人工智能在航站楼内旅客智能引导场景应用研究

关华 夏侯康 曾林华 萧煜林 林文豪

摘  要： 旅客智能引导系统基于人工智能技术，通过多资源整合，数据共享，搭建航站楼楼内旅客智能引导平台，利用生物特征识别技术（人脸识别）和语音语义识别（语音识别与自然语言理解），提供旅客无感知的人脸识别、智能语音交互、证件＼登机牌识别等多种交互方式，快速准确鉴别旅客身份，为旅客提供个性化需求信息，如航班、楼内服务资源信息以及动态室内导航等。

关键词： 智慧机场，人脸识别，语音识别，智能交互

中图分类号： TP319    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.030

本文著录格式：关华，夏侯康，曾林华，等. 人工智能在航站楼内旅客智能引导场景应用研究[J]. 软件，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

在新一代信息技術的驱动下，人工智能[2]技术在各行各业应用层出不穷，推动国家经济发展和民航业稳步前进。旅客乘机出行需求不断提高，而机场的智能化科技水平与便捷化服务水平难以满足旅客多样化的服务需求，机场传统的旅客引导方式存在旅客交互方式单一，旅客查询航班资源耗时长，面对复杂陌生的航站楼环境，旅客无法准确便捷的获取个性化信息，机场地服人员无法快速区分目标旅客不同的需求，为提供旅客定制化的信息推送服务，如何利用人工智能技术提高旅客服务质量成为本课题研究的重中之重。

机场信息化建设发展经历三个阶段，从信息化建设1.0阶段的提供基本机场运行能力，信息化建设2.0阶段在生产信息上的共享和核心业务需求协同，到现在的信息化建设3.0阶段，机场是以智慧运行化的形态，注重机场体验为导向，广泛运用新一代信息技术[1]。

SITA2019机场IT趋势调查结果显示，将旅客和机场安全方面的IT投资视作高优先级的机场占比为68%，机场IT支出持续增长，达到新高，2018年，机场在IT与电信方面的投资占收入比重升至6.06%的新高，2019年这一比例预计将升至6.26%。使其在IT优先列表上的排名上升至第一位，在经济环境下分析经济飞速发展，机场信息化建设空间巨大[3]。

目前国内外机场密度不断增大，机场业务服务能力出现瓶颈，旅客问询引导服务还是以传统的人工咨询和航站楼内标识为主，无法适应旅客多元化需求发展，旅客乘机出行体验有待提高，机场建设迫切需要通过信息化技术来提升机场服务质量与机场运行效率。

1  本文研究的方向

为了缩短旅客查询航班资源时间，优化旅客交互方式，快速区分目标旅客不同需求，为不同旅客提供个性化专属信息推送，本文研究方向以新一代信息技术为支撑，通过多资源整合，搭建统一的航站楼楼内旅客智能引导平台，为旅客提供个性化专属航班信息以及服务资源信息服务，进而提升旅客乘机出行体验，促进智慧机场一体化建设的目标，我们对人工智能技术在航站楼楼内旅客智能引导场景下的应用进行探索，并提供建设旅客智能引导平台可行性方案[5]。

国家经济的快速发展，飞机普遍成为大多数人的出行交通工具的首选，乘机旅客数量的激增，这对机场安全、运营、服务管理要求更严格。目前国内外改造的或者新建设的机场都在不同程度引进人工智能技术，对优化提高旅客的乘机出行体验，提升机场服务品质等方面有积极的推进作用[4]。通过人工智能技术搭建的旅客智能引导平台，为旅客打造简便、智慧、安心、享受的服务出行体验。

2  人工智能智慧引导实践应用研究

2.1  智慧引导定义

智慧引导是借助于人工智能技术，对旅客专属航班信息以及咨询服务信息，系统自行分析处理数据信息，形成完整的旅客个性化信息链条，为旅客指引，智慧引导下旅客的关注点仅仅是交互方式[6]。

2.2  智慧引导系统设计思想

智能引导系统以依托人工智能技术，做好个性化服务作为根本点。利用生物特征识别技术（人脸识别）和语音语义识别（语音识别与自然语言理解）[7]，系统同时配置证件器，登机牌扫描器，麦克风阵列等，在旅客查询引导场景中，一体机显示屏上配备高清摄像头，通过数据共享、楼内GIS系统，旅客无感交互，利用人脸识别快速准确鉴别旅客身份，关联旅客航班资源信息，在显示屏中突出显示旅客个性化航班资源信息与最佳路径规划动态导航，并在导航路径上高亮显示附近服务设施资源，此外旅客还可以通过智能语音实时交互，为旅客提供各种实时信息，如目的地天气，行李跟踪信息等[8]。

旅客智能引导系统架构主要分成5层，系统架构图如图1所示。

第一层为基础设施，主要是为旅客智能引导系统提供安全运行所需要的基础环境，比如网络、操作系统、防火墙等。

第二层为数据存储层，存储着所有的系统信息，包括航班信息，系统初始化信息，审计日志等，存储方式主要以缓存、数据库以及非结构性日志为主。

第三层为业务层，主要分5部分，航班信息服务、旅客查询服务、智能交互服务、数据处理中心以及系统管理。

航班信息服务：对接外部数据集成系统，提供航班动态信息，鉴别旅客身份信息后，对姓名加*处理，实时追踪旅客行李跟踪信息以及旅客个性化引导信息。

旅客查询服务：旅客可根据自身查询需求，通过语音交互或者触摸屏交互方式，获取城市信息（酒店、景点等），机场信息（楼内公共服务设施、商铺等），城市交通信息（轨道交通、出租车等）以及机场免费wifi信息等等。

智能交互服务：主要是旅客与终端的智能交互，深入理解旅客需求，旅客智能引导系统提供无感人脸识别、智能语音交互、身份证件识别、登机牌识别以及智能引导地图方式。

数据处理中心：主要负责对接入系统的航班动态数据、安检旅客身份信息、行李跟踪信息以及航站楼内服务资源地图信息等的按需处理，包括接收数据、解析数据、封装数据、数据缓存。

系统管理：主要负责系统后台管理，包括终端设备管理与监控，信息发布管理以及后台知识库后期管理。

第四层为接口层，主要对接外部系统，旅客智能引导系统实时处理的接入数据源，如信息集成系统、安检信息系统、行李跟踪系统、室内定位系统、机场客服系统以及机场wifi系统等，提供的接入方式主要包括HTTP/HTTPS、MQ消息队列等。

第五层为表现层，通过web技术将旅客相关数据封装后，结合前端UI界面，生成个性化显示界面;旅客通过终端设备（智能查询终端、证件扫描器、登机牌扫描器、移动终端等）与系统实时交互，获取旅客的准确需求，及时将查询结果反馈在终端设备。

2.3  智能引导系统功能分析

旅客智能引导系统主要功能有：无感人脸识别、智能语音交互、GIS航站楼楼内定位导航、证件、登机牌识别。

2.3.1  无感人脸识别

旅客无感人脸识别，终端显示屏前的高清摄像头通过双目活体检测方法，支持1∶N（N≤3）最多3人同时身份鉴别，与安检信息系统中的旅客身份数据进行安全校验，获取旅客的身份信息，对该旅客的航班动态信息进行关联绑定，经过旅客个性化信息处理，形成完整的旅客个性化信息链条，并绑定GIS室内定位导航系统[3]。对比传统旅客引导（查看航显屏、航站楼标识以及人工问询），旅客可以从人脸识别，到最终形成个性化界面展示给旅客，整个过程只需要3-5秒，旅客查询航班资源时长降低66%，获取信息比传统方式较为全面，快速以及便捷。

2.3.2  智能语音交互

智能语音交互作为旅客引导的另一种智能化的交互方式，主要是为了解决旅客智能化查询服务需求[7]。在复杂陌生的航站楼，通过简单语音的交互，旅客就可以便捷获取查询服务信息。针对不同目标旅客的使用习惯，系统提供语音和文本两种模式供旅客选择，旅客可自助查询航班信息、交通工具、楼内商铺等，必要时可通过呼叫中心接入机场客服系统提供人工服务。

2.3.3  GIS航站楼楼内定位导航

GIS航站楼楼内定位导航主要是用于解决航站楼内航班资源（如登机口）和航站楼服务设施（如洗手间、母婴室等）的最佳的路径规划以及动态导航引导旅客快速准确到达目的位置。人工智能+GIS航站楼楼内定位导航的旅客智能引导，旅客可以通过无感人脸识别、智能语音以及证件、登机牌识别四种交互方式，后台获取旅客的航班资源或者楼内服务设施位置，GIS航站楼楼内定位导航会根据旅客当前位置到目标位置进行最佳路网的规划并通过动态导航呈现给旅客，极大的缩短旅客寻找目标位置的耗时。

2.3.4  证件、登机牌识别

证件、登机牌识别方式的引入，主要是为了丰富旅客交互方式，不同的目标旅客可能由于生活习惯的不同，不能通过人脸识别和智能语音交互方式，这一部分目标旅客可以使用证件或者登机牌识别的交互方式，系统也会根据证件、登机牌识别的结果鉴别旅客的身份信息，匹配成功后，结合GIS航站楼楼内定位导航为旅客指引目标位置方向。

3  总结与展望

3.1  结论

目前在旅客乘机出行服务方面确实存在不足之处，旅客主要依靠傳统的引导方式，查询耗时长，无法便捷准确获取信息，交互方式单一等，这些都是影响旅客乘机出行体验的关键因素，利用人工智能应用与旅客引导业务场景智能化改造，一方面不仅可以从根本上改善旅客乘机出行体验，提升机场服务品质，另一方面航站楼内旅客智能引导系统作为智慧机场建设的其中一个方面，引入人工智能科技元素，为智慧机场建设打下夯实基础。

3.2  展望

现阶段人工智能技术发展还在起步阶段，人脸识别成功率受很多外部因素影响，如光照、表情、人脸尺寸、图片清晰度等;语音语义技术发展的局限性在于朗读发音，方言和多语言处理不够强;下一步人脸识别以及语音语义识别将考虑基于大数据深度学习方向研究，将算法模型进行优化训练，提高算法的识别率[8]。

智慧机场建设由于涉及复杂专业技术知识，业务场景多且复杂，本文研究的方向只是智慧机场智慧服务中的其中一部分，考虑的业务场景范围较小，并未深入研究旅客在引导场景中所产生的旅客数据分析研究，如何在为旅客提供贴心服务的同时，充分利用人工智能技术分析旅客大数据，为航站楼楼内商业进行有效旅客分流，为旅客提供智能定制商业信息推送，将智慧商业与智慧服务融合应用，将是今后的重点研究课题。

参考文献

[1]程绍禹， 李修娣， 孙一楠， 等. 人工智能技术在我国大型机场值机服务中的应用与发展研究[J]. 科学技术创新， 2019， 16： 66-67.

[2]李丹. 人脸检测在机场离港旅客识别系统中的应用研究[D]. 四川： 四川大学， 2005.

[3]张进. 机场生物特征识别技术应用和发展[J]. 中国安防， 2008， 5： 51-55.

[4]罗晓. 浅谈智慧机场的发展技术及其应用[J]. 空运商务， 2018， 5： 16-19.

[5]孙璟璟. 智慧机场视角下深圳机场旅客综合服务管理平台的分析与设计[D]. 山东： 山东大学， 2016.

[6]茹星星. 面向民航机场的旅客智能服务平台的设计与实现[D]. 西安理工大学， 2017.

[7]白雪. 智能呼叫中心的设计与实现[D]. 山东大学， 2019.

[8]阎燕. 语音识别技术在客服行业中的应用分析[J]. 中国集体经济， 2020（20）： 161-162.