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(jī)牌識別等多種交互方式，快速準(zhǔn)確鑒別旅客身份，為旅客提供個(gè)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(jī)場，人臉識別，語音識別，智能交互

中圖分類號： TP319? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)發(fā)展和民航業(yè)穩(wěn)步前進(jìn)。旅客乘機(jī)出行需求不斷提高，而機(jī)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(jī)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(shí)長，面對復(fù)雜陌生的航站樓環(huán)境，旅客無法準(zhǔn)確便捷的獲取個(gè)性化信息，機(jī)場地服人員無法快速區(qū)分目標(biāo)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(jī)場信息化建設(shè)發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段，從信息化建設(shè)1.0階段的提供基本機(jī)場運(yùn)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(jī)場是以智慧運(yùn)行化的形態(tài)，注重機(jī)場體驗(yàn)為導(dǎo)向，廣泛運(yùn)用新一代信息技術(shù)[1]。

SITA2019機(jī)場IT趨勢調(diào)查結(jié)果顯示，將旅客和機(jī)場安全方面的IT投資視作高優(yōu)先級的機(jī)場占比為68%，機(jī)場IT支出持續(xù)增長，達(dá)到新高，2018年，機(jī)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(jì)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(jì)環(huán)境下分析經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，機(jī)場信息化建設(shè)空間巨大[3]。

目前國內(nèi)外機(jī)場密度不斷增大，機(jī)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(biāo)識為主，無法適應(yīng)旅客多元化需求發(fā)展，旅客乘機(jī)出行體驗(yàn)有待提高，機(jī)場建設(shè)迫切需要通過信息化技術(shù)來提升機(jī)場服務(wù)質(zhì)量與機(jī)場運(yùn)行效率。

1? 本文研究的方向

為了縮短旅客查詢航班資源時(shí)間，優(yōu)化旅客交互方式，快速區(qū)分目標(biāo)旅客不同需求，為不同旅客提供個(gè)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(gè)性化專屬航班信息以及服務(wù)資源信息服務(wù)，進(jìn)而提升旅客乘機(jī)出行體驗(yàn)，促進(jìn)智慧機(jī)場一體化建設(shè)的目標(biāo)，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(jìn)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(jì)的快速發(fā)展，飛機(jī)普遍成為大多數(shù)人的出行交通工具的首選，乘機(jī)旅客數(shù)量的激增，這對機(jī)場安全、運(yùn)營、服務(wù)管理要求更嚴(yán)格。目前國內(nèi)外改造的或者新建設(shè)的機(jī)場都在不同程度引進(jìn)人工智能技術(shù)，對優(yōu)化提高旅客的乘機(jī)出行體驗(yàn)，提升機(jī)場服務(wù)品質(zhì)等方面有積極的推進(jìn)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(yàn)。

2? 人工智能智慧引導(dǎo)實(shí)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(gè)性化信息鏈條，為旅客指引，智慧引導(dǎo)下旅客的關(guān)注點(diǎn)僅僅是交互方式[6]。

2.2? 智慧引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

智能引導(dǎo)系統(tǒng)以依托人工智能技術(shù)，做好個(gè)性化服務(wù)作為根本點(diǎn)。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(shí)配置證件器，登機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(gè)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(shí)時(shí)交互，為旅客提供各種實(shí)時(shí)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(yùn)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(jì)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(shí)時(shí)追蹤旅客行李跟蹤信息以及旅客個(gè)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(diǎn)等），機(jī)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(jī)場免費(fèi)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(jī)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(fù)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(fù)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(shí)時(shí)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(jī)場客服系統(tǒng)以及機(jī)場wifi系統(tǒng)等，提供的接入方式主要包括HTTP/HTTPS、MQ消息隊(duì)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(gè)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(jī)牌掃描器、移動終端等）與系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互，獲取旅客的準(zhǔn)確需求，及時(shí)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(jī)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(shí)身份鑒別，與安檢信息系統(tǒng)中的旅客身份數(shù)據(jù)進(jìn)行安全校驗(yàn)，獲取旅客的身份信息，對該旅客的航班動態(tài)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，經(jīng)過旅客個(gè)性化信息處理，形成完整的旅客個(gè)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(biāo)識以及人工問詢），旅客可以從人臉識別，到最終形成個(gè)性化界面展示給旅客，整個(gè)過程只需要3-5秒，旅客查詢航班資源時(shí)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(biāo)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(shí)可通過呼叫中心接入機(jī)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(jī)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(zhǔn)確到達(dá)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(jī)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(dāng)前位置到目標(biāo)位置進(jìn)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(biāo)位置的耗時(shí)。

2.3.4? 證件、登機(jī)牌識別

證件、登機(jī)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(biāo)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(biāo)旅客可以使用證件或者登機(jī)牌識別的交互方式，系統(tǒng)也會根據(jù)證件、登機(jī)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(biāo)位置方向。

3? 總結(jié)與展望

3.1? 結(jié)論

目前在旅客乘機(jī)出行服務(wù)方面確實(shí)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(shí)長，無法便捷準(zhǔn)確獲取信息，交互方式單一等，這些都是影響旅客乘機(jī)出行體驗(yàn)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(jī)出行體驗(yàn)，提升機(jī)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(jī)場建設(shè)的其中一個(gè)方面，引入人工智能科技元素，為智慧機(jī)場建設(shè)打下夯實(shí)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(qiáng);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(jìn)行優(yōu)化訓(xùn)練，提高算法的識別率[8]。

智慧機(jī)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(jī)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(shí)，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(jìn)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(diǎn)研究課題。

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