防止登机桥撞击机翼的方法

技术领域

本发明总体来说涉及一种登机桥技术，具体而言，涉及一种防止登机桥撞击机翼的方法。

背景技术

登机桥是一种与飞机接泊的重要地面设备。登机桥在接泊过程中，要防止与机翼相撞。

为防止登机桥与机翼相撞，通常在登机桥的接机口右侧安装一个超声波传感器。超声波传感器用于探测障碍物，例如机翼。当超声波传感器探测到机翼在登机桥附近时，禁止登机桥继续靠接机翼。

但这种超声波传感器的探测范围很有限，其探测范围通常为一个最大半径为0.3米的纺锤体形区域，而实际上可能的碰撞区域远不只是接机口右侧，比如登机桥右侧和前沿都有可能碰撞飞机，因此需要更加严密的防撞方案。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种防止登机桥撞击机翼的方法，其包括：

在第一坐标系内建立登机桥的外轮廓模型以及防撞线模型，所述防撞线模型用于模拟一组处于登机桥与机翼之间的防撞线；

在登机桥靠接飞机的过程中，所述外轮廓模型实时模拟登机桥外轮廓的运动过程，当所述外轮廓模型与所述防撞线模型之间的最小距离小于第一阈值则控制登机桥停止运行。

根据本发明的一个实施例，外轮廓模型采用多个外轮廓特征点和多条外轮廓特征线段来表征，多个外轮廓特征点和多条外轮廓特征线段围合出登机桥的侧边缘轮廓，所述防撞线模型由多个防撞线段依次连接而成。

根据本发明的一个实施例，

计算所述外轮廓模型与所述防撞线模型之间的最小距离，包括：

计算出每个外轮廓特征点以及外轮廓特征线段的每个端点到每段防撞线段之间的第一最短距离；

计算出每个防撞线段的端点到每段外轮廓特征线段之间的第二最短距离；

从所有第一最短距离和所有第二最短距离中选出数值最小的一个作为所述最小距离。

根据本发明的一个实施例，

计算第一最短距离的过程包括：

令外轮廓特征点或外轮廓特征线段的一个端点为a点，防撞线段的两端点分别为b点和c点，

根据a、b、c三点在第一坐标系内的坐标值计算出线段ab、线段bc以及线段ac的长度；

根据线段ab、线段bc以及线段ac的长度计算出∠abc的角度值，并判断∠abc是否大于90°；

若∠abc大于90°则第一最短距离等于线段ab的长度，若∠abc是不大于90°则判断∠acb是否大于90°；

若∠acb大于90°则第一最短距离等于线段ac的长度，若∠acb不大于90°则第一最短距离等于线段ab的长度乘以∠abc的正弦值。

根据本发明的一个实施例，

计算第二最短距离的过程包括：

令防撞线段的一个端点为a点，外轮廓特征线段的两端点分别为b点和c点，

根据a、b、c三点在第一坐标系内的坐标值计算出线段ab、线段bc以及线段ac的长度；

根据线段ab、线段bc以及线段ac的长度计算出∠abc的角度值，并判断∠abc是否大于90°；

若∠abc大于90°则第二最短距离等于线段ab的长度，若∠abc是不大于90°则判断∠acb是否大于90°；

若∠acb大于90°则第二最短距离等于线段ac的长度，若∠acb不大于90°则第二最短距离等于线段ab的长度乘以∠abc的正弦值。

根据本发明的一个实施例，所述第一坐标系的x轴和y轴均平行于地面；

根据a、b、c三点在第一坐标系内的坐标值计算出线段ab、线段bc以及线段ac的长度时，采用以下算式进行计算：

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

根据本发明的一个实施例，所述防撞线包括从机翼末端的前方延伸到最靠近舱门的发动机的前方的第一线段，以及从第一线段靠近舱门的一端延伸到舱门背离机头一侧的第二线段。

根据本发明的一个实施例，外轮廓特征线段包括分别设置在登机桥的接机口两侧的第一线段和第二线段、设置在接机口前端的且连接所述第一线段和所述第二线段的第三线段以及分别设置在所述登机桥的伸缩通道两侧的第四线段和第五线段。

根据本发明的一个实施例，多个外轮廓特征点沿伸缩通道靠近接机口的一端的端部依次布置。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

若所述外轮廓模型与所述防撞线模型之间的最小距离不小于第一阈值，则进一步判断所述最小距离是否小于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；

若所述最小距离小于第二阈值则控制登机桥减速运行。

根据本发明的一个实施例，在第一坐标系内建立防撞线模型，包括：

建立相对于地面固定的第一坐标系以及第二坐标系，获得分别在第一、二坐标系中的地面标识参数；

获取预先建立在第二坐标系中的多个防撞特征点的坐标；

根据在第一、二坐标系中的地面标识参数对防撞特征点进行坐标转换，获得多个防撞特征点在第一坐标系中的坐标；

在第一坐标系中将防撞特征点按照预设的顺序依次连接起来获得第一坐标系中的防撞线模型。

根据本发明的一个实施例，在第一坐标系内建立防撞线模型之前还包括：

地面标识用于引导飞机停靠在预定的泊位，根据飞机停泊时偏离所述地面标识的程度来修正第二坐标系中多个防撞特征点的坐标。

由上述技术方案可知，本发明的的优点和积极效果在于：

在模拟登机桥外轮廓的运动过程中，考虑外轮廓模型整体与防撞线模型之间的距离，即外轮廓模型与防撞线模型最靠近的一点与防撞线模型之间的距离，由此能避免登机桥的每个部位与机翼相撞。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本发明的一个实施例中的登机桥的俯视示意图；

图2为本发明的一个实施例中的防止登机桥撞击机翼的方法的流程图；

图3为本发明的一个实施例中的飞机停在预定的泊位俯视示意图；

图4为本发明的一个实施例中的防撞线的俯视示意图；

图5为本发明的一个实施例中的外轮廓模型和防撞线模型的俯视示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参照图1，登机桥100包括支撑立柱、旋转平台101、伸缩通道102、接机口103、升降机构、行走机构以及控制单元。旋转平台101可以是安装在候机楼上，也可以是安装在连通候机楼的廊道上。支撑立柱设置在旋转平台101的底部，用于支撑起旋转平台101。伸缩通道102为可伸缩的通道，伸缩通道102通常为直条形。伸缩通道102的一端安装在旋转平台101上，伸缩通道102通过旋转平台101与候机楼之间形成转动连接。接机口103安装在伸缩通道102的另一端上。接机口103可以相对于伸缩通道102转动。行走机构设置在伸缩通道102的下方，升降机构设置在行走机构与伸缩通道102之间，升降机构的两端分别连接行走机构和伸缩通道102。升降机构支撑起伸缩通道102，升降机构能驱动伸缩通道102上下摆动以升高或降低接机口103。升降机构可以是液压升降台。行走机构设置有车轮以及用于驱动车轮滚动的动力装置。行走机构能在地面上行走从而带动伸缩通道102在水平方向伸缩，从而带动接机口103在水平方向移动。控制单元用于控制登机桥100的运行。控制单元可以是可编程逻辑控制器，也可以是计算机。

图2显示了防止登机桥撞击机翼的方法。防止登机桥撞击机翼303的方法通过控制单元实施。防止登机桥撞击机翼303的方法包括步骤S10和步骤S20。

步骤S10：在第一坐标系内建立登机桥100的外轮廓模型600以及防撞线模型500a，防撞线模型500a用于模拟一组处于登机桥100与机翼303之间的防撞线500；

防撞线500为设置于机翼303与登机桥100之间的一组虚拟线。防撞线500是预设在系统中的线，每种飞机机型对应有一种防撞线500。根据飞机机型能获得与该飞机机型相匹配的防撞线500。防撞线500用于划定登机桥100向机翼303方向移动的极限位置，以避免登机桥100与机翼303相撞。防撞线500与飞机之间的相对位置可以是预设好的。

登机桥100的外轮廓模型600根据登机桥100的外轮廓形状建立，用于模拟出登机桥100的外轮廓。外轮廓模型600与登机桥100的外轮廓的比例可以为一比一。

防撞线模型500a用于在第一坐标系中模拟出防撞线500。防撞线模型500a与防撞线500的比例可以为一比一。

根据登机桥100与防撞线500之间的初始位置关系来确定外轮廓模型600与防撞线模型500a之间的初始位置关系。

步骤S20：在登机桥100靠接飞机的过程中，外轮廓模型600实时模拟登机桥外轮廓的运动过程，当外轮廓模型600与防撞线模型500a之间的最小距离小于第一阈值则控制登机桥100停止运行。

外轮廓模型600实时模拟登机桥外轮廓的运动过程，外轮廓模型600的运动速度以及姿态变化均与登机桥外轮廓保持一致。第一阈值为预设值，该第一阈值可以根据登机桥100与机翼303之间需要保持的安全距离来考虑，即登机桥100与防撞线500之间的距离等于第一阈值时登机桥100与机翼303之间的距离大于或等于安全距离。在外轮廓模型600与防撞线模型500a之间的最小距离小于第一阈值时则表示登机桥100具有超越防撞线500而与机翼303相撞的风险，在小于第一阈值时控制登机桥100停止运行即可以避免该危险发生。

在模拟登机桥100的运动过程中，考虑外轮廓模型600整体与防撞线模型500a之间的距离，即外轮廓模型600与防撞线模型500a最靠近的一点与防撞线模型500a之间的距离，由此能避免登机桥100的每个部位与机翼303相撞。

进一步地，在步骤S10中，在第一坐标系内建立防撞线模型500a的方法包括步骤S11～S14。

步骤S11：建立相对于地面固定的第一坐标系以及第二坐标系，获得分别在第一、二坐标系中的地面标识参数。

参照图3，机坪的地面上设置有地面标识200。地面标识200用于引导飞机300停靠在预定的泊位。地面标识200可以是多条停机线202与引导线201相交形成的图案，停机线202均与引导线201相互垂直。引导线201用于引导飞机300沿预设的线路在机坪上行走。停机线202用于指示飞机300的停靠位置。飞机300的鼻轮203位于指定停机线202与引导线201的交点上，且飞机300的纵轴大致平行于引导线201时飞机300则已停靠在预定的泊位上，泊位的精度偏差范围在机场允许的误差范围内时，为飞机泊位合格。该允许的误差范围为：鼻轮203的轴中心线与停机线202的中心线偏差绝对值小于0.5米，鼻轮203轴的中点与飞机引导线201的中心线偏差绝对值小于0.3米，飞机300的纵轴与飞机引导线201的中心线的夹角小于2度。

第一坐标系和第二坐标系可以是直角坐标系，也可以是球坐标系。在本实施例中，第一坐标系和第二坐标系均为直角坐标系。

第一坐标系包括x轴、y轴和z轴，x轴和y轴可以平行于地面，z轴垂直于地面，其正方向朝上。z轴可以与旋转平台101的轴线同轴。原点可以设置在地面上。

在建立第一坐标系以后，可以通过直接测量的方法来获得地面标识200在第一坐标中的地面标识参数。在本实施例中，地面标识200通过两个标识特征点来表征。两个标识特征点分别是第一标识特征点203和第二标识特征点204，第一标识特征点203为第一根停机线202的中心线与引导线201的中心线的交点，第二标识特征点204为最后一根停机线202的中心线与引导线201的中心线的交点。地面标识参数包括第一标识特征点203和第二标识特征点204在第一坐标系中的坐标。

地面标识参数还包括第一标识特征点203和第二标识特征点204在第二坐标系中的坐标。第二坐标系包括X轴、Y轴和Z轴。X轴和Y轴均平行于地面。Z轴垂直于地面，且正方向垂直于地面。第二坐标系的X轴可以垂直于引导线201，第二坐标的Y轴可以平行于引导线201。第二坐标系的原点设置在引导线201与停机线202的第一标识特征点203处，第二标识特征点204过Y轴。通过测量第一标识特征点203与第二标识特征点204之间的距离即可获得第二标识特征点204的坐标。

由于获得了在第一、二坐标系中的地面标识参数，这就为任意一点在第一坐标系与第二坐标系之间进行坐标转换提供了条件。

步骤S12：获取预先建立在第二坐标系中的多个防撞特征点的坐标。

飞机模型预先建立在第二坐标系中，通过第二坐标系中的坐标来表示。不同机型的飞机300可以建立不同类型的飞机模型。飞机模型的尺寸与实际尺寸一致。在建立飞机模型时以地面标识200为参照得到模拟飞机300停泊在预定的泊位时的飞机模型参数。这样，地面标识200与飞机模型的相对位置关系确定下来。

参照图4，飞机模型参数中包括多个防撞特征点502、503、504在第二坐标系中的坐标。

多个防撞特征点502、503、504通过直线依次连接可以获得防撞线500。多个防撞特征点502、503、504用于表征防撞线的位置和形状。在本实施例中，防撞线500包括第一防撞线段505和第二防撞线段506。第一防撞线段505和第二防撞线段506在地面上的投影可以均与发动机304在地面上的投影相切。第一防撞线段505从机翼303末端的前方位置延伸到最靠近舱门302的发动机304的前方，第二防撞线段506从第一线段505靠近舱门302的一端延伸到舱门302远离机头一侧。其中，第一防撞线段505位于舱门302一侧的所有发动机304的前方。在本实施例中，防撞特征点有三个，第一个防撞特征点502位于机翼303末端的前方，第二个防撞特征点503位于最靠近舱门302的发动机304的前方，第三个防撞特征点504位于舱门302背离机头的一侧，依次连接着三个防撞特征点即可得到防撞线500。

步骤S13：根据在第一、二坐标系中的地面标识参数对防撞特征点进行坐标转换，获得多个防撞特征点在第一坐标系中的坐标。

由于预先获得了地面标识200在第一坐标系和在第二坐标系中的参数，即第一标识特征点203在第一、二坐标系中的坐标以及第二标识特征点204在第一、二坐标系，以及第一坐标系的z轴与第二坐标系的Z轴相互平行，则可以对舱门特征点6和多个防撞特征点502、503、504在第二坐标系中的坐标进行坐标转换，获得舱门特征点6和多个防撞特征点502、503、504在第一坐标系中的坐标。这样就将飞机模型参数转换到第一坐标系中，从而获得防撞特征点在第一坐标系中的坐标。

步骤S14：在第一坐标系中将防撞特征点按照预设的顺序依次连接起来获得第一坐标系中的防撞线模型500a。

参照图5，获得防撞特征点502、503、504在第一坐标系中的坐标后，在第一坐标系中就能确定各个防撞特征点502、503、504的位置。在第一坐标系中，多个防撞特征点502、503、504按照预设的顺序依次连接起来以后就能获得第一坐标系中的防撞线模型500a。将防撞特征点502通过直线段连接到防撞特征点503，将防撞特征点503通过直线段连接到防撞特征点504上。

通过S11～S14在第一坐标系中建立防撞线模型500a的好处在于：可以预先根据不同的飞机机型的飞机在第二坐标系内建立多种防撞线模型500a形成防撞线集合，飞机机型与第二坐标系内的防撞线模型500a一一对应。在登机桥100靠接飞机时，通过自动从其他系统获得飞机机型或人工输入飞机机型，根据飞机机型马上获得防撞线模型500a，而不必临时在第一坐标系中描绘出防撞线模型500a，极大的加快了在第一坐标系中建立防撞线模型500a的速度。

进一步地，在第一坐标系内建立防撞线模型500a之前还包括：

根据飞机停泊时偏离地面标识的程度来修正第二坐标系中多个防撞特征点的坐标。

地面标识用于引导飞机停靠在预定的泊位，飞行员将飞机停靠在预定的泊位内后，该飞机并不一定正好能停在最优的位置，即不能保证鼻轮203的轴中心线与停机线202的中心线之间正对准，飞机300的纵轴与飞机引导线201的中心线之间正对准。因此需要考虑飞机停靠的偏差，即飞机偏离地面标识的程度。根据飞机偏离地面标识的程度来修正第二坐标系中多个防撞特征点的坐标值，即多个防撞特征点在第二坐标系中进行偏移的程度和方向与飞机偏离地面标识的程度和方向保持一致。例如，飞机停靠的位置整体向北偏离10cm，则将第二坐标系中的多个防撞特征点的坐标向北方偏移10cm。

进一步地，外轮廓模型600采用多个外轮廓特征点611和多条外轮廓特征线段来表征，多个外轮廓特征点611和多条外轮廓特征线段围合出登机桥100的侧边缘轮廓，防撞线模型500a由多个防撞线段依次连接而成。

外轮廓特征点611和外轮廓特征线段来表征外轮廓模型600，同时防撞线模型500a由多个防撞线段依次连接而成，这样能减小计算量，加快计算速度。

在本实施例中，外轮廓特征线段包括第一线段601、第二线段602、第三线段603、第四线段604和第五线段605。第一线段601和第二线段602分别设置在登机桥100的接机口103两侧。第三线段603分别设置在接机口103前端，且两端分别连接第一线段601和第二线段602。第四线段604和第五线段605分别设置在登机桥100的伸缩通道102的两侧。

第一至第三线段603大致围合出接机口103的侧边缘，第四线段604和第五线段605分别围合出伸缩通道102的侧边缘。这样，登机桥100的整体轮廓就大致描绘出来了。设置第一至第五线段605能避免伸缩通道102和接机口103与机翼303相撞。

外轮廓特征线段还包括第六线段606、第七线段607、第八线段608和第九线段609。第六线段606和第七线段607围合出凸出于伸缩通道102投影的保护圈的右侧部分，第八线段608和第九线段609围合出凸出于伸缩通道102投影的保护圈的右侧部分。

设置第六至九线段能避免登机桥100的保护圈与机翼303相撞。

外轮廓特征线段包括多根第十线段610。多根第十线段610位于伸缩通道102的外部。第十线段用于表征登机桥100上其他凸出于伸缩通道102投影的设备的外轮廓。

设置第十线段610能避免这些凸出于伸缩通道102投影的设备与机翼303相撞。

进一步地，多个外轮廓特征点611沿伸缩通道102靠近接机口103的一端的端部依次布置。

由于接机口103在摆动的过程中，伸缩通道102靠近接机口103的一端的端部可以外露出来，将多个外轮廓特征点611设置在该端部后能避免该端部与机翼303相撞。

进一步地，在步骤S20中，计算所述外轮廓模型600与防撞线模型500a之间的最小距离，包括步骤S21～S23。

S21：计算出每个外轮廓特征点611以及外轮廓特征线段的每个端点到每段防撞线段之间的第一最短距离；

S22：计算出每个防撞线段的端点到每段外轮廓特征线段之间的第二最短距离；

S23：从所有第一最短距离和所有第二最短距离中选出数值最小的一个作为最小距离。

进一步地，在步骤S21中，计算第一最短距离的过程包括：

令外轮廓特征点611或外轮廓特征线段的端点为a点，防撞线段的两端点分别为b点和c点。

根据a、b、c三点在第一坐标系内的坐标值计算出线段ab、线段bc以及线段ac的长度；

线段ab、线段bc以及线段ac的长度时，采用以下算式进行计算：

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

根据线段ab、线段bc以及线段ac的长度计算出∠abc的角度值，并判断∠abc是否大于90°；

∠abc的值可以采用下列算式计算：

其中，l

l

l

若∠abc大于90°则第一最短距离等于线段ab的长度，若∠abc是不大于90°则判断∠acb是否大于90°；

∠acb的值可以采用下列算式计算：

其中，l

l

l

若∠acb大于90°则第一最短距离等于线段ac的长度，若∠acb不大于90°则第一最短距离等于线段ab的长度乘以∠abc的正弦值。

这样，外轮廓特征点611或外轮廓特征线段的一端点到防撞线段之间的第一最短距离就计算出来了。

进一步地，在步骤S22中，计算第二最短距离的过程包括：

令防撞线段的一个端点为a点，外轮廓特征线段的两端点分别为b点和c点。

根据a、b、c三点在第一坐标系内的坐标值计算出线段ab、线段bc以及线段ac的长度；

线段ab、线段bc以及线段ac的长度时，采用以下算式进行计算：

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

其中，

l

x

x

y

y

根据线段ab、线段bc以及线段ac的长度计算出∠abc的角度值，并判断∠abc是否大于90°；

∠abc的值可以采用下列算式计算：

其中，l

l

l

若∠abc大于90°则第二最短距离等于线段ab的长度，若∠abc是不大于90°则判断∠acb是否大于90°；

若∠acb大于90°则第二最短距离等于线段ac的长度，若∠acb不大于90°则第二最短距离等于线段ab的长度乘以∠abc的正弦值。

∠acb的值可以采用下列算式计算：

其中，l

l

l

这样，防撞线段的端点到外轮廓特征线段之间的第二最短距离就计算出来了。

进一步地，在步骤S20中还包括：若外轮廓模型600与防撞线模型500a之间的最小距离不小于第一阈值，则进一步判断防撞线模型500a和外轮廓模型600之间的最小距离是否小于第二阈值，第二阈值大于第一阈值；

若防撞线模型500a和外轮廓模型600之间的最小距离小于第二阈值则控制登机桥100减速运行。

当防撞线模型500a和外轮廓模型600之间的最小距离小于第二阈值，则表示外轮廓模型600接近防撞线模型500a，此时先进行减速。一旦防撞线模型500a和外轮廓模型600之间的最小距离小于第一阈值而进行急停时由于先进行了减速，登机桥100能平稳地停下来。

尽管已经参照某些实施例公开了本发明，但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例，其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。