論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航安全管理中的應(yīng)用

趙楠

（中國(guó)民航西北地區(qū)空中交通管理局，陜西 西安 710000）

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的巨大變化，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR——VirtualReality)的不斷發(fā)展，人們可以方便地實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活中由于安全性或者經(jīng)濟(jì)性方面的原因而難以進(jìn)行的研究工作。虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality），也稱為人工環(huán)境或靈境技術(shù)，是近幾年出現(xiàn)的一種先進(jìn)的、數(shù)字化的人機(jī)接口技術(shù)?！疤摂M現(xiàn)實(shí)”(簡(jiǎn)稱VR)，是一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)圖形交互技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬的實(shí)物與環(huán)境，通過多種傳感器設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境的直接交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將現(xiàn)實(shí)世界映射到虛擬世界的技術(shù)，有多感知性、沉浸感、交互性、構(gòu)想性的特點(diǎn)。常用的又包括計(jì)算機(jī)圖形(CG：ComputerGraphicJ技術(shù)、顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)在內(nèi)的最新發(fā)展成果。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺的綜合感知的人工環(huán)境，系統(tǒng)可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化。操作者能夠真正進(jìn)入一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，并能與之發(fā)生“交互”作用，進(jìn)行交流。表現(xiàn)出三個(gè)基本特征，交互性，沉浸性，多感知性。多感知性的表現(xiàn)是在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動(dòng)覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗(yàn)交互操作的反應(yīng)與感受。沉浸性表現(xiàn)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像．使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有一種身臨其境的感覺。交互性是在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人機(jī)交互是一種近乎自然的交互可通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能，對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行觸摸或操作。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航安全管理中的應(yīng)用

（一）航空器設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變成三維模型。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的三維虛擬裝置及設(shè)施．可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)、風(fēng)洞等試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并可以隨時(shí)修改設(shè)計(jì)，操縱者可以身臨其境地融入到整個(gè)裝置的運(yùn)動(dòng)環(huán)境與運(yùn)動(dòng)過程．可以對(duì)三維虛擬設(shè)備進(jìn)行仿真操縱，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并可以隨時(shí)修改設(shè)計(jì)，避免了生產(chǎn)試件所需的大量時(shí)間和資金浪費(fèi)，提高了安全性。

（二）解決機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)缺陷的問題。機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全是十分重要的，但是影響機(jī)場(chǎng)安全的主要受設(shè)計(jì)水平。在我國(guó)機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃和設(shè)計(jì)中很多地方是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和參考同等級(jí)別機(jī)場(chǎng)的布局規(guī)劃，使得缺陷暴露出來，如如跑道滑行道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理可能導(dǎo)致跑道侵入事件，停機(jī)坪滑行路線和停機(jī)位設(shè)計(jì)缺陷則可能導(dǎo)致車輛與航空器搶道、車輛刮蹭甚至航空器與航空器刮蹭的事件，而候機(jī)樓通道設(shè)計(jì)缺陷則可能造成樓內(nèi)控制區(qū)邊界上的薄弱點(diǎn)，形成空防安全的隱患與威脅。而在采取更改設(shè)計(jì)措施時(shí)，又沒有科學(xué)的評(píng)估手段，造成對(duì)更改設(shè)計(jì)的影響估計(jì)不足，破壞了原有設(shè)計(jì)的完整性和系統(tǒng)性，從而引發(fā)運(yùn)行中的問題。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，搭建數(shù)字化得的民航運(yùn)行系統(tǒng)。在機(jī)場(chǎng)初始設(shè)計(jì)結(jié)束之后利用圖紙進(jìn)行建模，根據(jù)預(yù)期的吞吐量設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，配置相應(yīng)數(shù)量的運(yùn)行車輛和運(yùn)行人員，使機(jī)場(chǎng)在計(jì)算機(jī)中先行“運(yùn)行”起來，統(tǒng)計(jì)模擬運(yùn)行中的不安全事件，分析引發(fā)原因中的設(shè)計(jì)因素，修改設(shè)計(jì)以避免“木已成舟”后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)安全。

（三）航班延誤和機(jī)場(chǎng)容量分析。航班延誤在我國(guó)的新聞報(bào)道中，這是一個(gè)非常常見的現(xiàn)象了，造成航班延誤的原因很多，有天氣的原因，這是一種不可逆轉(zhuǎn)的原因，另一種是流量控制原因和航空公司飛機(jī)調(diào)配問題，以及超負(fù)荷的安排航班計(jì)劃，來提高飛機(jī)利用率而安排造成航班延誤。這樣的延誤，就會(huì)造成后續(xù)該航班的安排，如打亂原有的時(shí)刻表占用跑道、滑行道和停機(jī)位而使正點(diǎn)到達(dá)的其他飛機(jī)無法落地或者出發(fā)航班無法正點(diǎn)起飛，造成更多的航班延誤和機(jī)場(chǎng)保障的混亂，航班密度大的繁忙機(jī)場(chǎng)受到的影響更大。而通過利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)計(jì)算航班延誤的后果，對(duì)延誤的后續(xù)影響和擴(kuò)散影響得到直觀的評(píng)估結(jié)果。對(duì)延誤的后續(xù)影響和擴(kuò)散影響得到直觀的評(píng)估結(jié)果，航空公司可以根據(jù)評(píng)估結(jié)果靈活調(diào)整飛機(jī)派遣計(jì)劃，機(jī)場(chǎng)也可及時(shí)調(diào)整跑道、滑行道以及機(jī)位和登機(jī)口的分配，而民航主管機(jī)關(guān)也可根據(jù)評(píng)估結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)航空公司虛占航線的情況。

其次，機(jī)場(chǎng)容量問題也是非常明顯的，容量影響的因素包括空域容量、跑道滑行道容量、機(jī)位數(shù)、貨運(yùn)能力和候機(jī)樓布局乃至地面交通限制等多種。機(jī)場(chǎng)的容量取決于航空器運(yùn)行流程、行李和貨物流程及旅客流程中的“瓶頸”環(huán)節(jié)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將這些因素統(tǒng)統(tǒng)視為變量，調(diào)整某一個(gè)變量數(shù)值，而保持其余變量不變并觀察容量的變化，再而依次類推得到機(jī)場(chǎng)容量對(duì)各個(gè)變量的經(jīng)驗(yàn)公式，從而方便地找到不同運(yùn)行條件下的容量“瓶頸”，更加的做好評(píng)估結(jié)果和擴(kuò)容措施。