一种登机桥停靠方法技术

本发明专利技术涉及一种登机桥停靠方法，包括停靠阶段和停靠准备阶段，所述停靠阶段通过设置在登机桥前端的双目摄像机识别和跟踪飞机舱门，依据飞机舱门左下角点、右下角点及两者连线的中点的第一本地坐标进行登机桥停靠运动的控制，实现飞机舱门底边与登机桥头端底边的中点对齐和相互贴合，在停靠准备阶段，以前向摄像机采集包含停靠区域的场景图像，在场景图像上人工指定停靠起点位置，将停靠起点位置的图像坐标系坐标转换为第二本地坐标系中的地面坐标，依据停靠起点位置的地面坐标控制登机桥运动至停靠起点位置。本发明专利技术基本上实现登机桥的自动停靠，且设备简单，显示直观，有助于提高可靠性且符合操作习惯。

A method of stopping at boarding bridge

【技术实现步骤摘要】
一种登机桥停靠方法
本专利技术涉及一种登机桥停靠方法。
技术介绍
登机桥又称空桥或飞机廊桥，是一种机场航站楼内的设施，从登机门延伸至飞机机舱门，方便乘客进出机舱。在任何天气条件下，使用登机桥可让旅客无需日晒雨淋而便于登机离机，同时可以提高机场运行效率。典型登机桥头端固定在登机门处的中轴，桥身则可以左右移动，头端和尾端皆可升降和伸缩，因此可适用于各种不同的飞机。尾端处有一控制室来控制桥身的移动，另外还有一折棚可向外延伸，密合地衔接机舱门，飞机上客、下客之前，要把登机桥从等待位置移动到飞机客舱门，并让折棚与机舱门密切衔接，这个动作称为登机桥停靠或靠廊桥。上客、下客及一些其他后续流程结束后，把登机桥移动到原先的等待位置，称为登机桥撤离或撤廊桥。目前，登机桥停靠和撤离主要是由控制室里的登机桥操作人员人工完成的，登机桥操作人员结合目视和手柄操作进行，需要高度的操作技巧，操作过程麻烦。尽管人们已经多方面探索如何实现登机桥的自动停靠，但至今为止，尚未发现实际中的应用。然而，计算机视觉技术和自动化控制技术的不断发展，为登机桥停靠的自动化提供了可能，因此，有必要适时开发出一种实用、可靠、便捷的登机桥自动停靠技术。一种技术路线是在登机桥底端和飞机舱门下安装红外传感器，用以测量登机桥与飞机的相对距离，控制登机桥完成停靠，但由于需要在每架需要自动停靠的飞机上安装与登机桥上对应的红外传感器，可行度不高，而且通用性较差，推广实施的难度较大；另一种技术路线是针对飞机机型收集对应机舱门图像数据，通过计算机视觉技术和机型数据对比，计算飞机与登机桥间距离，自动控制登机桥完成停靠，但由于需要针对每一个登机桥对应的各型号飞机的机舱门都进行数据采集，工作量也较大，数据难以更新，也妨碍了实际应用。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种登机桥停靠方法，以基本上实现登机桥的自动停靠，且设备简单，显示直观，有助于提高可靠性且符合操作习惯。本专利技术的技术方案是:一种登机桥停靠方法，包括停靠阶段，登机桥头端设有双目摄像机，所述双目摄像机的视野范围在登机桥的移动过程中能够始终涵盖飞机舱门，建构登机桥的第一本地坐标系，所述第一本地坐标系的原点为登机桥头端底边的中点，Z＝0的平面为包含登机桥头端底部与飞机舱门底部靠接的靠接面且与地面(或水平面)垂直的平面，Y＝0的平面为登机桥地面所在平面，X＝0的平面为过原点且同时垂直于Y＝0的平面和Z＝0的平面的平面，对双目摄像机的各摄像头进行外部参数标定，获得标定时刻双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中的位置坐标和姿态角，由于在过程中双目摄像机的各摄像头在登机桥上的位置和姿态保持不变，这些外部参数亦不变，因此可以以此(标定时刻双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中的位置坐标和姿态角)作为双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中恒定的位置坐标和姿态角，用于后续的数据处理过程中，当实际中通过人为方式改变双目摄像机的各摄像头的第一本地坐标系坐标或姿态角，可以重新标定或者依据具体改变方式计算获得改变后的坐标位置和姿态角，在所述停靠阶段，通过双目摄像机的各摄像头采集(拍摄获得)包含飞机舱门的视频图像，依据视频图像进行飞机舱门的自动检测和跟踪，通过特征识别和立体匹配，实时识别飞机舱门的左下角点、右下角点和舱门底边中点(左下角点和右下角点连线的中点)这三个目标点，计算获得三个目标点在第一本地坐标系的坐标，依据三个目标点在第一本地坐标系的坐标实时确定或调整登机桥的停靠运动方式，直至飞机的舱门底边中点与登机桥头端底边的中点贴合或留有设定的靠接间隙，舱门的左下角点和右下角点与登机桥头端底边贴合或留有设定的靠接间隙，即在理想状态下，舱门底边中点的第一本地坐标系坐标为(0,0,0)或(0,0,d)，左下角点和右下角点的Y轴坐标为0，Z轴坐标为0或d，其中d为设定的靠接间隙。所述停靠阶段的停靠运动及其控制方式包括下列任意一种或多种：a)旋转：基于舱门的左下角点和右下角点之间的连线与登机桥头端底边(X轴)的夹角，对登机桥进行水平面内的旋转操作，使二者趋向一致；b)垂直移动(沿Y轴移动)：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点与登机桥头端底边的高度差(即舱门的左下角点和右下角点的连线的中点在第一本地坐标系的Y轴坐标y2)，对登机桥进行垂直方向的升降操作，使二者的高度趋向一致，即当舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的Y轴坐标y2大于0时，登机桥执行上升操作，当y2小于0时，登机桥执行下降操作，当y2为0时不执行垂直移动；c)横向移动(沿X轴移动)：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的横向位置与登机桥头端底边中点的横向位置之差(即舱门的左下角点和右下角点的连线的中点在第一本地坐标系的X轴坐标x2)，对登机桥进行左右水平方向(横向)的移动操作，使二者趋向一致，即当舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的X轴坐标x2大于0时，登机桥执行左移操作，当x2小于0时，登机桥执行右移操作，当x2为0时不执行横向移动。d)直进(沿Z轴方向)前进：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的纵向位置与登机桥头端底边中点的纵向位置之间的距离(即舱门的左下角点和右下角点的连线的中点在第一本地坐标系的Z轴坐标z2，当设定有靠接间隙d时，为z2-d)，对登机桥进行前后水平方向(纵向)的移动操作，使二者趋向一致，即当舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的Z轴坐标z2或z2-d大于0时，登机桥执行向前移动操作，当z2或z2-d等于0时不再前进移动，其中d为设定的靠接间隙。可以根据实际需要，将这些运动方式交替实施，还可以由粗到精反复实施多次(多个循环)实施。依据登机桥与飞机舱门之间的距离控制停靠阶段的登机桥运动速度，特别是Z向(第一本地坐标系的Z轴方向)的移动速度，越临近飞机舱门，速度越低，例如，当分为多次(多循环)实施停靠运动时，可以开始时用较大的速度，逐渐减小，最后一次用最慢的速度。当登机桥的等待位置远离飞机舱门，无法或不便采用双目摄像头对飞机舱门进行识别和定位，可以先将登机桥移至人工设定的停靠起点位置，再以停靠起点位置作为停靠起点进行停靠，这个过程可视为停靠准备阶段。由于登机桥的等待位置通常远离飞机舱门，因此，通常情况下会包含停靠准备阶段，但不排除无需进行停靠准备阶段的可能性，且从管理角度，也可以不将停靠准备阶段视为停靠方法中的一个阶段。由此，本专利技术还可以包括或者不包括停靠准备阶段。在停靠准备阶段，将登机桥从等待位置移至停靠起点位置且使登机桥头端朝向飞机舱门，以便后续停靠阶段的实施。可以采用任意适宜的现有技术实现停靠准备阶段的实施，例如，通过人工操作。可以理解的是，尽管双目摄像机涉及的是或主要是停靠阶段，但由于其摄像头的标定基于第一本地坐标系，不依赖于登机桥所处的位置，因此双目摄像机的设置和标定等均可以事先实施，无需等到停靠阶段。可以采用自动控制的方式实施登机桥在停靠准备阶段的运动。例如，一个优选的实施方式为：所述登机桥的前部(例如，驾驶室的上方)设有前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种登机桥停靠方法，包括停靠阶段，登机桥头端设有双目摄像机，所述双目摄像机的视野范围在登机桥的移动过程中能够始终涵盖飞机舱门，建构登机桥的第一本地坐标系，所述第一本地坐标系的原点为登机桥头端底边的中点，Z＝0的平面为包含登机桥头端底部与飞机舱门底部靠接的靠接面且与地面垂直的平面，Y＝0的平面为登机桥地面所在平面，X＝0的平面为过原点且同时垂直于Y＝0的平面和Z＝0的平面的平面，对双目摄像机的各摄像头进行外部参数标定，获得标定时刻双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中的位置坐标和姿态角，以此作为双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中恒定的位置坐标和姿态角，在所述停靠阶段，通过双目摄像机的各摄像头采集包含飞机舱门的视频图像，依据视频图像进行飞机舱门的自动检测和跟踪，通过特征识别和立体匹配，实时识别飞机舱门的左下角点、右下角点和舱门底边中点这三个目标点，计算获得三个目标点在第一本地坐标系的坐标，依据三个目标点在第一本地坐标系的坐标实时确定或调整登机桥的停靠运动方式，直至飞机的舱门底边中点与登机桥头端底边的中点贴合或留有设定的靠接间隙，舱门的左下角点和右下角点与登机桥头端底边贴合或留有设定的靠接间隙。/n...

【技术特征摘要】
1.一种登机桥停靠方法，包括停靠阶段，登机桥头端设有双目摄像机，所述双目摄像机的视野范围在登机桥的移动过程中能够始终涵盖飞机舱门，建构登机桥的第一本地坐标系，所述第一本地坐标系的原点为登机桥头端底边的中点，Z＝0的平面为包含登机桥头端底部与飞机舱门底部靠接的靠接面且与地面垂直的平面，Y＝0的平面为登机桥地面所在平面，X＝0的平面为过原点且同时垂直于Y＝0的平面和Z＝0的平面的平面，对双目摄像机的各摄像头进行外部参数标定，获得标定时刻双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中的位置坐标和姿态角，以此作为双目摄像机的各摄像头在第一本地坐标系中恒定的位置坐标和姿态角，在所述停靠阶段，通过双目摄像机的各摄像头采集包含飞机舱门的视频图像，依据视频图像进行飞机舱门的自动检测和跟踪，通过特征识别和立体匹配，实时识别飞机舱门的左下角点、右下角点和舱门底边中点这三个目标点，计算获得三个目标点在第一本地坐标系的坐标，依据三个目标点在第一本地坐标系的坐标实时确定或调整登机桥的停靠运动方式，直至飞机的舱门底边中点与登机桥头端底边的中点贴合或留有设定的靠接间隙，舱门的左下角点和右下角点与登机桥头端底边贴合或留有设定的靠接间隙。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述停靠阶段的停靠运动及其控制方式包括下列任意一种或多种：
a)旋转：基于舱门的左下角点和右下角点之间的连线与登机桥头端底边的夹角，对登机桥进行水平面内的旋转操作，使二者趋向一致；
b)垂直移动：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点与登机桥头端底边的高度差对登机桥进行垂直方向的升降操作，使二者的高度趋向一致；
c)横向移动：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的横向位置与登机桥头端底边中点的横向位置之差，对登机桥进行左右水平方向的移动操作，使二者趋向一致。
d)直进(沿Z轴)前进：基于舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的纵向位置与登机桥头端底边中点的纵向位置之间的距离，对登机桥进行前后水平方向的移动操作，使二者趋向一致，即当舱门的左下角点和右下角点的连线的中点的Z轴坐标z2或z2-d大于0时，登机桥执行向前移动操作，当z2或z2-d等于0时不再前进移动，其中d为设定的靠接间隙。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于依据登机桥与飞机舱门之间的距离控制停靠阶段的登机桥运动速度，特别是Z向的移动速度，越临近飞机舱门，速度越低。


4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于还包括或者不包括停靠准备阶段，在停靠准备阶段，将登机桥从等待位置移至停靠起点位置且使登机桥头端朝向飞机舱门。


5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑思，林姝含，郑文涛，
申请(专利权)人：北京天睿空间科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11