【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机自动泊位技术，尤其涉及飞机泊位过程中姿态的测量与引导的一种基于激光测距技术的飞机泊位自动引导方法及装置。
技术介绍
飞机泊位自动引导系统能够为飞机在停机坪安全、高效停泊提供准确和规范的引导，指引飞行员以最优程序停泊飞机。飞机泊位过程是航班运行中的一个组成部分，使用辅助设备提高航班运行的效率和安全性也是机场现代化建设的一个组成部分。 在没有飞机泊位自动引导系统的情况下，飞机的停靠需要多个地面人员的协助来进行，且执行效率有可以提升的空间。飞机泊位自动引导系统的主要任务是从飞机离开滑行道进入停机坪开始，指引飞行员控制飞机运动的速度和方向，同时对停靠的飞机尺寸大小是否适合停在当前停机位做出判定，直到飞机完全停泊在指定停机位上。在实际运用中，对系统的测量准确性，反馈实时性、天气适应性和设备可靠性都有比较高的要求。 多种技术方案被提出来解决这一问题。早期的技术方案依靠在多个位置安装的传感器实现飞机泊位自动引导。一部分传感器安装于停机坪地面上，承受地表压力容易坏损，且不易维护和更换。较新的技术方案倾向于集成传感设备并且安装于地表之上，如航站楼或廊桥上。新技术主要包含雷达、图像和激光技术等。雷达信号对细节的分辨力较差，可以准确探测飞机的距离，但是对飞机的姿态较难精准测量。图像技术在光照弱和能见度差的环境下适应能力差，且图像识别算法的准确度在复杂背景环境下还有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于激光测距技术的飞机泊位自动引导方法及装置，装置安装在飞...
【技术保护点】
一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引导方法，其特征在于包括：步骤1：飞机泊位自动引导装置以扫描周期T1对飞机泊位区域进行待机扫描，并通过处理器获得泊位区域点云数据，若探测到飞机进入泊位区域，则飞机泊位自动引导装置进入自动引导状态，并以扫描周期T2对飞机泊位区域进行自动扫描，执行步骤2到5；否则，返回步骤1，T1为1秒到10秒，T2为0.1秒到2秒；步骤2：在自动引导状态下，飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据，检测飞机的形态信息，如果经计算飞机不适合停泊在当前泊机位，则处理器通过显示屏发出禁止进入的警示，否则执行步骤3；步骤3：飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据检测飞机的旋转姿态，确定飞机是否正对泊机位；如果飞机已经基本正对泊机位，执行步骤4；如果飞机尚未正对泊机位，处理器通过显示屏发出提示飞机需进行左转或右转操作；如果飞机在距离泊位区域A1A2为Q，则确定飞机未正对泊机位，则发出重新泊位操作建议，否则执行步骤4，Q范围是20米到50米；步骤4：飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据检测飞机机鼻所在的位置，根据机鼻位置计算飞机到泊机位的距离以及距离泊位区域宽度方向的左...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引导方法，其特征在于包
括：
步骤1：飞机泊位自动引导装置以扫描周期T1对飞机泊位区域进行待机扫描，
并通过处理器获得泊位区域点云数据，若探测到飞机进入泊位区域，则飞机泊
位自动引导装置进入自动引导状态，并以扫描周期T2对飞机泊位区域进行自
动扫描，执行步骤2到5；否则，返回步骤1，T1为1秒到10秒，T2为0.1
秒到2秒；
步骤2：在自动引导状态下，飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据，
检测飞机的形态信息，如果经计算飞机不适合停泊在当前泊机位，则处理器通
过显示屏发出禁止进入的警示，否则执行步骤3；
步骤3：飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据检测飞机的旋转姿态，
确定飞机是否正对泊机位；如果飞机已经基本正对泊机位，执行步骤4；如果
飞机尚未正对泊机位，处理器通过显示屏发出提示飞机需进行左转或右转操
作；如果飞机在距离泊位区域A1A2为Q，则确定飞机未正对泊机位，则发出重
新泊位操作建议，否则执行步骤4，Q范围是20米到50米；
步骤4：飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据检测飞机机鼻所在的位
置，根据机鼻位置计算飞机到泊机位的距离以及距离泊位区域宽度方向的左右
偏移量，并通过屏幕实时显示飞机到泊机位的距离以及泊位区域宽度方向的左
右偏移量；处理器根据飞机当前位置、前次扫描周期T2扫描位置和时间差计
算速度，通过屏幕实时显示；不同的距离段上有不同的速度要求，对超速的操
作通过显示屏发出警示；
步骤5：飞机泊位自动引导装置的处理器根据点云数据预测飞机泊位自动引导
装置下一扫描周期T2飞机出现的空间范围，控制下一周期激光扫描仪水平旋
转范围和俯仰转动范围，从而达到追踪飞机的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引
导方法，其特征在于所述步骤1具体步骤包括：
步骤11：滤除在泊位区域范围外采集到的点云数据；飞机泊位自动引导装置的
激光扫描仪在在水平方向上进行扇形扫描，同时在以角速度V从最上到最下或
者最下到最上转动，飞机泊位自动引导装置每个扫描周期T2包括N条水平扫
描线；处理器对每条水平扫描线通过邻近点快速合并算法划分成组点云数据，
俯仰转动电机控制激光扫描仪以俯仰转动角σ为-45度到45度转动；其中飞机
泊位自动引导装置获得的原始点云数据是以扫描点的距离r、水平转角θ和俯
仰转角σ在极坐标体系下表达的，从飞机泊位自动引导装置激光扫描仪极坐标
系下(r,θ,σ)向飞机位置坐标系下(x,y,z)的转化公式为x=rcosσcosθ，
y=rcosσsinθ-D1，z=rsinσ+H，其中H为飞机泊位自动引导装置安装的高度，
D1指的是激光扫描仪距离泊位区域最近一边的距离，一组点云数据来自一个独
立物体，参数为扫描点的距离r和水平转角θ，r为1～150米，θ为-60度～
60度，其中邻近点快速合并算法具体步骤是：把激光扫描仪每条扫描线中第一
个点作为一个组的起点，随后的点中，如果一个点与前一个点的极坐标下水平
转角θ间距小于阈值水平转角Tθ，该点与处于前一个点所在的组，否则认为该
点是一个新的组的起始点，前一个点是前一个组的终止点；Tθ为激光扫描仪2-5
倍最小扫描角间距；
步骤12：每条水平扫描的起始点和终止点间的距离是该组扫描点的跨度，如果
跨度小于阈值P则认为该组点对应小物体，P为5米到8米；
步骤13：如果有X条跨度的水平扫描出现，则认为探测到了飞机进入泊机区域，
X为5条到10条。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引
导方法，其特征在于所述步骤2中包括：
步骤21：飞机沿地面指引线向泊机位区域行驶，当飞机距离A1A2边80～100米
时，飞机机身已经转向泊机位；处理器根据点云数据得到甲组扫描线和乙组扫
描线，甲组扫描线经过飞机机鼻顶点PN(PNX,PNY,PNZ)的扫描线，PN点为点云数据
中y值最小的点；乙组扫描线是每条扫描线起点PL(PLX,PLY,PLZ)和每条扫描线终
\t点PR(PRX,PRY,PRZ)的直线距离最大的扫描线；在组点云数据中搜索寻找到甲组扫
面线、乙组扫描线和点PN(PNX,PNY,PNZ)；飞机翼展的宽度W是乙组扫描线的跨度
W=(PLX-PRX)2+(PLY-PRY)2+(PLZ-PRZ)2,]]>飞机机身的高度H=PNZ，其中PNZ是机
鼻高度;如果飞机泊位自动引导装置连续三个扫描周期T2获取的飞机翼展宽度
W和机鼻PNZ高度变化范围不超过5%，则表示扫描周期获取的点云数据准确，
否则表示未能获取有效点云数据，激光扫描仪继续扫描；
步骤22：如果飞机翼展宽度W和机鼻PNZ不在泊机位区域范围，则处理器通过
显示屏发出泊机位不适合警告。
4.根据权利要求2所述的一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引
导方法，其特征在于所述步骤3具体步骤包括：
步骤31：假定激光扫描仪水平方向从飞机左翼扫描到飞机右翼，则
PL(PLX,PLY,PLZ)为飞机左翼顶点，PR(PRX,PRY,PRZ)为飞机右翼顶点；如果PLY-PRY>S
或者则认为飞行需要右转；如果PRY-PLY>S或者则认为飞行需要左转；否则认为飞机正对泊机位，其中S范围是0.4米～4米,Q
范围是0.2～2米。
5.根据权利要求2所述的一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引
导方法，其特征在于所述步骤4具体包括：
步骤41：以飞机机鼻PN代表飞机当前位置，以飞机停泊完毕时飞机机鼻所在
的点PP(PPX,PPY,PPZ)为泊机操作的目的点，飞机到泊机位的距离为
飞机距离泊位区域宽度方向的左右偏移量为PNX-PPX；
步骤42：假定连续两个扫描周期T2测定的飞机机鼻位置分别为PN1和PN2，则
飞机的速度是PN1和PN2之间的距离除以T2；
步骤43：飞机的距离、偏移量和速度均通过显示屏实时显示；处理器预设不同
距离段上允许的速度范围，对于超出速度范围的情况发出警报。
6.一种基于激光测距技术的飞机探测及泊位自动引导装置，其特征在于包
\t括：
激光扫描仪，对飞机泊位区域进行周期性循环...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫东，隋运峰，钟琦，李华琼，张中仅，王雨果，鄢丹青，范丹，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：
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