CN112996725B - 用于将乘客登机桥自动对接至飞机的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将乘客登机桥(“PBB”)(10)自动对接至飞机(1)的方法，飞机(1)具有机身(2)和机门(3)，该乘客登机桥(10)的桥头(13)将与机门(3)对准，该方法包括以下步骤：相对于机门(3)确定目标位置(T1、T2)，基于所确定的目标位置(T1、T2)控制桥头(13)的移动。

Description

用于将乘客登机桥自动对接至飞机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将乘客登机桥自动对接至飞机的方法。

背景技术

当今，乘客登机桥(PBB)与飞机的对接是手动执行的。操作员使用操纵杆，向驱动装置发出立即运行信号。这种类型的对接耗时并且需要操作员。在操作员仍忙于另一PBB的情况下，则对接会延迟，这导致代价高昂的飞机地面处理延误。因此，市场需要自动对接的可能性，其中不再在整个的对接过程中需要训练有素的认证操作员。

WO 2017/198605A1中公开了基于相机的自动对接。为了检测机门轮廓，检测了一行窗口。在与该行窗口相邻的位置处搜索机门轮廓。基于检测到的机门，启动PBB的自动移动，以使PBB与飞机的机门对准。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将PBB自动对接至飞机的改进方法。

本发明包括根据权利要求1所述的方法和根据权利要求21所述的装置；在从属权利要求和说明书中公开了实施例。

该飞机具有机身和机门，乘客登机桥的桥头将与该机门对准。该方法包括以下步骤：确定相对于机门的目标位置，基于所确定的目标位置控制桥头的移动。

在实施例中，当在俯视图中观察时，PBB包括隧道，桥头以可转动的方式连接至隧道。隧道位于桥头与航站楼之间。

在实施例中，在特别是在预定位的第一阶段中，使用第一检测技术来检测第一精度的假定位置；在随后的阶段中，特别是在将桥头移动到假定位置的方向之后，通过使用不同于第一技术的第二检测技术来确定第二精度的目标位置；其中，第一精度低于第二精度。在此，第一技术特别是用于使PBB进入第二技术可以正确工作的状态。特别地，基于相机的系统具有有限的视场；为了开启基于相机的系统，必须使待对接的机门进入视场。

特别地，第二精度等于或好于5cm。这特别是意味着，以最大+/-5cm的误差来确定目标位置。

特别地，第一精度差于5cm，特别是差于20cm。这特别是意味着，可以以大于+/-5cm、特别是大于+/-20cm的误差来确定假定位置。

在实施例中，确定飞机类型。这里例如可以查询机场的飞行协调，以提供预计将在下一个到达相应的PBB的飞机的数据类型。然后，可以查询数据库，该数据库具有关于每种飞机类型的机门位置的信息并且具有关于飞机在相应的PBB处的停放位置的信息。两种数据均导致待对接的机门的粗略位置具有足以用于预定位置并且开始最终对接、但不足以用于对接的最终阶段的精度。该数据库还可以包括关于多个机门中的哪个机门将被对接的信息，并且可以将该信息提供给PBB控制器。

在实施例中，停机场包括至少两个乘客登机桥。该方法包括以下步骤：自动选择多个该至少两个乘客登机桥中的一个，将目标位置分配给从至少两个乘客登机桥中选择出的所选择的乘客登机桥，以控制所选择的乘客登机桥的桥头的移动。在更特别的实施例中，选择了两个乘客登机桥，并且将个别的目标位置分配给每个分离的登机桥。可以根据飞机所位于的单个停机场的多个中心线中的中心线和/或根据所确定的飞机和/或根据所选择的机门来进行选择。

飞机的类型可以由视觉对接引导系统(VDGS)来确定，该视觉对接引导系统(VDGS)可以是控制桥头移动的控制装置的一部分。在此，无需查询飞行协调数据库；控制装置可以以自我维持的方式获得飞机类型信息。

在实施例中，经由机门的光学扫描来确定目标位置。可以通过激光测量和/或图像识别来执行光学扫描。

在实施例中，通过分析扫描的机门轮廓和/或机门的涂绘轮廓标记来确定目标位置的纵向坐标和横向坐标；通过分析机门下方的扫描的U形标记的位置来确定目标位置的高度坐标。特别是，扫描的U形标记不同于涂绘轮廓标记。

在实施例中，在特别是建模的第二阶段中，确定机门的数字三维模型。特别地，可以在对接过程期间通过扫描机门来创建数字三维模型。替代地或与其组合，通过从数据库检索预先存储的数字三维模型来确定三维模型。可以借助于如上所述的识别的飞机类型来识别预先存储的模型。

上述两种确定方法的组合可以用于提高该过程质量。因此，在第一子步骤中，可以通过扫描来创建数字三维模型；在第二子步骤中，可以将创建的数字三维模型与任何预先存储的机门模型进行比较。如果比较给出了肯定的反馈(例如，创建的模型符合预先存储的模型)，则对接过程可以继续进行——否则可以启动故障模式。

在实施例中，发生的是，在特别是最终的第三阶段中，机门仅部分地位于主扫描装置的视场内，使得目标位置不位于视场中。这可能会导致基于相机的对接不能跟随目标位置的情况。代替目标位置，相对于机门的辅助位置将由主扫描装置(50)来监视。因此，数字模型提供了目标位置与辅助位置之间的空间关系。借助于空间模型，可以通过基于监视的辅助位置和空间关系计算目标位置来推断目标位置。

当寻找相机的合适位置时，前述特征实现了一定自由度，因为还需要考虑其他要求。因此，扫描装置的位置应当在乘客无法触及的地方，特别是乘客不能以其头部撞击扫描装置、乘客不会损坏该装置或者乘客不会绊倒在扫描装置上。因此，一方面，扫描装置应当位于空间之外，在登机期间，用户可以随时位于其该空间中。另一方面，扫描装置的位置应当支持最佳的可能视场，在整个对接过程中尽可能锁定机门。另外，优选地，可以使用可商购的扫描仪，比如立体相机或激光扫描仪。

为了支持上述要求，已经开发了特别合适的位置。在实施例中，用于检测目标位置的主相机位于：

-桥头的顶板下方，特别是顶篷的顶板部分，

-桥头底板上方至少2.1米的平面处，

-从接近边缘至少向后偏移至少0.5m处；

-特别是桥头的侧壁之间，特别是也在顶篷的侧壁之内(顶篷被视为舱室外壳的一部分)。主相机的位置指的是相关传感器的位置。相机的任何控制器/或计算装置均可以位于该区域之外。术语“向后偏移”应当理解为如相对于附图所描述的。

在实施例中，在第三阶段期间，辅助扫描装置用于确定目标位置。辅助扫描装置特别是以目标位置位于视场内的方式来定位，直到对接完成。在此，两个扫描装置的组合使得目标位置总是位于扫描装置中的至少一个的视场中。因此，主扫描装置可以定位为在早期阶段期间对目标位置的最佳可能视角；辅助扫描装置可以定位为在最终阶段期间对目标位置的最佳可能视角。

在使用主扫描装置和辅助扫描装置两者的实施例中，在目标位置位于主扫描装置和辅助扫描装置两者的视场内的阶段期间，通过将两个扫描装置的扫描结果彼此比较来检查相机的功能。特别重要的是，两个装置均应当为相同的目标位置提供相同的位置结果；如果结果存在偏差，则扫描装置中的至少一个出现故障或未正确校准；可以启动故障模式。

在实施例中，在自动确定目标位置的步骤导致错误结果的情况下，请求用户交互。可能的用户交互可以是：

通过用户交互来识别目标位置。用户使用合适的HMI输入装置在屏幕上指示目标位置，例如鼠标点击屏幕上目标位置的可视化。

由操作员手动地继续对接过程。

操作员无需出现在PBB处，而且操作员可以位于远程位置，并且可以使用遥控器与PBB控制单元进行交互。

在实施例中，该方法包括以下步骤：建立限定桥头的移动的轨迹，以使桥头与目标位置对准，该轨迹特别是包括移动路径和特别是取向路线。沿着所建立的轨迹移动桥头。该路径可以包括一组坐标。取向指示桥头的角度取向。在自动对接期间，桥头移动根据所建立的轨迹来执行。

在实施例中，该方法包括以下步骤：在移动期间，继续确定目标位置并且基于连续检测的目标位置来复查轨迹；和特别是如果确定了与先前确定的目标位置的偏差，则调适轨迹，和/或如果与先前确定的目标位置的偏差超过预定的临界值，则应用安全模式。

因此，原则上，目标位置可以通过扫描装置来继续监视。与仅测量一次相比，其具有提高对接过程精度的优势。如果使用轨迹，则在测量中出现偏差时，轨迹将被永久更新。当偏差达到临界值时，可以启动安全模式；在安全模式下，可以减小移动速度或停止移动。

在实施例中，该方法包括以下步骤：相对于障碍物观察停机坪；检测障碍物的位置；通过将障碍物的位置与轨迹比较来评估障碍物的相关性。障碍物的位置还可以包括障碍物移动期间的短期位置。比较结果可能是PBB的各个部分(特别是驱动器)与障碍物之间可能发生碰撞；然后将启动安全模式。将障碍物的位置与轨迹进行比较会导致对物体的过滤，因此并非所有在PBB区域中检测到的物体均会引起安全模式的启动。

在实施例中，以如下方式控制桥头的移动，特别是以如下方式建立轨迹：在移动的后续阶段，特别是当机门距离(机门与桥头的接近边缘之间的距离)达到0.5m的值时：

-当在俯视图中观察时，桥头的接近边缘平行于机门对准，特别是取向垂直于机门，和/或

-桥头已达到其最终高度位置。

这导致桥头的移动不具有在x或z方向上沿着机身的移动分量的情况，导致减小了损坏机身的风险。

在实施例中，以如下方式控制桥头的移动：移动速度取决于桥头与机门之间的距离，特别是移动速度随着桥头与机门之间的距离减小而减小，和/或

特别是如果机门距离小于1m，则移动速度低于0.2m/s、特别是低于0.15m/s，和/或

特别是如果机门距离大于2.5m，则移动速度高于0.4m/s。

在实施例中，在对接之前执行校准步骤，从而使用位于桥头在待校准的相机的视场内的固定位置处的校准标签。由于PBB中的连续移动和由此产生的振动，扫描装置的取向可能会略有变化，这可能导致结果不准确。借助校准步骤，这些影响已被消除。

在实施例中，在用于将乘客登机桥与目标位置对准的桥头的移动完成之后，执行验证步骤，在验证步骤中，检查桥头是否正确对准机门。在此，可以检查质量，并且如果没有确定足够的质量水平，则可以提示操作员确认或否决乘客登机桥已正确对接。特别地，可以在桥头底板上的标记与机门轮廓之间执行目视检查；如果两者均以预定方式对准，则对接成功。

在实施例中，飞机停放在MARS停机场；MARS停机场具有与一个乘客登机桥相关的多个分离的中心线。为了确定目标位置和/或为了检测假定位置，使用飞机停放在MARS停机场的中心线中的哪个上的信息。可以从数据库和/或VDGS系统中检索该信息。通过知道飞机停放在哪个中心线上，可以大大减少寻找目标位置和/或假定位置的区域。因此，可以将桥头置于合适的预定位置，这对于基于相机的对接过程来说是好的开始位置。

MARS停机场包括与一个乘客登机桥相关的多个分离的中心线。中心线指示不同飞机的不同停放位置。术语“与一个乘客登机桥相关的中心线”意味着：所述乘客登机桥可以连接到停放在中心线中的第一条上的飞机以及停放在中心线中的第二条上的飞机。分离的中心线意味着：中心线是a)不平行的，或b)平行但有一定距离的。MARS停机场可以包括两个或多个PBB。

本发明的装置包括：乘客登机桥；和控制装置，其控制乘客登机桥的桥头的移动。该控制装置配置为控制根据前述权利要求中任一项所述的方法。

附图说明

通过附图更详细地解释本发明，附图示出：

图1在俯视图中示出自动对接过程的第二阶段；

图2在俯视图中示出自动对接过程的第三阶段；

图3在俯视图中示出自动对接过程的第四阶段；

图4示出沿着剖面线V-V通过图3的图示的剖面；

图5示出沿着剖面线VI-VI通过图4的图示的剖面；

图7示出飞机的机门轮廓的三个示例性实施例；

图8示出关于飞机机门的坐标和参考点的定义；

图9示出三维机门模型的图形表示；

图10示出当在图1中的箭头X的方向上观察时的PBB；

图11示出轨迹图；

图12示出坐标系的定义；

图13示出图5的剖面，其示出了校准标签(tag)；

图14示出对接期间的速度曲线；

图15示出打开和关闭状态下的机门与桥头的对准；

图16在俯视图中示出在MARS停机场中的不同停放位置处的乘客登机桥。

具体实施方式

在本申请的范围内，限定了与对接过程相关的坐标系(图12)。其中，方向x表示机身2在待对接的机门3的区域中的纵向方向。方向y表示在机门区域中垂直于机身的横向方向。图12a和图12b之间的差异表示x方向和y方向可能与飞机坐标系略有不同，特别是在机门3位于飞机的机头中的情况下(图12b)。方向z表示垂直于方向x和方向y的高度方向。

首先参考图7和图8，解释了一些对于本发明重要的基本定义。

图7示出了飞机机身2内的飞机机门3的外观的不同构造。机门3被机门轮廓31包围，机门轮廓31的特征在于机门与机身2之间的小间隙。机门轮廓31包括四个部段，即机门轮廓上部分31U、机门轮廓下部分31L(也称为机门门槛31L)和两个机门轮廓侧31S(一个在机门3的左侧，并且一个在机门3的右侧)。

在机身2和/或机门3上通过涂绘施加突出机门轮廓31的色带。该色带称为涂绘轮廓标记(PCM)32。如图7的不同构造所示，PCM 32不一定与机门轮廓31恰好匹配，但是PCM 32给出了对机门轮廓的形状和位置的指示。

例如，在图7a)的实施例中，PCM 32可以涂绘在机门轮廓31内，而在这里完全不接触机门轮廓31。在如图7b所示的另一实施例中，PCM 32可以涂绘在机门轮廓上，使得机门门槛与PCM 32处于重叠状态。在如图7c所示的又一实施例中，PCM 32可以涂绘在机门轮廓31上部区域外侧，PCM 32的下部涂绘在机门轮廓31内。然而，在所有实施例中，PCM旨在突出机门轮廓31的大致位置。在纵向方向x上，PCM 32的中心可以居中于机门门槛31的中心。

除了PCM 32之外，在飞机机门3的下部还设置有U形标记33。如图7的所有三个实施例所示，U形标记33的上线与机门门槛31L共线。U形标记可以涂绘到机身上，或者可以是机身的可见突起。

强制飞机制造商添加PCM 32和U形标记33；详情描述在技术手册和美国联邦法规14CFR 25.811-“紧急出口标记”中。

图8示出了没有PCM 32和U形标记33的机门轮廓31。本文示出了第一下部参考点T1和第二下部参考点T2，其可以用作本发明内的目标位置。每个下部参考点T1、T2特别是：

-位于机身2的表面上；

-位于机门门槛31L的水平的第一水平面Z1上；

-位于第一竖直平面X1上或第二竖直平面X2上。竖直平面X1和X2中的每一个平行于高度方向z和横向方向y，并且与机门轮廓31的最前点P1(对于X1)/最后点P2(对于X2)(沿着纵向方向x)对准。

分别示出了第三上部参考点T3和第四上部参考点T4，其对于本发明是有意义的。每个上部参考点T3、T4特别是：

-位于机身2的表面上；

-位于机门轮廓上部31U的水平的第二水平面Z3上；

-位于第一竖直平面X1上或第二竖直平面X2上。竖直平面X1和X2中的每一个平行于高度方向z和横向方向y，并且与最前点P1(对于X1)/最后点P2(对于X2)(沿着纵向方向x)对准。

如果可能的话，用于限定平面X1和X2的最前点P1/最后点P2是机门轮廓31的最前点/最后点，如图8所示。如果轮廓31本身不能被清楚地提取，则将PCM 32的最前点/最后点用作用于限定平面X1、X2的最前点P1/最后点P2也是足够的。为了检测机门在纵向方向x上的位置，重要的是具有大致相对于机门居中的位置信息。每个参考点Ti具有坐标xti、yti、zti(对于i＝1、2、3或4)。

从不同的图示中可以看出，在不同的实施例中，PCM与机门轮廓31不匹配；然而，在任何情况下，PCM 32均在纵向方向上充分地相对于机门轮廓31居中。

图1示出了飞机1，其位于机场停机坪上的停放位置。乘客登机桥10位于停放位置。在实施例中，飞机1由视觉对接引导系统(VDGS)94来检测。VDGS 94确定飞机1的类型以及关于飞机1的位置的信息。在EP 2660 152A2中公开了合适的VDGS 94，本文中称为“对接系统”。

在该示例中，VDGS 94识别出飞机1是空中客车A320-200，并且应当位于预定的停放位置。另外，在数据库91中，特别是连接到飞行控制中心的数据库91中，可以存储关于预计在登机口的下一架飞机的类型和标识的信息。实际上，飞机的停放位置会稍微偏离准确的预定停放位置，这可以通过某些类型的VDGS 94检测到。VDGS 94连接到数据库91，数据库91可以包括飞机的结构信息，特别是待对接在飞机坐标系内的机门3的相对位置。基于关于飞机1在停机坪处的位置和飞机1内的相对机门位置的可用信息，可以计算飞机机门3的假定位置8。在此，假定位置是区域8，飞机机门的位置可以位于该区域8中。

替代地或组合地，如果存储了下一到达飞机的类型和/或标识，则数据库91可以包括假定的机门位置的即时位置信息，因为相同类型的每架飞机必须停放在相同的停放位置，并且包括相同定位的机门。该数据库还可以包括关于哪个机门将被对接的个别信息。对于宽体飞机而言，这特别有意义，宽体飞机在机翼前方包括两个或更多左机门，该左机门可以考虑与标准(非机翼上的)PBB对接。稍后将参考图16来描述可选的细节。

PBB 10通常包括隧道11，该隧道11在一端以常规方式连接到位于机场建筑(未示出)的圆形大厅。在另一端，PBB包括桥头13，将使该桥头与飞机机门3对准，使得乘客可以经由机门3和隧道11在方向21上离开飞机1到达机场航站楼。

设置了常规的驱动装置12，以通过调适隧道11的长度和取向来调节桥头13的位置。可以设置常规的升降系统(未示出)来调节桥头13的高度位置。另外，由于桥头13与隧道11之间的可枢转接头、特别是圆形舱室22设置在桥头13与隧道11之间，因此可以调适桥头13与隧道11之间的相对角度取向。

驱动装置12的运行由PBB 10的控制单元93来控制。控制单元93、VDGS 94、数据库91和连接前述部件的数据连接件92是控制装置90的一部分。

在桥头13处，设置有主相机50，该主相机用于将桥头13自动对接至机门3。主相机50具有视场51。在情况A中，乘客登机桥10位于停放位置。在此，机门3不位于主相机50的视场内。因此，基于相机的对接系统还不能运行。因此，首先必须执行预定位步骤来将主相机50置于使机门3位于主相机50的视场51中的位置。

在预定位期间或之前，特别是结合VDGS 94，借助于数据库91获得位置信息。该位置信息用于确定机门3的假定位置8。基于该可用信息，控制单元93启动桥头13的第一移动而进入使机门3位于主相机50的视场51中的状态(图2中的情况B)。现在可以开始基于相机的对接过程。在另一个实施例中，预定位可以由操作员手动获得。

在作为情况B(图2)与情况C(图3)之间的时间的随后阶段B-C中，桥头13进一步移动到机门3的方向。从而减小了桥头底板17的接近边缘20(见图5a)与机门3之间的距离d。在该阶段B-C期间，接近边缘20仍然与机身2间隔开。在阶段B-C期间，将桥头13置于使接近边缘20与机门门槛31L平行对准的取向。

图5示出了情况C的细节。图5a示出了沿着图3中的剖面线V-V穿过飞机1和PBB 10的横截面。通常，接近边缘20可以位于桥头13的底板17上的底板缓冲件18处。

为了正确地对接，必要的是，接近边缘20与机门们槛31L平行地正确对准。此外，接近边缘应当以预定的方式在纵向方向x上对准；特别地，桥头13可以居中于机门间隙31的中心，或者可以稍微偏移于机门间隙31的中心对准(以使得能够打开机门)。如果桥头准确地居中，则大的机门可能会与顶篷的侧壁碰撞。为了在纵向方向x上对准桥头13，使用了第一参考点T1和第二参考点T2。

图5b示出了在阶段B-C期间由主相机50获得的图片52；所有四个参考点T1、T2、T3、T4均位于视场51内。借助于第一参考点T1、T2可以定位机门门槛31L。因此，在对接期间，接近边缘20将与第一参考点T1和第二参考点T2对准。因此，第一参考点T1和第二参考点T2一起被视为用于自动对接过程的目标位置T1、T2。

在阶段B-C期间，主相机50用于扫描机门3。该扫描的结果是创建了机门3的数字三维模型3d，其在图9中示出。在该特定实施例中，三维机门模型3d包括机门的三维表面数据。

在另一实施例中，已经准备了多个模型3d并且存储在数据库91中。在此，为多种飞机类型中的每一种分配了单独的机门模型3d。如前所述，VDGS 94可以用于确定飞机类型或者预期的飞机类型可以存储在数据库91中。可以要求数据库91提供与所确定的飞机类型相关联的预存储模型3d。“预存储”是指在对接过程开始之前机门模型3d已经在数据库中可用，并且在对接期间可以从数据库91检索机门模型3d。这可以用于确定模型3d，而不是在每次对接过程期间每次均创建机门模型3d。替代地，可以将预存储的三维模型31和三维模型3d一起使用，以验证飞机类型或改进所创建的模型3d的质量。

在图5c的左列中示出了所获得的参考点T1-T4的坐标。已经可以将四个坐标的组视为机门的三维模型3d。借助于所获得的模型，可以确定所获得的参考点之间的空间关系，特别是所计算的矢量D13、D24(同样参见图9)反映了第三参考点T3与第一参考点T1/第四参考点T4与第二参考点T2之间的空间关系。图5c的右列示出了这些确定的空间关系，特别是矢量D13、D24，其也可以是或者可以成为机门3的确定的三维模型3d的一部分。

图6示出了情况D的细节。图6a示出了沿着图4中的剖面线VI-VI穿过飞机1和PBB10的横截面。随后，在阶段C-D期间(参见图4和图6)，桥头13进一步移动到机门3的方向，从而维持情况C的所实现的平行对准，直到距离d变得小于预定的最大间隙值，特别是小于50mm。图6b示出了在阶段D期间由主相机获得的图片52；下部参考点T1、T2不再位于视场51内。

在情况D下要获得的结果是使接近边缘20与机门门槛31L正确对准。但是，由于在阶段C-D的特定情况下期间，机身本身越来越多地覆盖机门门槛31L，因此不能确保相机可以可靠地看到下部参考点T1和T2或机门门槛31L上的任何其他点。在此，情况C1是参考点T1、T2离开视场51的时间点。图6b示出了在阶段C1-D中任何时间获得的图片52。

要注意的是，“正确对准”并不意味着接近边缘与机门门槛31L处于准确重叠的状态。相反，正确的对准可能需要在接近边缘与机身之间约5cm的安全间隙，并且桥头的底板应当稍微低于机门门槛平面(约15厘米)对准，使得可以机门与桥头底板17之间可以放置安全靴。

在阶段B-C1期间，上部参考点T3、T4和下部参考点T1、T2位于主相机50的视场51内。主相机50是立体相机，通过该立体相机可以计算参考点相对于相机位置的相对位置。这是通过使用可用的图片识别算法来对获得的图片进行通常的立体分析来完成的。

在图片识别算法没有提供参考点的有效位置的情况下，可以提示用户例如通过鼠标单击在屏幕上呈现给用户的机门的角落图来进行辅助。

基于此，计算所有四个参考点T1、T2、T3、T4的空间坐标(xt1，yt1，zt1)、(xt2，yt2，zt2)、(xt3，yt3，zt3)、(xt4，yt4，zt4)(请参见图5c中的框)。这四个参考点的坐标的组可以视为机门3的基础数字三维模型3d。在高级实施例中，如图9所示，三维机门模型3d可以包括表示机门表面的大量数据。

基于获得的模型3d，可以计算出例如矢量D13、D24形式的微分关系。第一差分矢量D13构成第三参考点T3与第一参考点T1之间的空间差。第二差分矢量D24构成第四参考点T4与第二参考点T2之间的空间差。

在阶段C1-D(C1是情况C之后并且情况D之前的情况)中，第一参考点T1和第二参考点T2对主相机50不可见。但是，第三参考点T3和第四参考点T4仍然可见，并且其位置可以由主相机确定。借助于模型3d，即使这些第一参考点T1和第二参考点T2对主相机50不再可见，也可以特别是通过计算来获得第一参考点T1和第二参考点T2的坐标(参见图6c的框中的右列)。

有利的是，机门3尽可能长地对主相机50可见。因此，主相机50的位置是重要的方面。已经发现，对于本申请的功能，有利的是，将主相机定位在：

-桥头13的顶板19下方(包括顶篷顶板部段)，

-桥头底板17上方至少2.1米的平面处，

-至少在向后方向上偏移(参见图5中的尺寸)至少0.5m。

该位置使得机门轮廓上部31U在整个对接过程中以至少0.5米的距离可见，这适合于计算辅助点T3、T4相对于主相机50的相对距离。

替代地或附加地，当目标位置不位于主相机50的视场内时，辅助相机55可以用于在阶段C1-D期间继续确定目标位置T1、T2。在图6a中示出了辅助相机50的位置的示例。辅助相机55位于比主相机50更低的高度位置。因此，即使当第一参考点和第二参考点位于主相机50的视场51之外，它们也位于辅助相机的视场中。此外，特别地保护辅助相机55免受与乘客的任何交互作用，这在该降低的位置更有可能。

从图6a中可以看出，在PBB升高过多的情况下，第一参考点T1和第二参考点T2可能会被突出的底板缓冲件18覆盖。因此，辅助相机55的位置尤其是在基于相机的对接过程的早期阶段B-C中是尤其不利的。

但是，辅助相机55位置的降低位置比主相机50的上部位置具有更早地“松开”整个机门的视图的增加的风险。使机门在一个单个相机的视场内尽可能长会增加扫描结果，并且特别是增加机门的三维模型3d的创建。因此，虽然目标位置将在视场51中失去，但是相机50的上部位置仍然具有优势。因此，上部主相机50从其视场失去整个机门的部分的临界距离d为约1m；下部辅助相机55从其视场失去整个机门的部分的临界距离d为约2m。因此，对于建立模型3d，上部相机更具优势。

只要两个相机都能看到目标位置T1、T2，就可以通过主相机50的扫描结果来校准辅助相机55。

图10示出了在情况C下从机门3的方向观察时的PBB。主相机50优选地位于底板18a上方至少2.1m的高度处、顶板19下方和侧壁23内部。辅助相机55优选地位于底板18上方最大1.8m、优选地最大1.5m的高度处、顶板19下方和侧壁23内部。

图2、图3、图4示出了轨迹60，该轨迹是桥头13移动的基础。在图11中示出了轨迹的细节(图11a是轨迹60的俯视图，图11b是轨迹60的侧视图)。轨迹60包括路径61。路径61表示PBB部件的多个位置，其与桥头的位置有关并且在自动对接期间通过轨迹。该位置可以是驱动装置12的中心。在此，根据轨迹60，桥头在x、y和z方向上进行移动，从情况B经过情况C到情况D，其中，接近边缘20与第一参考点T1和第二参考点T2对准。

轨迹60还包括取向62b-d的路线62。在此，取向62b-d是限定情况B、情况C和情况D期间桥头13指向的所在方向的矢量。在最终对接的情况D中，重要的是，接近边缘平行于机门门槛31L定向。这意味着在情况D下，矢量62d在机门3的区域中垂直于机身2。注意，机身可以是弯曲的，在本说明书中为了保持较低的复杂性而忽略了这一点。

从图11可以明显看出，轨迹以如下方式计算：在情况C下，桥头已经在高度方向z和纵向方向x上到达其最终位置。因此，从情况C开始，桥头仅在y方向上执行移动，该方向垂直于机门区域中的机身2，这降低了损坏机身的风险。

轨迹60还可以用于评估PBB与障碍物之间的障碍物碰撞。通常，可以将第一图像与可以附接在驱动器12的区域中的任何附加相机或另一个传感器的第二图像进行比较来检测障碍物。第一图像可以是示出没有任何障碍的停机坪区域的预存储图像。第二图像是实际图像，其示出了停机坪的当前状况。借助图片识别，可以确定两个图像之间的差异。存在于第二图像中但不存在于第一图像中的任何物体均可以被视为障碍物。

但是，并非停机坪中的所有障碍物都带来了问题。在本发明的范围内，只有此类障碍物才可能带来问题：其位于轨迹的区域中。图11a表示了轨迹60的平面图。本文中描绘了第一障碍物63和第二障碍物64的位置。

第一障碍物63具有到轨迹的平面观察距离d63，该距离大于所需的最小空隙距离c。因此，第一障碍物63不被视为有问题的。第二障碍物64具有到轨迹的平面观察距离d64，该距离小于所需的最小空隙距离c。因此，第二障碍物64被视为有问题的。第二障碍物64的存在将引起控制单元切换到安全模式。在安全模式下，PBB的移动可能会停止，或者至少会发出警告信号。有可能存在分配了不同空隙距离的不同安全模式。

由于振动和/或其他环境影响，在桥运行期间，相机的校准状态可能无效。因此，该系统包括自动校准过程，这将参考图13来进行描述。

校准标签53设置在待校准的相机、特别是主相机50和/或辅助相机55的视场51、56内的限定位置处。标签53可以通过标签固定件54固定到桥头13。固定件可以是分离的零件，如图13所示。或者，桥头13的底板17或舱室侧壁23(参见图10)可以是固定件的一部分或者可以构成固定件。例如，标签53可以涂绘在底板17上，或者其可以是桥头13的重要部分。

相对于待校准的相机50、55的位置的校准标签53的位置被预先存储。因此，在对接之前的校准步骤中，对相机进行校准。由此，相机通过图像识别来执行检测标签的相对位置的步骤。然后，通过将检测到的位置与预存储的位置进行比较来校准相机。

图14描绘了对接期间的速度曲线。V13表示桥头在平面图中在x方向和y方向上的速度。在预定位期间(阶段A-B)，速度V13可能为最大0.5m/s。在对接的最终阶段(C-D)期间，特别是当距离d小于1米时，速度V13可以是最大0.1m/s；特别是当距离小于0.5m时，速度V13可以最大，为0.05m/s。

在阶段A-C期间，高度方向z上的竖直速度(图14中未示出)可以减小到最大0.1m/s。在对接的最终阶段(距离d<1m)，竖直速度可以减小到最大0.05m/s。

图15示出了处于关闭状态(机门3a)和处于打开状态(机门3b)的飞机机门。在两种情况下，机门3在纵向方向x上与桥头13重叠。由于大多数情况下机门在对接完成之前是不打开的，因此从关闭位置到打开位置的机门的摆动范围3s完全位于桥头13的侧壁23内。

在验证桥头正确对接的实施例中，附接设置在例如桥头13的底板17处的验证标签57。验证标签57可以是光学标记，该光学标记可以由主相机50来检测和定位。相机检查特别是在验证标签57与机门3的铰接侧3l之间特别是在纵向方向x上的对准(在关闭状态下)。机门3的铰接侧3l是机门铰链和机门摆动轴线可以定位的位置。此处，铰链侧是左侧，因此，当从桥头观察时，机门向左侧摆动。铰接侧3l可以借助于轮廓侧3S或PCM标记32的区域(参见图7)进行光学检测。为了进行肯定验证，验证标签57与铰链侧3l之间的对准可以存在约20cm的公差。

校准标签57和校准标签53可以是相同的标签。

在本发明的范围内，描述了主相机，该主相机能够检测例如目标的位置。由此表述，变得显而易见的是，术语“相机”也用于描述更复杂的装置，除了纯粹的光传感器之外，该复杂的装置还具有巨大的图像分析能力；该相机可以分割为分离的装置，并且可以包括计算机。

本发明提供了如下方法，该方法不需要在飞机的机身上进行任何编码，该方法包括关于机门位置的编码信息，例如QR码或RFID标签。因此，本发明不需要在飞机处执行任何准备。因此，可以通过本发明的方法来处理到达PBB的任何单个飞机。

图16示出了具有多停机坪坡道系统(MARS)停机场25的登机口。在此，设置了三个中心线24a-c，这三个中心线24a-c表示不同飞机1a-c的停放位置。停机场包括两个乘客登机桥10a、10b，其可以将飞机与航站楼23连接。

图16a示出了当将对接第一架飞机1a时的对接情况：第一飞机1a是宽体飞机，例如空中客车A350。由于尺寸，如果宽体飞机位于停机场，则其他飞机不能同时位于所述停机场。以预定位置示出了两个登机桥10a、10b。第一乘客登机桥10a将对接至第一机门，第二乘客登机桥10b将对接至第二机门。

图16b示出了当将对接第二飞机1b和第三飞机1c时的另一种对接情况。两架飞机都是单走道飞机，例如空客A320或更小，其需要比图9a的宽体飞机更少的空间，使得其中的两个可以同时位于在所述停机场上。以其预定位置示出了两个登机桥10a、10b。第一乘客登机桥10a将对接至飞机1b，第二乘客登机桥10b将对接至飞机1c。

特别地，基于飞机的类型和/或基于飞机的停放位置从多个预限定的预定位置中选择预定位置。在对接期间，确定飞机停放在MRS停机场的哪个中心线上；基于所确定的中心线，特别是通过从数据库中检索适当的位置信息来以粗略的方式确定目标位置舱室。

MARS停机场包括两个或多个PBB。在对接之前，需要决定要对接多个PBB中的哪个。通过使用预定义的分配或选择规则，从而可以自动做出决定，该预定义的分配或选择规则可以考虑待对接的飞机的类型、飞机所位于的特定中心线和/或选择要通过PBB连接的机门。

附图标记表

1 飞机

2 飞机机身

3 飞机机门

3a 关闭的机门

3b 打开的机门

3d 机门模型

3l 机门左侧

3h 机门铰链

3s 机门摆动范围

4 参考点

5 停机坪地面

6 侧窗

7 驾驶舱窗

8 飞机机门的假定面积

10 乘客登机桥

11 隧道

12 驱动装置

13 桥头

14 桥头的内部

15 顶篷

16 顶篷缓冲件

17 底板

18 底板缓冲件

19 舱室顶板

20 接近边缘

21 到机场航站楼的方向

22 圆形舱室

23 舱室侧壁

24 中心线

25 MARS停机场

31 机门轮廓

31U 机门轮廓上部

31L 机门轮廓下部

31S 机门轮廓侧部

32 轮廓标记

33 U形标记

50 主相机

51 主相机的视场

52 图片

53 校准标签

54 标签固定件

55 辅助相机

56 辅助相机的视场

57 验证标签

60 轨迹

61 路径

62 取向路线

62b-d 取向矢量

63 第一障碍物

64 第二障碍物

90 控制装置

91 数据库

92 数据连接件

93 控制单元

94 VDGS

x 纵向方向

y 横向方向

z 高度方向

Z 水平面(飞机内)

X 竖直平面(飞机内)

T1、T2 目标位置

T3、T4 辅助位置

s 主相机50在接近边缘后方的向后偏移

tx、ty、tz 参考点位置的坐标

h 高于地面的高度

d 接近边缘与机身之间的距离

Claims (25)

1.一种用于将乘客登机桥(10)自动对接至飞机(1)的方法，

所述飞机(1)具有机身(2)和机门(3)，所述乘客登机桥(10)的桥头(13)将与所述机门(3)对准，

所述方法包括相对于所述机门(3)确定目标位置(T1、T2)并且基于所确定的目标位置(T1、T2)控制所述桥头(13)的移动，

所述方法包括以下步骤：

预定位的第一阶段(A-B)，

建模的第二阶段(B-C)，其中，确定所述机门(3)的数字模型(3d)，

最终对接的第三阶段(C-D)，其中，当所述机门(3)仅部分位于主扫描装置(50)的视场(51)中使得所述目标位置(T1、T2)不位于所述视场(51)中时，由所述主扫描装置(50)监视相对于所述机门(3)的辅助位置(T3、T4)而非所述目标位置，其中，由所述数字模型(3d)提供所述目标位置(T1、T2)与所述辅助位置(T3、T4)之间的空间关系(D13、D24)，

其中，所述目标位置(T1、T2)能够根据所述辅助位置(T3、T4)和所述空间关系(D13、D24)来计算。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在所述第一阶段(A-B)中，使用第一检测技术来检测第一精度的假定位置(8)；

在随后的所述第二阶段(B-C)中，在将所述桥头(13)移动到所述假定位置(8)的方向后，通过使用与所述第一检测技术不同的第二检测技术来确定第二精度的所述目标位置(T1、T2)；

其中，所述第一精度低于所述第二精度。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

所述第一检测技术包括以下步骤：

确定飞机(1)类型；

查询数据库(91)，以基于所确定的飞机类型来检索所述假定位置(8)；

借助于对接引导系统(94)来执行确定所述飞机(1)的位置和/或确定所述飞机(1)类型。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

所述对接引导系统(94)是视觉对接引导系统(94)。

5.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

所述第一检测技术包括以下步骤：

通过查询数据库(91)来选择所述飞机(1)的若干机门中的一个作为待对接的机门。

6.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

停机场包括至少两个乘客登机桥(10a、10b)，

所述方法包括以下步骤：

自动选择多个所述至少两个乘客登机桥(10a、10b)中的一个，

将所述目标位置(T1、T2)分配给从所述至少两个乘客登机桥(10a、10b)中选择出的乘客登机桥，用于控制所选择的乘客登机桥的桥头的移动；

选择两个乘客登机桥，并且为所述两个乘客登机桥中的每一个分配单独的目标位置(T1、T2)。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

根据从所述飞机所位于的多个中心线中选择出中心线和/或根据所确定的飞机和/或根据所选择的机门来进行选择所述乘客登机桥的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

经由对所述机门(3)的光学扫描来确定所述目标位置(T1、T2)。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

通过分析所述机门(3)的扫描机门轮廓(31)和/或涂绘轮廓标记(32)来确定纵向坐标(xt1，xt2)和横向坐标(yt1，yt2)，

并且通过分析所述机门(3)下方的扫描U形标记(33)的位置来确定高度坐标(zt1，zt2)。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

所述扫描U形标记(33)不同于所述涂绘轮廓标记(32)。

11.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在对接过程期间通过扫描所述机门(3)来创建所述数字模型(3d)和/或从数据库(91)中检索预先存储的数字模型(3d)。

12.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

为了确定目标位置(T1、T2)使用主扫描装置(50)，所述主扫描装置位于：

-所述桥头(13)的顶板(19)下方，

-所述桥头的底板(17)上方至少2.1米的平面处，

-从接近边缘(20)至少向后偏移至少0.5m处；

-所述桥头(13)的侧壁(23)之间。

13.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在所述第三阶段(C-D)中，当所述机门(3)仅部分位于主扫描装置(50)的视场(51)中使得所述目标位置(T1、T2)不位于所述视场(51)中时，使用辅助扫描装置(55)来确定所述目标位置。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于，

在所述目标位置(T1、T2)位于所述主扫描装置(50)和所述辅助扫描装置(55)两者的视场内的阶段(B-C1)期间，通过将两个相机的扫描结果彼此比较来检查所述相机的功能。

15.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在自动确定所述目标位置(T1、T2)的步骤导致错误结果的情况下，请求用户交互，

随后借助用户交互来识别所述目标位置(T1、T2)。

16.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于以下步骤：

-建立限定所述桥头(13)的移动的轨迹(60)，以使所述桥头(13)与所述目标位置(T1、T2)对准；

-沿着所建立的轨迹(60)移动所述桥头(13)。

17.根据权利要求16所述的方法，

其特征在于以下步骤：

所述轨迹(60)包括移动路径(61)和所述桥头(13)的取向的路线(62)。

18.根据权利要求17所述的方法，

其特征在于以下步骤：

-在移动期间，继续确定所述目标位置(T1、T2)，并且基于连续检测的目标位置(T1、T2)来复查所述轨迹(60)，

-如果确定了与先前确定的目标位置的偏差，则调适所述轨迹(60)，和/或如果与先前确定的目标位置(T1、T2)的偏差超过预定的临界值，则应用安全模式。

19.根据权利要求16所述的方法，

其特征在于以下步骤：

-观察相对于障碍物(63、64)的停机坪；

-检测所述障碍物(63、64)的位置；

-通过将所障碍物(63、64)的位置与所述轨迹(60)比较来评估所述障碍物的相关性；

-基于所评估的相关性来将所述乘客登机桥转化到安全模式。

20.根据权利要求17所述的方法，

其特征在于，

以如下方式控制所述桥头(13)的移动：在移动的后续的所述第三阶段(C-D)中当机门距离(d)达到0.5m的值时，

-当在俯视图中观察时，所述桥头(13)的接近边缘(20)平行于所述机门(3)对准，所述取向垂直于所述机门(3)，和/或

-所述桥头(13)已达到其最终高度位置(z)。

21.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于以下步骤：

以如下方式控制所述桥头(13)的移动：移动速度取决于所述桥头(13)与所述机门(3)之间的距离(d)，

所述移动速度随着所述桥头(13)与所述机门(3)之间的距离(d)减小而减小，和/或

如果所述桥头(13)与所述机门(3)之间的距离小于1m，则所述移动速度低于0.2m/s，和/或

如果所述桥头(13)与所述机门(3)之间的距离大于2.5m，则所述移动速度高于0.4m/s。

22.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，将所述飞机停放在MARS停机场(25)中；

所述MARS停机场(25)具有与一个乘客登机桥(10)关联的多个分离的中心线(24a-c)，

其中，为了确定所述目标位置(T1、T2)和/或为了检测所述假定位置(8)，使用所述飞机(1)停放在所述MARS停机场(25)的所述中心线(24a-c)中的哪个上的信息。

23.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在对接之前执行校准步骤，从而使用位于所述桥头(13)在待校准的相机(50、55)的视场(51、56)内的固定位置处的校准标签(53)。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，

其特征在于，

在完成用于将所述乘客登机桥(10)与所述目标位置(T1、T2)对准的所述桥头(13)的移动之后，执行验证步骤，

在所述验证步骤中，检查所述桥头(13)是否正确对准所述机门(3)。

25.一种用于乘客登机的装置，包括

乘客登机桥(10)，

控制装置(90)，其控制所述乘客登机桥(10)的桥头(13)的移动，

其中，所述控制装置(90)配置为控制根据权利要求1至24中任一项所述的方法。