的情况下都可以进行更加完善的监视。远程塔台操作方式得到了工作人员的一致认可，不仅可以提高安全性,更可以准确的识别目标。
3.2进行更准确的目标识别以及信息融合
地面运动目标识别及监测是塔台管制系统中的核心任务之一。航空器起飞前和降落后的地面滑行阶段，监视系统通过整合视频图像和地面监视设备上传的数据信息来准确识别地面运动目标,再通过先进的投影技术转换和平面雷达数据识别匹配技术，把目标投影到视频全景图上，此时在视频全景图上航空器和地面车辆，会呈现出一个矩形框或者追踪编码。改变码随着航空器的飞行具体情况变化而改变,当空中航空器通过时，只要报出这个编码就可以获取到位置信息。所以这样一来，工作人员的工作将不再繁琐，效率和质量都得到了有效提升。
3.3自动预警功能
空中运输的过程是非常繁琐的，虽然效率极佳，但是也容易受到诸多限制，比如说雨雪天气和大气温度等气候环境都会威胁空中飞行的安全。众所周知，气候是复杂多变的，且具有突发性，不是人类可以控制的危险因素。航空器的运行和交通运输的管控都是繁琐且庞大的工作。一旦使用增强现实技术，远程塔台进行空中管制时就可以起到最大化的作用，可以及时的发出预警。比如说航空器遇上某地气候突变、与其他航空器保持危险距离、空中有其他障碍、与地面建筑危险接近等等，只要一旦遇到危险，塔台就会即刻发现，然后控制系统就会发出自动预警信号。除了这些，如果航空器超速运行、偏离航道或者产生其他危险行为时，预警系统也会通过多种方式进行提示，如语音提示、图标提示、文字预警等等。所以自动预警为空中飞行提供了安全保障，这一切离不开增强现实技术。
3.4信息叠加模式的应用
航空器的整个飞行过程是复杂的，需要经过种种环节，在机场滑行、进入到飞行模式、降落降低高度、在机场再次滑行、停止制动。因此也会收到诸多条件的限制，比如说气象条件、飞行全程区域的地理信息、大气温度等。增强现实技术的运用，可以对以上信息进行有效的整合，实时的监控，保证航空器平稳的运行。大大增加了航空器飞行的安全指数，另外也兼顾了经济性、有效性相结合的优点。
总结
多种的实验以及现实应用证明，增强现实技术不仅让塔台管制员突破了盲区的限制，也避免了许多能见度低时的危险因素，这部分功劳在于信息融合及叠加。在自动预警方面，增强现实技术对危险事件的自动识别，也避免了航空器在飞行过程中遇到的不安全因素。新型的塔台管制技术远远比传统的塔台管制效率更快、安全性更强、准确度更高，避免了潜在的隐患，这离不开增强现实技术的有效应用。增强现实技术在远程塔台中的应用可以说是方方面面都起到了不可替代的作用，不仅技术成本低，而且研发门槛低，运用的范围又如此广阔。本文就增强现实技术的部分应用做了一些分析，如何让AR发挥其最大作用，还需要我们不断的探究与实验。
相关文献
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作者简介：王鑫（1990.07），男，汉族，陕西安康人，本科，航行管制助理工程师，从事空中交通管制、远程塔台工作。