CN112034832A - 登机桥的路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种登机桥的路径规划方法，其包括：获取预设的机翼防撞线；获取舱门和接机口的位置，生成连接舱门与接机口的路径；对接机口沿所述路径移动到舱门的过程进行模拟，若模拟时机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间形成干涉则至少将发动机前方的部分路径向远离发动机的方向移动，然后再次进行该模拟直至机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间不再形成干涉。登机桥沿最终形成的路径来行驶时不会与机翼防撞线相互碰撞，也就不会与飞机机翼或发动机相互碰撞。

Description

登机桥的路径规划方法

技术领域

本发明总体来说涉及一种登机桥技术，具体而言，涉及一种登机桥的路径规划方法。

背景技术

登机桥作为与飞机接泊的重要地面设备，目前均采用人工进行接泊和撤回。然而，登机桥操作员已经被定义为特殊工种，一位操作员需要接受大约3个月的系统培训并通过半年以上的试用考核才能够被批准上岗，并且还需要师傅带徒弟的方式不断积累经验提高技术水平，对机场而言，登机桥操作人员短缺是一个较突出的问题；同时由于操作人员的离职换岗等因素影响，更加造成了机场登机桥设备运营的困境。

另外，登机桥操作工作专业难度较高，即使是经过严格培训和充分实践的操作员，在每次服务飞机的过程中，均需要以专心、谨慎的态度，全身心投入注意力，工作压力不言而喻。往往在实际工作中操作员容易受环境或突发情况影响，遗漏或错误的进行相关的操作步骤，导致出现登机桥碰撞飞机甚至损坏飞机的事故。另外，由于操作员的不正确操作，还会造成站坪其他人员及设备受到损伤的事故。以上这些都是在实际工作中发生过的。

随着技术的发展与进步，需要提高登机桥与飞机接泊的智能化水平，降低人为因素影响，提高接泊效率。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种登机桥的路径规划方法，其包括：

获取预设的机翼防撞线；

获取舱门和接机口的位置，生成连接舱门与接机口的路径；

对接机口沿所述路径移动到舱门的过程进行模拟，若模拟时机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间形成干涉则至少将发动机前方的部分路径向远离发动机的方向移动，然后再次进行该模拟直至机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间不再形成干涉。

根据本发明中的一个实施例，所述路径的起点位于处于停泊位置的接机口处，所述路径的终点位于舱门处，

所述路径还经过所述起点与所述终点之间的预靠点，所述预靠点与所述终点之间的距离在1～2米的范围内；

其中，所述预靠点与所述终点之间的路径为水平设置直线段，该直线段垂直于所述舱门的下门缝。

根据本发明中的一个实施例，在调整所述路径时所述路径上增加第一拐点，

所述第一拐点位于最靠近舱门的发动机的前方且距离该发动机以及安装该发动机的机翼至少1.5米。

根据本发明中的一个实施例，在调整所述路径时所述路径上增加第二拐点，

所述第二拐点在与舱门同一侧的且最远离舱门的发动机的前方且距离该发动机至少1.5米。

根据本发明中的一个实施例，在调整所述路径时所述路径上增加第三拐点，

所述第三拐点位于机翼末端的前方且距离机翼至少1.5米。

根据本发明中的一个实施例，所述机翼防撞线包括从机翼末端的前方延伸到最靠近舱门的发动机的前方的第一线段，以及从第一线段靠近舱门的一端延伸到舱门背离机头一侧的第二线段。

根据本发明中的一个实施例，还包括以下步骤：建立相对于地面固定的第一坐标系以及相对于飞机固定的第二坐标系；

其中，地面标识、接机口的位置在第一坐标系中的坐标已知，地面标识、舱门和防撞特征点在第二坐标系中的坐标已知；

获得舱门的位置的过程为根据地面标识的在第一、二坐标系中的坐标以及舱门在第二坐标系中的坐标来计算出舱门在第一坐标系中的坐标的过程；

获得机翼防撞线的过程为根据地面标识的在第一、二坐标系中的坐标以及防撞特征点在第二坐标系中的坐标来计算出防撞特征点在第一坐标系中的坐标，然后将防撞特征点连接成机翼防撞线的过程；

在第一坐标系中生成所述路径。

根据本发明中的一个实施例，采用多个标识特征点表征地面标识，采用接机口特征点表征接机口，采用舱门特征点表征舱门，

其中，接机口特征点与舱门特征点相互对应，当接机口特征点与舱门特征点相互靠近时所述舱门与所述接机口相互对准。

根据本发明中的一个实施例，所述地面标识的标识特征点为两条停机线分别与引导线相交的交点的中点。

根据本发明中的一个实施例，所述第一坐标系和所述第二坐标系均为直角坐标系；

其中，所述第一坐标系的Z轴垂直于地面，且其原点在地面上；所述第二坐标系的原点在其中一个标识特征点上，所述第二坐标系的x轴垂直于所述引导线，y轴平行于所述引导线，z轴垂直于地面。

由上述技术方案可知，本发明的登机桥的路径规划方法的优点和积极效果在于：

可以预先设置各种飞机的飞机模型参数，从而可以快速地获得各种飞机对应的机翼防撞线以及该飞机舱门的位置。待确定舱门与接机口之间的位置后，可以自动生成连接舱门与接机口的路径。在路径生成后，根据接机口沿该路径的移动时登机桥的外轮廓与机翼防撞线是否直接相互碰撞的模拟结果来调整路径。登机桥沿最终形成的路径来行驶时不会与机翼防撞线相互碰撞，也就不会与飞机机翼或发动机相互碰撞。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本发明的一个实施例中的登机桥的俯视示意图；

图2为本发明的一个实施例中的路径规划方法的流程图；

图3为本发明的一个实施例中的飞机停在预定的泊位俯视示意图；

图4为本发明的一个实施例中的机翼防撞线的俯视示意图；

图5为本发明的一个实施例中的飞机的局部示意图；

图6为本发明的一个实施例中的路径的俯视示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参照图1，登机桥100包括支撑立柱、旋转平台101、伸缩通道102、接机口103、升降机构、行走机构以及控制单元。旋转平台101可以是安装在候机楼上，也可以是安装在连通候机楼的廊道上。支撑立柱设置在旋转平台101的底部，用于支撑起旋转平台101。伸缩通道102为可伸缩的通道，伸缩通道102通常为直条形。伸缩通道102的一端安装在旋转平台101上，伸缩通道102通过旋转平台101与候机楼之间形成转动连接。接机口103安装在伸缩通道102的另一端上。接机口103可以相对于伸缩通道102转动。行走机构设置在伸缩通道102的下方，升降机构设置在行走机构与伸缩通道102之间，升降机构的两端分别连接行走机构和伸缩通道102。升降机构支撑起伸缩通道102，升降机构能驱动伸缩通道102上下摆动以升高或降低接机口103。升降机构可以是液压升降台。行走机构设置有车轮以及用于驱动车轮滚动的动力装置。行走机构能在地面上行走从而带动伸缩通道102在水平方向伸缩，从而带动接机口103在水平方向移动。控制单元用于控制登机桥100的运行。控制单元可以是可编程逻辑控制器，也可以是计算机。

图2显示了一种登机桥100的路径规划方法。该路径规划方法通过控制单元实施。该路径规划方法包括以下步骤：

步骤S100：建立相对于地面固定的第一坐标系以及第二坐标系，获得分别在第一、二坐标系中的地面标识参数。

参照图3，机坪的地面上设置有地面标识200。地面标识200用于引导飞机300停靠在预定的泊位。地面标识200可以是多条停机线202与引导线201相交形成的图案，停机线202均与引导线201相互垂直。引导线201用于引导飞机300沿预设的线路在机坪上行走。停机线202用于指示飞机300的停靠位置。飞机300的鼻轮203位于指定停机线202与引导线201的交点上，且飞机300的纵轴大致平行于引导线201时飞机300则已停靠在预定的泊位上，泊位的精度偏差范围在机场允许的误差范围内时，为飞机泊位合格。该允许的误差范围为：鼻轮203的轴中心线与停机线202的中心线偏差绝对值小于0.5米，鼻轮203轴的中点与飞机引导线201的中心线偏差绝对值小于0.3米，飞机300的纵轴与飞机引导线201的中心线的夹角小于2度。

第一坐标系和第二坐标系可以是直角坐标系，也可以是球坐标系。在本实施例中，第一坐标系和第二坐标系均为直角坐标系。

第一坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，X轴和Y轴可以平行于地面，Z轴垂直于地面，其正方向朝上。Z轴可以与旋转平台101的轴线同轴。原点可以设置在地面上。

在建立第一坐标系以后，可以通过直接测量的方法来获得地面标识200在第一坐标中的地面标识参数。在本实施例中，地面标识200通过两个标识特征点来表征。两个标识特征点分别是第一标识特征点203和第二标识特征点204，第一标识特征点203为第一根停机线202的中心线与引导线201的中心线的交点，第二标识特征点204为最后一根停机线202的中心线与引导线201的中心线的交点。地面标识参数包括第一标识特征点203和第二标识特征点204在第一坐标系中的坐标。

地面标识参数还包括第一标识特征点203和第二标识特征点204在第二坐标系中的坐标。第二坐标系包括x轴、y轴和z轴。x轴和y轴均平行于地面。z轴垂直于地面，且正方向垂直于地面。第二坐标系的x轴可以垂直于引导线201，第二坐标的y轴可以平行于引导线201。第二坐标系的原点设置在引导线201与停机线202的第一标识特征点203处，第二标识特征点204过y轴。通过测量第一标识特征点203与第二标识特征点204之间的距离即可获得第二标识特征点204的坐标。

由于获得了在第一、二坐标系中的地面标识参数，这就为任意一点在第一坐标系与第二坐标系之间进行坐标转换提供了条件。

步骤S110：获取建立在第二坐标系中的飞机模型参数。

飞机模型预先建立在第二坐标系中，通过第二坐标系中的坐标来表示。不同机型的飞机300可以建立不同类型的飞机模型。在建立飞机模型时以地面标识200为参照得到模拟飞机300停泊在预定的泊位时的飞机模型参数。这样，地面标识200与飞机模型的相对位置关系确定下来。

参照图4、5，飞机模型参数中包括舱门特征点6和多个防撞特征点502、503、504在第二坐标系中的坐标。舱门特征点6用来表征舱门302的位置。舱门特征点6可以为舱门302上或者舱门302附近的一个点。在本实施例中，舱门特征点6在舱门302转轴的一侧的门缝下方15厘米处。

机翼防撞线500是一虚拟的线条，设置在机翼303与登机桥100之间。机翼防撞线500是一条在系统中预设的线，根据不同的飞机机型可以设置与该机翼303的外形相匹配的机翼防撞线500。机翼防撞线500用于对登机桥100限位以避免登机桥100与机翼303相撞。登机桥100的外轮廓触碰到机翼防撞线500则表示登机桥100有碰撞机翼303的风险。

多个防撞特征点502、503、504通过直线依次连接可以获得机翼防撞线500。多个防撞特征点502、503、504的坐标用于表征机翼防撞线500的位置和形状。在本实施例中，机翼防撞线500包括第一线段505和第二线段506。第一线段505从机翼303末端的前方位置延伸到最靠近舱门302的发动机304的前方，第二线段506从第一线段505靠近舱门302的一端延伸到舱门302远离离机头一侧。其中，第一线段505位于舱门302一侧的所有发动机304的前方。在本实施例中，防撞特征点有三个，第一个防撞特征点502位于机翼303末端的前方，第二个防撞特征点503位于最靠近舱门302的发动机304的前方，第三个防撞特征点504位于舱门302背离机头的一侧，依次连接着三个防撞特征点即可得到机翼防撞线500。

步骤S120：根据在第一、二坐标系中的地面标识参数，对飞机模型参数进行坐标转换，获得在第一坐标系中的飞机模型参数。

由于预先获得了地面标识200在第一坐标系和在第二坐标系中的参数，即第一标识特征点203在第一、二坐标系中的坐标以及第二标识特征点204在第一、二坐标系，以及第一坐标系的Z轴与第二坐标系的z轴相互平行，则可以对舱门特征点6和多个防撞特征点502、503、504在第二坐标系中的坐标进行坐标转换，获得舱门特征点6和多个防撞特征点502、503、504在第一坐标系中的坐标。这样就将飞机模型参数转换到第一坐标系中。

步骤S130：获得在第一坐标系中的接机口参数。

登机桥100在接机前停靠在安全区域内。可以通过对接机口103进行测量来获得接机口参数。接机口参数包括接机口特征点104在第一坐标系中的坐标。接机口特征点104可以是接机口103的保险杠的中点。接机口特征点104与舱门特征点6相互对应，当接机口特征点104与舱门特征点6相互靠近时，接机口103与舱门302对齐。

这样就将接机口103和飞机模型统一到了第一坐标系中。

步骤S140：根据第一坐标系中的接机口参数和飞机模型参数，在第一坐标系中规划出连接舱门302与接机口103的路径7。

规划路径7时可以按照最短路径原则来规划。该路径7优选为连接舱门特征点6与接机口特征点104的路径7，接机口103的特征点沿着该路径7运行能准确地与舱门302对接起来。

路径7的起点位于接机口103处，路径7的终点位于舱门302处，路径7还经过起点与终点之间的预靠点5，预靠点5与终点之间的距离在1～2米的范围内。预靠点5与终点之间的距离优选为1.5米。

当登机桥100的接机口103运行到与预靠点5之间的距离在2米之内时，登机桥100可以切换视觉导航系统来识别出舱门302并引导登机桥100的接机口103继续向舱门302靠近，这样接机口103与舱门302的对位更加精准。

步骤S150：对接机口103沿所述路径7移动到舱门302的过程进行模拟，若模拟时机翼防撞线500与登机桥100的外轮廓之间形成干涉则至少将发动机304前方的部分路径7向远离发动机304的方向移动，然后再次进行该模拟直至机翼防撞线500与登机桥100的外轮廓之间不再形成干涉。

这样，最后一次形成的路径7即可以作为登机桥100的接机口103运行路径7，登机桥100的接机口103沿此路径7运行时登机桥100不会与机翼303相互碰撞。

步骤S150包括步骤S151～步骤S154。

步骤S151：在第一坐标系中建立登机桥100的外轮廓模型。

步骤S152：模拟接机口103沿路径7移动到舱门302的过程，判断该过程中登机桥100的外轮廓模型是否与机翼防撞线500相互干涉，若是则进入到步骤S153，否则进入到步骤S154；

步骤S153：将发动机304前方的部分路径7向远离发动机304的方向移动，进入到步骤S152。

由于发动机304突出于机翼303的前部，将发动机304前方的部分路径7向远离发动机304的方向移动，则可以进一步避免发动机304和机翼303的发动机304附近的部分与登机桥100相撞。

步骤S154：输出路径7。

优选地，在调整路径7时，在路径7上增加第一拐点4。第一拐点4位于最靠近舱门302的发动机304的前方且距离该发动机304以及安装该发动机的机翼至少1.5米。此时的路径7为由处于停泊位置的接机口特征点104、第一拐点4、预靠点5和舱门特征点6依次连接起来的线条。

增加第一拐点4后，登机桥100移动时其外轮廓与最靠近舱门302的发动机304之间的距离变大，能有效地避免登机桥100的外轮廓与该发动机304相撞。第一拐点4更优位于发动机304靠近舱门302一侧侧部的前方。

更优选地，在调整路径7时，在路径7上增加第二拐点3。第二拐点3在与舱门302同一侧的且最远离舱门302的发动机304的前方且距离该发动机304至少1.5米。此时的路径7为由处于停泊位置的接机口特征点104、第二拐点3、第一拐点4、预靠点5和舱门特征点6依次连接起来的线条。

增加第二拐点3后，由于第一拐点4和第二拐点3分别位于两个发动机304的前方，且这两个发动机304一个靠近舱门302、一个远离舱门302，登机桥100移动时其外轮廓与所有发动机304之间的距离变大，能有效地避免登机桥100的外轮廓与所有发动机304相撞。第二拐点3更优位于该发动机304远离舱门302一侧侧部的前方。

优选地，在调整路径7时，在路径7上增加第三拐点2。第三拐点2位于机翼303末端前方并距离机翼303至少1.5米，第三拐点2还位于起点与第二拐点3之间。此时的路径7为由处于停泊位置的接机口特征点104、第三拐点2、第二拐点3、第一拐点4、预靠点5和舱门特征点6依次连接起来的线条。

增加第三拐点2后，由于第三拐点2分别位于机翼303末端的前方至少1.5米处。登机桥100移动时其外轮廓与机翼303末端距离变大，能有效地避免登机桥100的外轮廓与机翼303末端相撞。

优选地，路径7上还设置有预泊点1。通常需要为接机桥划定安全区，接机桥在安全区内活动而不会对飞机300或其他设备的运行造成干扰。预泊点1设置在安全区的边缘且靠近飞机300泊位的位置。此时的路径7为由处于停泊位置的接机口特征点104、预泊点1、第三拐点2、第二拐点3、第一拐点4、预靠点5和舱门特征点6依次连接起来的线条。

登机桥100的接机口103可以在飞机300到达泊位前预先从路径7的起点到达预泊点1，登机桥100在飞机300到达泊位后从预泊点1出发能更快地完成接机，提高靠接效率。

尽管已经参照某些实施例公开了本发明，但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例，其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。

Claims (10)

1.一种登机桥的路径规划方法，其特征在于，包括：

获取预设的机翼防撞线；

获取舱门和接机口的位置，生成连接舱门与接机口的路径；

对接机口沿所述路径移动到舱门的过程进行模拟，若模拟时机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间形成干涉则至少将发动机前方的部分路径向远离发动机的方向移动，然后再次进行该模拟直至机翼防撞线与登机桥的外轮廓之间不再形成干涉。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述路径的起点位于处于停泊位置的接机口处，所述路径的终点位于舱门处，

所述路径还经过所述起点与所述终点之间的预靠点，所述预靠点与所述终点之间的距离在1～2米的范围内；

其中，所述预靠点与所述终点之间的路径为水平设置直线段，该直线段垂直于所述舱门的下门缝。

3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，在调整所述路径时所述路径上增加第一拐点，

所述第一拐点位于最靠近舱门的发动机的前方且距离该发动机以及安装该发动机的机翼至少1.5米。

4.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于，在调整所述路径时所述路径上增加第二拐点，

所述第二拐点在与舱门同一侧的且最远离舱门的发动机的前方且距离该发动机至少1.5米。

5.根据权利要求4所述的路径规划方法，其特征在于，在调整所述路径时所述路径上增加第三拐点，

所述第三拐点位于机翼末端的前方且距离机翼至少1.5米。

6.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述机翼防撞线包括从机翼末端的前方延伸到最靠近舱门的发动机的前方的第一线段，以及从第一线段靠近舱门的一端延伸到舱门背离机头一侧的第二线段。

7.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：建立相对于地面固定的第一坐标系以及相对于飞机固定的第二坐标系；

其中，地面标识、接机口的位置在第一坐标系中的坐标已知，地面标识、舱门和防撞特征点在第二坐标系中的坐标已知；

获得舱门的位置的过程为根据地面标识的在第一、二坐标系中的坐标以及舱门在第二坐标系中的坐标来计算出舱门在第一坐标系中的坐标的过程；

获得机翼防撞线的过程为根据地面标识的在第一、二坐标系中的坐标以及防撞特征点在第二坐标系中的坐标来计算出防撞特征点在第一坐标系中的坐标，然后将防撞特征点连接成机翼防撞线的过程；

在第一坐标系中生成所述路径。

8.根据权利要求7所述的路径规划方法，其特征在于，采用多个标识特征点表征地面标识，采用接机口特征点表征接机口，采用舱门特征点表征舱门，

其中，接机口特征点与舱门特征点相互对应，当接机口特征点与舱门特征点相互靠近时所述舱门与所述接机口相互对准。

9.根据权利要求8所述的路径规划方法，其特征在于，所述地面标识的标识特征点为两条停机线的中心线分别与引导线的中心线相交的交点。

10.根据权利要求9所述的路径规划方法，其特征在于，所述第一坐标系和所述第二坐标系均为直角坐标系；

其中，所述第一坐标系的Z轴垂直于地面，且其原点在地面上；所述第二坐标系的原点在其中一个标识特征点上，所述第二坐标系的x轴垂直于所述引导线，y轴平行于所述引导线，z轴垂直于地面。

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