人工智能在航站樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)場景應(yīng)用研究

關(guān)華 夏侯康 曾林華 蕭煜林 林文豪

摘? 要： 旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)基于人工智能技術(shù)，通過多資源整合，數(shù)據(jù)共享，搭建航站樓樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)平臺，利用生物特征識別技術(shù)（人臉識別）和語音語義識別（語音識別與自然語言理解），提供旅客無感知的人臉識別、智能語音交互、證件＼登機牌識別等多種交互方式，快速準確鑒別旅客身份，為旅客提供個性化需求信息，如航班、樓內(nèi)服務(wù)資源信息以及動態(tài)室內(nèi)導(dǎo)航等。

關(guān)鍵詞： 智慧機場，人臉識別，語音識別，智能交互

中圖分類號： TP319? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.030

本文著錄格式：關(guān)華，夏侯康，曾林華，等. 人工智能在航站樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)場景應(yīng)用研究[J]. 軟件，2020，41（10）：126128+131

【Abstract】： Passenger intelligent guidance system is based on artificial intelligence technology， through multi-resource integration， data sharing， building passenger intelligent guidance platform in the terminal building， using biometric recognition technology （face recognition） and speech semantic recognition （speech recognition and natural language） Understand）， provide passengers with non-perceived face recognition， intelligent voice interaction， ID＼boarding pass recognition and other interaction methods to quickly and accurately identify passengers identity and provide passengers with personalized demand information， such as flight information and service resources in the building And dynamic indoor navigation.

【Key words】： Smart airport; Face recognition; Voice recognition; Intelligent interaction

0? 引言

在新一代信息技術(shù)的驅(qū)動下，人工智能[2]技術(shù)在各行各業(yè)應(yīng)用層出不窮，推動國家經(jīng)濟發(fā)展和民航業(yè)穩(wěn)步前進。旅客乘機出行需求不斷提高，而機場的智能化科技水平與便捷化服務(wù)水平難以滿足旅客多樣化的服務(wù)需求，機場傳統(tǒng)的旅客引導(dǎo)方式存在旅客交互方式單一，旅客查詢航班資源耗時長，面對復(fù)雜陌生的航站樓環(huán)境，旅客無法準確便捷的獲取個性化信息，機場地服人員無法快速區(qū)分目標旅客不同的需求，為提供旅客定制化的信息推送服務(wù)，如何利用人工智能技術(shù)提高旅客服務(wù)質(zhì)量成為本課題研究的重中之重。

機場信息化建設(shè)發(fā)展經(jīng)歷三個階段，從信息化建設(shè)1.0階段的提供基本機場運行能力，信息化建設(shè)2.0階段在生產(chǎn)信息上的共享和核心業(yè)務(wù)需求協(xié)同，到現(xiàn)在的信息化建設(shè)3.0階段，機場是以智慧運行化的形態(tài)，注重機場體驗為導(dǎo)向，廣泛運用新一代信息技術(shù)[1]。

SITA2019機場IT趨勢調(diào)查結(jié)果顯示，將旅客和機場安全方面的IT投資視作高優(yōu)先級的機場占比為68%，機場IT支出持續(xù)增長，達到新高，2018年，機場在IT與電信方面的投資占收入比重升至6.06%的新高，2019年這一比例預(yù)計將升至6.26%。使其在IT優(yōu)先列表上的排名上升至第一位，在經(jīng)濟環(huán)境下分析經(jīng)濟飛速發(fā)展，機場信息化建設(shè)空間巨大[3]。

目前國內(nèi)外機場密度不斷增大，機場業(yè)務(wù)服務(wù)能力出現(xiàn)瓶頸，旅客問詢引導(dǎo)服務(wù)還是以傳統(tǒng)的人工咨詢和航站樓內(nèi)標識為主，無法適應(yīng)旅客多元化需求發(fā)展，旅客乘機出行體驗有待提高，機場建設(shè)迫切需要通過信息化技術(shù)來提升機場服務(wù)質(zhì)量與機場運行效率。

1? 本文研究的方向

為了縮短旅客查詢航班資源時間，優(yōu)化旅客交互方式，快速區(qū)分目標旅客不同需求，為不同旅客提供個性化專屬信息推送，本文研究方向以新一代信息技術(shù)為支撐，通過多資源整合，搭建統(tǒng)一的航站樓樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)平臺，為旅客提供個性化專屬航班信息以及服務(wù)資源信息服務(wù)，進而提升旅客乘機出行體驗，促進智慧機場一體化建設(shè)的目標，我們對人工智能技術(shù)在航站樓樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)場景下的應(yīng)用進行探索，并提供建設(shè)旅客智能引導(dǎo)平臺可行性方案[5]。

國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，飛機普遍成為大多數(shù)人的出行交通工具的首選，乘機旅客數(shù)量的激增，這對機場安全、運營、服務(wù)管理要求更嚴格。目前國內(nèi)外改造的或者新建設(shè)的機場都在不同程度引進人工智能技術(shù)，對優(yōu)化提高旅客的乘機出行體驗，提升機場服務(wù)品質(zhì)等方面有積極的推進作用[4]。通過人工智能技術(shù)搭建的旅客智能引導(dǎo)平臺，為旅客打造簡便、智慧、安心、享受的服務(wù)出行體驗。

2? 人工智能智慧引導(dǎo)實踐應(yīng)用研究

2.1? 智慧引導(dǎo)定義

智慧引導(dǎo)是借助于人工智能技術(shù)，對旅客專屬航班信息以及咨詢服務(wù)信息，系統(tǒng)自行分析處理數(shù)據(jù)信息，形成完整的旅客個性化信息鏈條，為旅客指引，智慧引導(dǎo)下旅客的關(guān)注點僅僅是交互方式[6]。

2.2? 智慧引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計思想

智能引導(dǎo)系統(tǒng)以依托人工智能技術(shù)，做好個性化服務(wù)作為根本點。利用生物特征識別技術(shù)（人臉識別）和語音語義識別（語音識別與自然語言理解）[7]，系統(tǒng)同時配置證件器，登機牌掃描器，麥克風(fēng)陣列等，在旅客查詢引導(dǎo)場景中，一體機顯示屏上配備高清攝像頭，通過數(shù)據(jù)共享、樓內(nèi)GIS系統(tǒng)，旅客無感交互，利用人臉識別快速準確鑒別旅客身份，關(guān)聯(lián)旅客航班資源信息，在顯示屏中突出顯示旅客個性化航班資源信息與最佳路徑規(guī)劃動態(tài)導(dǎo)航，并在導(dǎo)航路徑上高亮顯示附近服務(wù)設(shè)施資源，此外旅客還可以通過智能語音實時交互，為旅客提供各種實時信息，如目的地天氣，行李跟蹤信息等[8]。

旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)架構(gòu)主要分成5層，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

第一層為基礎(chǔ)設(shè)施，主要是為旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)提供安全運行所需要的基礎(chǔ)環(huán)境，比如網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、防火墻等。

第二層為數(shù)據(jù)存儲層，存儲著所有的系統(tǒng)信息，包括航班信息，系統(tǒng)初始化信息，審計日志等，存儲方式主要以緩存、數(shù)據(jù)庫以及非結(jié)構(gòu)性日志為主。

第三層為業(yè)務(wù)層，主要分5部分，航班信息服務(wù)、旅客查詢服務(wù)、智能交互服務(wù)、數(shù)據(jù)處理中心以及系統(tǒng)管理。

航班信息服務(wù)：對接外部數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，提供航班動態(tài)信息，鑒別旅客身份信息后，對姓名加*處理，實時追蹤旅客行李跟蹤信息以及旅客個性化引導(dǎo)信息。

旅客查詢服務(wù)：旅客可根據(jù)自身查詢需求，通過語音交互或者觸摸屏交互方式，獲取城市信息（酒店、景點等），機場信息（樓內(nèi)公共服務(wù)設(shè)施、商鋪等），城市交通信息（軌道交通、出租車等）以及機場免費wifi信息等等。

智能交互服務(wù)：主要是旅客與終端的智能交互，深入理解旅客需求，旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)提供無感人臉識別、智能語音交互、身份證件識別、登機牌識別以及智能引導(dǎo)地圖方式。

數(shù)據(jù)處理中心：主要負責(zé)對接入系統(tǒng)的航班動態(tài)數(shù)據(jù)、安檢旅客身份信息、行李跟蹤信息以及航站樓內(nèi)服務(wù)資源地圖信息等的按需處理，包括接收數(shù)據(jù)、解析數(shù)據(jù)、封裝數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)緩存。

系統(tǒng)管理：主要負責(zé)系統(tǒng)后臺管理，包括終端設(shè)備管理與監(jiān)控，信息發(fā)布管理以及后臺知識庫后期管理。

第四層為接口層，主要對接外部系統(tǒng)，旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)實時處理的接入數(shù)據(jù)源，如信息集成系統(tǒng)、安檢信息系統(tǒng)、行李跟蹤系統(tǒng)、室內(nèi)定位系統(tǒng)、機場客服系統(tǒng)以及機場wifi系統(tǒng)等，提供的接入方式主要包括HTTP/HTTPS、MQ消息隊列等。

第五層為表現(xiàn)層，通過web技術(shù)將旅客相關(guān)數(shù)據(jù)封裝后，結(jié)合前端UI界面，生成個性化顯示界面;旅客通過終端設(shè)備（智能查詢終端、證件掃描器、登機牌掃描器、移動終端等）與系統(tǒng)實時交互，獲取旅客的準確需求，及時將查詢結(jié)果反饋在終端設(shè)備。

2.3? 智能引導(dǎo)系統(tǒng)功能分析

旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)主要功能有：無感人臉識別、智能語音交互、GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航、證件、登機牌識別。

2.3.1? 無感人臉識別

旅客無感人臉識別，終端顯示屏前的高清攝像頭通過雙目活體檢測方法，支持1∶N（N≤3）最多3人同時身份鑒別，與安檢信息系統(tǒng)中的旅客身份數(shù)據(jù)進行安全校驗，獲取旅客的身份信息，對該旅客的航班動態(tài)信息進行關(guān)聯(lián)綁定，經(jīng)過旅客個性化信息處理，形成完整的旅客個性化信息鏈條，并綁定GIS室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)[3]。對比傳統(tǒng)旅客引導(dǎo)（查看航顯屏、航站樓標識以及人工問詢），旅客可以從人臉識別，到最終形成個性化界面展示給旅客，整個過程只需要3-5秒，旅客查詢航班資源時長降低66%，獲取信息比傳統(tǒng)方式較為全面，快速以及便捷。

2.3.2? 智能語音交互

智能語音交互作為旅客引導(dǎo)的另一種智能化的交互方式，主要是為了解決旅客智能化查詢服務(wù)需求[7]。在復(fù)雜陌生的航站樓，通過簡單語音的交互，旅客就可以便捷獲取查詢服務(wù)信息。針對不同目標旅客的使用習(xí)慣，系統(tǒng)提供語音和文本兩種模式供旅客選擇，旅客可自助查詢航班信息、交通工具、樓內(nèi)商鋪等，必要時可通過呼叫中心接入機場客服系統(tǒng)提供人工服務(wù)。

2.3.3? GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航

GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航主要是用于解決航站樓內(nèi)航班資源（如登機口）和航站樓服務(wù)設(shè)施（如洗手間、母嬰室等）的最佳的路徑規(guī)劃以及動態(tài)導(dǎo)航引導(dǎo)旅客快速準確到達目的位置。人工智能+GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航的旅客智能引導(dǎo)，旅客可以通過無感人臉識別、智能語音以及證件、登機牌識別四種交互方式，后臺獲取旅客的航班資源或者樓內(nèi)服務(wù)設(shè)施位置，GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航會根據(jù)旅客當前位置到目標位置進行最佳路網(wǎng)的規(guī)劃并通過動態(tài)導(dǎo)航呈現(xiàn)給旅客，極大的縮短旅客尋找目標位置的耗時。

2.3.4? 證件、登機牌識別

證件、登機牌識別方式的引入，主要是為了豐富旅客交互方式，不同的目標旅客可能由于生活習(xí)慣的不同，不能通過人臉識別和智能語音交互方式，這一部分目標旅客可以使用證件或者登機牌識別的交互方式，系統(tǒng)也會根據(jù)證件、登機牌識別的結(jié)果鑒別旅客的身份信息，匹配成功后，結(jié)合GIS航站樓樓內(nèi)定位導(dǎo)航為旅客指引目標位置方向。

3? 總結(jié)與展望

3.1? 結(jié)論

目前在旅客乘機出行服務(wù)方面確實存在不足之處，旅客主要依靠傳統(tǒng)的引導(dǎo)方式，查詢耗時長，無法便捷準確獲取信息，交互方式單一等，這些都是影響旅客乘機出行體驗的關(guān)鍵因素，利用人工智能應(yīng)用與旅客引導(dǎo)業(yè)務(wù)場景智能化改造，一方面不僅可以從根本上改善旅客乘機出行體驗，提升機場服務(wù)品質(zhì)，另一方面航站樓內(nèi)旅客智能引導(dǎo)系統(tǒng)作為智慧機場建設(shè)的其中一個方面，引入人工智能科技元素，為智慧機場建設(shè)打下夯實基礎(chǔ)。

3.2? 展望

現(xiàn)階段人工智能技術(shù)發(fā)展還在起步階段，人臉識別成功率受很多外部因素影響，如光照、表情、人臉尺寸、圖片清晰度等;語音語義技術(shù)發(fā)展的局限性在于朗讀發(fā)音，方言和多語言處理不夠強;下一步人臉識別以及語音語義識別將考慮基于大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)方向研究，將算法模型進行優(yōu)化訓(xùn)練，提高算法的識別率[8]。

智慧機場建設(shè)由于涉及復(fù)雜專業(yè)技術(shù)知識，業(yè)務(wù)場景多且復(fù)雜，本文研究的方向只是智慧機場智慧服務(wù)中的其中一部分，考慮的業(yè)務(wù)場景范圍較小，并未深入研究旅客在引導(dǎo)場景中所產(chǎn)生的旅客數(shù)據(jù)分析研究，如何在為旅客提供貼心服務(wù)的同時，充分利用人工智能技術(shù)分析旅客大數(shù)據(jù)，為航站樓樓內(nèi)商業(yè)進行有效旅客分流，為旅客提供智能定制商業(yè)信息推送，將智慧商業(yè)與智慧服務(wù)融合應(yīng)用，將是今后的重點研究課題。

參考文獻

[1]程紹禹， 李修娣， 孫一楠， 等. 人工智能技術(shù)在我國大型機場值機服務(wù)中的應(yīng)用與發(fā)展研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2019， 16： 66-67.

[2]李丹. 人臉檢測在機場離港旅客識別系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].?四川： 四川大學(xué)， 2005.

[3]張進. 機場生物特征識別技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展[J]. 中國安防， 2008， 5： 51-55.

[4]羅曉. 淺談智慧機場的發(fā)展技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 空運商務(wù)， 2018， 5： 16-19.

[5]孫璟璟. 智慧機場視角下深圳機場旅客綜合服務(wù)管理平臺的分析與設(shè)計[D]. 山東： 山東大學(xué)， 2016.

[6]茹星星. 面向民航機場的旅客智能服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 西安理工大學(xué)， 2017.

[7]白雪. 智能呼叫中心的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 山東大學(xué)， 2019.

[8]閻燕. 語音識別技術(shù)在客服行業(yè)中的應(yīng)用分析[J]. 中國集體經(jīng)濟， 2020（20）： 161-162.