DE102017123198A1

DE102017123198A1 - System und Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle

Info

Publication number: DE102017123198A1
Application number: DE102017123198.6A
Authority: DE
Inventors: Misha Kappelhoff; Rolf Bense; Daniel Lahidjanian
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20190108763A1; CN109634298A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System 10 zum Navigieren eines Flugzeugs 12 in einer Halle, mit mindestens einem mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen optischen Sensor 16, 18, wobei mittels des Sensors 16, 18 fortlaufend Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 erfassbar sind, und mit einer mit dem Sensor 16, 18 verbundenen Datenverarbeitungsvorrichtung 20, die einen Datenspeicher 22 aufweist auf dem Referenzdaten gespeichert sind, wobei mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 durch fortlaufendes Abgleichen erfasster Umgebungskonturdaten mit den Referenzdaten eine Flugzeug-Kollisionsgefahr detektierbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle.
Hintergrund der Erfindung
Flugzeuge werden beispielsweise zur Durchführung von Instandsetzungsmaßnahmen oder Reparaturmaßnahmen aus dem laufenden Flugbetrieb herausgenommen und in Hallen gezogen. Die entsprechenden Maßnahmen lassen sich im Halleninneren in der Regel leichter durchführen, da das Halleninnere weitestgehend von äußeren Wettereinflüssen geschützt ist. Neben dem vorbeschriebenen Fall werden nahezu vollständig fertiggestellte Flugzeuge auch beispielsweise zum Durchführen von Lackierarbeiten am Ende eines Flugzeugherstellungsprozesses in dafür vorgesehene Lackierhallen manövriert.
In beiden beispielhaft beschriebenen Situationen umfasst das Manövrieren des Flugzeugs in aller Regel das Einfahren des Flugzeugs in die Halle sowie das Ausfahren des Flugzeugs aus der Halle. Um dabei Kollisionen zu vermeiden, die zu hohen Folgekosten führen können (Schäden an der Struktur, Flugausfall, etc.) ist eine sichere Navigation im Sinne eines sicheren und kollisionsfreien Bewegens des Flugzeugs im Halleninneren wünschenswert.
Herkömmlicherweise wird das Ein- und Aushallen anhand manuell gesteuerter Zugfahrzeuge durchgeführt und mehrere Werker überwachen den Ein- und Ausfahrvorgang visuell. Um eine sichere derartige Navigation zu gewährleisten, ist es in der Regel erforderlich, dass mehrere Personen den Vorgang überwachen, da eine Person alleine typischerweise nicht alle Bereiche gleichzeitig einsehen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung beim Bewegen eines Flugzeuges in einer Halle, insbesondere beim Ein- oder Aushallen des Flugzeugs, ein sicheres und kollisionsfreies Navigieren des Flugzeugs zu ermöglichen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein System zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle, mit mindestens einem mit dem Flugzeug fest verbundenen optischen Sensor, wobei mittels des Sensors fortlaufend Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug erfassbar sind, und mit einer mit dem Sensor (datenkommunikativ) verbundenen Datenverarbeitungsvorrichtung, die einen Datenspeicher aufweist auf dem Referenzdaten gespeichert sind, wobei mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung durch fortlaufendes Abgleichen erfasster Umgebungskonturdaten mit den Referenzdaten eine Flugzeug-Kollisionsgefahr detektierbar ist. Durch das erfindungsgemäße System wird in vorteilhafter Weise eine sichere Navigation im Inneren der Halle möglich. Dabei werden potentielle Zusammenstöße und die damit einhergehenden Schäden vermieden. Das erfindungsgemäße System kann dabei ein automatisiertes Navigieren des Flugzeugs in der Halle unterstützen. Durch das erfindungsgemäße System kann in vorteilhafter Weise die Gefahr einer Kollision des Flugzeugs mit in der Flugzeugumgebung vorhandenen Gegenständen detektiert und somit eine Kollision vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist der Sensor mit der Datenverarbeitungsvorrichtung derart verbunden, dass eine Datenkommunikation zwischen Sensor und Datenverarbeitungsvorrichtung möglich ist. Mit anderen Worten: Es können Datensignale zwischen Sensor und der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgetauscht werden. Beispielsweise ist die Datenverarbeitungsvorrichtung an dem Flugzeug montiert und mit dem oder den Sensoren über Datenkabel elektrisch leitend verbunden.
Das Erfassen der Umgebungskonturdaten erfolgt erfindungsgemäß in einer (Rundum-)Umgebung des Flugzeugs. Typische Reichweiten der Umgebungskonturdatenerfassung betragen dabei bis zu ca. 80 Meter. Erfindungsgemäß werden die Umgebungskontur in Polarkoordinaten erfasst. Das Erfassen der Umgebungskonturdaten erfolgt erfindungsgemäß fortlaufend, d.h. zeitlich wiederholt bzw. in zeitlich aufeinander folgenden Abständen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungskonturdaten Halleninnenkonturdaten erfassbar sind und dass die gespeicherten Referenzdaten Halleninnenkonturreferenzdaten sind, wobei durch deren Abgleich eine Ist-Position des Sensors relativ zur Halleninnenkontur ermittelbar ist, und wobei durch Vergleichen der ermittelten Ist-Position mit Sensor-Soll-Positionen mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr detektierbar ist. Durch das System gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kollisionsgefahr zwischen dem Flugzeug und der Halle detektiert werden. Entsprechend kann das Flugzeug sicher im Inneren der Halle bewegt bzw. navigiert werden ohne dass es zu einer unbeabsichtigten Kollision mit der Halle kommt. Insbesondere während des Hinein- oder Hinausbewegens des Flugzeugs in die bzw. aus der Halle heraus ermöglicht das erfindungsgemäße System eine sichere bzw. kollisionsfreie Navigation.
Die Sensor-Soll-Positionen sind typischerweise ebenfalls auf dem Datenspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung gespeichert. Typischerweise sind die Sensor-Soll-Positionen solche Positionen des Sensors und mittelbar auch des Flugzeugs, bei denen aufgrund der vorbekannten Flugzeuggeometrie und der vorbekannten Halleninnengeometrie bzw. Halleninnenkontur keine Kollisionen stattfinden können. Bei den Halleninnenkonturreferenzdaten handelt es sich um Innenkonturdaten der Halle, die vorbekannt bzw. vordefiniert sind (und z.B. in gespeicherter Form in der Datenverarbeitungsvorrichtung vorliegen).Da der Sensor fest mit dem Flugzeug verbunden ist und somit seine Relativposition gegenüber dem Flugzeug stets unverändert bleibt, ist immer dann, wenn eine Ist-Position des Sensors ermittelt wurde bzw. bekannt ist, mittelbar auch eine Ist-Position (sowie die Ist-Ausrichtung) des gesamten Flugzeugs bekannt. Die Sensor-Soll-Positionen, bei denen aufgrund der bekannten Halleninnenkontur und der bekannten Flugzeug(außen-)geometrie bzw. der bekannten Flugzeug(außen-)kontur keine Hallenkollision möglich ist, sind ebenfalls vorbekannt und liegen in gespeicherter Form (zum Beispiel im Datenspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung) vor. Das Ereignis „Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr“ tritt dann ein, wenn sich die ermittelte Ist-Position des Sensors bis auf einen festgelegten Toleranzwert oder Schwellenwert solchen Sensor-Positionen nähert, bei denen eine Kollision gegeben ist. Wird ein solcher Toleranzwert übertroffen, so kann beispielsweise ein Warnsignal ausgegeben werden sodass eine weitere Bewegung des Flugzeugs unmittelbar eingestellt und eine Kollision verhindert werden kann. Als ein derartiges Warnsignal sind beispielsweise visuelle und/oder akustische Signale denkbar. Bevorzugt können entlang der Halleninnenkontur Reflektoren angeordnet sein. Dies erhöht vorteilhaft die Genauigkeit beim Erfassen der Halleninnenkontur bzw. der Umgebungskonturdaten und somit die Genauigkeit der Ist-Position des Sensors.
Eine ebenfalls bevorzugte alternative Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungskonturdaten Raumkonturdaten der Flugzeugumgebung erfassbar sind und dass die gespeicherten Referenzdaten Konturdaten eines das Flugzeug umgebenden virtuellen Schutzfeldes sind, wobei eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr detektiert ist, wenn der Abgleich ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten zumindest teilweise innerhalb des virtuellen Flugzeugschutzfeldes liegen. Das heißt, es ist mittels des Systems gemäß dieser Ausführungsform eine Kollisionsgefahr zwischen Flugzeug und einem Objekt detektierbar welches sich unvorhergesehener Weise in der unmittelbaren Umgebung des Flugzeugs aufhält (Genauer: In einem virtuellen Flugzeugschutzfeld). Durch das System kann das Flugzeug sicher im Inneren der Halle bewegt bzw. navigiert werden ohne dass es zu einer unbeabsichtigten Kollision mit einem Objekt kommt, dass sich möglicherweise noch in der Halle befindet (beispielsweise ein dort zurückgelassenes Kraftfahrzeug oder dergleichen). Bei den Flugzeugschutzfeld-Konturdaten handelt es sich um Konturdaten eines Flugzeug-Schutzfeldes, die vorbekannt bzw. vordefiniert sind (und z.B. in gespeicherter Form auf dem Datenspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung vorliegen). Das Flugzeug-Schutzfeld kann ein die Außenkontur des Flugzeugs in allen drei Raumrichtungen um einen festgelegten Abstand umgebender Bereich sein.
Das Ereignis „Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr“ tritt dann ein, wenn der Abgleich ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes liegen. Dann kann beispielsweise ein Warnsignal ausgegeben werden, sodass eine weitere Bewegung des Flugzeugs unmittelbar eingestellt und eine Kollision mit dem Objekt verhindert werden kann. Als ein derartiges Warnsignal sind beispielsweise visuelle und/oder akustische Signale denkbar.
Ferner ist eine Ausführungsform des Systems bevorzugt, bei der der optische Sensor an dem Bugfahrwerk des Flugzeugs derart angeordnet ist, dass im ausgefahrenen Zustand des Bugfahrwerks für den Sensor ein Überwachungsbereich einsehbar ist, der zumindest zwei seitliche und einen vorderen Flugzeugbereich umfasst. Auf diese Weise wird vorrangig derjenige Bereich der Flugzeugumgebung erfasst, der für eventuelle Flugzeug-Kollisionen aufgrund der am häufigsten vorkommenden Bewegungsrichtung von besonderer Wichtigkeit ist. Die zwei seitlichen Flugzeugbereiche umfassen typischerweise die gesamten Bereiche um die beiden Tragflächen herum. Der vordere Flugzeugbereich umfasst typischerweise den gesamten vorderen Flugzeugrumpfbereich sowie einen daran in Flugrichtung nach vorne anschließenden Bereich.
Bevorzugt umfasst das System mindestens einen weiteren optischen Sensor, durch den fortlaufend zusätzliche Umgebungskonturdaten erfassbar sind, und der mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden ist. Durch die zusätzliche Erfassung von Umgebungskonturdaten wird die Detektion einer Kollisionsgefahr verbessert (zum Beispiel deren Genauigkeit erhöht) und/oder ihr geometrisch erfassbarer Bereich kann vergrößert werden (beispielsweise kann dadurch auch in die rückwärtige Richtung des Flugzeugs eine Umgebungskonturdaten-Erfassung ermöglicht werden). Ferner können der eine oder die mehreren optischen Sensoren derart auf unterschiedlichen Höhen des Flugzeugs angeordnet werden, dass in alle das Flugzeug umgebenden Bereiche eine Erfassung von Umgebungskonturdaten erfolgt.
Bevorzugt sind der oder die optischen Sensoren als optoelektronische Sensoren ausgebildet, insbesondere sind der oder die Sensoren als zweidimensionale Laserscanner ausgebildet. Durch einen optoelektronischen Sensor bzw. einen zweidimensionalen Laserscanner kann beispielsweise mittels Rotieren eines Laser-Abtaststrahls innerhalb einer zweidimensionalen Ebene sowie Empfangen von Reflexionen bzw. Remissionen dieses Abtaststrahls (d.h. Reflexionen bzw. Remissionen an Gegenständen, die diese zweidimensionale Ebene schneiden) eine zweidimensionale Geometrie der erfassten Rundum-Umgebung als Umgebungskonturdaten erzeugt werden (z.B. des Inneren einer Flugzeughalle, also so genannte Halleninnenkonturdaten oder von in nächster Umgebung zum Flugzeug stehenden Objekten, also so genannte Raumkonturdaten der Flugzeugumgebung). Die von dem rotierenden Abtaststrahl erzeugten Reflexionen bzw. Remissionen können von dem optoelektronischen Sensor bzg. Laserscanner wieder empfangen werden, wobei aus der Laufzeit die Entfernung der reflektierenden bzw. remittierenden Gegenstände als Umgebungskonturdaten in Polarkoordinaten erfasst werden können. Der oder die optoelektronischen Sensoren bzw. zweidimensionalen Laserscanner können grundsätzlich batteriebetrieben sein, wobei die Batterie entweder individuell an dem jeweiligen Sensor vorgesehen sein kann oder flugzeugseitig montiert sein kann. Ferner ist alternativ denkbar, dass die Sensoren an dem elektrischen Flugzeugbordnetz angeschlossen sind, um die Sensoren mit elektrischer Energie zu versorgen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist flugzeugseitig mindestens eine Kopplungseinrichtung vorgesehen, mittels derer der oder die optischen Sensoren lösbar mit dem Flugzeug verbindbar sind. Der optische Sensor ist somit in eine drehfest (d.h. drehunbeweglich) mit dem Flugzeug verbundene Navigierposition einsetzbar. Ferner kann der Sensor nach der Hallennavigation wieder von dem Flugzeug gelöst bzw. entfernt werden. Um sicherzustellen, dass der oder die drehfest mit der Kopplungseinrichtung verbundenen Sensoren eine korrekte Relativposition zum restlichen Flugzeug aufweisen, können die Sensoren jeweils durch Erfassen der sie umgebenden Flugzeuggeometrie und Abgleichen der erfassten Flugzeuggeometrie mit einer Soll-Flugzeuggeometrie überprüfen, ob sie korrekt ausgerichtet sind oder ob sie möglicherweise falsch (mit einer ungewünschten Orientierung gegenüber dem Flugzeug) eingesetzt wurden. In letzterem Fall kann ein entsprechender Warnton ausgegeben werden, sodass anschließend ein korrektes Einsetzen erfolgen kann.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform ist die Datenverarbeitungsvorrichtung hallenseitig montiert und die Datenverarbeitungsvorrichtung und der oder die optischen Sensoren weisen eine Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von Umgebungskonturdaten und Referenzdaten auf. Auf diese Weise kann die Datenverarbeitungsvorrichtung vorteilhaft vom Flugzeug getrennt angeordnet sein und über die Sende- und Empfangseinrichtungen mit dem oder den Sensoren kommunizieren. Flugzeugseitig ist somit das Vorsehen der Datenverarbeitungsvorrichtung nicht erforderlich, was in vorteilhafter Weise mit einer entsprechenden Gewichtsersparnis verbunden ist. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann beispielsweise mittels eines WLAN (Wireles Local Area Network) mit dem oder den Sensoren kommunizieren.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle mit den Verfahrensschritten: Fortlaufendes Erfassen von Halleninnenkonturdaten relativ zum Flugzeug als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug fest verbundenen optischen Sensors; Abgleichen der erfassten Halleninnenkonturdaten mit Halleninnenkonturreferenzdaten als Referenzdaten um fortlaufend eine Ist-Position des optischen Sensors relativ zur Halleninnenkontur zu ermitteln; Vergleichen der ermittelten Ist-Position mit gespeicherten Sensor-Soll-Positionen um eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr zu detektieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Wesentlichen mit denselben Vorteilen verbunden wie das erfindungsgemäße System zur Detektion einer Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle mit den Verfahrensschritten: Fortlaufendes Erfassen von Raumkonturdaten der Flugzeugumgebung als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug fest verbundenen optischen Sensors; Abgleichen der erfassten Raumkonturdaten mit Konturdaten eines Flugzeugschutzfeldes als Referenzdaten; Detektieren einer Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr wenn der Abgleich ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Wesentlichen mit denselben Vorteilen verbunden wie das erfindungsgemäße System zur Detektion einer Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr.
Die oben beschriebenen Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen der Ausführungsform entnommen werden, welche im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben wird.
Figurenliste
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente, Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrativ und nicht beschränkend sind. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisend“ nicht andere Elemente aus und der unbestimmte Artikel „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Alleinig der Umstand, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, beschränkt nicht den Gegenstand der Erfindung. Auch Kombinationen dieser Merkmale können vorteilhaft eingesetzt werden. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht den Umfang der Ansprüche beschränken. Die Figuren sind nicht maßstäblich zu verstehen sondern haben nur schematischen und illustrativen Charakter. Es zeigen

1 eine Draufsicht auf eine Halle und auf ein Flugzeug mit einem erfindungsgemäßen System zum Navigieren des Flugzeugs in der Halle gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei das System in der dargestellten Situation keine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr detektiert,
2 eine Draufsicht auf die Halle und das Flugzeug gemäß 1, wobei das System in der dargestellten Situation eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr detektiert,
3 eine Draufsicht auf eine Halle und auf ein Flugzeug mit einem erfindungsgemäßen System zum Navigieren des Flugzeugs in der Halle gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei das System in der dargestellten Situation keine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr detektiert,
4 eine Draufsicht auf die Halle und das Flugzeug gemäß 3, wobei das System in der dargestellten Situation eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr detektiert,
5 eine Draufsicht auf ein System zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der eine Datenverarbeitungsvorrichtung flugzeugseitig angeordnet ist,
6 eine Draufsicht auf ein System zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle gemäß einer anderen Ausführungsform, bei der eine Datenverarbeitungsvorrichtung hallenseitig angeordnet ist,
7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle gemäß den 1 bzw. 2, und
8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Navigieren eines Flugzeugs in einer Halle gemäß den 3 bzw. 4.

Die 1 zeigt eine Halle 14 und ein Flugzeug 12 mit einem System 10 zum Navigieren des Flugzeugs 12 in der Halle 14. Das System 10 ist dazu geeignet zu detektieren, ob eine Hallen-Kollisionsgefahr für das Flugzeug 12 besteht. In der in 1 dargestellten Situation, die sich beispielsweise beim Ein- oder Ausfahren des Flugzeugs 12 in die Halle 14 ergeben kann, besteht keine Hallen-Kollisionsgefahr, da das Flugzeug 12 an keiner Stelle mit der Halle 14 bzw. den Hallenwänden zu kollidieren droht (insbesondere nicht im Bereich der Hallentorränder und der Flugzeugtragflächen).
Das System 10 umfasst einen mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen optischen Sensor 16 mittels dessen fortlaufend Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 erfassbar sind. In der 1 ist der Sensor 16 als ein zweidimensionaler Laserscanner ausgebildet, der zum einen rotierend einen Abtaststrahl 8 aussendet (vgl. Pfeil 7) und zum anderen Reflexionen bzw. Remissionen empfängt, die sich durch den einfallenden Abtaststrahl 8 entlang der Halleninnenkontur bzw. entlang von an der Halleninnenseite 14 angeordneten Reflektoren 6 ergeben. Auf diese Weise kann der Sensor 16 Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 erfassen.
2 zeigt das Flugzeug 12 mit dem System 10 gemäß 1 in einer beispielhaften Situation in der das Flugzeug 12 derart gegenüber der Halle 14 positioniert ist, dass es bei weiterem Vorwärtsfahren in die Halle 14 zu einer Hallen-Kollision kommen würde (im Bereich des linken Flugzeugtriebwerks). Das System 10 detektiert in der dargestellten Situation eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr.
Die 3 zeigt ebenfalls eine Halle 14 und ein Flugzeug 12 mit einem System 10 zum Navigieren des Flugzeugs 12 in der Halle 14. Das System 10 ist dazu geeignet zu detektieren, ob eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr für das Flugzeug 12 besteht. In der in 3 dargestellten Situation, die sich beispielsweise beim Ein- oder Ausfahren des Flugzeugs 12 in die Halle 14 ergeben kann, besteht keine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr, da das Objekt 50 nicht innerhalb eines das Flugzeug 12 umgebenden virtuellen Flugzeugschutzfeldes 24 liegt. Ein Objekt 50, mit dem eine unerwünschte Kollision stattfinden kann, kann beispielsweise ein in der Halle 14 stehendes Kraftfahrzeug oder ein anderer Gegenstand sein.
Das System 10 umfasst unter anderem einen mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen optischen Sensor 16 mittels dessen fortlaufend Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 erfassbar sind. In der 3 ist der Sensor 16 als ein zweidimensionaler Laserscanner ausgebildet, der zum einen rotierend einen Abtaststrahl 8 aussendet (vgl. Pfeil 7) und zum anderen Reflexionen bzw. Remissionen empfängt, die sich durch den einfallenden Abtaststrahl 8 auf dem Objekt 50 ergeben. Auf diese Weise kann der Sensor 16 Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 erfassen. Der optische Sensor 16 ist im Bereich des Bugfahrwerks des Flugzeugs 12 derart angeordnet, dass dieser im ausgefahrenen Zustand des Bugfahrwerks in der Lage ist, einen Überwachungsbereich einzusehen, der zwei seitliche Flugzeugbereiche 26 und einen vorderen Flugzeugbereich 28 umfasst.
4 zeigt das Flugzeug 12 mit dem System 10 gemäß 1 in einer beispielhaften Situation, in der das Flugzeug 12 derart positioniert ist, dass es bei weiterem Vorwärtsfahren in die Halle 14 zu einer Objekt-Kollision kommen würde (im Bereich der rechten Flugzeugtragfläche). Das System 10 detektiert in der dargestellten Situation eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr, da das Objekt 50 zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes 24 liegt.
Die 5 zeigt die flugzeugseitig verbauten Komponenten eines Systems 10, das gemäß den 1 bis 4 dazu geeignet ist, eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr oder eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr zu detektieren. Das System 10 umfasst einen mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen ersten optischen Sensor 16 und einen ebenfalls mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen zweiten Sensor 18. Die Sensoren 16,18 sind dazu geeignet, fortlaufend Umgebungskonturdaten relativ zum Flugzeug 12 zu erfassen und können insbesondere als optoelektronische Sensoren bzw. als zweidimensionale Laserscanner ausgebildet sein. Als solche können diese einen rotierenden Abtaststrahl 8 aussenden (vgl. Pfeil 7) und Reflexionen bzw. Remissionen von Umgebungskonturen empfangen, wobei aus der Laufzeit der Reflexionen bzw. Remissionen die Entfernung der reflektierenden bzw. remittierenden Objekte ableitbar sind und als Umgebungskonturdaten in Polarkoordinaten erfassbar sind. Das System 10 umfasst ferner eine mit dem ersten und dem zweiten Sensor 16,18 über Datenkabel 30 verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung 20, die einen Datenspeicher 22 aufweist.
In 6 ist eine alternative Ausführungsform zu der 5 dargestellt, bei der die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 hallenseitig montiert ist und die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und der oder die optischen Sensoren 16, 18 jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung 32 zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen. Dadurch dass dieses System 10 auf eine flugzeugseitig angeordnete Datenverarbeitungsvorrichtung 20 verzichtet, kann in vorteilhafter Weise deren Gewicht flugzeugseitig eingespart werden. Die hallenseitig montierte Datenverarbeitungsvorrichtung 20 kann beispielsweise über ein WLAN mit dem oder den Sensoren 16, 18 kommunizieren. Der Datenspeicher 22 ist beispielsweise in die Datenverarbeitungsanlage 20 integriert. Die im Bereich der beiden Sensoren 16,18 dargestellten Pfeile 7 deuten die Rotationsrichtung der Abtaststrahlen 8 der optoelektronischen Sensoren 16,18 an.
Insbesondere bei der in der 6 dargestellten Ausführungsform des Systems 10 kann flugzeugseitig mindestens eine nicht dargestellte Kopplungseinrichtung vorgesehen sein, durch die der oder die optischen Sensoren 16, 18 mitsamt den entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtungen 32 lösbar an dem Flugzeug 12 befestigt werden können. Dies bedeutet, dass die Sensoren 16, 18 und sensorseitigen Sende- und Empfangseinrichtungen 32 gewissermaßen lose (unabhängig) vom Flugzeug 12 aufbewahrt und zur Navigation in der Halle 14 von Werkern mit der flugzeugseitigen Kopplungseinrichtung drehfest verbunden werden können. Nach der erfolgten Navigation können die Sensoren 16, 18 zusammen mit den entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtungen 32 wieder von der Kopplungseinrichtung bzw. dem Flugzeug 12 entfern werden. Auf diese Weise sind flugzeugseitig außer der Kopplungseinrichtung keine weiteren Komponenten des Systems 10 dauerhaft vorzusehen.
Die 7 zeigt anhand eines schematischen Blockschaltbildes den prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Navigieren eines Flugzeugs 12 in einer Halle 14, wie es die vorbeschriebenen Systeme 10 gemäß den 5 und 6 durchführen. Durch das Verfahren kann eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr 68 detektiert werden (vgl. 1 und 2). In einem ersten Verfahrensschritt werden dabei fortlaufend Halleninnenkonturdaten 60 relativ zum Flugzeug 12 als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen optischen Sensors 16, 18 erfasst 40. Anschließend werden die fortlaufend erfassten Halleninnenkonturdaten 60 mit vorbekannten Halleninnenkonturreferenzdaten 62 abgeglichen 42, um fortlaufend eine Ist-Position 64 des optischen Sensors 16, 18 relativ zur Halleninnenkontur zu ermitteln 44. Schließlich kann in einem letzten Verfahrensschritt die ermittelte Ist-Position 64 mit ebenfalls gespeicherten Sensor-Soll-Positionen 66 verglichen werden 46, um eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr 68 zu detektieren 48.
In 8 ist anhand eines weiteren Blockschaltbildes der prinzipielle Ablauf eines alternativen Verfahrens zum Navigieren eines Flugzeugs 12 in einer Halle 14 dargestellt. Dieses Verfahren kann mittels der vorbeschriebenen Systeme 10 gemäß den 5 und 6 durchgeführt werden um eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr 84 zu detektieren (vgl. 3 und 4). In einem ersten Verfahrensschritt werden fortlaufend Raumkonturdaten 80 der Flugzeugumgebung als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug 12 fest verbundenen optischen Sensors 16, 18 erfasst 40. Anschließend werden die erfassten Raumkonturdaten 80 mit Konturdaten 82 eines Flugzeugschutzfeldes 24 abgeglichen 42. Wenn dieser Abgleich 42 ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten 80 zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes 24 liegen, ist die Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr 84 detektiert 48.

Claims

System (10) zum Navigieren eines Flugzeugs (12) in einer Halle (14), mit: mindestens einem mit dem Flugzeug (12) fest verbundenen optischen Sensor (16; 18), wobei mittels des Sensors (16; 18) fortlaufend Umgebungskonturdaten (60; 80) relativ zum Flugzeug (12) erfassbar sind, und mit einer mit dem Sensor (16; 18) verbundenen Datenverarbeitungsvorrichtung (20), die einen Datenspeicher (22) aufweist auf dem Referenzdaten (62; 82) gespeichert sind, wobei mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung (20) durch fortlaufendes Abgleichen erfasster Umgebungskonturdaten (60; 80) mit den Referenzdaten (62; 82) eine Flugzeug-Kollisionsgefahr (68; 84) detektierbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungskonturdaten Halleninnenkonturdaten (60) erfassbar sind, und dass die gespeicherten Referenzdaten Halleninnenkonturreferenzdaten (62) sind, wobei durch deren Abgleich eine Ist-Position (64) des Sensors (16; 18) relativ zur Halleninnenkontur ermittelbar ist, und wobei durch Vergleichen der ermittelten Ist-Position (64) mit Sensor-Soll-Positionen (66) mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung (20) eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr (68) detektierbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungskonturdaten Raumkonturdaten (80) der Flugzeugumgebung erfassbar sind, und dass die gespeicherten Referenzdaten Konturdaten (82) eines das Flugzeug (12) umgebenden Schutzfeldes (24) sind, wobei eine Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr (84) detektiert ist, wenn der Abgleich ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten (80) zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes (24) liegen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (16) an dem Bugfahrwerk des Flugzeugs (12) derart angeordnet ist, dass im ausgefahrenen Zustand des Bugfahrwerks für den Sensor (16) ein Überwachungsbereich einsehbar ist, der seitliche (26) und einen vorderen Flugzeugbereich (28) umfasst.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens einen weiteren optischen Sensor (18), durch den fortlaufend zusätzliche Umgebungskonturdaten (60, 80) erfassbar sind, und der mit der Datenverarbeitungsvorrichtung (20) verbunden (30) ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die optischen Sensoren (16; 18) als optoelektronische Sensoren ausgebildet sind, insbesondere dass der oder die Sensoren (16; 18) als zweidimensionale Laserscanner ausgebildet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass flugzeugseitig mindestens eine Kopplungseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der oder die optischen Sensoren (16; 18) lösbar mit dem Flugzeug (12) verbindbar sind.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (20) hallenseitig montiert ist und die Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und der oder die optischen Sensoren (16; 18) eine Sende- und Empfangseinrichtung (32) zum Senden und Empfangen von Umgebungskonturdaten (60, 80) und Referenzdaten (62, 82) aufweisen.
Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs (12) in einer Halle (14), mit den Verfahrensschritten: Fortlaufendes Erfassen (40) von Halleninnenkonturdaten (60) relativ zum Flugzeug (12) als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug (12) fest verbundenen optischen Sensors (16; 18); Abgleichen (42) der erfassten Halleninnenkonturdaten (60) mit Halleninnenkonturreferenzdaten (62) als Referenzdaten um fortlaufend eine Ist-Position (64) des optischen Sensors (16; 18) relativ zur Halleninnenkontur zu ermitteln (44); Vergleichen (46) der ermittelten Ist-Position (64) mit gespeicherten Sensor-Soll-Positionen (66) um eine Flugzeug-Hallen-Kollisionsgefahr (68) zu detektieren (48).
Verfahren zum Navigieren eines Flugzeugs (12) in einer Halle (14), mit den Verfahrensschritten: Fortlaufendes Erfassen (40) von Raumkonturdaten (80) der Flugzeugumgebung als Umgebungskonturdaten mittels eines mit dem Flugzeug (12) fest verbundenen optischen Sensors (16; 18); Abgleichen (42) der erfassten Raumkonturdaten (80) mit Konturdaten (82) eines Flugzeugschutzfeldes (24) als Referenzdaten; Detektieren (48) einer Flugzeug-Objekt-Kollisionsgefahr (84) wenn der Abgleich (42) ergibt, dass die erfassten Raumkonturdaten (80) zumindest teilweise innerhalb des Flugzeugschutzfeldes (24) liegen.