論虛擬現實技術在民航安全管理中的應用

趙楠

（中國民航西北地區空中交通管理局，陜西 西安 710000）

隨著社會生產力的巨大變化，虛擬現實技術(VR——VirtualReality)的不斷發展，人們可以方便地實現在現實生活中由于安全性或者經濟性方面的原因而難以進行的研究工作。虛擬現實（VirtualReality），也稱為人工環境或靈境技術，是近幾年出現的一種先進的、數字化的人機接口技術。“虛擬現實”(簡稱VR)，是一項綜合性計算機圖形交互技術，它利用計算機生成一種模擬的實物與環境，通過多種傳感器設備使用戶“投入”到該環境中，實現用戶與該環境的直接交互。虛擬現實技術是將現實世界映射到虛擬世界的技術，有多感知性、沉浸感、交互性、構想性的特點。常用的又包括計算機圖形(CG：ComputerGraphicJ技術、顯示技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、網絡并行處理等技術在內的最新發展成果。

一、虛擬現實技術表現特征

虛擬現實技術以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺的綜合感知的人工環境，系統可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環境及事物的內在變化。操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環境中，并能與之發生“交互”作用，進行交流。表現出三個基本特征，交互性，沉浸性，多感知性。多感知性的表現是在虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環境中可獲得多種感知，親身體驗交互操作的反應與感受。沉浸性表現是虛擬現實技術根據人類視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產生逼真的三維立體圖像．使用者戴上頭盔顯示器和數據手套交互設備，便可將自己置身于虛擬環境中，成為虛擬環境中的一員，有一種身臨其境的感覺。交互性是在虛擬現實系統中人機交互是一種近乎自然的交互可通過鍵盤、鼠標、頭盔、數據手套等設備進行交互。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能，對虛擬環境中的對象進行觸摸或操作。

二、虛擬現實技術在民航安全管理中的應用

（一）航空器設計圖紙轉變成三維模型。虛擬現實技術構建的三維虛擬裝置及設施．可以進行計算機模擬的強度、剛度、振動、風洞等試驗，及時發現問題并可以隨時修改設計，操縱者可以身臨其境地融入到整個裝置的運動環境與運動過程．可以對三維虛擬設備進行仿真操縱，及時發現問題并可以隨時修改設計，避免了生產試件所需的大量時間和資金浪費，提高了安全性。

（二）解決機場設計缺陷的問題。機場運行安全是十分重要的，但是影響機場安全的主要受設計水平。在我國機場布局規劃和設計中很多地方是依據經驗和參考同等級別機場的布局規劃，使得缺陷暴露出來，如如跑道滑行道系統設計的不合理可能導致跑道侵入事件，停機坪滑行路線和停機位設計缺陷則可能導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，而候機樓通道設計缺陷則可能造成樓內控制區邊界上的薄弱點，形成空防安全的隱患與威脅。而在采取更改設計措施時，又沒有科學的評估手段，造成對更改設計的影響估計不足，破壞了原有設計的完整性和系統性，從而引發運行中的問題。而采用虛擬現實技術，搭建數字化得的民航運行系統。在機場初始設計結束之后利用圖紙進行建模，根據預期的吞吐量設置相應的參數，配置相應數量的運行車輛和運行人員，使機場在計算機中先行“運行”起來，統計模擬運行中的不安全事件，分析引發原因中的設計因素，修改設計以避免“木已成舟”后再發現設計中的缺陷，實現機場的設計安全。

（三）航班延誤和機場容量分析。航班延誤在我國的新聞報道中，這是一個非常常見的現象了，造成航班延誤的原因很多，有天氣的原因，這是一種不可逆轉的原因，另一種是流量控制原因和航空公司飛機調配問題，以及超負荷的安排航班計劃，來提高飛機利用率而安排造成航班延誤。這樣的延誤，就會造成后續該航班的安排，如打亂原有的時刻表占用跑道、滑行道和停機位而使正點到達的其他飛機無法落地或者出發航班無法正點起飛，造成更多的航班延誤和機場保障的混亂，航班密度大的繁忙機場受到的影響更大。而通過利用虛擬現實技術計算航班延誤的后果，對延誤的后續影響和擴散影響得到直觀的評估結果。對延誤的后續影響和擴散影響得到直觀的評估結果，航空公司可以根據評估結果靈活調整飛機派遣計劃，機場也可及時調整跑道、滑行道以及機位和登機口的分配，而民航主管機關也可根據評估結果及時發現航空公司虛占航線的情況。

其次，機場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、機位數、貨運能力和候機樓布局乃至地面交通限制等多種。機場的容量取決于航空器運行流程、行李和貨物流程及旅客流程中的“瓶頸”環節，采用虛擬現實技術可以將這些因素統統視為變量，調整某一個變量數值，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場容量對各個變量的經驗公式，從而方便地找到不同運行條件下的容量“瓶頸”，更加的做好評估結果和擴容措施。