一種入塢飛機實時捕獲方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及飛機定位識別和泊位引導技術，特別是一種用于檢測和判別機場入塢 飛機的地面交通控制以便安全而有效地使飛機入塢的基于激光三維掃描的入塢飛機實時 捕獲方法及系統。
【背景技術】
[0002] 飛機泊位引導是指將到港飛機從滑行道末端導引至機坪的停機位置并準確停泊 的過程。飛機泊位引導的目的是保障入塢飛機安全準確停泊，能方便飛機與各種地勤接口 的準確對接，并使得登機橋（PBB)能準確靠接機艙門，提高機場運行效率和安全。泊位引導 系統的捕獲方法是指在到港飛機滑行至站坪后，泊位引導系統自動捕捉到飛機并判斷飛機 的狀態，以對后續的處理提供數據。
[0003] 自動飛機泊位引導系統按使用傳感器的類型不同主要分為：（1)地埋線圈類；（2) 激光掃描測距類；（3)視覺感知類。地埋感應線圈類自動引導系統通過探測是否有金屬物 體經過或停留來確定入塢飛機的位置。地埋感應線圈的優點是響應速度快、成本低，對天 氣和照度無要求，但誤差較大、抗干擾能力低。同時，埋在地下的引線和電子元件容易被壓 壞、可靠性不高，測量精度不高，不能識別機型，可調試可維修性差等缺陷。激光掃描泊位引 導系統通過激光掃描測距來確定飛機的位置、實時位置和實時速度，不受環境照度的影響、 且受天氣影響較小，精度較高，維護簡單，但現有技術中的激光掃描泊位引導系統均成本較 高，且激光掃描頻率有限，限制了引導的實時性和穩定性。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的上述缺陷，提供一種能安全而有效 地使飛機入瑪的基于激光三維掃描的入瑪飛機實時捕獲方法及系統。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供了一種入塢飛機實時捕獲方法，其中，包括如下步 驟：
[0006] S1、場景設置，根據入塢飛機的引導線及停止線將站坪劃分為捕獲區、引導跟蹤區 和精確定位區；
[0007] S2、運動物體捕獲，通過所述激光掃描系統對所述捕獲區進行連續掃描，比對當前 掃描行和前幀掃描參數判斷是否有運動物體存在，若前后兩幀相同位置處掃描參數大于一 閾值，則判斷有運動物體出現在該捕獲區；
[0008] S3、飛機狀態檢測，檢測步驟S2捕獲的所述運動物體是否為飛機，對所述飛機入 塢姿態進行判斷，以確定是否開始對所述飛機進行跟蹤和引導操作。
[0009] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，在步驟S1之后及步驟S2之前，還包括：
[0010] S10、站坪障礙物判斷，通過激光掃描系統對所述引導線附近的障礙物進行掃描以 確保飛機的入塢安全并避免在引導過程中將該障礙物誤判為飛機。
[0011] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步驟S10進一步包括：
[0012] S101、設定所述激光掃描系統的參數；
[0013]S102、計算所述激光掃描系統激光掃描站坪的垂直角度范圍并進行掃描；
[0014]S103、通過分析所述激光掃描系統掃描的回波數據，得到飛機站坪的場景和所述 障礙物狀態。
[0015] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，
[0016] 所述步S101包括：
[0017] 設定所述激光掃描系統的安裝高度為匕，所述激光掃描系統距離所述停止線的距 離為ds，所述精確定位區的長度為dp，所述引導跟蹤區的長度為dg，所述捕獲區的長度為dc;
[0018] 所述步驟S102包括：
[0019] 對所述捕獲區的最遠邊界處掃描，所述激光掃描系統激光掃描站坪的第一垂直角 度為
[0020]
[0021] 對所述精確定位區最近邊界處掃描，所述激光掃描系統激光掃描站坪的第二垂直 角度為
[0022]
[0023] 對所述第一垂直角度和所述第二垂直角度之間的所有角度進行水平掃描。
[0024] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步驟S103包括：
[0025] 將步驟S102得到的數據點Ρι(Ρ，α，β)轉換成笛卡爾坐標系下坐標值，得到 Pl (Xl，yi，Zl)，其中Zl為高度信息，若小于一設定閾值，則所述引導線附近無障礙物，若大于 所述設定閾值，則所述引導線附近存在障礙物。
[0026] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，步驟S10還包括對障礙物運動情況的判斷， 對極坐標為（1'，α'，β'）的障礙物，對該坐標進行多次掃描并將每次掃描結果和原始坐 標（1'，α'，β'）對比以判斷該障礙物是否運動。
[0027] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步驟S2包括：
[0028] 設定待捕獲飛機機頭的高度為匕，所述激光掃描系統距離所述捕獲區邊緣的縱向 距離為ds+dp+dg+dc，因此激光掃描垂直方向的初始角度為
分 別將激光掃描的垂直方向固定在β，β-S，β-2δ三個角度，進行幅度為-5°至+5°的水 平掃描，其中S為所述激光掃描系統的步進電機的最小分辨率；
[0029] 若無運動物體經過所述捕獲區，則無返回回波；
[0030] 若有運動物體經過，選取落在區間為（ds+dp+dg+dc-10m，ds+dp+dg+dc+10m)的距離值 為目標點進行處理，并統計所述區間內所述目標點個數為η;
[0031] 每次掃描均獲得三幀掃描數據，對每一幀數據選擇其中非零的最近值的參數 P(U，并作為飛機的特征點，統計所述區間中與所述特征點連續的所述目標點的 個數記為m;
[0032] 定義比例值r=m/n，若r>0. 5,則判斷飛機已經出現；
[0033] 若r〈0. 5,則丟棄本幀掃描數據。
[0034] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步驟S2還包括，通過設定寬度閾值和 捕獲高度閾值區分引導車和飛機。
[0035] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步進電機的最小分辨率δ為0.225°。
[0036] 上述的入塢飛機實時捕獲方法，其中，所述步驟S3包括：
[0037] 激光在垂直方向以β的偏轉角對飛機進行掃描，設定最靠近所述激光掃描系統 的回波點為pl，最遠的落在所述飛機機頭上的回波點為Ρ2,對于落在所述機頭上的兩個點 Pi(Xi，Zi)和p.j(x.j，y.j，z.j),有Zi~z.j，i弇j,對各個所述回波點在x-y坐標上作最小二乘 二次曲線擬合，擬合出的曲線方程標準式為y(x) =aj^+aj+a。，
[0038]同時設定最大擬合誤差為，取Ay=maxh-yUi))并比較Ay和..，若 △.V>?,則所述飛機機頭沒有擺正，重新進入捕獲飛機狀態檢測；
[0039] 若孓，則所述飛機機頭已經擺正，可對所述飛機進行引導入塢。
[0040] 為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種用于上述的入塢飛機實時捕獲方 法的入塢飛機實時捕獲系統。
[0041] 本發明的技術效果在于：
[0042] 本發明具有有效的智能化信息處理能力，能有效實現飛機入塢過程的飛機捕獲功 能，能有效提高民航機場自動化、智能化和運營管理的水平。
[0043] 以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發明一實施例入塢飛機實時捕獲系統示意圖；