人工智能機(jī)場(chǎng)行李自助托運(yùn)研究

周琪 孫長(zhǎng)江 詹潤(rùn)銓 張純良

摘 要：針對(duì)現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)行李托運(yùn)系統(tǒng)所存在的耗時(shí)耗力問題，通過調(diào)查問卷、旅客訪問、實(shí)地研究等方式，對(duì)機(jī)場(chǎng)行李托運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了多方位了解，將標(biāo)簽的RFID技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)、機(jī)場(chǎng)自助行李托運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，引導(dǎo)機(jī)場(chǎng)行李托運(yùn)系統(tǒng)向智能化、高效化、人性化的方向發(fā)展建設(shè)，這樣不僅縮短了旅客的候機(jī)時(shí)間，還提升了旅客乘機(jī)體驗(yàn)和服務(wù)品質(zhì)，提高了機(jī)場(chǎng)運(yùn)作效率，擴(kuò)大了機(jī)場(chǎng)旅客容量，節(jié)省了機(jī)場(chǎng)的人力、物力、財(cái)力，對(duì)現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)的智能化發(fā)展具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：人工智能；自助托運(yùn)；無線射頻；人臉識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

據(jù)報(bào)告顯示，近幾年來，我國(guó)民航運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量一直維持在10 %左右的增速，2016年全國(guó)民航運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)的旅客吞吐量為10.2億人次，2017年國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)的主要生產(chǎn)指標(biāo)保持平穩(wěn)較快增長(zhǎng)，全年旅客吞吐量超過11億人次，完成114 786.7萬人次，完成貨郵吞吐量1 617.7萬t，2018年我國(guó)機(jī)場(chǎng)全年旅客吞吐量超過12億人次，完成126 468.9萬人次，較上年增長(zhǎng)10.2 %，根據(jù)民航總局有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在民航領(lǐng)域的旅客增長(zhǎng)速度高出同時(shí)期世界民航平均發(fā)展速度的2倍還要多。這種高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，無疑會(huì)給機(jī)場(chǎng)行李的托運(yùn)業(yè)務(wù)帶來較大挑戰(zhàn)。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)旅客都對(duì)行李托運(yùn)過程中需要排隊(duì)等候的情況存在不滿。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種前沿科技象人工智能、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等，都逐漸應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钆c各行各業(yè)生產(chǎn)中，給人們的生活帶來了極大地便利。象近來出現(xiàn)的“無人超市”“無人銀行”等自助新型運(yùn)行模式，引起了極大地關(guān)注，給人們帶來了新鮮體驗(yàn)并提供了極大地便利。在民航運(yùn)輸方面，人工智能也在悄無聲息地改變著旅客在機(jī)場(chǎng)的出行需求，傳統(tǒng)機(jī)場(chǎng)服務(wù)方式和管理模式早已不能滿足旅客日益增長(zhǎng)的智能化、個(gè)性化需求，而人工智能機(jī)場(chǎng)的出現(xiàn)滿足了當(dāng)今的旅客需求，順應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。要想成為服務(wù)導(dǎo)向型的現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)，就需要不斷尋求旅客未來的真正訴求并緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，只有這樣才能掌握主動(dòng)權(quán)，取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

國(guó)內(nèi)多數(shù)機(jī)場(chǎng)在行李托運(yùn)方面存在很多不足之處，象值機(jī)托運(yùn)時(shí)，高峰時(shí)段客流量集中導(dǎo)致大多數(shù)旅客需要提前去機(jī)場(chǎng)排隊(duì)。一般情況下，旅客需要托運(yùn)行李時(shí)，至少要提前1.5 h～2 h抵達(dá)機(jī)場(chǎng)，排隊(duì)等候的時(shí)間甚至可達(dá)30 min。具調(diào)查，有77 %的乘客對(duì)此表示不滿，且大多數(shù)旅客對(duì)行李運(yùn)輸?shù)陌踩珕栴}存在擔(dān)憂，特別是在到達(dá)目的機(jī)場(chǎng)提取行李系統(tǒng)，尚缺乏完善的安全保障措施，存在旅客行李錯(cuò)拿或延誤到達(dá)的問題，具調(diào)查，有63 %的乘客對(duì)此存在擔(dān)憂。因此該課題將對(duì)以上問題進(jìn)行深入的研究分析，彌補(bǔ)當(dāng)今機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸系統(tǒng)的不足。我們將嘗試使用RFID技術(shù)與人臉識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的行李托運(yùn)系統(tǒng)，使其滿足旅客與機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的要求。

1 研究方法

1.1 實(shí)證研究法

該課題主要采用訪談法、問卷設(shè)計(jì)與市場(chǎng)調(diào)查分析等方式，作為分析問題的重點(diǎn)與思考的起點(diǎn)。對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)中具有資深工作管理經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行開放式的深度訪談，期望作為該項(xiàng)目定性研究的重要參考和焦點(diǎn)因子；同時(shí)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷與調(diào)查方案，采取隨機(jī)抽樣的方式對(duì)機(jī)場(chǎng)旅客進(jìn)行問卷調(diào)查，同時(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)線上問卷調(diào)查的形式，獲取實(shí)證分析所需要的寶貴資料；再度運(yùn)用因子分析法和結(jié)構(gòu)方程分析法，通過SPSS等數(shù)據(jù)處理軟件輸出結(jié)果，為自助行李托運(yùn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1為旅客調(diào)查（旅客疑問）結(jié)果。

1.2 案例分析法

該課題追蹤國(guó)內(nèi)外自助行李托運(yùn)技術(shù)發(fā)展最成功的典型案例，從中歸納出先進(jìn)的理論和設(shè)計(jì)理念，為自助托運(yùn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考意見和模板。象在美國(guó)McCarran機(jī)場(chǎng)運(yùn)用RFID技術(shù)的案例中，使用上千個(gè)舊手提箱和行李袋等包裹對(duì)RFID系統(tǒng)的精準(zhǔn)讀取率進(jìn)行了測(cè)試，得到的精準(zhǔn)讀取率為99.89 %，在對(duì)3 000個(gè)包裹進(jìn)行的測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，僅發(fā)現(xiàn)了一個(gè)讀取錯(cuò)誤。

1.3 文獻(xiàn)研究法

該課題針對(duì)當(dāng)今社會(huì)上基于人工智能的自助行李托運(yùn)技術(shù)的最新理論、自助行李托運(yùn)管理理論、自助行李托運(yùn)發(fā)展模式及其相關(guān)對(duì)策，全面搜集國(guó)內(nèi)外的相關(guān)學(xué)術(shù)期刊、論文著作以及政府與專業(yè)團(tuán)隊(duì)的出版物等各種文獻(xiàn)資料，為項(xiàng)目研究提供理論基礎(chǔ)，并通過進(jìn)一步整理、疏導(dǎo)和探索這些文獻(xiàn)的研究結(jié)果和建議，對(duì)其進(jìn)行分析歸納并加以升華，在綜合、集成的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，最終達(dá)到項(xiàng)目研究的目的。

該課題采用“采訪調(diào)查—理論研究—案例分析—現(xiàn)狀剖析—提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案—根據(jù)實(shí)際情況落實(shí)方案”的思路，將國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)智能行李托運(yùn)發(fā)展理論和成功實(shí)踐案例相結(jié)合，探討自助行李托運(yùn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 RFID技術(shù)分析

近年來，隨著RFID技術(shù)的不斷成熟、完善以及成本的不斷降低，其在生產(chǎn)制造、銷售流通和公共安全領(lǐng)域已經(jīng)得到了大范圍的采納應(yīng)用，而RFID最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一的航空產(chǎn)業(yè)，也會(huì)加大對(duì)它的投入。RFID系統(tǒng)源于自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，是近些年來新興起的，并受到廣泛關(guān)注的一種非接觸式識(shí)別技術(shù)，它的工作原理與IC相似度極高，兩者的數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在電子數(shù)據(jù)載體（應(yīng)答器）中，通過磁場(chǎng)或者電磁場(chǎng)完成數(shù)據(jù)的交換任務(wù)，使用無線電和雷達(dá)技術(shù)。RFID系統(tǒng)一般情況下由2個(gè)部分構(gòu)成：應(yīng)答器（或電子標(biāo)簽）、閱讀器。應(yīng)答器的主要功能是存儲(chǔ)物品信息，閱讀器的主要功能是用來讀?。ɑ?qū)懭耄?yīng)答器內(nèi)部的芯片信息。其工作原理是閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送射頻信號(hào)，電子標(biāo)簽（無源標(biāo)簽）內(nèi)部感應(yīng)電流并獲得能量，然后閱讀器接收儲(chǔ)存在芯片中的產(chǎn)品信息。

2.1.1 RFID技術(shù)對(duì)行李的掃描識(shí)別與分揀

當(dāng)今大多數(shù)機(jī)場(chǎng)行李托運(yùn)使用的是條形碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，條形碼是由不同寬度的淺色和深色的部分（通常是條形）組成的圖形，這些部分代表數(shù)字、字母或標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。如圖2和圖3所示，圖2為傳統(tǒng)條形碼、圖3為RFID系統(tǒng)的感應(yīng)模型與RFID系統(tǒng)組成。

與傳統(tǒng)的條形碼相比，射頻卡具有速度快、非接觸性、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命較長(zhǎng)、便于使用的特點(diǎn)，以及具有防沖突功能，能同時(shí)處理多張卡片。由于普通條形碼標(biāo)簽掃描系統(tǒng)的激光掃描頭易受灰塵等污染物影響，行包在運(yùn)輸過程中條形碼容易受到污損，而且條形碼的識(shí)別精度想要提升具有很大難度，每個(gè)行李的提手位置都不一樣，方向不一樣，條形碼也就不可能總是朝向一致，因此即便增加數(shù)個(gè)條形碼讀取器，也不能完全解決這個(gè)問題。而RFID的識(shí)別優(yōu)勢(shì)將彌補(bǔ)傳統(tǒng)掃描技術(shù)的不足。

RFID技術(shù)是在托運(yùn)系統(tǒng)中將寫入行李信息的電子標(biāo)簽置于需要識(shí)別的行李上，行李進(jìn)入閱讀器的識(shí)別范圍內(nèi)后，標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)向閱讀器發(fā)送行李信息，閱讀器傳送的信息由自動(dòng)分揀系統(tǒng)對(duì)行李進(jìn)行準(zhǔn)確分類，進(jìn)而裝卸至相應(yīng)航班上，整個(gè)過程幾乎不需要人工干涉。

2.1.2 RFID技術(shù)對(duì)行李的定位與跟蹤

基于人工智能的自助托運(yùn)行李業(yè)務(wù)的人性化服務(wù)體系，將RFID的定位跟蹤技術(shù)應(yīng)用到行李的定位跟蹤上，使用專用的RFID讀寫器及專用的可附著于旅客運(yùn)輸行李及各類包裹上的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號(hào)將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)旅客行李及各類包裹的跟蹤定位，特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式發(fā)展，與物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)后，旅客可以使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備查詢行李位置和狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了行包的全程跟蹤與定位，防止行李混亂丟失，提高行李分類和運(yùn)輸?shù)挠行浴?/p>

2.2 人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)行李的安全提取

人臉識(shí)別技術(shù)是指分析人臉視覺信息，比較人臉特征差異，同時(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，進(jìn)而鑒別身份的技術(shù)?！叭四樧R(shí)別系統(tǒng)”集成了機(jī)器識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、模型理論、視頻圖像、人工智能等多種專業(yè)技術(shù)，同時(shí)需結(jié)合中間值處理的理論與實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了生物特征識(shí)別的最新應(yīng)用。

主要的人臉識(shí)別方法包括幾何特征的人臉識(shí)別、基于特征臉（PCA）的人臉識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別、彈性圖匹配的人臉識(shí)別、線段Hausdorff距離（LHD）的人臉識(shí)別、支持向量機(jī)（SVM）的人臉識(shí)別等識(shí)別方法。

人臉識(shí)別技術(shù)是用非接觸方式，隱蔽地取得人臉視頻信息；成本低廉，所需器材設(shè)備簡(jiǎn)單易得；可交互性強(qiáng)；通過人臉識(shí)別系統(tǒng)，能保存人臉的圖像信息，加強(qiáng)事后跟蹤能力，有較強(qiáng)的事后跟蹤能力。

首先，建立人臉面相檔案，當(dāng)旅客辦理行李托運(yùn)時(shí)，刷取身份證后，系統(tǒng)感應(yīng)后，攝像頭自動(dòng)掃描人臉，獲取人體面相，系統(tǒng)自動(dòng)用當(dāng)前的面紋編碼與檔案庫(kù)存進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)與無線射頻的跟蹤定位緊密結(jié)合，從而通過人臉識(shí)別，將旅客與行李進(jìn)行自動(dòng)匹配，待旅客提取行李后，需過關(guān)閘出機(jī)場(chǎng)，旅客將電子標(biāo)簽取下，插入回收孔，人臉識(shí)別系統(tǒng)掃描旅客面部信息，與回收的電子標(biāo)簽迅速匹配，匹配成功則關(guān)閘迅速打開，旅客帶走行李。

人臉識(shí)別技術(shù)與自助行李托運(yùn)技術(shù)的無縫結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了行李托運(yùn)流程的流暢銜接，增強(qiáng)旅客行李的安全運(yùn)輸，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸技術(shù)，自助辦理行李托運(yùn)采集人臉信息，將人臉特征信息與行李身份信息相聯(lián)系，賦予托運(yùn)行李個(gè)性差異信息，大大提升行李托運(yùn)時(shí)的安全性、便利性和高效性。

3 結(jié)語

RFID技術(shù)的使用能夠使機(jī)場(chǎng)行李的托運(yùn)效率提高50 %，也使行李的安全運(yùn)輸率提高至少30 %；人臉識(shí)別技術(shù)的投入將旅客的行李錯(cuò)拿率降低到接近0.11 %，將以上技術(shù)無縫銜接并與行李托運(yùn)設(shè)備進(jìn)行良好的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自助行李托運(yùn)的流暢有序操作，這不僅縮短了旅客的乘機(jī)時(shí)間，極大地提升了旅客的乘機(jī)體驗(yàn)，而且有效地提升了機(jī)場(chǎng)的服務(wù)品質(zhì)和運(yùn)作效率，為未來機(jī)場(chǎng)自助行李高效化、人性化、安全化運(yùn)輸提供了良好的發(fā)展方向，推動(dòng)機(jī)場(chǎng)的人工智能化進(jìn)程。只有不斷加強(qiáng)高新科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用與實(shí)踐，才能從根本上提升機(jī)場(chǎng)運(yùn)作效率，使其適應(yīng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展要求。

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