DE19741082A1 - Verfahren zum positionsgenauen Abstellen von Flugzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum positionsgenauen Abstellen von Flugzeugen, insbesondere zum Andocken eines Flugzeuges an einer Fahrgastbrücke eines Flughafens unter Verwendung eines auf dem Vorfeld des Flughafens installier­ ten optischen Sensorsystems zur Erfassung der aktuellen Po­ sition des Flugzeuges auf dem Vorfeld, Mitteln zum Speichern vorgebbarer Referenzwerte, Mitteln zum Vergleich der ermit­ telten Istwerte mit gespeicherten Referenzwerten und Auswer­ temitteln, vorzugsweise einer Anzeigeeinrichtung zur Sicht­ barmachung des aktuellen Abstandes vom Flugzeug zur Halte­ position.

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens ist in der DE 40 09 668 A1 beschrie­ ben. Bei der vorbekannten Vorrichtung kann als Detektor zum Erfassen eines Signalfeldes eine Vielzahl von Detektorele­ menten, die linear oder matrixförmig angeordnet sein können, oder eine Videokamera verwendet werden. Auch ist die Verwen­ dung einer zweiten Videokamera möglich, die beim Zurollen des Flugzeuges auf die Soll-Position das Leitwerk des Flug­ zeuges erfaßt, um das so erhaltene Videosignal ebenfalls ei­ ner Auswerteeinrichtung zuzuleiten. Dadurch ist es möglich in einer zweiten Verarbeitungseinheit die Fluggesellschaft zu ermitteln und diese Information zusammen mit der Andock­ zeit z. B. zur Berechnung von Standgebühren zu nutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Realisierung eines automatischen grauwertbildbasierten Andock- bzw. Rollführungsvorganges für rollende Flugzeuge zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als pas­ siver Flächensensor eine einzige Videokamera verwendet wird, daß zur Angabe von Flugzeugpositionen in absoluten Vorfeld­ koordinaten die Videokamera derart kalibriert wird, daß die Lage und Orientierung der Videokamera relativ zu einem festgelegten Koordinatensystem des Vorfeldes sowie interne Parameter der Kameraoptik berechnet und in einem Rechner in digitaler Form gespeichert werden, daß die von der Videoka­ mera aufgezeichneten aktuellen Bilder eines zu führenden bzw. anzudockenden Flugzeuges digitalisiert und dem Rechner zuge­ führt werden, und daß in dem Rechner die aktuellen digitali­ sierten Bilddaten mit abgespeicherten digitalisierten Daten eines dreidimensionalen Modells des zu führenden bzw. anzu­ dockenden Flugzeugtyps zur Ermittlung der aktuellen Lage des Flugzeuges auf dem Vorfeld bzw. des Abstandes des Flugzeuges von seiner Halteposition verglichen werden.

Die Aufgabe der Sensorkalibrierung ist es, vorteilhafterwei­ se nach erfolgter ortsfester Montage der Kamera deren Lage und Orientierung relativ zu einem festgelegten Vorfeldkoor­ dinatensystem und zugleich vorzugebende oder eingestellte Parameter der Kameraoptik exakt zu ermitteln. Dies ist eine Voraussetzung, um aus den Abbildern von Flugzeugen auf deren Lage und Orientierung in dreidimensionalen Vorfeldkoordina­ ten schließen zu können.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist da­ rin zu sehen, daß eine hochdynamische Videokamera zur Abdec­ kung großer Kontrastbereiche ohne zahlreiche Blendenverstel­ lungen verwendet wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfin­ dung ist gekennzeichnet durch die Verwendung des Verfahrens zur Rollführung von Flugzeugen auf dem Vorfeld. Hierbei ist die Aufgabe der Objektverfolgung die zeitlich fortgesetzte Schätzung der Lage und Orientierung des Flugzeuges im Raum für eine gegebene Bildfolge und ein bestimmtes Flugzeugmo­ dell. Zu Beginn ist eine Initialisierung durchzuführen, wel­ che der Erkennung des ins Sichtfeld der Kamera tretenden Flugzeuges dient. Sie liefert eine grobe Positionsschätzung und startet den Verfolgungsvorgang. Im Verlauf der Verfol­ gung wird, ausgehend von der bereits ermittelten Position im vorangehenden Bild, eine erwartungsgemäße Position im aktu­ ellen Bild mittels Auswertung einer Bewegungsgleichung prä­ diziert. Die Prädiktion dient als Ausgangspunkt für die Suche nach einer optimalen Position unter Berücksichtigung der Anpassung der Modellprojektion in die Bildebene an das aktuell aufgenommene Bild.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Videokamera bietet als Pas­ siver Flächensensor den Vorteil der zeitgleichen Erfassung des Raumes mit relativ hoher Auflösung, grobem Erfassungsbe­ reich und hoher zeitlicher Frequenz. Der hohe Erfassungsbe­ reich erlaubt die Abbildung des gesamten Flugzeuges, ein­ schließlich Rumpf, Flügel, Leitwerk, Triebwerk und Fahrwerk. Die Berücksichtigung all dieser Merkmale bei einer Verfol­ gung gestattet eine höhere Genauigkeit als wenige Einzelmes­ sungen und eine erhöhte Robustheit gegenüber fehlerhafter Detektion mittels bildbasierter Verifikation.

Die modellgestützte Objektverfolgung benötigt dreidimensio­ nale Modelle der Flugzeuge, wobei es nicht unbedingt notwen­ dig ist, alle Details eines Flugzeuges in einem Modell zu berücksichtigen. Hat man metrische dreidimensionale Modelle der abgebildeten Objekte zur Verfügung, so besteht die Auf­ gabe in der Schätzung ihrer Lage und Orientierung im Raum derart, daß die zugehörige Modellprojektion in die Bildebene mit dem Kamerabild in Übereinstimmung gebracht wird. Darüber hinaus kann zugleich die zeitliche Trajektorie einem gegebe­ nen physikalischen Bewegungsmodell entsprechend geschätzt werden. Die Tiefeninformation, die durch Abstandsmessung un­ mittelbar gewonnen wird, geht bei der Projektion in die Bild­ ebene zunächst verloren und kann modellgestützt, d. h. unter Kenntnis der wahren Abmessungen dargestellter Objekte, re­ konstruiert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß die Fluggastbrücke unter Verwendung der Videokamera an einen Aus­ gang eines seine Parkposition erreichten Flugzeuges automa­ tisch herangeführt wird. Um eine Beweisführung eines eventu­ ell auf dem Vorfeld erfolgenden Unfalles durchführen zu kön­ nen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die von der Videoka­ mera erzeugten digitalen Bildfolgen in einem Archivspeicher gespeichert werden. Auch ist vorgesehen, daß durch die Video­ kamera das Leitwerk eines Flugzeuges zur Ermittlung der zu­ gehörigen Fluggesellschaft erfaßt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum positionsgenauen Abstellen von Flugzeugen, insbesondere zum Andocken eines Flugzeuges an einer Fahr­ gastbrücke eines Flughafens unter Verwendung eines auf dem Vorfeld des Flughafens installierten optischen Sen­ sorsystems zur Erfassung der aktuellen Position des Flug­ zeuges auf dem Vorfeld, Mitteln zum Speichern vorgebbarer Referenzwerte, Mitteln zum Vergleich der ermittelten Ist­ werte mit gespeicherten Referenzwerten und Auswertemit­ teln, vorzugsweise einer Anzeigeeinrichtung zur Sichtbar­ machung des aktuellen Abstandes vom Flugzeug zur Halte­ position, dadurch gekennzeichnet, daß als passiver Fläc­ hensensor eine einzige Videokamera verwendet wird, daß zur Angabe von Flugzeugpositionen in absoluten Vorfeld­ koordinaten die Videokamera derart kalibriert wird, daß die Lage und Orientierung der Videokamera relativ zu ei­ nem festgelegten Koordinatensystem des Vorfeldes sowie interne Parameter der Kameraoptik berechnet und in einem Rechner in digitaler Form gespeichert werden, daß die von der Videokamera aufgezeichneten aktuellen Bilder eines zu führenden bzw. anzudockenden Flugzeuges digitalisiert und dem Rechner zugeführt werden, und daß in dem Rechner die aktuellen digitalisierten Bilddaten mit abgespeicherten digitalisierten Daten eines dreidimensionalen Modells des zu führenden bzw. anzudockenden Flugzeugtyps zur Ermitt­ lung der aktuellen Lage des Flugzeuges auf dem Vorfeld bzw. des Abstandes des Flugzeuges von seiner Halteposi­ tion verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochdynamische Videokamera zur Abdeckung großer Kontrastbereiche ohne zahlreiche Blendenverstellungen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Rollführung von Flugzeugen auf dem Vorfeld.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluggastbrücke unter Verwendung der Videokamera an einen Ausgang eines seine Parkposition erreichten Flug­ zeuges automatisch herangeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von der Videokamera erzeugten digitalen Bildfolgen in einem Archivspeicher gespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Videokamera das Leitwerk ei­ nes Flugzeuges zur Ermittlung der zugehörigen Fluggesell­ schaft erfaßt wird.