人工智能機場行李自助托運研究

周琪 孫長江 詹潤銓 張純良

摘 要：針對現代機場行李托運系統所存在的耗時耗力問題，通過調查問卷、旅客訪問、實地研究等方式，對機場行李托運系統進行了多方位了解，將標簽的RFID技術和人臉識別技術、機場自助行李托運系統進行結合，引導機場行李托運系統向智能化、高效化、人性化的方向發展建設，這樣不僅縮短了旅客的候機時間，還提升了旅客乘機體驗和服務品質，提高了機場運作效率，擴大了機場旅客容量，節省了機場的人力、物力、財力，對現代機場的智能化發展具有十分重要的意義。

關鍵詞：人工智能；自助托運；無線射頻；人臉識別

中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A

0 前言

據報告顯示，近幾年來，我國民航運輸機場旅客吞吐量一直維持在10 %左右的增速，2016年全國民航運輸機場的旅客吞吐量為10.2億人次，2017年國內機場的主要生產指標保持平穩較快增長，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年我國機場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10.2 %，根據民航總局有關統計數據顯示，我國在民航領域的旅客增長速度高出同時期世界民航平均發展速度的2倍還要多。這種高速增長趨勢，無疑會給機場行李的托運業務帶來較大挑戰。根據調查發現，多數旅客都對行李托運過程中需要排隊等候的情況存在不滿。

隨著科學技術的不斷發展，各種前沿科技象人工智能、互聯網技術、大數據等，都逐漸應用于人們日常生活與各行各業生產中，給人們的生活帶來了極大地便利。象近來出現的“無人超市”“無人銀行”等自助新型運行模式，引起了極大地關注，給人們帶來了新鮮體驗并提供了極大地便利。在民航運輸方面，人工智能也在悄無聲息地改變著旅客在機場的出行需求，傳統機場服務方式和管理模式早已不能滿足旅客日益增長的智能化、個性化需求，而人工智能機場的出現滿足了當今的旅客需求，順應了當今社會的發展趨勢。要想成為服務導向型的現代機場，就需要不斷尋求旅客未來的真正訴求并緊跟時代發展潮流，只有這樣才能掌握主動權，取得競爭優勢。

國內多數機場在行李托運方面存在很多不足之處，象值機托運時，高峰時段客流量集中導致大多數旅客需要提前去機場排隊。一般情況下，旅客需要托運行李時，至少要提前1.5 h～2 h抵達機場，排隊等候的時間甚至可達30 min。具調查，有77 %的乘客對此表示不滿，且大多數旅客對行李運輸的安全問題存在擔憂，特別是在到達目的機場提取行李系統，尚缺乏完善的安全保障措施，存在旅客行李錯拿或延誤到達的問題，具調查，有63 %的乘客對此存在擔憂。因此該課題將對以上問題進行深入的研究分析，彌補當今機場運輸系統的不足。我們將嘗試使用RFID技術與人臉識別技術相結合的行李托運系統，使其滿足旅客與機場運營的要求。

1 研究方法

1.1 實證研究法

該課題主要采用訪談法、問卷設計與市場調查分析等方式，作為分析問題的重點與思考的起點。對國內機場中具有資深工作管理經驗的人員進行開放式的深度訪談，期望作為該項目定性研究的重要參考和焦點因子；同時設計調查問卷與調查方案，采取隨機抽樣的方式對機場旅客進行問卷調查，同時結合互聯網線上問卷調查的形式，獲取實證分析所需要的寶貴資料；再度運用因子分析法和結構方程分析法，通過SPSS等數據處理軟件輸出結果，為自助行李托運的優化設計及應用打下堅實的基礎。圖1為旅客調查（旅客疑問）結果。

1.2 案例分析法

該課題追蹤國內外自助行李托運技術發展最成功的典型案例，從中歸納出先進的理論和設計理念，為自助托運的優化設計及應用提供參考意見和模板。象在美國McCarran機場運用RFID技術的案例中，使用上千個舊手提箱和行李袋等包裹對RFID系統的精準讀取率進行了測試，得到的精準讀取率為99.89 %，在對3 000個包裹進行的測試實驗中，僅發現了一個讀取錯誤。

1.3 文獻研究法

該課題針對當今社會上基于人工智能的自助行李托運技術的最新理論、自助行李托運管理理論、自助行李托運發展模式及其相關對策，全面搜集國內外的相關學術期刊、論文著作以及政府與專業團隊的出版物等各種文獻資料，為項目研究提供理論基礎，并通過進一步整理、疏導和探索這些文獻的研究結果和建議，對其進行分析歸納并加以升華，在綜合、集成的基礎上進行創新，最終達到項目研究的目的。

該課題采用“采訪調查—理論研究—案例分析—現狀剖析—提出優化設計方案—根據實際情況落實方案”的思路，將國內外的先進智能行李托運發展理論和成功實踐案例相結合，探討自助行李托運的優化設計及應用。

2 研究內容

2.1 RFID技術分析

近年來，隨著RFID技術的不斷成熟、完善以及成本的不斷降低，其在生產制造、銷售流通和公共安全領域已經得到了大范圍的采納應用，而RFID最有潛力的應用領域之一的航空產業，也會加大對它的投入。RFID系統源于自動識別系統，是近些年來新興起的，并受到廣泛關注的一種非接觸式識別技術，它的工作原理與IC相似度極高，兩者的數據均存儲在電子數據載體（應答器）中，通過磁場或者電磁場完成數據的交換任務，使用無線電和雷達技術。RFID系統一般情況下由2個部分構成：應答器（或電子標簽）、閱讀器。應答器的主要功能是存儲物品信息，閱讀器的主要功能是用來讀?。ɑ驅懭耄鹌鲀炔康男酒畔?。其工作原理是閱讀器向電子標簽發送射頻信號，電子標簽（無源標簽）內部感應電流并獲得能量，然后閱讀器接收儲存在芯片中的產品信息。

2.1.1 RFID技術對行李的掃描識別與分揀

當今大多數機場行李托運使用的是條形碼自動識別系統，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，這些部分代表數字、字母或標點符號。如圖2和圖3所示，圖2為傳統條形碼、圖3為RFID系統的感應模型與RFID系統組成。

與傳統的條形碼相比，射頻卡具有速度快、非接觸性、無磨損、不受環境影響、壽命較長、便于使用的特點，以及具有防沖突功能，能同時處理多張卡片。由于普通條形碼標簽掃描系統的激光掃描頭易受灰塵等污染物影響，行包在運輸過程中條形碼容易受到污損，而且條形碼的識別精度想要提升具有很大難度，每個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，因此即便增加數個條形碼讀取器，也不能完全解決這個問題。而RFID的識別優勢將彌補傳統掃描技術的不足。

RFID技術是在托運系統中將寫入行李信息的電子標簽置于需要識別的行李上，行李進入閱讀器的識別范圍內后，標簽會自動向閱讀器發送行李信息，閱讀器傳送的信息由自動分揀系統對行李進行準確分類，進而裝卸至相應航班上，整個過程幾乎不需要人工干涉。

2.1.2 RFID技術對行李的定位與跟蹤

基于人工智能的自助托運行李業務的人性化服務體系，將RFID的定位跟蹤技術應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輸行李及各類包裹上的RFID標簽，利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器，進而實現對旅客行李及各類包裹的跟蹤定位，特別是隨著物聯網的爆發式發展，與物聯網關聯后，旅客可以使用手機等移動設備查詢行李位置和狀態信息，實現了行包的全程跟蹤與定位，防止行李混亂丟失，提高行李分類和運輸的有效性。

2.2 人臉識別技術對行李的安全提取

人臉識別技術是指分析人臉視覺信息，比較人臉特征差異，同時與計算機技術結合，進而鑒別身份的技術?！叭四樧R別系統”集成了機器識別、機器學習、專家系統、模型理論、視頻圖像、人工智能等多種專業技術，同時需結合中間值處理的理論與實現，實現了生物特征識別的最新應用。

主要的人臉識別方法包括幾何特征的人臉識別、基于特征臉（PCA）的人臉識別、神經網絡的人臉識別、彈性圖匹配的人臉識別、線段Hausdorff距離（LHD）的人臉識別、支持向量機（SVM）的人臉識別等識別方法。

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

首先，建立人臉面相檔案，當旅客辦理行李托運時，刷取身份證后，系統感應后，攝像頭自動掃描人臉，獲取人體面相，系統自動用當前的面紋編碼與檔案庫存進行對比，同時與無線射頻的跟蹤定位緊密結合，從而通過人臉識別，將旅客與行李進行自動匹配，待旅客提取行李后，需過關閘出機場，旅客將電子標簽取下，插入回收孔，人臉識別系統掃描旅客面部信息，與回收的電子標簽迅速匹配，匹配成功則關閘迅速打開，旅客帶走行李。

人臉識別技術與自助行李托運技術的無縫結合，實現了行李托運流程的流暢銜接，增強旅客行李的安全運輸，結合互聯網信息傳輸技術，自助辦理行李托運采集人臉信息，將人臉特征信息與行李身份信息相聯系，賦予托運行李個性差異信息，大大提升行李托運時的安全性、便利性和高效性。

3 結語

RFID技術的使用能夠使機場行李的托運效率提高50 %，也使行李的安全運輸率提高至少30 %；人臉識別技術的投入將旅客的行李錯拿率降低到接近0.11 %，將以上技術無縫銜接并與行李托運設備進行良好的結合，實現自助行李托運的流暢有序操作，這不僅縮短了旅客的乘機時間，極大地提升了旅客的乘機體驗，而且有效地提升了機場的服務品質和運作效率，為未來機場自助行李高效化、人性化、安全化運輸提供了良好的發展方向，推動機場的人工智能化進程。只有不斷加強高新科學技術的運用與實踐，才能從根本上提升機場運作效率，使其適應整個行業的發展要求。

參考文獻

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