DE102006042908B4 - Method for monitoring openings on the outer skin of aircraft against unauthorized intrusion of persons or property - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung von Öffnungen an der Außenhaut von Luftfahrzeugen gegen unbefugtes Eindringen von Personen oder Sachen, bei dem
– eine oder mehrere Lichtschrankenanordnungen an oder in der Öffnung angeordnet werden, wobei eine einzelne Lichtschrankenanordnung eine Mehrzahl von Lichtquellen (LQ, LQ1, LQ2) sowie mindestens eine Kamera (K, K1, K2) zum Empfang des von den Lichtquellen (LQ, LQ1, LQ2) ausgesandten Lichts umfasst, und wobei
– mit einem Prozessor der zeitliche Verlauf der von der Kamera (K) von jeder einzelnen Lichtquelle (LQ, LQ1, LQ2) empfangenen Lichtleistung ausgewertet wird und auf der Basis der von den einzelnen Lichtquellen (LQ, LQ1, LQ2) von der Kamera (K, K1, K2) empfangenen Lichtleistung geprüft wird, ob eine mindestens einen Schwellwert enthaltende Auslösebedingung erfüllt ist, und gegebenenfalls ein Alarm gemeldet wird,
– die Abstrahlung der Lichtquellen (LQ, LQ1, LQ2) und der Empfang der Kamera (K) spektral und/oder zeitlich miteinander korreliert sind, um sicherzustellen, dass die...Method for monitoring openings on the outer skin of aircraft against unauthorized intrusion of persons or objects, in which
One or more light barrier arrangements are arranged on or in the opening, wherein a single light barrier arrangement comprises a plurality of light sources (LQ, LQ1, LQ2) and at least one camera (K, K1, K2) for receiving the light sources (LQ, LQ1, LQ1, LQ2) emitted light, and wherein
- With a processor, the temporal course of the camera (K) of each individual light source (LQ, LQ1, LQ2) received light power is evaluated and on the basis of the individual light sources (LQ, LQ1, LQ2) of the camera (K It is checked whether a tripping condition containing at least one threshold value is fulfilled and, if appropriate, an alarm is signaled,
- The radiation of the light sources (LQ, LQ1, LQ2) and the reception of the camera (K) spectrally and / or temporally correlated with each other to ensure that the ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Öffnungen an der Außenhaut von Luftfahrzeugen gegen unbefugtes Eindringen von Personen oder Sachen.The The invention relates to a device for monitoring openings on the outer skin of aircraft against unauthorized intrusion of persons or Stuff.
Der Fahrwerkschacht von Großflugzeugen wird immer wieder als Zuflucht für blinde Passagiere genutzt. Eine solche Aktion stellt nicht nur eine akute Lebensgefahr für die Person selbst dar, sondern berührt darüber hinaus die Sicherheit von Passagieren und Besatzung. Der Fahrwerkschacht könnte auch als Angriffspunkt für eine terroristische Bedrohung genutzt werden, um dort Sprengstoff zu deponieren.Of the Chassis shaft of large aircraft becomes again and again as a refuge for used by blind passengers. Such an action is not just one acute danger to life for the person himself, but also affects the safety of Passengers and crew. The landing gear shaft could also serve as a point of attack for one terrorist threat can be exploited there to explosives deposit.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das unerlaubte Eindringen von Personen und Sachen in den Fahrwerkschacht oder in sonstige Öffnungen an der Außenhaut von Flugzeugen zuverlässig erkannt werden kann, wobei die Falschalarmrate sehr gering sein soll.Of the Invention has for its object to provide a method with the unauthorized intrusion of persons and things in the Chassis shaft or in other openings on the outer skin reliable from aircraft can be detected, the false alarm rate should be very low.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.These The object is achieved by the method according to claim 1. advantageous versions The invention is the subject of further claims.
Gemäß der Erfindung werden eine oder mehrere Lichtschrankenanordnungen an oder in der zu überwachenden Öffnung angeordnet. Eine einzelne Lichtschrankenanordnung umfasst dabei eine Mehrzahl von Lichtquellen sowie mindestens eine Kamera zum Empfang des von den Lichtquellen ausgesandten Lichts. Mit einem Prozessor wird der zeitliche Verlauf der von der Kamera von jeder einzelnen Lichtquelle empfangenen Lichtleistung ausgewertet. Es wird ermittelt, ob ein oder mehrere Strahlen einer Lichtschrankenanordnung unterbrochen ist (mit Strahl ist hier vereinfachend das von eine Lichtquelle in Richtung auf die Kamera ausgesandte Licht gemeint), d. h. ob die von einer Lichtquelle empfangene Lichtleistung unter einem bestimmten Schwellwert liegt.According to the invention One or more light barrier arrangements are arranged on or in the opening to be monitored. A single light barrier arrangement comprises a plurality from light sources as well as at least one camera for receiving the from the light sources emitted light. With a processor, the temporal course of the camera from each individual light source received light power evaluated. It is determined if a or several beams of a light barrier arrangement interrupted is (with ray simplifying here that of a light source in Direction towards the camera emitted light meant), d. H. if she light power received by a light source below a certain one Threshold is.
Erfindungsgemäß wird die konkrete Auslösebedingung für einen Alarm nicht fest vorgegeben, sondern adaptiv unter Berücksichtigung konkreter Zustandsinformationen eingestellt. Dadurch kann die Falschalarmrate wesentlich reduziert werden. Solche Zustandsbedingungen sind:
- – Eigenschaften des Signalverlaufs der von der Kamera empfangenen Lichtleistung, wie Fluktuationen (Signalrauschen bei Nebel oder Schneefall) oder absolute Stärke des Signals (geringe Signalstärke aufgrund von Verschmutzungen der Lichtquellen oder des Kameraobjektivs).
- – Umgebungsbedingungen (Wind, Temperatur)
- – Bewegungszustand des Luftfahrzeugs (Geschwindigkeit über Grund).
- - Characteristics of the waveform of the light output received by the camera, such as fluctuations (signal noise in fog or snowfall) or absolute strength of the signal (low signal strength due to light source or camera lens contamination).
- - ambient conditions (wind, temperature)
- - Movement state of the aircraft (speed over ground).
Die benötigten Größen hinsichtlich Umgebungsbedingungen und Bewegungszustand können direkt aus dem Datenbus des Luftfahrzeugs entnommen werden.The required Sizes in terms Ambient conditions and motion state can be directly from the data bus of the aircraft.
Zum Beispiel im Fall von Nebel oder Schneefall wird das Signalrauschen stark zunehmen, so dass die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm ansteigt. Auf der Basis der vorhandenen Informationen zum Bewegungszustand des Flugzeugs, zu den herrschenden Umweltbedingungen sowie aufgrund des vorhandenen Signalrauschens wird diese Situation erkannt und es erfolgt automatisch eine Anhebung der Auslöseschwellen (Schwellwert für die empfangene Lichtleistung, Mindestzahl der unterbrochenen Strahlen, etc). Diese Anpassung kann bedeuten, dass die Überwachung auf die Detektion von größeren Objekten (Personen) reduziert wird.To the Example in the case of fog or snowfall is the signal noise strongly increase, so that the probability for a false alarm increases. Based on the existing state of motion information of the aircraft, to the prevailing environmental conditions as well as due the existing signal noise, this situation is detected and there is an automatic increase of the tripping thresholds (threshold for the received Light output, minimum number of interrupted beams, etc). These Adaptation may mean that monitoring is on detection of larger objects (Persons) is reduced.
Um auszuschließen, dass eine Kamera durch Umgebungslicht beeinflusst wird, wird die Abstrahlung der Lichtquellen und der Empfang der Kamera spektral und/oder zeitlich miteinander korreliert. Bei der spektrale Korrelation erfolgt eine spektrale Filterung des Lichts, so dass Abstrahlung und Auswertung nur in einem vorgegebenen Längenwellenbereich erfolgt. Bei der zeitlichen Korrelation erfolgt die Abs trahlung der Lichtquellen pulsartig, wobei die Kamera nur in einem korrespondierenden pulsartigen Zeitbereich geöffnet wird.Around ruled out that a camera is affected by ambient light, the Radiation of the light sources and the reception of the camera spectrally and / or temporally correlated. In the spectral correlation there is a spectral filtering of the light, allowing radiation and evaluation takes place only in a predetermined Längenwellenbereich. In the temporal correlation, the Abs the light sources pulse-like, the camera only in a corresponding pulse-like Time range opened becomes.
Wenn an einer Öffnung mehrere Lichtschrankenanordnungen (z. B. zwei oder drei Lichtschrankenanordnungen) zur Überwachung eingesetzt werden, so können diese vorteilhaft gekreuzt auch zueinander angeordnet werden.If at an opening several light barrier arrangements (eg two or three light barrier arrangements) for monitoring can be used, so can These are advantageously arranged crossed to each other.
In einer weiteren Ausführung kann eine Kamera mittig und versenkt in der zu überwachenden Öffnung, z. B. im Fahrwerkschacht, angeordnet werden, während die Lichtquellen entlang des Randes der Öffnung angeordnet sind, so dass die Strahlen der Lichtquellen pyramidenförmig in Richtung auf die zentrale Kamera verlaufen.In another embodiment a camera can be centered and sunk in the opening to be monitored, z. B. in the landing gear shaft, while the light sources along the edge of the opening are arranged so that the rays of the light sources pyramidal in Direction to the central camera.
Als Puls- und Auswertefrequenz wird vorteilhaft eine Frequenz von 50 bzw. 60 Hz (Halbbild-Frequenz) gewählt.When Pulse and Auswertefrequenz is advantageously a frequency of 50 or 60 Hz (field frequency) is selected.
In einer weiteren Ausführung führt die Kamera zur Anpassung an die Helligkeit der Lichtquellen automatisch eine Regelung der Lichtverstärkung durch. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil die an der Kamera empfangene Lichtleistung von den Umgebungsbedingungen (z. B. Nebel) sowie Verschmutzungen an Lichtquelle und Kameraobjektiv beeinflusst sein kann.In another embodiment leads the Camera to adjust to the brightness of the light sources automatically a regulation of the light amplification by. This is especially important because of the camera received light power from the ambient conditions (eg fog) as well Pollution on the light source and camera lens to be influenced can.
Bei der Prüfung, ob ein Alarm vorliegt, kann die Anzahl der unterbrochenen Strahlen (innerhalb einer Lichtschrankenanordnung oder summiert über alle Lichtschrankenanordnungen) in Betracht gezogen werden.at The examination, If there is an alarm, the number of interrupted beams (within a light barrier array or summed over all Photocells).
Auch die Korrelation der unterbrochenen Strahlen unterschiedlicher Lichtschrankenanordnungen kann verwendet werden. Ist z. B. ein Strahl innerhalb einer ersten fächerförmigen Lichtschrankenanordnung unterbrochen, jedoch kein Strahl innerhalb einer zweiten fächerförmigen Lichtschrankenanordnung, die gekreuzt zur ersten Lichtschrankenanordnung angeordnet ist, so kann davon ausgegangen werden, dass kein Alarm vorliegt. Es muss sich dann nämlich um ein sehr kleines Objekt (z. B. Fliege, Vogel) handeln. Um die Falschalarmrate zu vermindern, kann deshalb vorgesehen werden, dass ein Alarm nur ausgelöst wird, falls mehrere Lichtschrankenanordnungen gleichzeitig auslösen.Also the correlation of the interrupted beams of different light barrier arrangements can be used. Is z. B. a beam within a first fan-shaped light barrier arrangement interrupted, but no beam within a second fan-shaped light barrier arrangement, which is arranged crossed to the first light barrier arrangement, So it can be assumed that there is no alarm. It must then, then to act around a very small object (eg fly, bird). To the Therefore, to reduce false alarm rate can be provided that an alarm only triggered If several light barrier arrangements trigger simultaneously.
Kommt es auf der Basis der Auswertung der Kamerasignale zu einer Detektion eines Alarms, so kann in einer zweiten Verarbeitungsstufe eine zusätzliche Verifikation dieses Alarms durchgeführt werden. Es ergeben sich somit zwei verschiedene Alarmstufen. Zur Verifikation wird mit einer der vorhandenen Kameras ein Bild des auslösenden Objekts aufgenommen. Zur Beleuchtung können die vorhandenen Lichtquellen der Lichtschrankenanordnungen verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, zusätzliche Beleuchtungsmittel zu installieren.comes it on the basis of the evaluation of the camera signals to a detection an alarm, so may in a second processing stage an additional Verification of this alarm will be performed. It turns out thus two different alarm levels. For verification is with a The existing cameras recorded an image of the triggering object. For lighting can used the existing light sources of the light barrier assemblies become. However, it is also possible additional To install lighting means.
Die Bildauswertung kann mittels Prozessor automatisch erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, die Auswertung des von dem auslösenden Objekt aufgenommenen Bilds manuell durch einen Bediener des Luftfahrzeugs vorzunehmen.The Image evaluation can be carried out automatically by means of a processor. alternative or additionally but it is also possible the evaluation of the triggering Object taken picture manually by an operator of the aircraft make.
Durch die aufgrund der Verifikation zur Verfügung stehenden Zusatzinformationen wird die Falschalarmrate weiter vermindert.By the additional information available due to the verification the false alarm rate is further reduced.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be with reference to several embodiments with reference closer to Fig explained. Show it:
Die
Das Kamerabild zeigt die Leuchtdioden LQ1 als einzelne Leuchtpunkte, deren Vorhandensein von einem Prozessor (z. B. in die Kamera integriert) ausgewertet wird.The Camera image shows the light emitting diodes LQ1 as single luminous dots, whose presence is from a processor (eg integrated into the camera) is evaluated.
Die Abstände der Leuchtdioden LQ1 bzw. der Strahlen wird vorteilhaft so eng gewählt, dass das kleinste zu detektierende Objekt noch mindestens 2 bis 3 Strahlen abdeckt, um Fehlalarme möglichst auszuschließen.The distances the light-emitting diodes LQ1 and the beams is advantageously selected so narrow that the smallest object to be detected still at least 2 to 3 beams covers to prevent false alarms as far as possible.
Kameraobjektiv und Leuchtdioden können bei Vereisungsbedingungen geheizt werden. Bei Vereisung oder sonstigen eingeschränkten Sichtbedingungen kann auch die Helligkeit der Leuchtdioden erhöht werden.camera lens and LEDs can at Icing conditions are heated. For icing or other restricted Visibility conditions, the brightness of the LEDs can be increased.
Zur Entfernung von Schmutz kann die Kamera auch mit einem Wischer zur Reinigung des Objektivs versehen werden. Das Objektiv kann in einer weiteren Ausführung mit einer selbst reinigenden Beschichtung ausgestattet sein.to Removing dirt can also be done with a wiper Cleaning the lens are provided. The lens can be in one further execution be equipped with a self-cleaning coating.
In einer weiteren Ausführung kann die Helligkeit der Leuchtdioden auch individuell eingestellt werden, um die Verschmutzung einzelnen Leuchtdioden zu kompensieren.In another embodiment the brightness of the LEDs can also be set individually, to compensate for the pollution individual light emitting diodes.
Das System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine eigene Stromversorgung auf, so dass es auch in Zeiten betrieben werden kann, in denen das Luftfahrzeug nicht in Betrieb ist. Alarme außerhalb der Betriebszeiten des Luftfahrzeugs werden zwischengespeichert.The system for carrying out the invent The method according to the invention has its own power supply, so that it can also be operated at times when the aircraft is not in operation. Alarms outside the operating hours of the aircraft are cached.
An
einer Öffnung
können
mehrere Lichtschrankenanordnungen gekreuzt zueinander montiert werden
(z. B. zwei oder drei Lichtschranken). Eine Ausführung mit genau zwei Lichtschrankenanordnungen
zeigt
In
einer weiteren Ausführung
gemäß
Die Erfindung ist insbesondere für die Überwachung von Fahrwerksschächten von Großraumflugzeugen geeignet. Sie kann aber auch für andere Öffnungen an der Außenhaut eines Flugzeugs oder anderer Luftfahrzeuge, z. B. Helikoptern, verwendet werden.The Invention is particularly for The supervision of landing gear shafts of wide-body aircraft suitable. But you can also for other openings on the outer skin of an aircraft or other aircraft, e.g. As helicopters used.
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