[发明专利]一种基于激光扫描的飞机入坞跟踪定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机定位识别和泊位引导系统，特别是涉及一种基于激光扫描的飞机入坞跟踪定位系统及方法。

背景技术

近年来，随着客运飞机、货运飞机起降架次不断增多。相应的，需要配备更多地资源和更好的控制去满足日益繁多的机场接机任务，提高机场资源流通速率。

飞机泊位引导是指将到港飞机从滑行道末端导引至机坪的停机位置并准确停泊的过程。飞机泊位引导的目的是保障入坞飞机安全准确停泊，能方便飞机与各种地勤接口的准确对接，并使登机桥能有效靠接飞机舱门，提高机场运行效率和安全。自动飞机泊位引导系统按使用传感器的类型不同主要分为：(1)地埋线圈类；(2)激光扫描测距类；(3)视觉感知类。

地埋感应线圈类自动引导系统通过探测是否有金属物体经过或停留来确定入坞飞机的位置。地埋感应线圈的优点是响应速度快、成本低，对天气和照度无要求，但误差较大、抗干扰能力低。同时，埋在地下的引线和电子元件容易被压坏、可靠性不高，测量精度不高，不能识别机型，可调试可维修性差。

激光扫描测距类自动引导系统通过激光测距和激光扫描来确定飞机位置、速度和机型等信息，不受环境照度的影响、且受天气影响较小，精度较高，可调试可维修性好。

视觉感知类自动引导系统通过光学成像方式获取飞机入坞过程的图像信息，进而通过智能化信息处理技术确定入坞飞机的位置、速度和机型等信息，系统架构简单、成本低，具有高的智能化水平，可调性可维护性较好，但对天气和照度有要求、适应性较差。

目前，用于机场站坪引导飞机快速正确泊位的系统现在已经达到规模化，其中包括中国专利申请00815802以及PCT申请WO93/13104等申请公开的系统。

但上述系统中还存在一些缺陷，即需要保证设备非常正对引导线，且在开关机后需要重新做好零点标定和调试。现有方案不能完全做到安装调试方便，引导飞机入坞泊位快速安全准确。

同时，对于机型识别和身份验证，还难以有满意的表现。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，利用激光快速准确的对飞机进行跟踪定位，随时的准确的跟踪到飞机机鼻的位置。

另外，还可检测飞机的机型，避免泊位错误。

本发明公开了一种基于激光扫描的入坞飞机跟踪定位方法，包括：

步骤1，飞机进入泊位飞机跟踪与定位区后，在一垂直扫描角度对该飞机的机头进行水平方向的激光扫描；

步骤2，获取激光扫描的回波数据，利用该回波数据，计算飞机的机鼻位置以及飞机相对机位的引导线的偏移数据；

步骤3，根据该机鼻位置以及该偏移数据，实时显示该飞机与该引导线的相对位置；

步骤4，根据该机鼻位置，判断扫描得到的机鼻高度是否处于一有效区间，并据以对垂直扫描角度进行调整。

步骤2进一步包括：

步骤21，对该回波数据进行滤波；

步骤22，从滤波后的回波数据中，截取落在机头的目标点；

步骤23，将该目标点从极坐标数据转换为三维空间数据；

步骤24，利用该目标点进行曲线拟合，以曲线的顶点作为该机鼻位置，以曲线的对称轴作为该飞机的对称轴，通过该机鼻位置计算机轮位置；

步骤25，将该机轮位置的水平坐标与引导线的水平坐标之差作为该偏移数据。

该步骤22选择同时满足如下规则的回波数据作为该目标点：

距离值与理论距离值的差别小于预定阈值；

在多个连续的距离值中，选取拥有最小值者作为该目标点。

步骤4进一步包括：

步骤41，将该机鼻位置的Z轴数据作为机鼻高度；

步骤42，当该机鼻高度与一预定机鼻高度之间的差值大于一高度阈值时，将该垂直扫描角度偏转一个预设角度，重复执行步骤1。

所述方法还包括垂直方向的激光扫描的步骤，包括：

步骤51，在该机鼻位置的X轴点进行垂直方向的激光扫描；

步骤52，找出垂直方向的激光扫描的回波数据中距离值最小的点P_min；

步骤53，将所找出的点及与其相邻且连续的点，形成一集合；

步骤54，判断该集合中的点的总数是否大于等于一数量阈值，如果是，以该所找出的点作为机鼻位置，如果否，放弃该所找出的点，寻找除该所找出的点之外，回波数据中距离值最小的点P_min’，执行步骤53；

步骤55，以步骤54所找到的机鼻位置的Z轴数据作为机鼻高度；