CN105487092B - 机场廊桥对接飞机舱口导航*** - Google Patents

机场廊桥对接飞机舱口导航*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机场廊桥对接飞机舱口导航***，属于机场廊桥对接技术领域。本发明的机场廊桥对接飞机舱口导航***包括导航主控制模块(1)、廊桥位置检测模块(2)、飞机位置检测模块(8)、第一卫星定位天线(201)、第二卫星定位天线(202)、卫星定位基站(203)；其中：导航主控制模块(1)分别与廊桥位置检测模块(2)、飞机位置检测模块(8)电性相连；廊桥位置检测模块(2)分别与第一卫星定位天线(201)、第二卫星定位天线(202)、卫星定位基站(203)电性相连。本发明与现有技术相比具有性能可靠、准确度高等特点，既可以进行人工廊桥对接、也可以进行自动化廊桥对接。

Description

机场廊桥对接飞机舱口导航***
技术领域
本发明属于机场廊桥对接技术领域，更具体的说，属于一种机场廊桥对接飞机舱口导航***。
背景技术
随着我国经济持续高速发展，航空客运变得越来越重要。而与此直接相关的机场运行安全及效率也越来越受到重视。机场是航空事业中的一个重要组成部分，是飞机起降、停驻、维护的场所。机场的演变过程反映着民航事业的发展过程。民航客运进入90年代以后，各地修建机场如雨后春笋，新开航线成倍增长，乘坐飞机的乘客越来越多。中国现有机场147个，到2020年规划民用机场总数将达到244个，其中新增机场97个。安全高效地使这些机场正常运行是一个非常艰巨的任务。
旅客如何能安全便捷的乘降，成为检验机场运营管理的一个重要的标准。如今登机廊桥作为机场重要的乘客登离机设备以其自身的优势在世界各大机场普遍采用。登机廊桥又称空桥或登机桥，下面简称廊桥，是一种机场航站楼内的设施，从登机门延伸至飞机机舱门，方便乘客进出机舱。在登机廊桥问世之前，乘客必须步行与地面同高的柏油路上，再爬上移动式登机梯，目前此种登机方法仍在世界多数机场使用，但通常都是只能容纳小型飞机的小型机场。在任何天气条件下，使用廊桥可让旅客无需日晒雨淋而便于登机离机。
图3和图4是廊桥的结构示意图，廊桥包括旋转伸缩臂101、接机平台401，旋转伸缩臂包括活动内通道1011和活动外通道1012、活动外通道1012套装在活动内通道1011之外，接机平台401上设置有接机口4011；旋转伸缩臂101与候机楼的固定通道301铰接相连，接机平台401与旋转伸缩臂101的活动外通道1012铰接相连。廊桥的驱动***的驱动对象包括旋转伸缩臂驱动电机、旋转伸缩臂高度调整驱动电机、接机平台旋转调整驱动电机等三个电机，依次对应着旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块；旋转伸缩臂驱动电机控制旋转伸缩臂的旋转和伸缩，旋转伸缩臂高度调整驱动电机控制旋转伸缩臂的升降，接机平台旋转调整驱动电机控制接机平台的旋转；飞机靠近廊桥之后通常是由廊桥操作人员人工操作这三个电机实现廊桥与飞机舱门的对接。旋转伸缩臂驱动电机与廊桥下方的万向轮相连，廊桥下方的万向轮可以带动旋转伸缩臂101绕固定通道301的铰接处旋转，可以带动旋转伸缩臂101的活动外通道1012在活动内通道1011之外伸缩。飞机泊位的时候会停靠在泊位标准线上，由于飞机泊位的时候机场是人工引导飞机泊位的，所以飞机不可能完全停靠在标准线上，飞机和标准线肯定会存在一定的横向位置误差、纵向位置误差和与标准线的角度误差。
目前国内外大多数机场的廊桥靠接飞机舱门工作，全是靠廊桥驾驶员来驾驶廊桥。正是因为廊桥靠接主要是靠人来完成，安全和效率都将很大程度上基于引导指挥员及廊桥操作员的素质。2010年7月，丹麦斯特林航空公司一架飞机在西班牙马拉加机场不明原因造成连接飞机的登机廊桥开始上升，飞机也随之向机尾倾斜，一个紧急制动***启动了，但是无法阻止飞机前起落架离开地面；最后这架飞机就像起飞的姿态一样，机首仰起，机尾下斜；所幸飞机尾部并未触及地面，没有造成重大损失。2005年广州白云机场一登机廊桥垮塌，将南航一架空客A20200型飞机的舱门扯下；该飞机准备上客前，清洁人员在搞客舱卫生，碰巧把一袋清理出来的垃圾放在客舱门口的感应器旁，结果感应器向登机桥发出错误信号引起碰撞。2007年12月，深航B5187号B737—800型飞机在无锡机场实施航后维护过程中，因机场廊桥操作人员违章操作，致使廊桥口左侧与飞机舱门刮碰，造成飞机舱门上的导向臂变形、廊桥口左侧装饰板破损。2011年3月中国国际航空股份有限公司宁波飞往北京的CA1854次航班因“机械故障”发生连续延误，故障是由机场的廊桥刮擦到飞机舱门周边部位引发的。
前述例子说明廊桥操作人员人工操作这三个电机实现廊桥与飞机舱门的对接存在诸多问题，不但需要大量的人力，也可能人为地造成飞机停靠误差，甚至会发生人为事故；另外廊桥驾驶员驾驶操作廊桥能否安全快速准确地将廊桥靠到飞机舱门取决于很多人为因素。基于可视化的廊桥对接导航***就是针对上述安全及效率问题，使用先进技术为廊桥的驾驶提供解决方案，从而减少人员成本及因为人为行为而造成的错误，提高了安全性，精确性，及机场的运行效率。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种机场廊桥对接飞机舱口导航***。
本发明的一种机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：包括导航主控制模块、廊桥位置检测模块、飞机位置检测模块、第一卫星定位天线、第二卫星定位天线、卫星定位基站；其中：
导航主控制模块分别与廊桥位置检测模块、飞机位置检测模块电性相连；廊桥位置检测模块分别与第一卫星定位天线、第二卫星定位天线、卫星定位基站电性相连；
廊桥位置检测模块控制第一卫星定位天线、第二卫星定位天线与卫星定位基站共同配合实时检测廊桥的绝对位置和绝对角度；
飞机位置检测模块检测泊位飞机的机型、及飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值；
导航主控制模块对廊桥位置检测模块的检测信号、及飞机位置检测模块的检测信号进行处理以获得廊桥和飞机舱门最终对接位置之间实时相对位置和相对角度的信号。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：第一卫星定位天线设置在廊桥旋转伸缩臂的活动外通道上方，第二卫星定位天线设置在接机口上方。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：飞机位置检测模块与至少一个设置于飞机泊位周围的泊位摄像机电性相连。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：泊位摄像机是两个。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：还包括与导航主控制模块电性相连的飞机廊桥高度差采集模块。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：飞机廊桥高度差采集模块与至少一个设置于廊桥接机口处的高度差摄像机电性相连。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：高度差摄像机是两个。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：还包括与导航主控制模块电性相连的廊桥高度检测模块、飞机距离检测模块。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：廊桥高度检测模块是超声波检测传感器或者激光检测传感器，廊桥高度检测模块设置在旋转伸缩臂的活动外通道的底部；飞机距离检测模块是超声波检测传感器或者激光检测传感器，飞机距离检测模块接机口底部。
根据以上所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，优选：还包括与导航主控制模块电性相连的廊桥人工控制模块、廊桥自动控制模块；
廊桥人工控制模块与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连；
廊桥自动控制模块与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连。
第一卫星定位天线、第二卫星定位天线与卫星定位基站及廊桥位置检测模块共同检测廊桥的绝对位置、廊桥接机口相对正北的绝对角度和廊桥的海拔高度，廊桥位置检测模块将绝对位置、绝对角度及海拔高度送给导航主控制模块。廊桥高度检测模块将实时检测廊桥的高度并将结果发送给导航主控制模块。飞机距离检测模块将实时检测廊桥接机口到飞机机体的距离并将结果发送给导航主控制模块。导航主控制模块对前述各种信息进行总体分析处理、并为廊桥与飞机的对接提供最优路线策略支持。由于飞机舱门高度随着乘客上下机可能会有稍微变化，所以廊桥靠桥对接成功后、飞机廊桥高度差采集模块便开始实时不断读取舱门实时状态数据并送给廊桥自动控制模块直到廊桥撤桥。在此过程中若发现舱门高度变化值大于规定值，廊桥自动控制模块则立即启动旋转伸缩臂高度调整驱动电机、以使得廊桥高度与机舱门高度一致。
本发明与现有技术相比具有性能可靠、准确度高等特点，既可以进行人工廊桥对接、也可以进行自动化廊桥对接。
附图说明
附图1是本发明机场廊桥对接飞机舱口导航***的结构示意图；
附图2是本发明机场廊桥对接飞机舱口的流程示意图；
附图3是本发明中廊桥的结构示意图一；
附图4是本发明中廊桥的结构示意图二；
附图5是本发明廊桥的俯视示意图；
附图6是本发明廊桥的仰视示意图。
具体实施方式
图1是本发明机场廊桥对接飞机舱口导航***的结构示意图；本发明的机场廊桥对接飞机舱口导航***，***包括导航主控制模块1、廊桥位置检测模块2、飞机廊桥高度差采集模块3、廊桥高度检测模块4、飞机距离检测模块5、廊桥人工控制模块6、廊桥自动控制模块7、飞机位置检测模块8。廊桥位置检测模块2、飞机廊桥高度差采集模块3、廊桥高度检测模块4、飞机距离检测模块5、廊桥人工控制模块6、廊桥自动控制模块7、飞机位置检测模块8与导航主控制模块1电性相连。
廊桥能否成功对接机舱舱门，事先精确地确定廊桥的位置信息和飞机停靠的位置信息是非常重要的，廊桥位置检测模块2检测廊桥的位置信息，飞机位置检测模块8检测飞机停靠的位置信息，廊桥位置检测模块2检测到的廊桥位置信息和飞机位置检测模块8检测到的飞机停靠位置信息反馈给主控制模块1，主控制模块1根据廊桥位置信息和飞机停靠位置信息确定廊桥对接接机口的最优方案路线。主控制模块1、廊桥位置检测模块2和飞机距离检测模块5及廊桥高度检测模块4协同检测廊桥和最终对接位置之间位置、高度及相对角度的差分信号。
廊桥位置检测模块2分别与第一卫星定位天线201、第二卫星定位天线202、卫星定位基站203电性相连，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202可以与廊桥位置检测模块2进行有线信号通讯，卫星定位基站203可以与廊桥位置检测模块2进行有线或者无线信号通讯。
卫星定位基站203可以设置在廊桥附近无遮挡物的位置处，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202均是廊桥位置检测模块中所含流动站的导航定位天线，卫星定位基站203是固定的，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202是运动的；第一卫星定位天线201设置在接机平台401的顶棚位置处、或者设置在旋转伸缩臂101中活动外通道的顶棚位置处，第二卫星定位天线202设置在接机平台401中接机口4011的顶棚位置处；第一卫星定位天线201用于检测廊桥的旋转伸缩臂的实时经度、纬度和海拔高度信息，第二卫星定位天线202用于检测廊桥的接机口角度信息。
第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202、卫星定位基站203的这种配合设置方式可以保证***能够有效地接受卫星定位导航卫星信号，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202是跟随廊桥以其旋心为中心进行旋转移动的，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202共同作用可以精确地获得廊桥的实际位置。卫星定位基站203设置在机场或者机场附近无遮挡物的固定位置处。
第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202均是厘米级或者毫米级卫星定位导航定位天线。由于本发明所使用的场合非常特殊，要求必须对廊桥进行非常精确地控制才能保证廊桥与飞机机舱舱门的对接，故第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202均至少是厘米级或者毫米级卫星定位导航定位天线，厘米级或者毫米级卫星定位导航定位天线可以保证本发明技术方案的稳定可靠性。
飞机位置检测模块8与至少一个设置于飞机周围的泊位摄像机801电性相连。泊位摄像机801可以是一个、两个或者多个，泊位摄像机801设置在泊位飞机的周围，泊位摄像机801实时检测飞机的泊位视频信息信号以确定泊位飞机的机型、及飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值；飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值包括机身与标准停机线间的夹角、机身前轮与标准停机位的横向差值和纵向差值，有效地检测到飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值后将为后续的廊桥对接最优化路线设计提供理论数据支持。泊位飞机的机型也可以通过人工方式进行输入，飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值也可以通过人工方式进行输入但不准确、繁琐及费力费时。
廊桥位置检测模块2控制第一卫星定位天线201、第二卫星定位天线202与卫星定位基站203共同配合实时检测廊桥的绝对位置和绝对角度及海拔高度；飞机位置检测模块8检测泊位飞机的机型、及飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值；导航主控制模块1对廊桥位置检测模块2的检测信号、及飞机位置检测模块8的检测信号进行处理以获得廊桥和最终对接位置之间实时相对位置和相对角度的信号。
廊桥与飞机舱门对接成功之后，由于飞机舱门高度随着乘客上下机可能会有稍微变化，所以廊桥靠桥对接成功后、飞机廊桥高度差采集模块3便开始实时不断读取舱门实时状态数据并送给廊桥自动控制模块7直到廊桥撤桥。在此过程中若发现舱门高度变化值大于规定值，廊桥自动控制模块7则立即启动旋转伸缩臂高度调整驱动电机、以使得廊桥高度与机舱门高度一致。飞机廊桥高度差采集模块3与一个或者两个高度差摄像机301电性相连，高度差摄像机301最好设置在接机口的上部位置处、该位置处靠近飞机舱门上方又不会受人的遮挡故可以获得较好的检测效果；如果只使用一个高度差摄像机301，高度差摄像机301设置在廊桥接机口位置处。如果只使用两个高度差摄像机301，两个高度差摄像机301对称地设置具有双目视觉识别的效果，可以保证检测到的视频信号稳定可靠。
廊桥高度检测模块4和飞机距离检测模块5是超声波检测传感器或者激光检测传感器。廊桥高度检测模块4和飞机距离检测模块5分别对廊桥的高度和飞机的距离进行精确检测，超声波检测传感器或者激光检测传感器的检测精度和检测效果完全可以满足要求。
廊桥人工控制模块6可以通过隔离装置或直接与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连。如果需要进行人工对接，则只需要启动廊桥人工控制模块6即可完成，人工通过廊桥人工控制模块6直接控制旋转伸缩臂驱动电机、旋转伸缩臂高度调整驱动电机、接机平台旋转调整驱动电机以使得廊桥行走到预先计算出的最终对接位置以完成和飞机舱门的对接。廊桥人工控制模块6中有用于人工操作的显示操作屏幕，人工操作显示操作屏幕以实时显示廊桥当前的位置及最终对接位置及应该行走的路线及方向，同时也显示高度调整方向及数值。廊桥旋转伸缩机构驱动电机、廊桥高度调整驱动电机、廊桥旋转调整驱动电机可以是步进电机。可以通过廊桥人工控制模块6输入泊位飞机的机型、飞机与标准停泊位置的偏移量及高度差来取代飞机位置检测模块8的输入。
廊桥自动控制模块7可以通过隔离装置或直接与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连。如果需要进行自动对接，则只需要启动廊桥自动控制模块7即可完成，廊桥自动控制模块7直接控制旋转伸缩臂驱动电机、旋转伸缩臂高度调整驱动电机、接机平台旋转调整驱动电机以使得廊桥和飞机舱门直接进行对接。廊桥旋转伸缩机构驱动电机、廊桥高度调整驱动电机、廊桥旋转调整驱动电机可以是步进电机。
图2是本发明机场廊桥对接飞机舱口的廊桥自动控制模块的流程示意图；廊桥自动对接控制***控制流程，启动***进行初始划后，读取导航处理单元上传的数据，根据相关数据对廊桥旋转伸缩机构驱动电机、廊桥高度调整驱动电机、廊桥旋转调整驱动电机进行驱动控制。其中廊桥旋转调整驱动电机的驱动和廊桥高度调整驱动电机的驱动在廊桥靠桥过程中进行，但需在廊桥离飞机距离大于1m前完成，当二者距离为1m时，上述两个电机仍未调整到位，则停止廊桥旋转伸缩机构驱动电机的驱动，待廊桥的高度和轴心线角度调整到位后，即廊桥对准机舱舱门之后、再继续对廊桥旋转伸缩机构驱动电机进行驱动。由于飞机机舱门高度随着乘客上下机可能会有稍微变化，所以廊桥自动靠桥成功后，开始不断读取视频处理单元数据，直到廊桥撤桥。在此过程中若发现机舱门高度变化值大于规定值，启动廊桥高度升降电机，使廊桥高度变化与机舱门高度变化一致。
图3、图4是本发明中廊桥的结构示意图，廊桥包括旋转伸缩臂101、接机平台401，旋转伸缩臂101包括活动内通道1011和活动外通道1012、活动外通道1012套装在活动内通道1011之外，接机平台401上设置有接机口4011；旋转伸缩臂101与候机楼的固定通道301铰接相连，接机平台401与旋转伸缩臂101的活动外通道1012铰接相连。第一卫星定位天线201设置在接机平台401的顶棚位置处、或者设置在旋转伸缩臂101中活动外通道的顶棚位置处，第二卫星定位天线202设置在接机平台401中接机口4011的顶棚位置处。
图5是从上方俯视廊桥的示意图；图6是从下方仰视廊桥的示意图；第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202均是流动站导航定位天线，卫星定位基站203是固定的，第一卫星定位天线201和第二卫星定位天线202是运动的；第一卫星定位天线201设置在接机平台401的顶棚位置处、或者设置在旋转伸缩臂101中活动外通道的顶棚位置处，第二卫星定位天线202设置在接机平台401中接机口4011的顶棚位置处；第一卫星定位天线201用于检测廊桥的旋转伸缩臂的实时经度、纬度和海拔高度信息，第二卫星定位天线202用于检测廊桥的接机口角度信息。
飞机廊桥高度差采集模块3与一个或者两个高度差摄像机301电性相连，高度差摄像机301最好设置在接机口的上部位置处、该位置处靠近飞机舱门上方故可以获得较好的检测效果；如果只使用一个高度差摄像机301，高度差摄像机301设置在廊桥接机口位置处。如果只使用两个高度差摄像机301，两个高度差摄像机301对称地设置具有双目视觉识别的效果，可以保证检测到的视频信号稳定可靠。
廊桥高度检测模块4和飞机距离检测模块5分别设置在廊桥的接机平台底部和接机口下方位置处，朝向地面的廊桥高度检测模块4和朝向飞机的飞机距离检测模块5分别对廊桥接机平台的高度和廊桥接机口到飞机的距离进行精确检测。

Claims (10)

1.一种机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：包括导航主控制模块(1)、廊桥位置检测模块(2)、飞机位置检测模块(8)、第一卫星定位天线(201)、第二卫星定位天线(202)、卫星定位基站(203)；其中：
导航主控制模块(1)分别与廊桥位置检测模块(2)、飞机位置检测模块(8)电性相连；廊桥位置检测模块(2)分别与第一卫星定位天线(201)、第二卫星定位天线(202)、卫星定位基站(203)电性相连；
廊桥位置检测模块(2)控制第一卫星定位天线(201)、第二卫星定位天线(202)与卫星定位基站(203)共同配合实时检测廊桥的绝对位置和绝对角度；
飞机位置检测模块(8)检测泊位飞机的机型、及飞机停靠泊位后与停机标准位置的偏差值；
导航主控制模块(1)对廊桥位置检测模块(2)的检测信号、及飞机位置检测模块(8)的检测信号进行处理以获得廊桥和飞机舱门最终对接位置之间实时相对位置和相对角度的信号。
2.根据权利要求1所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：第一卫星定位天线(201)设置在廊桥旋转伸缩臂的活动外通道上方，第二卫星定位天线(202)设置在接机口上方。
3.根据权利要求1所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：飞机位置检测模块(8)与至少一个设置于飞机泊位周围的泊位摄像机(801)电性相连。
4.根据权利要求3所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：泊位摄像机(801)是两个。
5.根据权利要求1所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：还包括与导航主控制模块(1)电性相连的飞机廊桥高度差采集模块(3)。
6.根据权利要求5所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：飞机廊桥高度差采集模块(3)与至少一个设置于廊桥接机口处的高度差摄像机(301)电性相连。
7.根据权利要求6所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：高度差摄像机(301)是两个。
8.根据权利要求1所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：还包括与导航主控制模块(1)电性相连的廊桥高度检测模块(4)、飞机距离检测模块(5)。
9.根据权利要求8所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：廊桥高度检测模块(4)是超声波检测传感器或者激光检测传感器，廊桥高度检测模块(4)设置在旋转伸缩臂的活动外通道的底部；飞机距离检测模块(5)是超声波检测传感器或者激光检测传感器，飞机距离检测模块(5)设置在接机口底部。
10.根据权利要求1所述的机场廊桥对接飞机舱口导航***，其特征在于：还包括与导航主控制模块(1)电性相连的廊桥人工控制模块(6)、廊桥自动控制模块(7)；
廊桥人工控制模块(6)与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连；
廊桥自动控制模块(7)与旋转伸缩臂驱动电机的控制模块、旋转伸缩臂高度调整驱动电机的控制模块、接机平台旋转调整驱动电机的控制模块电性相连。
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