DE19602607C1 - Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier - Google Patents

Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier

Info

Publication number
DE19602607C1
DE19602607C1 DE1996102607 DE19602607A DE19602607C1 DE 19602607 C1 DE19602607 C1 DE 19602607C1 DE 1996102607 DE1996102607 DE 1996102607 DE 19602607 A DE19602607 A DE 19602607A DE 19602607 C1 DE19602607 C1 DE 19602607C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aircraft
bow
docking
distance image
camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1996102607
Other languages
German (de)
Inventor
Max Dr Eibert
Harald Dipl Phys Hopfmueller
Christoph Dr Schaefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dornier GmbH
Original Assignee
Dornier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dornier GmbH filed Critical Dornier GmbH
Priority to DE1996102607 priority Critical patent/DE19602607C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19602607C1 publication Critical patent/DE19602607C1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64FGROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/002Taxiing aids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves

Abstract

The method employs a range-imaging camera (1) to generate raw data for evaluation by an integrated microprocessor (2). A programmable read-only memory (3) holds software for recognition and position measurement of the aircraft's nosecone. An external interface (4) allows communication at a low data rate with an external computer. The field of view of the camera is fixed and the nose position is located by Hough transform allowing a predetermined imprecision in at least one co-ordinate direction to compensate for statistical inaccuracies in the measurements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Andocken eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for docking an aircraft according to the Preamble of claim 1.

Ein Flugzeug-Andocksystem hat die Aufgabe, den bei der Ankunft eines Pas­ sagierflugzeugs am Gate erforderlichen Lotsen zu ersetzen. Ohne einen Lot­ sen ist der Pilot nicht in der Lage, seinen Stoppunkt hinreichend genau anzu­ fahren.An aircraft docking system does the job when a pass arrives to replace pilot aircraft required at the gate. Without a solder The pilot is unable to set his stop point with sufficient accuracy drive.

Bekannt sind bisher Flugzeugandocksysteme, die nach sogenannten Parallel­ verfahren (passiv) arbeiten. Entlang der Einrolleitlinie sind eindimensionale Rangefinder angeordnet.So far, aircraft docking systems based on so-called parallel are known process (passive) work. Along the Einrollitlinie are one-dimensional Rangefinder arranged.

Aus der DE 40 09 668 A1 ist ein Verfahren zum Andocken eines Flugzeugs bekannt, bei der die aktuelle Position des Flugzeugs durch Auswertung eines Videobilds ermittelt wird. Anstatt einer Videokamera kann auch eine Ultra­ schalldetektorzeile oder eine Radarantenne als Sensor eingesetzt werden.DE 40 09 668 A1 describes a method for docking an aircraft known in which the current position of the aircraft by evaluating a Video image is determined. Instead of a video camera, an Ultra can also be used sound detector line or a radar antenna can be used as a sensor.

Die DE 43 01 637 A1 beschreibt ein weiteres Verfahren zum Andocken ei­ nes Flugzeugs, bei dem mit einer Entfernungsbildkamera zyklisch Entfer­ nungsbilder von dem andockenden Flugzeug aufgenommen werden. Aus den aufgenommenen Entfernungsdaten wird durch Vergleich mit einer flugzeugty­ pischen Rumpfspitzenschablone die aktuelle Position der Rumpfspitze ermit­ telt.DE 43 01 637 A1 describes a further method for docking egg  nes aircraft, in which a distance image camera cyclically removes Images of the docking aircraft are recorded. From the The distance data recorded is compared with an aircraft type The fuselage tip template determines the current position of the fuselage tip telt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Andocken eines Flugzeugs anzugeben, daß auch bei verrauschtem Signal und unabhängig von den kon­ kreten Illuminationsverhältnissen die aktuellen Positionswerte des andocken­ den Flugzeugbugs in Echtzeit ausgibt. The object of the invention is a method for docking an aircraft indicate that even with a noisy signal and regardless of the con the current position values of the dock reports the aircraft bugs in real time.  

Diese Aufgaben werden mit dem Verfahren nach Patentan­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstände weiterer An­ sprüche.These tasks are accomplished with the patentan method spell 1 solved. Advantageous training is the subject of further claims.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Piloten während des Ein­ parkvorgangs die jeweilige Position seines Flugzeugs maschinell angezeigt, z. B. auf einem weithin sichtbaren, am Gate angebrachten Display. Ein solches Andocksystem benötigt als "sehende" Komponente ein optisches Gerät in der Form einer Entfernungsbildkamera, welches fest am Gate installiert wird und welches das einparkende Flugzeug von vorne erfaßt.In the method according to the invention, the pilot is during the one the respective position of his aircraft is automatically displayed during the parking process, e.g. B. on a widely visible, attached to the gate display. Such one Docking system requires an optical device in the "seeing" component Form of a distance camera, which is permanently installed at the gate and which detects the parking plane from the front.

Das Verfahren arbeitet automatisch. Es erhält lediglich zu Beginn eines jeden An­ dockvorganges als Input den Flugzeugtyp, dessen Bugposition zu bestimmen ist. Output sind die aktuellen Positionskoordinaten in zwei Dimensionen.The process works automatically. It only receives at the beginning of each one docking process as input to determine the aircraft type, its bow position is. Output are the current position coordinates in two dimensions.

Das Verfahren arbeitet autonom. Insbesondere ist weder eine Markierung an den Flugzeugen anzubringen noch müssen diese oder das Rollfeld in ir­ gendeiner Weise zusätzlich ausgerüstet werden.The process works autonomously. In particular, neither is a mark to attach to the aircraft nor must these or the tarmac in ir in some way.

Darüberhinaus weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
Das Verfahren funktioniert gleichermaßen bei Tag und bei Nacht.
In addition, the invention has the following advantages:
The procedure works equally during the day and at night.

Das Verfahren hat eine Reichweite von mindestens 100 m.The method has a range of at least 100 m.

Abbildender Sensor - die Bugposition wird in beiden horizontalen Dimensio­ nen bestimmt. Imaging sensor - the bow position is in both horizontal dimensions determined.  

Objekterkennung - das Verfahren liefert auch bei fahrendem Flugzeug gute Ge­ nauigkeitswerte.Object detection - the method delivers good ge even when the aircraft is moving accuracy values.

Hohe Genauigkeit bei der Positionsbestimmung. Das Verfahren besitzt im Nach­ bereich eine Positioniergenauigkeit von 0,1 m (Varianz).High accuracy in position determination. The procedure has in the after range a positioning accuracy of 0.1 m (variance).

Das Verfahren besitzt eine Bildrate von wenigstens 3 Hz, damit auch der bewegte Flugzeugbug vermessen werden kann.The method has an image rate of at least 3 Hz, so that the moving aircraft bow can be measured.

Das Verfahren gibt die gemessenen Positionswerte in Echtzeit aus.The method outputs the measured position values in real time.

Das Verfahren spricht nur auf das angemeldete Flugzeug an.The procedure only responds to the registered aircraft.

Ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens ist in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Durch Integration von Sensor und Prozessor ergeben sich kompakte Abmessungen.A device for performing the method is housed in a single housing. Through integration The sensor and processor have compact dimensions.

Das Gerät kann durch Programmierung an unterschiedliche Betriebs­ positionen angepaßt werden.The device can be programmed to operate differently positions are adjusted.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems mit Hilfe von Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen:The following is an embodiment of the system according to the invention explained in detail with the help of figures. Show it:

Fig. 1 die Gesamtkonfiguration des erfindungsgemäßen Systems Fig. 1 shows the overall configuration of the system according to the invention

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Systemzustand Andocken Fig. 2 is a flowchart of the docking system state

Fig. 3 Skizze zur Erläuterung der schablonenbasierten unscharfen Hough­ transformation. Fig. 3 sketch to explain the template-based unsharp Hough transformation.

Das erfindungsgemäße Andocksystem besteht in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus eine Entfernungskamera 1 zur Rohdatengenerierung, einem integrierten, kommerziellen Mikroprozessor 2 zur Rohdatenauswer­ tung, einem PROM 3 mit Software zur Flugzeugbugerkennung und -positions­ vermessung sowie einer externen Schnittstelle 4 mit niedriger Datenrate zur Kommunikation mit einem externen Rechner (Ausgabe der Positionsergebnisse).In the embodiment shown in FIG. 1, the docking system according to the invention consists of a distance camera 1 for raw data generation, an integrated, commercial microprocessor 2 for raw data evaluation, a PROM 3 with software for aircraft bow detection and position measurement, and an external interface 4 with a low data rate for communication with an external computer (output of the position results).

Sämtliche Elemente 1, 2, 3, 4 können in einem Gehäuse integriert werden, so daß sich ein kompaktes Gesamtsystem ergibt.All elements 1 , 2 , 3 , 4 can be integrated in one housing, so that there is a compact overall system.

Die Entfernungsbildkamera (EBK) 1 erzeugt Entfernungsbilder folgender Güte:The distance image camera (EBK) 1 generates distance images of the following quality:

  • - Gesichtsfeld: 30°×30° (horizontal × vertikal)- Field of view: 30 ° × 30 ° (horizontal × vertical)
  • - Pixelauflösung: 0,5°×0,5° (horizontal × vertikal)- Pixel resolution: 0.5 ° × 0.5 ° (horizontal × vertical)
  • - Reichweite: 100 m- Range: 100 m
  • - Entfernungsauflösung: 0,06 m- Distance resolution: 0.06 m
  • - Meßwerteichung: vorhanden- Measured value calibration: available
  • - Meßrichtungseichung (bei mechanischem Scan): vorhanden- Measurement direction calibration (with mechanical scan): available
  • - Bildwiederholrate: 4 Hz- Refresh rate: 4 Hz

Für die Realisierung der EBK können z. B. die DE 39 42 770 C2 und die DE 43 20 485 A1 zugrunde gelegt werden.For the implementation of the SFBC, e.g. B. DE 39 42 770 C2 and DE 43 20 485 A1 can be used as a basis.

Der Mikroprozessor 2 ist ein kommerzieller RISC-Prozessor, der mit RAM, PROM und zwei Schnittstellen auf einer Platine implementiert ist. Die Prozes­ sorplatine wird als zusätzliche Einschubkarte in das Elektronikmodul der EBK integriert und muß folgende Leistungsanforderungen erfüllen:The microprocessor 2 is a commercial RISC processor, which is implemented with RAM, PROM and two interfaces on a circuit board. The processor board is integrated as an additional plug-in card in the electronics module of the EBK and must meet the following performance requirements:

  • - Prozessorleistung: 100 MIPS- Processor performance: 100 MIPS
  • - Speicher RAM: 8 MB- RAM memory: 8 MB
  • - Speicher PROM: 2 MB- PROM memory: 2 MB
  • - 1. Schnittstelle (intern zum Sensorfrontend): 40 kB/Sekunde- 1st interface (internal to the sensor front end): 40 kB / second
  • - 2. Schnittstelle (extern): 100 Baud- 2nd interface (external): 100 baud

Die Software 3 besteht aus einem kommerziellen, echtzeitfähigen, Multipro­ cessing-Betriebssystem und aus drei Anwendungsmodulen A, B, C, die als se­ parate Prozesse betrieben werden. Die Anwendungsmodule sind ein Modul A zum Einlesen der Rohdaten von der EBK über die interne Schnittstelle; ein Modul B zur Kommunikation mit einem externen Rechner über die externe Schnittstelle 4; ein Bildverarbeitungsmodul C zur Bugerkennung und -posi­ tionsvermessung.The software 3 consists of a commercial, real-time capable, multiprocessing operating system and three application modules A, B, C, which are operated as separate processes. The application modules are a module A for reading in the raw data from the SFBC via the internal interface; a module B for communication with an external computer via the external interface 4 ; an image processing module C for bug detection and position measurement.

Das Bildverarbeitungsmodul C besteht aus einer Ablaufsteuerung, die zwi­ schen den SystemzuständenThe image processing module C consists of a sequence control, which is between system conditions

  • (1) Standby(1) Standby
  • (2) Initialisierung(2) initialization
  • (3) Andocken(3) Docking

umschaltet. toggles.  

Default-Zustand ist das sogenannte Standby. In diesem Modus wartet das Sy­ stem auf einen externen Input, der einen Andockvorgang veranlaßt und den Typ des anzudockenden Flugzeugs mitteilt. Mit dieser Information tritt das Sy­ stem in den Initialisierungsmodus und anschließend in den Andockmodus.The default state is the so-called standby. The Sy is waiting in this mode stem to an external input that causes a docking process and the Type of aircraft to be docked. With this information the Sy occurs stem into initialization mode and then into docking mode.

Der Andockvorgang läuft zyklisch im Bildtakt ab. Dabei werden folgende Ver­ arbeitungsschritte nacheinander abgearbeitet (Fig. 2).The docking process runs cyclically in the picture cycle. The following processing steps are processed one after the other ( Fig. 2).

  • (1) Übernahme der Rohdaten aus dem Datenpuffer (bildweise).(1) Transfer of the raw data from the data buffer (image-wise).
  • (2) Dekodierung und Transformation der Rohdaten
    Die Sensormeßwerte werden in Entfernungsmeßwerte (in der Einheit Meter) umgerechnet, auf Gültigkeit überprüft, geeicht, einer Bildzeile und -spalte zugeordnet; die zugehörigen Meßrichtungen werden dynamisch hochgenau ermittelt und zur anschließenden Transformation der Meß­ werte in ihre vektorielle Darstellung im erdfesten Koordinatensystem ver­ wendet.
    (2) decoding and transformation of raw data
    The sensor measured values are converted into distance measured values (in the unit of meter), checked for validity, calibrated and assigned to an image line and column; the associated measuring directions are determined dynamically with high precision and used for the subsequent transformation of the measured values into their vector representation in the earth-fixed coordinate system.
  • (3) Schablonenbasierte, unscharfe Houghtransformation
    Aufgabe dieses Moduls ist die rechnerisch effiziente, robuste Lokalisie­ rung eines Flugzeugbugs in den Vektordaten (vgl. Anhang 1). Dazu ist eine 3D-Schablone erforderlich, die während der Initialisierungsphase aus einer zur Software gehörigen Datenbasis entnommen wird. Die kon­ ventionelle, "scharfe" Houghtransformation wird durch eine "unscharfe" ersetzt, um statistische Ungenauigkeiten bei den Meßwerten zu kompen­ sieren. Durch Auswertung der Houghtransformierten läßt sich erstens feststellen, ob sich der gesuchte Bug im Bild befindet; zweitens wird des­ sen optimale Position mit Subpixelgenauigkeit ermittelt.
    Die beschriebene Houghtransformation ist nur mit Vektordaten, wie sie die EBK generiert, zu verwenden. Deshalb funktioniert die beschriebene Software nur in Verbindung mit einer EBK.
    (3) Template-based, fuzzy Hough transformation
    The task of this module is the computationally efficient, robust localization of an aircraft bow in the vector data (see Appendix 1). This requires a 3D template, which is taken from a database belonging to the software during the initialization phase. The conventional, "sharp" Hough transformation is replaced by an "unsharp" to compensate for statistical inaccuracies in the measured values. By evaluating the Hough transform, you can first determine whether the bug you are looking for is in the image; secondly, its optimal position is determined with sub-pixel accuracy.
    The Hough transformation described can only be used with vector data as generated by the SFBC. The software described therefore only works in conjunction with an SFBC.
  • (4) Ergebnisanalyse und -ausgabe
    Ein aktuelles Ergebnis der Bugerkennung wird mit den Ergebnissen aus früheren Bildern verglichen. Erst wenn ein Bug mehrfach in aufeinander­ folgenden Bildern erkannt wurde, wird eine externe Ergebnisausgabe veranlaßt.
    (4) Analysis and output of results
    A current result of the bug detection is compared with the results from previous images. Only when a bug has been detected several times in successive pictures is an external result output initiated.

Der Gegenstand des Anspruchs 1 umfaßt die die für die Lösung des techni­ schen Problems entscheidende Kombination von spezieller Hardware mit spezieller Software. Die beschriebene Software ist nur in Verbindung mit der beschriebenen Hardware und nur zur Lösung des vorliegenden technischen Problems verwendbar.The subject of claim 1 includes those for the solution of the techni critical combination of special hardware with problems special software. The software described is only in connection with the described hardware and only to solve the present technical Problem usable.

Schablonenbasierte, unscharfe Houghtransformation zur Buger­ kennung von FlugzeugenTemplate-based, fuzzy Hough transformation to the Buger aircraft identification

Im folgenden wird der Ablauf der schablonenbasierten unscharfen Hough­ transformation, wie er in der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, be­ schrieben:The following is the flow of the template-based fuzzy hough transformation as performed in the present invention be wrote:

Gegeben sei ein erdfestes, rechtshändiges, kartesisches Koordinatensystem mit N Meßpunkten {(xi, yi, zi) | i = 1 . . . N}. Die x-Achse sei antiparallel zur Längsachse des ankommenden Flugzeugs ausgerichtet, die z-Achse weise nach oben. Die x, y-Ebene verlaufe parallel zum Rollfeld. Given an earth-proof, right-handed, Cartesian coordinate system with N measuring points {(x i , y i , z i ) | i = 1. . . N}. The x-axis is oriented antiparallel to the longitudinal axis of the incoming aircraft, the z-axis points upwards. The x, y plane runs parallel to the runway.

Gegeben sei außerdem eine SchablonenfunktionThere is also a template function

x′ =σ (y′, z); (y′, z) ε D, (1)x ′ = σ (y ′, z); (y ′, z) ε D, (1)

welche den Flugzeugbug dreidimensional und lokal beschreibe (Fig. 3). Wenn sich die Bugspitze am Ort x₀, y₀ befindet, genügen alle Punkte (x, y, z), die auf der Bugoberfläche liegen der Gleichungwhich describe the aircraft bow in three dimensions and locally ( FIG. 3). If the bow tip is at x₀, y₀, all points (x, y, z) that lie on the bow surface satisfy the equation

x-x₀=σ (y-y₀, z); (y-y₀, z) ε D (2)x-x₀ = σ (y-y₀, z); (y-y₀, z) ε D (2)

Es wird hier zunächst davon ausgegangen, daß die Bugschablone in der Höhe fixiert ist und daß die Buglängsachse parallel zur x-Achse verläuft. Später können diese Annahmen - um den Preis eines größeren Rechen­ aufwandes - aufgehoben werden.It is assumed here that the bow template in the Height is fixed and that the front longitudinal axis runs parallel to the x-axis. Later, these assumptions can be made - at the price of a larger rake effort - to be canceled.

Die Aufgabe besteht darin, einen Ort (x₀, y₀) auf dem Rollfeld zu finden, für den für möglichst viele Meßpunkte (xi(k), yi(k), zi(k)) gleichzeitig gilt:The task is to find a location (x₀, y₀) on the runway for which as many measurement points (x i (k) , y i (k) , z i (k) ) apply at the same time:

(yi(k)-y₀, zi(k)) ε D
k=1. . .M N
xi(k)3-x₀ = σ (yi(k)-y₀, zi(k)) (3)
(y i (k) -y₀, z i (k) ) ε D
k = 1. . .MN
x i (k) 3-x₀ = σ (y i (k) -y₀, z i (k) ) (3)

Der Einfachheit halber wird zunächst davon ausgegangen, daß die Meß­ punkte fehlerfrei sind.For the sake of simplicity, it is initially assumed that the measuring points are error-free.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Houghtransformierte h (x, y) generiert. Sie erhält den InitialwertThe Hough transform h (x, y) is generated to solve this task. It receives the initial value

h (x,y): ≡ 0 (4)h (x, y): ≡ 0 (4)

in der gesamten x, y-Ebene. Für jeden Meßpunkt (xi, yi, zi) sei für alle y mit (yi-y,zi) ε D ein Kurvensegment x = fi (y) wie folgt definiert:in the entire x, y plane. For each measuring point (x i , y i , z i ) let a curve segment x = f i (y) be defined as follows for all y with (y i -y, z i ) ε D:

fi(y): = xi - σ (yi - y, zi); (yi - y, zi) ε D (5)f i (y): = x i - σ (y i - y, z i ); (y i - y, z i ) ε D (5)

Auf dem Graphen Γi: = {(fi (y), y) | (yi-y, zi) ε D} liegen alle potentiellen Bugpo­ sitionen (x₀, y₀) für die (xi, yi, zi) ein Punkt auf dem Bug wäre. Dies sieht man sofort durch Einsetzen von (5) in (3). Der Sachverhalt ist für die Ebene z ≡ zi in Fig. 3 dargestellt. Zur Berechnung der Houghtransformierten wird nach­ einander für alle Meßpunkte (xi, yi, zi) der Wert der Funktion h (x, y) an allen Orten (x, y) ε Γi um eins erhöht:On the graph Γ i : = {(f i (y), y) | (y i -y, z i ) ε D} are all potential bug positions (x₀, y₀) for which (x i , y i , z i ) would be a point on the bow. You can see this immediately by inserting (5) into (3). The facts are shown for the level z ≡ z i in FIG. 3. To calculate the Hough transform, the value of the function h (x, y) at all locations (x, y) ε Γ i is increased by one for all measuring points (x i , y i , z i ):

h (x,y): = h (x,y) + 1 für alle (x, y) ε Γi (6)h (x, y): = h (x, y) + 1 for all (x, y) ε Γ i (6)

Am Ende dieser Schleife besitzt h (x, y) folgende Bedeutung: Wenn man die Bugspitze an den Ort (x, y) legte, lägen h (x, y) Meßpunkte auf der Bughülle. Zur Auswertung von h wird deshalb das Maximum (x₀, y₀) der Houghtransfor­ mierten bestimmt:At the end of this loop, h (x, y) has the following meaning: Put the bow tip at the location (x, y), there would be h (x, y) measuring points on the bow casing. To evaluate h, the maximum (x₀, y₀) of the Houghtransfor determined:

h (x₀, y₀) h (x, y) für alle x, y. (7)h (x₀, y₀) h (x, y) for all x, y. (7)

K < 0 bezeichnet die Mindestanzahl von Punkten, die auf einen Bug fallen müssen, damit dieser als erkannt gelten kann. FallsK <0 denotes the minimum number of points that fall on a bug must be recognized so that it can be recognized. If

h(x₀,y₀) K, (8)h (x₀, y₀) K, (8)

ist (x₀, y₀) die gesuchte Position des Bugs; andernfalls wurde kein Bug erkannt.(x₀, y₀) is the desired position of the bug; otherwise no bug was detected.

Bei der unscharfen Houghtransformation wird der Ungenauigkeit der Meß­ werte (xi, yi, zi) Rechnung getragen. Es werde eine Meßungenauigkeit von höchstens ±Δxmax in x-Richtung zugelassen. Es bezeichne für |Δx|Δxmax Γi (Δx) den parallel verschobenen Graphen Γi:With the unsharp Hough transformation, the inaccuracy of the measured values (x i , y i , z i ) is taken into account. A measurement inaccuracy of at most ± Δx max in the x direction is permitted. For | Δx | Δx max Γ i (Δx) denote the parallel shifted graph Γ i :

Γi (Δx): = {(fi (y) + Δx, y) | (yi-y, zi) ε D} (9)Γ i (Δx): = {(f i (y) + Δx, y) | (y i -y, z i ) ε D} (9)

Es bezeichne w (Δx) weiterhin eine Gewichtsfunktion mit Werten zwischen 0 und 1:Let w (Δx) denote a weight function with values between 0 and 1:

0 w (Δx)1 (10)0 w (Δx) 1 (10)

die einem Meßpunkt mit Fehler Δx ein Gewicht zuweist. Üblicherweise istwhich assigns a weight to a measuring point with error Δx. Usually is

w(0)= 1;
w (±Δxmax) = 0 (11)
w (0) = 1;
w (± Δx max ) = 0 (11)

Mit diesen Vereinbarungen ändert sich die vom i-ten Meßpunkt verursachte Aufdatung (6) der Houghtransformierten h (x, y) wie folgt:With these agreements, the one caused by the ith measuring point changes Finding (6) the Hough transformed h (x, y) as follows:

für alle -Δxmax Δx Δxmax
und alle (x, y) ε Γi (Δx) setze
for all -Δx max Δx Δx max
and set all (x, y) ε Γ i (Δx)

h (x, y): = h (x, y) + w (Δx) (6′)h (x, y): = h (x, y) + w (Δx) (6 ′)

In Fig. 3 ist außer Γi (0) noch Γi (-Δxmax) und Γi (Δxmax) eingezeichnet.In Fig. 3 is other than Γ i (0) still Γ i (-Δx max) and Γ i (Ax max) located.

Soll auch die Schablonenhöhe aus den Meßpunkten bestimmt werden, ist eine Houghtransformierte in drei Dimensionen zu generieren. Gegeben sei wiederum eine SchablonenfunktionIf the template height is also to be determined from the measuring points, is to generate a Hough transform in three dimensions. Be given again a template function

x′ = σ (y′, z′); (y′, z′) ε D (12)x ′ = σ (y ′, z ′); (y ′, z ′) ε D (12)

Wenn sich die Bugspitze am Ort (x₀, y₀, z₀) befindet, genügen alle lokalen Bugpunkte (x, y, z) der GleichungIf the bow tip is in place (x₀, y₀, z₀), all local ones are sufficient Bug points (x, y, z) of the equation

x-x₀ = σ (y-y₀, z-z₀); (y-y₀, z-z₀) ε D (13)x-x₀ = σ (y-y₀, z-z₀); (y-y₀, z-z₀) ε D (13)

Die Houghtransformierte h (x, y, z) wird entsprechend (4) initialisiert.The Hough transformed h (x, y, z) is initialized according to (4).

h (x, y, z): ≡ 0 im gesamten x, y, z-Raum (14)h (x, y, z): ≡ 0 in the entire x, y, z space (14)

Der Graph Γi (Δx) definiert hier das FlächenstückThe graph Γ i (Δx) defines the patch

Γi (Δx): = (xi-σ (yi-y, z₁-z) + Δx, y, z) | (yi-y, zi-z) ε D (15)Γ i (Δx): = (x i -σ (y i -y, z₁-z) + Δx, y, z) | (y i -y, z i -z) ε D (15)

und die Aufdatregel (6′) lautet:and the update rule (6 ′) is:

für alle -ΔxmaxΔxΔxmax
und alle (x, y, z) ε Γi (Δx) setze
h (x, y, z): = h (x, y, z) + w(Δx) (16)
for all -Δx max ΔxΔx max
and set all (x, y, z) ε Γ i (Δx)
h (x, y, z): = h (x, y, z) + w (Δx) (16)

Nach Generierung der Houghtransformierten kommt das Maximum (x₀, y₀, z₀) von h (x, y, z) als Bugposition in drei Dimensionen in Frage.After generating the Hough transform, the maximum (x₀, y₀, z₀) of h (x, y, z) as a bow position in three dimensions in question.

Die vorliegende Darstellung geht aus didaktischen Gründen von einer konti­ nuierlichen Houghtransformierten h aus. Für eine numerische Implementie­ rung werden h und die Houghebene in konventioneller Weise diskretisiert.For didactic reasons, the present presentation is based on a conti Nuclear Hough transform h. For a numerical implementation h and the elevation are discretized in a conventional manner.

Claims (6)

1. Autonom arbeitendes Verfahren zum Andocken eines Flugzeugs, wo­ bei
  • - mit einer Entfernungsbildkamera zyklisch Entfernungsbilder von dem andockenden Flugzeug aufgenommen werden,
  • - mit einem Mikroprozessor die Entfernungsbilddaten in eine vekto­ rielle Darstellung in einem ortsfesten Koordinatensystem transfor­ miert werden und aus den Vektordaten die Erkennung und Lokali­ sierung der aktuellen Position des Flugzeugbugs auf der Basis ei­ ner dreidimensionalen Schablone, die dem Bug des andockenden Flugzeugtyps entspricht, durchgeführt wird,
1. Autonomous method for docking an aircraft, where at
  • - cyclically taking distance images of the docking aircraft with a distance image camera,
  • - With a microprocessor, the distance image data are transformed into a vector representation in a fixed coordinate system and the detection and localization of the current position of the aircraft bow on the basis of a three-dimensional template, which corresponds to the bow of the docking aircraft type, is carried out from the vector data ,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gesichtsfeld der Entfernungs­ bildkamera während des Verfahrensablaufs fixiert ist, und die Erken­ nung und Lokalisierung der aktuellen Position des Flugzeugbugs unter Durchführung einer Houghtransformation durchgeführt wird, wobei bei der Durchführung der Houghtransformation eine vorbestimmte Meßun­ genauigkeit in mindestens einer Koordinatenrichtung zugelassen wird, um statistische Ungenauigkeiten bei den Meßwerten zu kompensieren. characterized in that the field of view of the distance image camera is fixed during the course of the method, and the detection and localization of the current position of the aircraft bow is carried out by performing a Hough transformation, a predetermined measurement accuracy being permitted in at least one coordinate direction when the Hough transformation is carried out, to compensate for statistical inaccuracies in the measured values. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgabe der aktuellen Bugposition erst erfolgt, nachdem der Bug aus mehreren hintereinanderfolgenden Entfernungsbildaufnahmen erkannt wurde.2. The method according to claim 1, characterized in that a Output of the current bow position only takes place after the bug is out several successive distance image recordings recognized has been. 3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bildrate mindestens 3 Hz beträgt. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the frame rate is at least 3 Hz.   4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgabe der aktuellen Positionswerte des Bugs in Echt-Zeit erfolgt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the output of the current position values of the Bugs occurred in real time. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entfernungsbildkamera ein Gesichtsfeld von 30° × 30° in horizontaler und vertikaler Richtung aufweist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the distance camera has a field of view of 30 ° × 30 ° in the horizontal and vertical directions.
DE1996102607 1996-01-25 1996-01-25 Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier Expired - Fee Related DE19602607C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996102607 DE19602607C1 (en) 1996-01-25 1996-01-25 Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996102607 DE19602607C1 (en) 1996-01-25 1996-01-25 Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19602607C1 true DE19602607C1 (en) 1997-08-07

Family

ID=7783639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996102607 Expired - Fee Related DE19602607C1 (en) 1996-01-25 1996-01-25 Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19602607C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014723A1 (en) * 1997-09-18 1999-03-25 Honeywell Ag Method for position exact parking of aircraft
WO1999015406A1 (en) * 1997-09-22 1999-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Airport terminal docking system
WO1999017263A1 (en) * 1997-09-30 1999-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the automatically-assisted guiding of planes to a parking place and management system therefor
WO1999018555A1 (en) * 1997-10-06 1999-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for guiding aircraft into a parking position with automatic support

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4009668A1 (en) * 1990-03-26 1991-10-02 Siemens Ag Location of taxiing aircraft in accurate positions - using comparison of signal field, e.g. optical image with reference image to determine actual position
DE4301637A1 (en) * 1993-01-22 1994-08-11 Deutsche Aerospace Method for docking an aircraft at a passenger gateway of an aircraft building

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4009668A1 (en) * 1990-03-26 1991-10-02 Siemens Ag Location of taxiing aircraft in accurate positions - using comparison of signal field, e.g. optical image with reference image to determine actual position
DE4301637A1 (en) * 1993-01-22 1994-08-11 Deutsche Aerospace Method for docking an aircraft at a passenger gateway of an aircraft building

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014723A1 (en) * 1997-09-18 1999-03-25 Honeywell Ag Method for position exact parking of aircraft
WO1999015406A1 (en) * 1997-09-22 1999-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Airport terminal docking system
WO1999017263A1 (en) * 1997-09-30 1999-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the automatically-assisted guiding of planes to a parking place and management system therefor
WO1999018555A1 (en) * 1997-10-06 1999-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for guiding aircraft into a parking position with automatic support

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60127644T2 (en) Teaching device for a robot
DE102017128543B4 (en) NOISE ZONE ADJUSTMENT DEVICE FOR A MOBILE ROBOT
DE102018125676A1 (en) Three-dimensional alignment of radar and camera sensors
DE102015214338A1 (en) Determining an arrangement information for a vehicle
EP2927844A1 (en) 3d object position and pose estimation
DE112012005350T5 (en) Method for estimating the position of an object
DE112012003467T5 (en) Lane storage device
WO2020016385A1 (en) Method and system for determining a position of a vehicle
DE102018113992A1 (en) Method and device for detecting a traffic lane
EP2325725A1 (en) Method for producing an effect on virtual objects
DE102017122010A1 (en) Detection method and detection device for detecting a three-dimensional position of an object
DE102019207087A1 (en) Localization of a mobile unit
DE102019215903A1 (en) Method and device for generating training data for a recognition model for recognizing objects in sensor data of a sensor, in particular of a vehicle, method for training and method for actuation
DE102018222862A1 (en) Method and system for locating an acoustic source relative to a vehicle
DE19602607C1 (en) Autonomous docking of passenger aircraft e.g. with passenger entry ramp, deck of aircraft-carrier
EP3446147A1 (en) Apparatus and method for ascertaining object kinematics of a movable object
DE112020004829T5 (en) METHOD, SYSTEM AND DEVICE FOR MOBILE SURVEYING
EP3931524A1 (en) Construction of formwork and scaffolding using mobile devices
EP3865915A1 (en) Position estimation in different coordinate systems
EP3922526B1 (en) Determination of a roll angle or pitch angle of a mode of transport
DD241471A1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE AUTOMATIC CONTROL OF AIR IMAGE CAMERAS
EP3770804A1 (en) Industrial truck with object detection
DE3000654A1 (en) SYSTEM FOR REPRESENTING THE MOVEMENT OF A VEHICLE RELATIVE TO A SURFACE
DE112021001443T5 (en) IMAGE PROCESSING DEVICE, WORK INSTRUCTION CREATING SYSTEM AND WORK INSTRUCTION CREATING METHOD
DE112021000595T5 (en) image processing system

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee