CN111754818A - 一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统 - Google Patents

一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，包括飞机本体、控制箱体、摄像头模块、雷达模块、电源模块、控制模块、WiFi模块、显示终端、制动模块与报警模块，所述飞机本体的底部前侧设置有牵引车，所述牵引车的一侧设置有右侧监测机构，所述牵引车的另一侧设置有左侧监测机构，所述控制箱体的内部一侧设置有云台，所述云台的一侧设置有毫米波雷达。本发明解决了由于牵引车驾驶员拖飞机时的视野范围有限，民用飞机在地面滑行阶段不时发生与其他飞机或停机坪上车辆、机库墙壁等其他障碍物擦碰事件，每次擦碰事件都会造成航空公司的飞机停飞待修及影响航班调配等重大损失，具备一定的使用前景。

Description

一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统
技术领域
本发明涉及航空飞机防撞领域，具体为一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统。
背景技术
目前，由于牵引车驾驶员拖飞机时的视野范围有限，民用飞机在地面滑行阶段不时发生与其他飞机或停机坪上车辆、机库墙壁等其他障碍物擦碰事件，每次擦碰事件都会造成航空公司的飞机停飞待修及影响航班调配等重大损失，为了防止擦碰事件的发生，需在牵引车上安装防撞系统监测组件。
缺陷和不足：
1.飞机地面防撞主要是飞机机翼的相撞，将传感器安装在牵引车顶部，由于视角的关系很难观察到机翼的两端，只能看到机身下端，而且当牵引车向前拖动飞机转弯时，机身会挡住转弯外侧的机翼，不能有效观察机翼的周围。
2.牵引车驾驶员只能通过声音和图像的形式获得周围目标的危险估计，但人的反应速度存在不稳定性，如果不能及时停止，仍会造成飞机机翼的擦碰。
3.牵引车拖动飞机时，飞机上的机务人员通过300MHZ对讲机与牵引车驾驶员沟通，由于牵引车自身及周围声音的干扰，存在听不清楚或听错行进方向的问题，错误的行进路线可能会将拖动的飞机拖到其他飞机的位置发生擦碰。
4.飞机发生地面擦碰事件主要由牵引车向前拖动飞机造成，因为人从后视镜无法得到准确的间隔距离，而牵引车推动飞机后退时，车头与飞机头相对，现技术的前视超声波传感器毫无用处，而且各传感器位置固定，不能自由的将摄像头和雷达装置改变位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，包括飞机本体、控制箱体、摄像头模块、雷达模块、电源模块、控制模块、WiFi模块、显示终端、制动模块与报警模块，所述飞机本体的底部前侧设置有牵引车，所述牵引车的一侧设置有右侧监测机构，所述牵引车的另一侧设置有左侧监测机构，所述控制箱体的内部一侧设置有云台，所述云台的一侧设置有毫米波雷达，所述云台的另一侧设置有摄像头，所述云台的前侧设置有激光雷达，所述控制箱体的内部且位于云台的另一侧设置有控制器，所述控制箱体的内部且位于控制器的一侧设置有电源。
优选的，所述摄像头模块采用能够夜视的高清摄像头连接到云台上，通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，高清摄像头将采集到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据图像识别的结果控制云台调整摄像头角度。
优选的，所述雷达模块是将高精度毫米波雷达、激光雷达和摄像头连接到同一云台装置上，两种雷达通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，将采集的到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据摄像头输出的云台角度调整两种雷达的角度。
优选的，所述电源模块是防撞系统控制箱放置在车顶使用时采用锂电池向控制模块供电，放置在牵引车驾驶舱内时使用车载电源供电，并为控制箱的内置锂电池充电。
优选的，所述控制模块包括控制器、大容量存储器与I/O接口；
控制器：采用NVIDIA Jetson Xavier NX模组，能够并行运行现代神经网络并处理来自多个高分辨率传感器的数据；
大容量存储器：采用大容量的机械硬盘，用来存储传感器采集到的数据；
I/O接口：集成了连接控制器和摄像头模块、雷达模块、电源模块、WIFI模块的所有接口。
优选的，所述WIFI模块采用ESP8266模块，通过串口集成在控制模块上。
优选的，所述显示终端采用可视化手持终端，接收控制模块通过WIFI发送的各项数据。
优选的，所述制动模块当控制器发出报警信号时，继电器动作使电磁铁通电吸合，代替人为制动的踏板力使液压油泵里的刹车油推动制动钳收缩进行刹车。
优选的，所述报警模块是当控制器发出报警信号时，显示终端会以声音和图像的形式提醒驾驶员。
优选的，所述右侧监测机构与左侧监测机构均包括有摄像头与雷达。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.使用地面飞机防撞系统时，只需将摄像头与两种雷达通过磁吸附方式安装在牵引车车头两侧，系统程序能够自动识别机翼，即使牵引车转向也无需人为调整。
2.当即将发生擦碰事故时，制动模块能够以更快的反应速度进行制动，降低事故发生率。
3.显示终端不仅有语音交流功能，还可以通过导航图形界面辅助驾驶。
4.防撞系统控制箱包含了硬件设备和软件程序，具有良好的移动性和便捷性。
附图说明
图1为本发明的监测机构的安装位置示意图；
图2为本发明的防撞系统控制箱的内部结构示意图；
图3为本发明中探测装置的结构示意图；
图4为本发明中摄像头控制程序流程图；
图5为本发明中雷达控制程序流程图；
图6为本发明的制动模块原理图；
图7为本发明中制动模块程序流程图；
图8为本发明的防撞系统控制流程图；
图中：1、飞机本体；2、右侧监测机构；3、牵引车；4、左侧监测机构；5、控制箱体；6、云台；7、毫米波雷达；8、摄像头；9、激光雷达；10、控制器；11、电源。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，包括飞机本体1、控制箱体5、摄像头模块、雷达模块、电源模块、控制模块、WiFi模块、显示终端、制动模块与报警模块，飞机本体1的底部前侧设置有牵引车3，牵引车3的一侧设置有右侧监测机构2，牵引车3的另一侧设置有左侧监测机构4，控制箱体5的内部一侧设置有云台6，云台6的一侧设置有毫米波雷达7，云台6的另一侧设置有摄像头8，云台6的前侧设置有激光雷达9，控制箱体5的内部且位于云台6的另一侧设置有控制器10，控制箱体5的内部且位于控制器10的一侧设置有电源11，将激光雷达、毫米波雷达和摄像头通过磁吸附的方式安装在牵引车车头两侧，调整其在两侧位置的上下高度，保证牵引车拖动飞机转弯时能够从机身下方继续观察转弯外侧机翼，由于飞机地面碰撞是机翼的碰撞，故无需前视传感器和和侧视传感器，节约成本，如图1所示，探测角度为相对两侧约为三十度的视角；将两种雷达的测距信息和机器视觉判断出的机翼图像提供给控制器，当即将发生碰撞时，由控制器启动紧急制动模块和报警模块，及时停止飞机的行进，避免擦碰事件的发生；牵引车拖动飞机时，飞机上会有机务人员为牵引车驾驶员提供行进路线，可使用机上终端（例如平板）为机下终端（例如平板）发送行进路线，两个终端内置机场路线图，同时可实现语音交流，机下终端显示屏幕分为三个竖屏画面，中间为机上终端提供的导航路线图，两侧分别为左右机翼的实时画面和两种雷达测量的机翼周围物体的相对距离；设计了一款便携式的防撞系统控制箱，通过磁吸附方式可放在车顶，也可以放置在驾驶舱内，工作箱里面有电源、激光雷达、毫米波雷达、摄像头和上下机终端，两种雷达和摄像头与电源有线连接，且三者处于同一云台装置上，即主轴可水平转动，两种雷达与摄像头可在竖直方向旋转，如图3所示，上下机终端为充电式，工作箱内有对应的充电接口，工作箱带有的wifi模块和控制模块可将视频信息的图像识别结果和两种雷达反馈的距离信息传给机下终端，如图2所示。
本实施例中，优选的，摄像头模块采用能够夜视的高清摄像头连接到云台上，通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，高清摄像头将采集到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据图像识别的结果控制云台调整摄像头角度，程序流程图如图4所示。
本实施例中，优选的，雷达模块是将高精度毫米波雷达、激光雷达和摄像头连接到同一云台装置上，两种雷达通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，将采集的到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据摄像头输出的云台角度调整两种雷达的角度，程序流程图如图5所示。
本实施例中，优选的，电源模块是防撞系统控制箱放置在车顶使用时采用锂电池向控制模块供电，放置在牵引车驾驶舱内时使用车载电源供电，并为控制箱的内置锂电池充电。
本实施例中，优选的，控制模块包括控制器、大容量存储器与I/O接口；
控制器：采用NVIDIA Jetson Xavier NX模组，能够并行运行现代神经网络并处理来自多个高分辨率传感器的数据；
大容量存储器：采用大容量的机械硬盘，用来存储传感器采集到的数据；
I/O接口：集成了连接控制器和摄像头模块、雷达模块、电源模块、WIFI模块的所有接口。
本实施例中，优选的，WIFI模块采用ESP8266模块，通过串口集成在控制模块上。
本实施例中，优选的，显示终端采用可视化手持终端，接收控制模块通过WIFI发送的各项数据。
本实施例中，优选的，制动模块当控制器发出报警信号时，继电器动作使电磁铁通电吸合，代替人为制动的踏板力使液压油泵里的刹车油推动制动钳收缩进行刹车，制动模块的原理及程序控制如图6和图7所示。
本实施例中，优选的，报警模块是当控制器发出报警信号时，显示终端会以声音和图像的形式提醒驾驶员。
本实施例中，优选的，右侧监测机构2与左侧监测机构4均包括有摄像头与雷达。
本发明的工作原理及使用流程：
1、两种雷达和摄像头安装在牵引车车头两侧，防撞系统控制箱放置在牵引车车顶或驾驶舱内，控制箱在车顶使用时，通过箱内的内置电源供电，在牵引车驾驶舱内使用时为车载电源供电。两种雷达和摄像头与防撞系统控制箱为有线连接。飞机驾驶舱内的机务使用机上终端，牵引车驾驶舱内的驾驶员使用机下终端，机上和机下终端通过wifi连接。防撞系统控制箱内主要包括分析视频图像识别、监测机翼与周围物体距离的控制模块，电源模块和wifi模块。紧急制动系统与牵引车的刹车系统相连，报警模块安装在显示终端。
2、整个系统的控制流程如图8所示，将两种雷达与摄像头安装在牵引车车头两侧后，摄像头模块通过云台旋转自动寻找机翼位置，经过图像识别技术锁定机翼后，将对应的坐标经过控制器处理发送给雷达模块，两种雷达也可以通过云台旋转将目标锁定为机翼，显示终端屏幕分为三个竖屏画面，摄像头模块采集的机翼实时图像和雷达模块测量的机翼周围物体的相对距离显示在竖屏画面的两侧，中间画面为机上终端发送的牵引车导航路线图，机上终端与机下终端也可实现语音通话。当雷达模块监测到机翼与其他物体的距离小于安全距离时，显示终端发出声音和图像提醒牵引车驾驶员，同时制动模块被激活，牵引车自动刹车，避免擦碰事故的发生。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，包括飞机本体（1）、控制箱体（5）、摄像头模块、雷达模块、电源模块、控制模块、WiFi模块、显示终端、制动模块与报警模块，其特征在于：所述飞机本体（1）的底部前侧设置有牵引车（3），所述牵引车（3）的一侧设置有右侧监测机构（2），所述牵引车（3）的另一侧设置有左侧监测机构（4），所述控制箱体（5）的内部一侧设置有云台（6），所述云台（6）的一侧设置有毫米波雷达（7），所述云台（6）的另一侧设置有摄像头（8），所述云台（6）的前侧设置有激光雷达（9），所述控制箱体（5）的内部且位于云台（6）的另一侧设置有控制器（10），所述控制箱体（5）的内部且位于控制器（10）的一侧设置有电源（11）。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述摄像头模块采用能够夜视的高清摄像头连接到云台上，通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，高清摄像头将采集到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据图像识别的结果控制云台调整摄像头角度。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述雷达模块是将高精度毫米波雷达、激光雷达和摄像头连接到同一云台装置上，两种雷达通过POE以太网和控制模块相连实现数据传输和供电，将采集的到的数据包传回控制模块，控制模块能够根据摄像头输出的云台角度调整两种雷达的角度。
4.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述电源模块是防撞系统控制箱放置在车顶使用时采用锂电池向控制模块供电，放置在牵引车驾驶舱内时使用车载电源供电，并为控制箱的内置锂电池充电。
5.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述控制模块包括控制器、大容量存储器与I/O接口；
控制器：采用NVIDIA Jetson Xavier NX模组，能够并行运行现代神经网络并处理来自多个高分辨率传感器的数据；
大容量存储器：采用大容量的机械硬盘，用来存储传感器采集到的数据；
I/O接口：集成了连接控制器和摄像头模块、雷达模块、电源模块、WIFI模块的所有接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述WIFI模块采用ESP8266模块，通过串口集成在控制模块上。
7.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述显示终端采用可视化手持终端，接收控制模块通过WIFI发送的各项数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述制动模块当控制器发出报警信号时，继电器动作使电磁铁通电吸合，代替人为制动的踏板力使液压油泵里的刹车油推动制动钳收缩进行刹车。
9.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述报警模块是当控制器发出报警信号时，显示终端会以声音和图像的形式提醒驾驶员。
10.根据权利要求1所述的一种基于视频雷达技术的飞机地面牵引防撞系统，其特征在于：所述右侧监测机构（2）与左侧监测机构（4）均包括有摄像头与雷达。
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