CN113160636A - 监督员工工位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监督员工工位系统，包括数据储存模块、监督管理模块、飞行员管理模块、人机交互模块、飞行员语音合成模块、管制员管理模块、视频处理模块、显示模块、视频采集模块和信息采集模块；所述监督管理模块可以对模拟训练的相关条件进行调控，所述数据储存模块提供各架飞机的飞行计划数据、运行数据和A‑CDM数据；人机交互模块用以供飞行员输入人工指令；所述管制员管理模块用于管制员根据训练计划和实时航空器的数据向飞行员发送执行指令；所述信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块，所述视频处理模块用于处理图像。本发明可以适应智慧机场中A‑SMGCS4级及以上自动化ATC平台的操作和运行模式。

Description

监督员工工位系统

技术领域

本发明涉及空管模拟训练系统，具体涉及一种监督员工工位系统。

背景技术

现有机场培训系统平台落后，不能适应智慧机场中A-SMGCS4级及以上自动化ATC平台的操作和运行模式。推进A-SMGCS4级以上的建设是智慧机场的实施路径中不可缺少的部分也是国家推进的一项重要工作。而现有机场的技术落后，自动化落后，空管大部分工作需要人力完成，对应的培训系统也是一样落后，不能适应A-SMGCS4级以上的管制模式。

机场管制模拟训练是交通运输专业空中交通管理方向的必修核心实践课程，设置该课程的目的是本着一切服务于实际工作为出发点，培养学生机场管制的理论和动手能力，使学生毕业后在空中交通管制部门经过短期的岗前培训就能够胜任机场管制的工作。因此，该课程对交通运输专业具有重要的意义。而机场管制模拟练习设计的针对性和科学性是保障教学目标实现的第一步。针对我国机场管制实践教学所面临的模拟练习设计周期长，冲突与进度难以把握，考练脱节等问题，本文提出一种机场管制模拟练习设计方法，形成由一组飞行计划、飞行员操作手册和考核表构成的机场管制模拟练习。

国内外现状分析国外机场管制模拟练习设计已经比较成熟，均开发了模拟练习设计软件，每套练习均对应一套飞行员操作手册和教员考核指导手册，规范了模拟飞行员的操作和通话，提醒教师练习的考核重点。国内模拟练习设计以管制教员的经验设计为主，利用进场航空器间的间隔来确定练习的整体框架和节奏，通过离场航空器的预计起飞时间、目的地和机型来设计进离场冲突、放行间隔和尾流间隔冲突，利用停机位分配来设计地面冲突，通过模拟机测试反复修改练习。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的监督员工工位系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种监督员工工位系统，包括数据储存模块、监督管理模块、飞行员管理模块、人机交互模块、飞行员语音合成模块、管制员管理模块、视频处理模块、显示模块、视频采集模块和信息采集模块；

所述监督管理模块可以对模拟训练的相关条件进行调控，

所述数据储存模块提供各架飞机的飞行计划数据、运行数据和A-CDM数据；

人机交互模块用以供飞行员输入人工指令；

所述管制员管理模块用于管制员根据训练计划和实时航空器的数据向飞行员发送执行指令；

所述信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块；

所述视频处理模块用于处理图像；

所述视频采集模块和信息采集模块采集到的数据可以使用模拟数据代替，也可以使用真实采集到的数据。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

所述监督管理模块还可以启动非常规作业条件(飞行员违反规定、舱门更换等)和若干技术故障问题(标签交换、目标丢失、机场地面照明故障等)；监督管理模块要创建模拟训练项目，可以从数据储存模块中导入数据记录。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

飞行计划数据具体包括比如呼号、飞机类型和WTC等；运行数据具体包括运动类型、到场/离场跑道、标准仪表离场、起飞时间计算和停机位置等；A-CDM数据具体包括计划撤轮档时刻(SOBT)、预计撤轮档时刻(EOBT)、目标撤轮档时刻(TOBT)、目标许可开车时刻(TSAT)和目标起飞时刻(TTOT)等。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

飞行员语音合成器以可听语音消息的形式自动生成飞行员请求信息(例如回推或滑行请求)；飞行员语音合成器通过TowerPad ICWP输入许可，生成回读相关的语音信息，实现无任何模拟飞行员参与时运行模拟训练项目；该功能通常用于验证设置或简单训练设置(例如：计算机辅助培训或专项任务训练)；音频消息的语法和词汇以简化版航空交通管制标准用语为基础。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

所述航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

飞行员语音合成器采用6台不同的扬声器(4名男性，2名女性)语音进行从文本到语音的合成。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

视频处理模块采用ALIZA，视频处理模块还包括了2D建模和3D建模。

作为对本发明监督员工工位系统的改进：

上位系统发送培训指令到监督管理模块，监督管理模块从数据储存模块中导出数据记录；

监督管理模块根据培训指令和数据记录生成训练计划，监督管理模块将训练计划发送给视频处理模块、管制员管理模块和飞行员管理模块；

飞行员管理模块通过人机交互模块将训练计划显示给飞行员；飞行员根据训练计划执行培训；

信息采集模块实时采集培训过程中的航空器的数据，并将航空器的数据发送给管制员管理模块；

管制员管理模块根据航空器的数据和训练计划生成执行指令，并通过人机交互模块将执行指令显示给飞行员；飞行员根据执行指令调整动作；

视频采集模块采集机场视频发送给视频处理模块；

视频处理模块根据机场视频和训练计划生成2D、3D机场模型数据，并将2D、3D机场模型数据发送给显示模块显示。

本发明监督员工工位系统具有针对机场管制员首次培训和进修培训的功能，支持空中交通管理系统、程序或机场布局变更等复杂验证工作。从单一用户计算机辅助培训，到配有综合外置驾驶舱的大型分布式多塔设置，本发明能够实现功能设置的逐级扩大。

本发明配有针对机场管制员首次培训和进修培训的功能，支持空中交通管理系统、程序或机场布局变更情况评估等复杂验证工作。从单一用户计算机辅助培训，到集成飞机和车辆模拟器的大型分布式多塔设置，本发明能够实现功能设置的逐级扩大。本实施例介绍的是系统的单塔设置。

通过模拟飞机和车辆沿预定航行网络(例如中心线、标准仪表离场路线和标准仪表进场路线，车辆交通道路)运动的轨迹，产生类似MSDF的输出。选配飞行模拟器或驾驶模拟器(不含)功能，则可以模拟航行网络外飞机和车辆运动轨迹的自由测距。

本发明监督员工工位系统的技术优势为：

现有机场培训系统平台落后，不能适应智慧机场中A-SMGCS4级及以上自动化ATC平台的操作和运行模式。推进A-SMGCS4级以上的建设是智慧机场的实施路径中不可缺少的部分也是国家推进的一项重要工作。本公司的ATC培训系统可以解决该问题(空管员和飞行员都可以参与培训)，而本专利监督员工工位系统是培训系统中一个重要组成部分。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明监督员工工位系统的模块示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、监督员工工位系统，如图1所示，包括数据储存模块、监督管理模块、飞行员管理模块、人机交互模块、飞行员语音合成模块、管制员管理模块、视频处理模块、显示模块、视频采集模块和信息采集模块。

监督管理模块可以对模拟训练(载荷、开始、暂停、停止、重置练习等)的相关条件进行调控，比如环境条件(白天、夜间、黎明、雾天、雨天、雪天、多云等)，该系统还可以启动非常规作业条件(飞行员违反规定、舱门更换等)和若干技术故障问题(标签交换、目标丢失、机场地面照明故障等)。监督管理模块要创建模拟训练项目，可以从数据储存模块中导入数据记录。还有一种方式是将飞机和车辆拖放进入图形场景编辑器中，也能实现模拟训练项目的创建或空中作业的微调。即使是在系统运行过程中，也可以在模拟训练项目中添加新的飞机或专用车辆的数据，使之受监督员或模拟飞行员直接控制。

数据储存模块提供各架飞机的飞行计划数据、运行数据和A-CDM数据。飞行计划数据具体包括比如呼号、飞机类型和WTC等；运行数据具体包括运动类型、到场/离场跑道、标准仪表离场、起飞时间计算和停机位置等；A-CDM数据具体包括计划撤轮档时刻(SOBT)、预计撤轮档时刻(EOBT)、目标撤轮档时刻(TOBT)、目标许可开车时刻(TSAT)和目标起飞时刻(TTOT)等。

人机交互模块，用以供飞行员输入人工指令；飞行员通过人机交互模块与飞行员管理模块交互，一组模拟飞行员通过语音通信系统输入从管制员处接收到的许可和滑行航线。根据管制员管理模块移交的指令，模拟飞行员可以直接切换航路。为减少模拟飞行员的工作量，排队待命的飞机间距为自动设置；在许可界限或照明停止排灯处，飞机通行会自动停止。但模拟飞行员可以随时更改这种系统默认设置，人为创造滑行路线偏离或跑道侵入等交通冲突的情况。

飞行员语音合成器以可听语音消息的形式自动生成飞行员请求信息(例如回推或滑行请求)。飞行员语音合成器通过TowerPad ICWP输入许可，生成回读相关的语音信息，实现无任何模拟飞行员参与时运行模拟训练项目。该功能通常用于验证设置或简单训练设置(例如：计算机辅助培训或专项任务训练)。音频消息的语法和词汇以简化版航空交通管制标准用语为基础。

飞行员语音合成器采用6台不同的扬声器(4名男性，2名女性)语音进行从文本到语音的合成。从开始到最后的无线电联络阶段，飞机始终至少配置1台扬声器功能。因此通常而言，管制员工位可以听到不同的声音(不同于单一管制员只能和单一模拟飞行员联络的传统模式)。1台扬声器可以同时分配给多架飞机，具体视受管制的运行飞机数量而定。

管制员管理模块用于管制员根据训练计划和实时航空器的数据向飞行员发送执行指令，一组模拟飞行员通过语音通信系统输入从管制员处接收到的许可和滑行航线。根据管制员管理模块移交的指令，模拟飞行员可以直接切换航路。各管制员工位系统(CWP)均可配置(以简化的方式)模拟特定核心功能的模拟操作系统，还可以整合ATRiCS

等操作系统。

信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块，航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等；

视频处理模块采用ALIZA，ALIZA是实时3D渲染引擎，可为视频显示模块生成图像。ALIZA可以显示机场静态基础设施(例如：建筑物、地面服务设备、照明杆、滑道标志，表面纹理和标记)以及飞机和车辆等动态移动的物体。视频处理模块ALIZA还可以实现各种环境条件的渲染，包括周围环境的亮光和阴影(根据地理位置、日期和一天中的具体时间)、能见度(可调雾密度)、不同云层和降水(雨、雪)。还可以显示机场灯(跑道灯、滑道灯、泛光灯)的当前状态，并支持固定视点(如塔外视图、CCTV摄像机)以及动态移动的视点 (如飞机/车辆视图)。

视频采集模块用于采集机场的实时视频数据。

视频处理模块还包括了2D建模和3D建模，根据图像生成2D、3D机场模型数据。

2D机场模型与TPAD相同。这种建模方式弥补了操作环境与模拟环境不一致的问题。通常而言，如果系统设置使用多种模型，经常会触发安全网警报或数据完整性警报。此外，由于飞机或车辆位置难以捉摸，系统可能无法分配滑行路线。使用相同模型的另一个优点在于，将CAD图转换成XML版式文件的相同过程和工具也可用于AVATOR，包括ATRiCS 开发工具AEDIT的微调布局。

3D建模中的所有3D对象(如建筑物、飞机和车辆)都可以在ALIZA中建模，纹理精细，实体效果逼真。飞机模型设有特殊动画处理，如伸展和缩回起落架等；还有位置灯、频闪灯、防撞灯、着陆灯、机舱灯等各种光源动画效果。为实现帧速性能最优化，每架飞机模型都配有3个级别的细节显示。视点到模型的距离决定细节显示级别(距离越近，细节显示级别越高)。机场模型含机场地面灯、信息标志、停机坪泛光灯和航站楼灯等各种光源设置。就3D建模软件Blender的模型创建、转换和编辑，我们提供了专业的3D电脑绘图软件工具箱。举例而言，我们的3D建模软件被欧洲空间局(European SpaceAgency)用于创建空间碎片的高端立体视频。就展示Blender的创新项目(可控探测器网络应用程序、好奇体验探测器项目(Experience Curiosity)、Exoplanets模拟太空探索、移动式扩增实境项目) 而言，美国国家航空航天局(NASA)的应用堪称实例。

视频采集模块和信息采集模块采集到的数据可以使用模拟数据代替，也可以使用真实采集到的数据。

显示模块用于显示2D、3D机场模型数据。为呈现“塔外”视图，显示模块采用直式配置安装、环形排列液晶屏(规格65"，4K分辨率)。一般而言，显示模块的水平视野范围在135°至225°之间。从屏幕中心看到的垂直视野角度为25°，覆盖42％左右的正常视角范围。为了尽量贴合相邻屏幕的颜色，需要手动调整各个屏幕的颜色设置。

本发明监督员工工位系统的使用方法：

上位系统发送培训指令到监督管理模块，监督管理模块从数据储存模块中导出数据记录；

监督管理模块根据培训指令和数据记录生成训练计划，监督管理模块将训练计划发送给视频处理模块、管制员管理模块和飞行员管理模块；

飞行员管理模块通过人机交互模块将训练计划显示给飞行员；飞行员根据训练计划执行培训；

信息采集模块实时采集培训过程中的航空器的数据，并将航空器的数据发送给管制员管理模块；

管制员管理模块根据航空器的数据和训练计划生成执行指令，并通过人机交互模块将执行指令显示给飞行员；飞行员根据执行指令调整动作；

视频采集模块采集机场视频发送给视频处理模块；

视频处理模块根据机场视频和训练计划生成2D、3D机场模型数据，并将2D、3D机场模型数据发送给显示模块显示。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.监督员工工位系统，其特征在于：包括数据储存模块、监督管理模块、飞行员管理模块、人机交互模块、飞行员语音合成模块、管制员管理模块、视频处理模块、显示模块、视频采集模块和信息采集模块；

所述监督管理模块可以对模拟训练的相关条件进行调控，

所述数据储存模块提供各架飞机的飞行计划数据、运行数据和A-CDM数据；

人机交互模块用以供飞行员输入人工指令；

所述管制员管理模块用于管制员根据训练计划和实时航空器的数据向飞行员发送执行指令；

所述信息采集模块采集模拟飞行操作过程中的航空器的数据发送给模拟仿真模块，

所述视频处理模块用于处理图像。

2.根据权利要求1所述的监督员工工位系统，其特征在于：

所述监督管理模块还可以启动非常规作业条件(飞行员违反规定、舱门更换等)和若干技术故障问题(标签交换、目标丢失、机场地面照明故障等)；监督管理模块要创建模拟训练项目，可以从数据储存模块中导入数据记录。

3.根据权利要求2所述的监督员工工位系统，其特征在于：

飞行计划数据具体包括比如呼号、飞机类型和WTC等；运行数据具体包括运动类型、到场/离场跑道、标准仪表离场、起飞时间计算和停机位置等；A-CDM数据具体包括计划撤轮档时刻(SOBT)、预计撤轮档时刻(EOBT)、目标撤轮档时刻(TOBT)、目标许可开车时刻(TSAT)和目标起飞时刻(TTOT)等。

4.根据权利要求3所述的监督员工工位系统，其特征在于：

飞行员语音合成器以可听语音消息的形式自动生成飞行员请求信息(例如回推或滑行请求)；飞行员语音合成器通过TowerPad ICWP输入许可，生成回读相关的语音信息，实现无任何模拟飞行员参与时运行模拟训练项目；该功能通常用于验证设置或简单训练设置(例如：计算机辅助培训或专项任务训练)；音频消息的语法和词汇以简化版航空交通管制标准用语为基础。

5.根据权利要求4所述的监督员工工位系统，其特征在于：

所述航空器的数据包括推出、开车、进入跑道、起飞离地、脱离跑道所需的时长、滑行速度、飞行各个阶段的平均速度等等。

6.根据权利要求5所述的监督员工工位系统，其特征在于：

飞行员语音合成器采用6台不同的扬声器(4名男性，2名女性)语音进行从文本到语音的合成。

7.根据权利要求6所述的监督员工工位系统，其特征在于：

视频处理模块采用ALIZA，视频处理模块还包括了2D建模和3D建模。

8.根据权利要求7所述的监督员工工位系统，其特征在于：

上位系统发送培训指令到监督管理模块，监督管理模块从数据储存模块中导出数据记录；

监督管理模块根据培训指令和数据记录生成训练计划，监督管理模块将训练计划发送给视频处理模块、管制员管理模块和飞行员管理模块；

飞行员管理模块通过人机交互模块将训练计划显示给飞行员；飞行员根据训练计划执行培训；

信息采集模块实时采集培训过程中的航空器的数据，并将航空器的数据发送给管制员管理模块；

管制员管理模块根据航空器的数据和训练计划生成执行指令，并通过人机交互模块将执行指令显示给飞行员；飞行员根据执行指令调整动作；

视频采集模块采集机场视频发送给视频处理模块；

视频处理模块根据机场视频和训练计划生成2D、3D机场模型数据，并将2D、3D机场模型数据发送给显示模块显示。

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