專利名稱：自動與飛機停靠在一起的旅客登機橋或類似裝置的成像系統的制作方法
背景技術：
現代機場配有旅客登機橋，其位于眾多的大門附近，在登機橋上旅客可以在候機室建筑的大門和飛機之間安全地行走，免受天氣影響。
一種已知的移動型旅客登機橋包括一個連接到候機室建筑的圓形大廳，登機橋可旋轉地安裝在一個固定于地面中的圓柱體上，從圓形大廳伸出一條通道，該通道由大量的伸縮嵌合式隧道狀元件組成，使得通道能改變長度。在最遠離圓形大廳的通道末端處提供了一個小室，其可相對于通道樞轉以便與飛機門對齊，小室連接到通道元件，該通道元件懸掛在一個可垂直調節的框架上，該框架又由一個具有可分別驅動的輪子的轉向架支撐。
旅客登機橋通常位于飛機著陸后停機位置附近的一個停放位置上，當飛機停止時，操作員控制旅客登機橋的垂直高度和角度，并在飛機的方向上伸縮地伸展通道，最后樞轉小室以使得登機橋的末端連接到飛機艙門，在水平面上的操作通過改變轉向架輪子相對于彼此的速度來實現。
當前的停靠過程當飛機到達時，一旦飛機離開候機室大門的滑行道，地面交通控制員(GTC)就將飛機交給停機坪或停機場控制員(AC)。當飛行員的通信從GTC切換到AC時，AC指使飛行員前進到一個特定的大門。AC指示停機坪工作人員到位以接收飛機，停機坪工作人員必須有至少一個調度員，他可以啟動可視停靠系統或操作閘門，飛機可以通過一個或兩個發動機行進到其停靠位置。
當飛機停止時，調度員(他也可以是AC)將接通飛機與飛行員進行通信，然后，旅客登機橋操作員(其有時可以是調度員)將旅客登機橋(PB)駕駛到飛機艙門。接著，調度員將地面電源從PB連接到飛機的輔助電源設備(APU)，由于電纜盤上電纜的長度，為了連接到APU，PB必須緊靠飛機，然后PB操作員(對于一些航空公司)打開飛機艙門，或對于其它航空公司是機務人員打開飛機艙門。
離開在“推回”之前大約五分鐘，調度員從飛機APU斷開地面電源。一旦飛機艙門關上，PB就能收回，但PB操作員必須在緊急疏散的情況下保持對PB的控制。實際上，如果有一個延誤，則PB操作員有時離開去另一個大門操作PB，這引起了一個問題，因為如果該延誤突然消除并且飛行員準備“推回”，PB操作員卻可能不在。通常，有一個停機坪引導件(為了與飛行員通信而連接到飛機)、一個牽引車駕駛員和可能有一個在該操作涉及的“推回”過程中監視障礙物的步行者。
由于其復雜性，該操作需要經過專門培訓的操作員，專門培訓的課程對于航空公司是昂貴的。此外，進行連接花去很長時間，并且，偶爾會由于操作員方面的錯誤導致登機橋碰撞飛機，從而損壞飛機。因而，由于必需具有一個合格的操作員來移動旅客登機橋，所以在航空公司候機室的旅客登機橋可能導致飛機到達和離開的延誤。合格的操作員的數量是有限的，在繁忙的時間中他們是很缺乏的，因而當飛機到達大門時或準備離開大門時，可能沒有一個可用的操作員，因此飛機將被延誤，直到操作員到達。
申請人知道下面的關于前述主題的專利文獻美國專利3683440教導了一個裝置，其用于將一個或更多的機動候機室登機橋與一個車輛上的一個或更多的門對齊，該車輛能裝載和卸載旅客與貨物。主題專利提供驅動信號的控制，該驅動信號用來將候機室登機橋的小室與停放車輛的門對齊。它包括結合到登機橋的不同可移動部分的位置傳感器，可移動部分包括連接到候機室的登機橋旋轉端、可擴展長度的通道、可旋轉的小室和將支撐登機橋的轉向架連接到通道的高度可變的液壓缸，這些傳感器產生表示登機橋空間位置的電壓，登機橋空間位置由不同的可移動部分的方位確定。一個安裝在小室中的電視攝像機使位于遠處控制板處的操作員在一個電視監視器上觀看登機橋周圍的區域，當操作員觀看監視器時小室能從控制板旋轉，位于小室下的電子單元中的控制電路響應來自控制板的信號產生初始位置信號，其使登機橋轉動遠離候機室，伸長通道，并將一個光電設備與在艙門附近附加到飛機上的反射型材料對齊。傳感器和光電設備提供的位置電壓在布置于電子單元上的邏輯電路中進行處理，電子單元以規定的方式起作用產生驅動信號，這些驅動信號沿著一條將使小室與艙門對齊的路徑引導登機橋，當小室接近艙門時，速度自動降低直到小室接觸車輛。安裝在小室通道口周邊上的壓力開關接觸車輛產生控制信號，控制信號使小室旋轉并提供向前的驅動運動，直到實現小室通道口和車輛的完全接觸。然后，一個停放指示器信號應用到遠處的控制板，除了在連接到液壓缸的控制電路中使用的之外，所有的電力都被關掉。安裝在小室中的光電設備檢測車輛高度，如果車輛高度在裝載和卸載的過程中改變了，這些開關將信號提供給控制電路，這將對液壓缸產生驅動信號，從而將小室保持在與艙門相同的高度。響應于來自控制板的控制信號，登機橋自動從車輛收回并返回到其起動之前的原始位置。明顯的，盡管包括半自動計算機輔助特征，但該系統的操作是依靠操作員的，因而，上面確定的現有技術中的所有缺點還沒有被著手解決。
美國專利4942538教導了一種適合于跟蹤和處理移動目標的遠距離機器人系統，包括機械手、視頻監視器、圖像處理器、手動控制器和計算機。
美國專利5226204教導了一種遠距離機器人控制裝置，用于將一個機動的載客登機橋的可移動端與車輛中的門對齊，該車輛能裝載和卸載旅客與貨物。
美國專利6330726教導了一種登機橋，用于在升高高度的候機室建筑之間傳送旅客，候機室建筑具有與候機室建筑連接的前廳。
歐洲專利0781225教導了一種將旅客登機橋(1)或移動型貨物處理設備的一端連接到飛機上的一個門的方法，為了提供正確的擋風件，該系統要求識別飛機類型。
美國專利3642036教導了一種自動給機動車輛加油的系統，包括一個包含噴嘴的可移動燃料分配器和可編程的移動裝置，噴嘴適合結合到車輛的燃料入口，移動裝置連接到燃料分配器以將其移動到一個噴嘴能與燃料入口聯接的位置中。
美國專利3917196教導了一種裝置，為了補給燃料或其它目的，用于確定飛機飛行的方向中。
美國專利6024137教導了一種教導了一種自動加油系統，包括一個泵，其具有一個能在三維空間中定位的伸縮臂；一個在該臂端部上柔性安裝的噴嘴和一個與車輛上的燃料口緊密配合的對接錐體。一個攝像機在監視器上提供車輛側面的視圖，監視器具有車輛操作員可見的引導件，以幫助使車輛位于泵的范圍內，靠近噴嘴的燈和攝像機被用來辨認從入口周圍的環行目標向后反射的光。
美國專利4834531教導了一種船位推算法光電子智能停靠系統。
美國專利5109345教導了一種產生轉向命令的自主停靠系統和一種用于跟蹤車的推進系統，該推進系統在具有一個目標車的跟蹤車的停靠中使用。
美國專利5734736教導了一種自主集合和停靠系統及其方法。
美國專利3765692教導了一種裝置，用于將一個運動車輛的地板自動調節到裝車月臺或平臺的高度。
美國專利4748571教導了一種視覺直線對齊系統，用來檢驗自動加工裝置的夾具中的工件的對齊。
美國專利3983590教導了一種用于裝載登機橋或人行道的安全設備，為了旅客和貨物通過飛機上的一個打開的門裝載和卸載，飛機朝著登機橋或人行道停放。
美國專利5105495教導了一種非接觸的近程傳感器陣列，其安裝在裝載登機橋的前阻尼器上與飛機相對。
美國專利5552983教導了一種用于遠程操縱車輛的可變參考控制系統。
美國專利5791003教導了一種用于可變地升高旅客上機橋平臺的方法和裝置。
美國專利5855035教導了一種用于較少輪子在旅客上機橋上的滑動的方法和裝置。
美國專利5950266教導了一種用于將旅客上機橋連接到一個移動主體的方法和裝置。
美國專利6195826教導了一種適合于固定到飛機上機橋的端部的接合結構，飛機上機橋包括一個由第一阻尼器和輔助阻尼器形成的阻尼器組件。
美國專利3883918教導了一種用于機場旅客登機橋的近端的伸縮連接。
美國專利5761757教導了一種用于往返飛機的旅客上機橋。
因而，本發明的目標是針對本領域中的一些問題。
因而，本發明的首要目標是提供一種適合于車輛與飛機通道口停靠到一起的成像系統。
本發明的又一個目標是提供這樣一種系統，其是自啟動的，不需要一個操作員。
本發明的另一個目標是用一個基于成像系統的攝像機檢測飛機位置并將登機橋驅動到合適的門口位置，使旅客登機橋的控制自動化。
當考慮到下面的發明內容和在此描述的優選實施方式更詳細的說明時，本發明另外和其它的目標對本領域技術人員來說將是顯而易見的。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種自動成像系統，其用于在沒有告知飛機類型的情況下，車輛(例如貨物裝卸車、服務車和旅客登機橋)關于飛機通道口的優選地啟動、控制、定位和停靠，所述車輛具有驅動裝置以移動和升高/降低該車輛。
所述系統包括一組確定的、優選為逆反射的目標標志，其以可辨別的方式位于飛機通道口附近，例如由3M公司制造的，優選地其商標為Scotchlite。
發光裝置，其在飛機至少鄰近一個預期位置時聚焦在所述目標標志上，優選地是脈動發光裝置。
一個攝像機，優選地至少一個數字攝像機，其布置在基本上鄰近所述發光裝置的位置并具有一個方向平行于從所述發光裝置發出的光的觀察域，以便拍攝所述目標標志的任何反射圖像，和產生圖像以傳遞給一個計算機，和具有一個包含所述飛機通道口的觀察域，以與所述優選脈動發光裝置共同作用和優選地與該脈沖發光裝置同步。
一個計算機，其與所述車輛一起布置以處理從所述攝像機收到的圖像，和將起動信號提供給所述車輛的驅動裝置。
駐留在所述計算機中的軟件，其將關于怎樣處理所述圖像信息和鑒于所述信息開始什么行動的指令集提供給所述計算機。
其中，所述成像系統自動掃描所述車輛被預期所處的區域，和一旦計算機證實目標標志被獲得，就在保持對所述目標標志的連續觀察時，優選地啟動并控制車輛關于飛機通道口的定位和停靠。
優選地所述車輛選自下列設備組i)貨物運輸設備；ii)旅客服務設備；和iii)旅客登機橋；或類似設備根據本發明的另一方面，提供了一種成像系統，其用于識別飛機通道口或艙門的位置和用于將一車輛(例如，旅客、貨物、服務或類似的)與所述飛機停靠在一起，該系統包括i)一個被動目標標志裝置，優選地是至少一個目標標志和更優選地是一個目標標志組，其優選地位于通道口或艙門的末端，(優選地所述目標標志裝置是逆反射類型的，例如3M生產的產品Scotchlite)；ii)一個目標標志識別裝置，包括至少一個具有觀察域的攝像機，觀察域包含飛機的所述通道口或艙門，以與優選脈動發光裝置共同作用和優選地與該脈沖發光裝置同步；iii)優選脈動發光裝置與所述目標標志識別裝置同步，所述脈動發光裝置優選地是頻閃的，用于照亮所述目標標志裝置和由計算機裝置提供其識別，所述計算機裝置與所述目標標志識別裝置通信；iv)計算機裝置，其處理來自目標標志識別裝置的信息(優選地至少一個被處理成增強圖像的圖像)和將處理過的信息(優選的增強圖像)與保留在所述計算機裝置的存儲器中的圖像進行比較；v)駐留在所述計算機裝置中的軟件工具，其提供用于該系統的指令集和邏輯以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定車輛的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使車輛與所述飛機自動停靠在一起；vi)優選地所述車輛選自下列設備組i)貨物運輸設備；ii)旅客服務設備；和iii)旅客登機橋；或類似設備。
根據本發明的又一個方面，提供了一種自動計算機化的旅客登機橋控制系統，所述登機橋具有旅客登機橋移動裝置以允許登機橋相對于飛機移動，該系統用來在飛機場與正在離開/正在到達的飛機一起使用并包括i)被動目標標志裝置，用于與每個飛機類型無關地識別出/入口；ii)目標標志識別裝置，優選地至少一個攝像機，其在包含目標標志裝置的飛機接近停放位置時進行識別，所述停放位置鄰近用于旅客登機橋的一個預定大門；iii)用于確定旅客登機橋的實際位置的位置檢測裝置，實際位置包括輪子相對于伸縮孔道的角度、前廳相對于孔道的角度和相對于候機室上的樞軸點基于長廊伸長的曲率半徑，以允許計算機計算旅客裝載橋的軌跡和然后指令移動裝置越過必需的路徑；iv)與所述目標標志識別裝置、位置檢測裝置和旅客登機橋移動裝置通信的計算裝置，其起動所述移動裝置，和基于來自所述目標標志識別裝置與位置檢測裝置的輸入將關于何時和怎樣移動的指令提供給所述登機橋，其接收和處理所有的輸入系統信號和將輸出系統信號提供給所述旅客登機橋移動裝置以進行停止、移動(優選地升高或降低、暫停，或優選地在預定方向上轉向)，如所需地開啟攝像機和發光體并使它們同步；和啟動任何報警燈、蜂鳴器、喇叭或音響信號；v)優選地一個障礙辨別裝置，例如通常作為“安全環”所知的設備，其通知所述計算裝置存在一個障礙物，防止所述登機橋進一步移動和指出職員行動移開該障礙物的需要；vi)發光裝置，其在飛機接近飛機停放位置時照亮所述飛機和照亮目標標志裝置；vii)駐留在所述計算裝置中的軟件工具，其提供操作該系統所需的指令集和邏輯，以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定車輛的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使車輛與所述飛機自動停靠在一起；其中在不需要其操作員的情況下，該系統允許旅客登機橋在一架飛機的離開和/或到達期間移動。
根據本發明的另一方面，提供了一種計算機化的自動旅客登機橋控制系統，所述登機橋具有旅客登機橋移動器以允許登機橋相對于飛機移動，該系統用來在飛機場與正在離開/正在到達的飛機一起使用并包括i)至少一個被動目標標志，用于與每個飛機類型無關地識別出/入口；ii)至少一個攝像機，其在包含所述至少一個目標標志的飛機接近停放位置時進行識別，所述停放位置鄰近用于旅客登機橋的一個預定大門；iii)用于確定旅客登機橋的實際位置的位置檢測器，實際位置包括輪子相對于伸縮孔道的角度、前廳相對于孔道的角度和相對于候機室上的樞軸點基于長廊伸長的曲率半徑，以允許計算機計算旅客裝載橋的軌跡和然后指令移動器越過必需的路徑；iv)與所述目標標志識別器、位置檢測器和旅客登機橋移動器通信的計算機，其起動所述移動器，和基于來自所述目標標志識別器與位置檢測器的輸入將關于何時和怎樣移動的指令提供給所述登機橋，其接收和處理所有的輸入系統信號和將輸出系統信號提供給所述旅客登機橋移動器以進行停止、移動(優選地升高或降低、暫停，或優選地在預定方向上轉向)，如所需地開啟攝像機和發光體并使它們同步；和啟動任何報警燈、蜂鳴器、喇叭或音響信號；v)優選地一個障礙辨別器，其通知所述計算裝置存在一個障礙物，防止所述登機橋進一步移動和指出職員行動移開該障礙物的需要；vi)發光裝置，其在飛機接近飛機停放位置時照亮所述飛機和照亮所述至少一個目標標志；vii)駐留在所述計算機中的軟件，其提供操作該系統所需的指令集和邏輯，以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定服務設備的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使服務設備與所述飛機自動停靠在一起；其中在不需要其操作員的情況下，該系統允許旅客登機橋在一架飛機的離開和/或到達期間移動。
優選地，上述系統的目標標志識別裝置或目標標志識別器是至少一個數字攝像機，此外，所述至少一個目標標志和目標標志裝置由逆反射材料制成，例如由3M公司制造的，優選地其商標為Scotchlite。
根據本發明又一個方面，提供了一種識別一個飛機的通道口的位置的方法，所述通道口例如是一個門或貨艙，或類似物體，所述通道口具有預定的周界；該方法包括i)提供至少一個接近所述通道口的周界的被動目標標志裝置(優選地，一個被動反射目標標志，例如3M公司制造的商標為Scotchlite的產品)，和優選地，當所述通道口是一個門時其接近該門的角，并且在另一個實施方式中，所述目標標志裝置被提供為一個目標標志組，其接近所述門的每個角；ii)將一個優選脈動發光裝置聚焦在所述目標標志上，在一個實施方式中處于不可見的光譜中，例如紅外線或類似光線；iii)提供一個目標標志識別裝置，優選地提供至少一個攝像機和優選地提供一個數字攝像機，其與所述發光裝置同步和優選地與所述發光體容納在一起以將原始數據提供給一個計算裝置，所述原始數據優選地是圖像；v)計算裝置，用于接收來自所述目標標志識別裝置的信息以處理該信息(在一個實施方式中提供增強圖像)，所述目標標志識別裝置優選地是至少一個攝像機，和將該信息與存儲在計算裝置中的信息進行比較，由此確定進一步的行動，可以基于通道口位置的識別來采取所述行動。優選地，所述通道口選自通道口的組，該組包括客艙門、貨艙門或類似的門，和優選地，通道口處于飛機機身中。在一個實施方式中，旅客登機橋或貨物裝卸設備由所述計算裝置基于所述目標標志裝置的識別進行控制，使得在飛機離開或到達一個停放位置之前，當飛機裝載和卸載時，所述旅客登機橋或貨物裝卸設備能與所述飛機停靠在一起和與其分開。
根據本發明的另一方面，提供了一種當飛機正在朝著所述旅客登機橋移動時或停放在大門時，識別飛機的通道口的位置和該飛機的類型的方法，所述通道口例如是一個門或貨艙，或類似物體，該方法包括i)提供至少一個接近所述通道口的周界的被動目標標志裝置，其中所述目標標志裝置的形狀、或組中單個目標標志的數量、或組中單獨目標標志的相對位置唯一地識別飛機類型，例如使用反射帶的機器可讀圖案，其中飛機類型包含在所述圖案機器可識別碼中；ii)將一個優選脈動發光裝置聚焦在所述目標標志上，在一個實施方式中處于不可見的光譜中，例如紅外線或類似光線；iii)提供一個目標標志識別裝置，優選地提供至少一個攝像機和優選地提供一個數字攝像機，其與所述發光裝置同步和優選地與所述發光體容納在一起以將原始數據提供給一個計算裝置，所述原始數據優選地是圖像；iv)計算裝置，用于接收來自所述目標標志識別裝置的信息以處理該信息(在一個實施方式中提供增強圖像)，所述目標標志識別裝置優選地是至少一個攝像機，和基于通道口位置和飛機類型的識別將該信息與存儲在計算裝置中的信息進行比較；優選地，所述通道口選自通道口的組，該組包括客艙門、貨艙門或類似的門，和優選地，通道口處于飛機機身中；在一個實施方式中，旅客登機橋的移動由因為飛機類型而強加的限制進行控制，例如當飛機的發動機之一如此接近所述通道口以致必需操作旅客登機橋繞過該發動機，或以這樣一種方式以致防止碰撞所述發動機或讓旅客登機橋由于碰撞、熱輻射、排氣或其它這種危險而損壞；在另一個例子中，在一個或更多具體飛機類型中，飛機的敏感部分例如機翼前緣或空速傳感器位于靠近所述通道口的位置以致迫使旅客登機橋采取不同的路線，或以這樣一種方式接觸飛機以使得不會傷害飛機的一個敏感部分或多個敏感部分，在這種實施方式中，計算裝置，其從攝像機接收關于飛機類型的信息，一旦所述攝像機識別出在目標標志裝置中編碼的具體飛機類型，計算裝置就以適于被接近的具體飛機類型的方式指引旅客登機橋的移動。
在一個優選實施方式中，在前述系統或方法的任一個中采用的所述至少一個攝像機還可以包括至少一個第一攝像機和至少一個寬視圖攝像機。在本發明的另一個實施方式中，所述至少一個攝像機還可以包括一個變焦鏡頭，例如所述至少一個第一攝像機或所述至少一個寬視圖攝像機還可以包括一個變焦鏡頭。在另一個實施方式中，所述至少一個攝像機還可以包括一個搖動或搖動和俯仰支架。
本發明提供旅客職員登機橋或可選地提供貨物裝卸車的計算機化控制的自動啟動或半自動啟動，以將登機橋的小室與停放飛機上的艙門對準，一個逆反射目標標志組戰略上鄰近艙門放置以便由計算機識別，一個手動代用裝置也提供所需的所有功能。
自動功能以待命模式提供對大門區域的連續監視和操作，直到檢測到正在到達的飛機，其使系統處于戒備狀態直到飛機基本上停放好，在該點計算機啟動停靠程序或一個有資格的人例如調度員啟動停靠程序，在該啟動之后整個系統都是自動化的。登機橋包括結合到登機橋的不同可運動部分的位置傳感器和驅動致動器，所述可運動部分包括連接到候機室的登機橋的可旋轉的固定旋轉端、可伸展長度的通道、具有表明成功停靠的傳感器的可旋轉小室和將支撐登機橋的轉向架連接到通道的可變高度的液壓缸。這些位置傳感器產生信號以與計算機通信，信號表示登機橋相對于停放飛機位置的位置，該位置由不同的可移動部分的方位確定。一個數字攝像機(CCD)和發光體(激光)可以分別安裝在登機橋的小室部分的相同側上，或優選地一起安裝在登機橋的小室部分上的單一外殼中，以照射目標標志和拍攝圖像并將這些原始圖像提供給計算機，計算機也安裝在登機橋的小室部分上。通過將在下文描述的已知方法，被動確定的逆反射目標標志的數字圖像被計算機處理，目標標志位于飛機通道口附近，由于這些目標標志的確定的特性，它們容易區別于其它圖像。為了提高精度，目標標志能放置在兩個或更多目標標志的組中。
在系統啟動時，計算機將脈動地產生一個狹窄的光錐，該光錐與攝像機快門同步以觀察飛機停放的全體區域和觀察目標標志。由于在計算機連續保持對目標標志的不斷觀察時，登機橋繞著圓形大廳旋轉，遠離靠近大門的擺放位置，并且在孔道的伸展之后，小室能旋轉直到在大多數情況下攝像機/發光體基本上垂直于飛機上的通道口，所以如圖中所示，基于目標標志的觀察，計算機將確定并起動必需的步驟以將登機橋與飛機通道口對齊。安裝在登機橋的小室上的計算機相應于被處理的圖像提供的信息和其它傳感器，伸長通道，并使小室與目標標志對準，其中所述傳感器被提供以產生信號，信號使登機橋轉動遠離候機室。基于以算法為基礎的軟件，圖像由計算機進行處理，以基于計算機對小室相對于通道口的位置的了解產生驅動信號，這些驅動信號沿著一條路徑引導登機橋，由于位置信息被計算機監視的新的一系列圖像更新，所以該路徑將使小室與艙門對準。當小室接近通道口時，其速度可以自動降低直到小室接觸飛機。壓力開關可以安裝在小室通道口接觸飛機的外圍周圍，以向計算機證實小室和車輛通道口的完全接觸。一個安裝在小室中的光電裝置可以用來檢測飛機相對于小室的高度，如果車輛高度在裝載和卸載過程中改變，則這些開關將信號提供給計算機，計算機將向液壓缸產生驅動信號，由此保持小室與通道口處于相同高度。
響應由調度員啟動或由一個傳感器啟動的給計算機的信號，登機橋可以自動從飛機縮回，并在離開之前返回到其原始擺放位置，其中所述傳感器確定艙門在離開之前已經關閉和進一步證實打算離開。


下面的圖表示本發明的優選實施方式，其中圖1是在將登機橋移動到飛機入口之前處于彼此離開位置的飛機和登機橋的示意圖；圖2是表示系統組成部分的流程圖；圖3A、3B和3C是所使用的目標標志的例子，它們每個都在本發明的實施方式中說明；圖3D至3G代表在本發明第一實施方式中說明的用于識別飛機類型的機器可讀圖案；圖4到15表示根據本發明的涉及自動啟動和將旅客登機橋與飛機停靠在一起的步驟順序；圖16到18表示被本發明系統采用的完成圖4到15中所示步驟的邏輯；圖19到22表示攝像機觀察到的不同圖像，在這方面它們與登機橋的不同位置一致；圖23到25表示可選擇的車輛，它們可以和本發明一起使用。
如圖中所示，系統的功能是自動啟動和控制機場候機室旅客登機橋B移動到合適位置中以與飛機A相接，或讓開出的飛機A離開候機室。系統在飛機到達時自動啟動或由被認可的人啟動，被認可的人在旅客登機橋移動方面不需要有任何專門的培訓，只需要熟悉系統控制。
如圖中所示，成像系統由幾個聯合在一起的元素構成，它們能確定旅客登機橋B的位置和能檢測飛機A的位置。當得到命令時，系統命令將以安全的方式驅動登機橋B，避開地面上的所有障礙物，到達與命令相當的合適位置。
對于開出的飛機A，系統在得到命令時會將旅客登機橋B移離飛機A幾英尺，足以離開機身。
當飛機A到達大門時，成像系統將確定旅客登機橋的位置，它將用其位置檢測系統確定飛機位置，然后，當給出合適的命令時，系統將控制旅客登機橋B避開地面上的所有障礙物，移動到正確的位置中以接近正在到達的飛機A的客艙門10、11。
設備說明和操作目標標志至少有一個位于飛機A上的逆反射目標標志10、11來為旅客登機橋B接觸飛機A指出合適的位置，目標標志10、11是被動符號或物體，其能容易地附加到機身上而不會對飛機的適航性產生任何影響。如圖3A、B、和C所示，目標標志是與眾不同的以便位置檢測系統能容易、可靠而迅速地將其識別出來。不管旅客登機橋B與飛機A接觸還是它正在從飛機A退后，目標標志10、11都保持在攝像機(多個)20的觀察域中。
目標標志10、11是能作為剝落和粘貼應用而運用到飛機上的逆反射材料。
目標標志可以被小心地放在艙門附近的任何預定位置中，只要(a)它們相對于艙門的準確位置是已知的，和(b)它們能被攝像機跟蹤。理想位置在艙門的角附近，其相應于旅客登機橋末端附近的攝像機的布置。目標標志是逆反射材料的，例如由3M公司制造的商標為Scotchlite的材料。該材料包括結合到塑料基中的玻璃微球，塑料基用來使得預定圖案的所述目標標志具有所需的逆反射性質，不管是在白天還是在夜晚的情況下，這都增強了目標標志組對攝像機的可見度。
最初，登機橋沒有呈現為與艙門等高，實際上，登機橋可以相對于飛機位于任意方向上。登機橋的實際位置和方向通常可以由登機橋傳感器直接測量，而成像系統能確定目標標志所處表面的位置和方向，因而，飛機的絕對位置和方向能容易地算出。攝像機和登機橋都不是必須垂直于目標標志表面，甚至當登機橋不與艙門對齊時，攝像機的觀察域也足以覆蓋一個區域，目標標志被預期處于該區域中。只要目標標志被至少一個攝像機看到，就可以用登機橋驅動件將登機橋小室——和因而攝像機——重新定位到一個合適的方向上以成功地連在飛機艙門上。
至少，系統應該使用一個攝像機和一個目標標志“組”，例如一個組包括三個或更多的單獨元素。由于該成像系統依靠這種目標標志組的外觀尺寸和形狀來確定目標標志放置表面的位置和方向(如圖19到22所示)，所以成功的操作不需要額外的數據。在優選實施方式中，一個目標標志組用于多個攝像機中的每一個；然而，一些或全部攝像機可以共享單一的目標標志組，并且可選的，多于一個的目標標志組能被一些或全部攝像機使用。增加目標標志組的數量將提供更高的精度、故障容許度，并減少系統的復雜性與成本。
附圖表示登機橋在接近時垂直于艙門；通常是這種情況。然而，如上所述，這對于成像系統的成功操作不是必需的。
識別飛機類型的機器可識別圖案在圖(3D)中，示出了用于識別飛機類型的機器可識別圖案。在該例子中，圖案包括多達六個單獨元素，對于該例子，通過用元素編號1、3、4和6來識別飛機的具體類型。用這種系統，在理論上可以對多達64種不同的飛機類型進行編碼。實際上，由于可能導致觀察系統的不明確譯碼，或為了減少錯誤譯碼的可能性，所以64種圖案中的許多都應該避免。
在圖(3E)中，示出了不同的圖案，這次使用元素編號1、2、5和6。
如圖(3D)和(3E)中所示，相對于用來確定飛機相對旅客登機橋位置的主目標標志組，圖案位于一個固定位置中，這使得觀察系統容易確定目標圖案的每個單獨元素的位置，并通過觀察存在單獨圖案元素中的那一個和缺少那一個來對飛機類型進行解碼。
在圖(3F)和(3G)中，一種可選的方法用來對飛機類型進行編碼。當使用該方法時，圖案的某些幾何性質被用來識別飛機類型，例如幾對線之間的相對距離被用來對飛機類型進行編碼。
在圖(3F)中，圖案包括三條線，兩條最外方的線是“門柱”，實質上確定整個圖案的包跡范圍(envelope)，而中間“指示符”線的位置對信息進行編碼。在該圖中，指示符線是左和右門柱線之間距離的60％(所以左門柱線和指示符之間的距離是指示符和右門柱線之間距離的1.5倍)。
在圖(3G)中，使用了與圖(3F)中相同的方法，但這次指示符線是左和右門柱線之間距離的80％(所以左門柱線和指示符之間的距離是指示符和右門柱線之間距離的4倍)。
能用圖(3F)和(3G)中所示的圖案進行編碼的信息量取決于攝像機裝置和圖像處理軟件的固有分辨率和精度。
圖像處理軟件使用該用三條線之間的不同間隔間的比值進行編碼的信息來傳送關于飛機類型的數據，例如，圖(3D)和(3F)中的圖案可以對應波音737-300飛機，而圖(3E)和(3G)中的圖案可以對應空中客車-320飛機。
“蝶形領結”目標標志圖案圖形在圖(3C)中，示出了用于單一目標標志的優選圖案。該圖案具有幾個特征，使得它容易被識別和能被準確地讀出位置1、該類“棋盤”圖案在感覺上是“不自然的”，即無意地表現為攝像機裝置正在觀察的另一種物體的一部分是不太可能的。
2、即使在差的可見性情況下，暗和亮部分之間的強烈對比也使得攝像機裝置辨別變得容易。
3、當從與“迎面”觀察相反的角度觀察時，該單獨目標標志的形狀不會有重大改變。
4、與細線或點相反，圖案的所有特征是大的單色區域，這使得用具有有限分辨率的攝像機裝置進行辨別變得容易，或使得更大的觀察距離變得可能。
5、該圖案的主要特征是在圖案的精確中央的交叉絲，該交叉絲作為交替的暗和亮區域之間的邊界存在。
6、上述“交叉絲”特征由水平和垂直線構成，這使得用標準的矩形矩陣CCD和簡單的圖像增強軟件進行增強和處理變得非常容易。為了從該性質受益，目標標志必須如此安裝以使得交叉絲線平行于攝像機傳感器矩陣的X和Y軸。
7、除了“交叉絲”特征之外，沒有任何圖案部分包含任何水平或垂直的邊界或線。這意味著當使用上述圖像增強軟件時，交叉絲特征——并且只有交叉絲特征——將得到增強，該水平和垂直線之間的交叉在目標標志上提供了強烈、獨特的特征，被用作整個目標標志的形心。
8、由于形狀是界限分明的、簡單的幾何形狀，所以容易精確和便宜地復制。
攝像機(多個)攝像機(多個)20是位置檢測系統的輸入裝置，攝像機(多個)20指向停放的、正在到達的飛機A并在它們的觀察域內具有目標標志10、11，攝像機的輸出被直接發送到中央處理器(CPU)40。
若干個燈30安裝在攝像機(多個)20附近，它們將照射飛機A和目標標志10、11。
攝像機20和燈30安裝在旅客登機橋B的外部上的合適位置中，位置將被確定以提供對停放飛機的最好的、無障礙的觀察。
必須存在至少一個攝像機以提供目標檢測，多個攝像機提供更好的精度和故障容許度。在一個優選實施方式中，使用兩個數字攝像機，例如CCD攝像機，在旅客登機橋或進入通道的每一側上安裝一個。為了讓攝像機提供有用的立體視覺，攝像機應該安裝成彼此間隔足夠的距離以提供目標標志的不同視圖。
攝像機以這樣一種方式瞄準，即所有攝像機的主光軸彼此平行。可選的，一旦飛機處于其最終停放位置中，攝像機可以指向目標標志的估計位置附近的任意點。
攝像機所用的鏡頭如此選擇以使得焦距能提供一個足夠寬的觀察域以覆蓋飛機接近區，同時仍然提供足夠的分辨率以準確測量目標標志組中的多個單獨目標標志的位置。在一個優選實施方式中，由于攝像機安裝在旅客進入通道上面，所以當登機橋縮回時，例如20度的觀察域形成了飛機接近區的覆蓋范圍。一旦飛機停止并且登機橋或進入通道開始其朝向飛機艙門的動作，在沒有任何另外設備的情況下，減少到目標標志的距離將提供所述目標標志的更大的視圖。在登機橋或進入通道接近飛機的最后階段，目標標志將占據所有或大部分的攝像機觀察域，在目標標志分辨率最重要時提供最佳目標標志分辨率。
可選的，除了正常的主觀察攝像機之外，可以采用一個額外的“寬視圖”攝像機，其以這樣一種方式安裝或配備廣角鏡頭以便提供飛機接近區的視圖。當以這種方式使用時，攝像機(多個)用于將登機橋或進入通道指向目標標志，然后用更窄觀察域的鏡頭，使得更高的目標標志分辨率成為可能。
可選的，可以在攝像機中使用可變焦距的“變焦”鏡頭。
當使用時，攝像機(多個)最初用短焦距開始，為接近提供一個廣角視圖，然后，當登機橋或進入通道接近目標標志時，焦距將逐步或連續增加。當以這種方式使用時，為了正確計算攝像機與目標標志的實際距離，提供一個計算機以在任何規定時刻檢測或測量每個鏡頭的焦距。
在那一個實施方式中，攝像機(或所有攝像機共同地，或多個攝像機中的每一個單獨地)安裝在一個搖動或搖動和俯仰的萬向節上，其中搖動或搖動和俯仰的動作由計算機控制。在該實施方式中，所述攝像機(多個)的動作可以獨立于登機橋或進入通道的動作進行控制，這使得在沒有這種搖動或搖動和俯仰的機動性的情況下，即使在登機橋或進入通道被以這樣一種方式定位和瞄準時，即以別的方式阻礙附加到登機橋框架上的攝像機(多個)的操作，攝像機(多個)也能掃描飛機接近區。當以這種方式使用時，計算機控制所有攝像機萬向節的動作，并配備傳感器以檢測攝像機的瞬時左右搖擺或左右搖擺和縱搖，這種搖動或搖動和俯仰裝置能可選擇地或共同地用于上述寬視圖攝像機。
在一個優選實施方式中，旅客登機橋(“小室”)的最后接頭的旋轉動作可以用來搖動攝像機(多個)以掃描正在接近的飛機，和使所述攝像機(多個)指向最佳方向以檢測目標標志以及朝著目標標志引導登機橋或進入通道的動作。
確定目標標志所處表面的位置和方向的能力是鄰近飛機通道口/艙門的目標標志的布置和攝像機的幾何觀察資料的后繼計算機處理的直接結果，立體視覺的可選實施方式作為一種增強本發明空間精度的方法而被提供，用兩個攝像機創造立體視覺的方法在機器視覺領域中是標準操作，并且對本領域的任何技術人員都是簡單明了的工具。
推薦優選的電荷耦合裝置(CCD)攝像機，并且其已經成為電子攝像機和數字攝影的標準，例子包括Dalsa IM15；JAI CV-A1；PulnixTM-200；Hitachi KP-F110；COHU 6612-3000。
裝有變焦鏡頭的電子攝像機通常使用一個伺服機構，其控制焦距的調節。在這種構造中，計算機既指令一個具體的焦距，又將變焦鏡頭的當前實際焦距作為計算輸入來接收。
當攝像機(多個)安裝到搖動或搖動和俯仰萬向節上時，伺服機構用來控制萬向節的角度，在這方面參考US6191842(和/或US5900925)和US5633681，它們關于搖動或搖動和俯仰萬向節的教導特此并入作為參考。其它例子也是可用的。
照明至少一個光源被附加到每個攝像機上，優選地通過將攝像機和所述光源封入單一外殼中，使得光源以瞄準線的方式瞄準，覆蓋所述攝像機觀察到的區域。在本發明的該實施方式中的光源效率用下列方法中的一個或更多來增加1)限制光譜光源可以采用單色發光體，例如激光反射器，或已過濾的泛光燈，或富含光譜的一部分的專用電燈泡。當這種單色光源與攝像機中的匹配過濾器結合時，由發光裝置照射的圖像的對比度得到很大的增強，提供了對目標標志的更容易的辨別和判別。
2)閃光照明通過使用與連續照明相反的短脈沖的光，和使攝像機與短的照明周期同步，目標標志的有效照明可以得到很大的增強，同時將人眼可見的光的明顯數量保持在最小，并減少總能量消耗。這具有避免刺眼照明的好處，刺眼照明可能會妨礙飛行員或附近的其它職員。
3)擴大到可見光范圍之外進一步減少對職員的干擾，或代替上述方法，可以采用使用光譜的不可見部分的光。紅外光是優選的選擇，因為它便宜、功率大和無害，然后將合適的紅外濾光器加到攝像機裝置以從攝像機觀察到的光中減少外部光線干涉。
4)額外的第二“不成直線的”光源可以加到系統以進一步增強對比度。該第二光源放置在遠離連接攝像機和目標標志的假想線的地方，當使用該第二光源時，在僅僅第一(瞄準線)光源照射目標標志時，攝像機首先獲得一個圖像，緊隨其后以迅速演替的方式，在僅僅第二光源照射目標標志時獲得一個圖像，然后兩個圖像被計算機彼此相減。由于目標標志被設計成僅僅在它們被照亮的方向上反射光線，所以與被第二光源照亮時相比，目標標志在被第一光源照亮時顯得亮得多，同時圖像的其它部分通常顯得大致相同。將兩個圖像相減趨向于產生高度增強的圖像，其中僅僅目標標志是可見的，使得目標標志的辨別容易得多。
當使用這種第二照明設備時，一個這種光源為所有的攝像機所共有。可選的，如果所述攝像機之間的角距離足夠大，則第一光源可以連接到一個攝像機并可以用作所有其它攝像機的第二光源。
就像步槍的瞄準一樣，每個攝像機及其伴隨的光線必須指向相同方向，覆蓋相同的(錐形的)觀察域，并且彼此緊密靠近。當使用長焦鏡頭和窄光束的光源時，該對準涉及攝像機與光線在公共夾具中的仔細校準。對于標準的觀察域設備，不需要進行這種校準，在公共的預加工的夾具中提供攝像機和光源將自動迫使兩者以這種“瞄準線”的方式對準。因為目標標志的逆反射特性，攝像機和對應光源的接近是所希望的。由于目標標志被設計成基本上只在光線到達的方向上反射光線，所以為了容易接收目標標志和目標標志組反射的光線，攝像機必須位于足夠接近光線的位置。
如果使用長焦鏡頭和窄光束源，則校準過程能在制造和裝配階段完成。一旦組合單元被建立和密封，在攝像機和光線之間就不需要任何另外的單獨對準，組合單元可能仍然必須與預期顯露目標標志的區域對準。請注意，如在此描述的，這種窄觀察域攝像機通常只與一個或更多“寬視圖”攝像機一起使用。
大多數頻閃光源和大多數電子攝像機(例如在優選實施方式中使用的)能“隨動”于外部觸發器，這種外部觸發器控制閃光燈發射光脈沖和電子攝像機在其傳感器上取樣數據的精確時刻。通過將同樣的外部觸發信號立刻發送到光源和攝像機，系統保證圖像將在與閃光燈脈沖發生的相同時刻被攝像機“觀察到”。在概念上這與依附于標準攝像機上的閃光操作相似，其中通過攝像機上的一個用于閃光的整體靴狀件或通過單獨的連接件，閃光與膠卷快門同步。
在優選實施方式中，給攝像機和頻閃光源的觸發信號由計算機發出。如果使用多個攝像機，那么為了增加目標辨別能力，用于不同的攝像機/發光體對的觸發器可以錯開。多個攝像機中的每一個只在連接到那個攝像機的光源照射目標標志時觀察目標標志，不會被連接到其它攝像機的光源干擾。
登機橋位置確定器旅客登機橋B的移動首先要求當前位置已知，能使用幾種方法來確定旅客登機橋的位置，簡要描述四種可能的選擇。一種連續檢測旅客登機橋驅動輪的旋轉和轉向方向的裝置能提供所述位置，一種提供該位置的可選方法是檢測登機橋節段平移和登機橋B相對于候機室的角位置，第三選擇是直接將目標標志放在旅客登機橋B下面或候機室上并使用額外的攝像機來確定旅客登機橋B的位置。登機橋B的當前位置被傳遞到CPU，并且在登機橋動作的過程中，該位置被連續更新。
另一種方法是使用GPS/INS(慣性導航系統)來連續確定旅客登機橋B的位置，這種系統可以由加拿大安大略省馬克姆的一個叫做Applanix的公司生產。第三和第四選擇的系統的優點是它們能連接到現有的登機橋，而不必對登機橋操作系統作出任何改變。
回避物體為了自動地安全操作旅客登機橋B，需要一個物體回避系統，該系統將辨認處于移動中的旅客登機橋B的路徑上的設備、物體或職員，并命令登機橋B停止。有一種安裝在一些Ford Windstar牌運貨車上的物體回避系統，系統直接與CPU通信。
另一種方法是使用通常作為“安全環”所知的裝置，其是一個圍繞旅客登機橋“小車”驅動輪架的環狀接觸開關，該安全環以這樣一種方式安裝以便檢測與其路徑上的物體或職員的接觸，并立即切斷驅動登機橋的電動機。當使用這種安全環時，它可以連接到CPU，或直接連接到驅動電動機，一旦觸發就切斷供電。
中央處理器(CPU)中央處理器包含微處理器、輸入和輸出裝置以及信號調節裝置以與其它系統元件通信并控制它們。位置檢測和登機橋驅動命令由駐留于CPU內的軟件執行，其它功能也是受軟件控制的，例如登機橋位置確定器和物體回避。
或自動啟動或由被認可的個人啟動，登機橋移動以會合正在到達的飛機A。停放的飛機A的目標標志10、11處于攝像機20的觀察域中，因此目標標志10、11能被系統“獲得”。隨著獲得目標標志，登機橋B的位置將與目標標志位置進行比較，并且登機橋被命令朝著飛機的目標標志10、11移動。物體回避系統將起作用以確保登機橋B的路徑上的區域沒有物體，一旦登機橋B與飛機A接觸，系統將回復到安全模式。
為了離開大門，系統將在檢測到飛機艙門關閉時自動啟動以由被認可的個人啟動。大門將移離飛機，同時位置檢測系統連續確定飛機A和旅客登機橋B的相對位置，物體回避系統將一直起作用。
如圖19到22中所示，取決于被觀察的點，固定圖像看起來不同，如果觀察圖像的攝像機的位置是已知的，則不同的視圖能用來導出圖像的位置。圖19的已知圖案被用作目標標志，已知的攝像機(多個)位置(在小室上)被用來計算目標標志所處表面的位置和方向，在該情況下該表面是飛機的艙門/通道口。
參考圖19到22，目標標志組相對于攝像機以四種不同的視圖表示。在圖19中，目標標志位于垂直于攝像機觀察方向的表面上，并相當靠近攝像機(實際距離取決于目標標志組和焦距的實際尺寸)。在圖A中，目標標志與攝像機處于同樣高度，但在其左方(兩個左邊的目標標志似乎比兩個右邊的目標標志靠得更近，意味著右邊的目標標志離得更遠)。在圖10、11中，目標標志在攝像機上方很遠，并稍微偏向左方。在圖22中，目標標志與它們在圖10、11中所處方向相同，但它們更遠離攝像機。一旦目標標志的位置已經相對于攝像機(因此相對于登機橋)計算，登機橋就能被來自計算機的指令控制朝著艙門移動，由于攝像機對目標標志不斷地觀察，并且目標標志相對于攝像機/登機橋的位置被連續更新，所以該運動中的任何錯誤都能被迅速糾正。艙門的位置和方向都能由計算機根據目標標志的外觀進行計算，因此登機橋的位置和其姿態能得到控制以最佳地連接到飛機艙門上。
軟件在此在圖16到18中提供的流程圖是自身說明問題的。現在參考圖4至18，本發明提供用于旅客職員登機橋10的計算機控制的自動啟動或半自動啟動，或作為選擇提供用于貨物裝卸車的計算機控制的自動啟動或半自動啟動，以將登機橋的小室與停放的飛機A上的艙門對準。一組逆反射目標標志10、11戰略上靠近艙門放置以便由計算機辨認，一個手動代用裝置也提供所需的所有功能。
自動功能以待命模式提供對大門區域的連續監視和操作，直到檢測到正在到達的飛機A，其使系統處于戒備狀態直到飛機基本上停放好，在該點計算機啟動停靠程序或一個有資格的人例如調度員啟動停靠程序，在該啟動之后整個系統都是自動化的。登機橋B包括結合到登機橋的不同可運動部分的位置傳感器和驅動致動器，所述可運動部分包括連接到候機室的登機橋R的可旋轉的固定旋轉端、可伸展長度的通道T、具有表明成功停靠的傳感器的可旋轉小室C和將支撐登機橋的轉向架連接到通道的可變高度的液壓缸。這些位置傳感器產生信號以與計算機通信，信號表示登機橋相對于停放的飛機位置的位置，該位置由不同的可移動部分的方位確定。一個數字攝像機(CCD)和發光體(激光)可以分別安裝在登機橋B的小室部分C的相同側上，或優選地一起安裝在登機橋B的小室部分C上的單一外殼中，以照射目標標志10、11和拍攝圖像并將這些原始圖像提供給計算機，計算機也安裝在登機橋B的小室部分C上。被動確定的逆反射目標標志的數字圖像被計算機處理，目標標志位于飛機通道口附近，由于這些目標標志的確定的特性，它們容易區別于其它圖像。為了提高精度，目標標志能放置在兩個或更多目標標志的組中。
在系統啟動時，如圖16到18中所示，計算機將脈動地產生一個狹窄的光錐，如圖6中所示，該光錐與攝像機快門同步以觀察飛機停放的全體區域和觀察目標標志10與11。如圖19至22中所示，由于在計算機連續保持對目標標志10和11的不斷觀察時，登機橋B繞著圓形大廳R旋轉，遠離靠近大門G的擺放位置，并且在孔道T的伸展之后，小室C能旋轉直到攝像機/發光體基本上垂直于通道口，所以基于目標標志的觀察，計算機將確定并起動必需的步驟以將登機橋B與飛機通道口對齊。安裝在登機橋B的小室上的計算機相應于被處理的圖像提供的信息和其它傳感器，伸長通道T，并使小室C與目標標志10和11對準，其中所述傳感器被提供以產生信號，信號使登機橋B轉動遠離候機室。基于以算法為基礎的軟件，圖像由計算機進行處理，以基于計算機對小室C相對于通道口的位置的了解產生驅動信號，這些驅動信號沿著一條路徑引導登機橋B，由于位置信息被計算機監視的新的一系列圖像更新，所以該路徑將使小室C與艙門對準。當小室C接近通道口時，其速度可以自動降低直到小室C接觸飛機A。壓力開關可以安裝在小室通道口接觸飛機的外圍周圍，以向計算機證實小室和車輛通道口的完全接觸。一個安裝在小室中的光電裝置可以用來檢測飛機相對于小室的高度，如果車輛高度在裝載和卸載過程中改變，則這些開關將信號提供給計算機，計算機將向液壓缸產生驅動信號，由此保持小室與通道口處于相同高度。
響應由調度員啟動或由一個傳感器啟動的給計算機的信號，登機橋可以自動從飛機縮回，并在離開之前返回到其原始擺放位置，其中所述傳感器確定艙門在離開之前已經關閉和進一步證實打算離開。
操作員控制件系統應該集成到現有的操作員控制件中以便旅客登機橋B能自動或手動控制。所需的控制件至少應該包括系統的接通和斷開開關，一個啟動登機橋從飛機A縮回的命令開關和一個啟動旅客登機橋接近飛機的命令開關。另外，有一個給出系統的狀態和當前位置的指示器，但總的來說，控制件應該盡可能簡單以使得一個受到最少培訓的被認可的人能啟動登機橋B的操作。
本成像系統優于現有技術的優點通過自動將旅客登機橋放置到/移離飛機而實現了勞動力的節省，導致延誤的減少，還由于飛機發動機在延誤期間的空轉的減少而導致燃料的節省。能預料通過有限數量的大門使整個工作更快和預期飛機損壞上的減少。
預期部分實現的優點·APU在大門每年的燃料消耗超過150萬升·一個飛機每1700次離開就受到一次停機坪事故的傷害·在B大門處的停機坪事故價值大約250萬美元/年·停機坪事故的全球耗費超過20億美元·飛機延誤的成本估算為50美元每分鐘旅客登機橋類型·停機坪驅動·放射驅動·固定伸縮式·上面3種的常規混合·地區飛機操作員控制件/指示器·自動/手動(系統開/關)·登機橋接合飛機·登機橋與飛機分離·系統狀態指示器·維護控制件/指示器一個目標是改進現有的登機橋或可選地包括OEM的成像系統，從一個擺放位置自動啟動并引導登機橋以在飛機停放時與飛機停靠在一起。
如圖23至25所示，其它能利用本發明與飛機“停靠”在一起的車輛是自行的貨物裝卸車、飲食/小室服務車和旅客運輸車，這些車輛中的每種也必須精確地操縱到位，升高到正確的高度，然后與飛機溫和地接觸。在所有的三種情況下，所示車輛也具有攝像機、發光體和安裝在它們上的計算機，計算機以與結合旅客登機橋實施例所描述的相似的方式安裝在它們上。所有車輛都包括檢測和致動裝置，它們與旅客登機橋上使用的相似。由于操作員將車輛移動到初始位置，所以不需要障礙檢測裝置或位置確定器功能。以不同方式駐留在計算機中的軟件與用于旅客登機橋的軟件非常相似，目標標志和目標標志獲得算法幾乎是同樣的，然而軟件被設計成驅動合適的車輛。
如圖25中所示，貨物裝卸車的一個例子由FMC Airline Equipment生產，其可以在它們的國際互聯網站(www.fmcairline.com)上找到，FMC為不同的滿載制造幾種規格的貨物裝卸車。貨物裝卸車包括兩個能升高和降低的平臺，車輛如此定位以使得一個平臺靠近貨物底板并與其相齊，另一個平臺用來在地平面接收貨物，將貨物升起到第一平臺的高度并將其傳送到第一平臺。通過使用本發明的實施方式，與貨艙的初始接近和停靠能自動操作，由于最后的停靠在計算機的控制下執行，所以這將使操作員所需的培訓減到最少。與用于客艙門的目標標志相比，為了適應用于貨艙門的目標標志位置上的不同，對軟件進行修改以認出貨艙門的圖案。
飲食/小室服務車的一個例子可以如同Stinar Corporation生產的，其可以在它們的國際互聯網站(www.stinar.com)上找到，或由Global Ground Support Company生產的，其可以在它們的國際互聯網站(www.global-11c.com)上找到。這兩個廠商制造與圖24和圖24A中所示的相似的車輛，它們能用來給飛機廚房提供食物和飲料并運走與食物服務相關的廢物。可選地，車輛能用來將客艙服務乘務員和它們的工具運輸到飛機，還能在清掃后從飛機運走垃圾和廢物。車輛包括具有一個剪形升降機的傳統的載重車底盤，一個運貨車身連接到剪形升降機以便它能從載重車底座升起到客艙門的高度。由于食物和飲料的供應在有輪手推車上完成，所以位置和高度必須精確。通過使用上述本發明的實施方式，與客艙門的初始接近和停靠能自動操作。
旅客運輸車的一個例子可以如同Accessair Systems Inc.生產的，其可以在它們的網站(www.accessairsystems.com)上找到。如圖23中所示，該車與公共汽車相似，因為其將旅客從候機室運送到飛機，然而與旅客必須出去并爬樓梯上飛機的公共汽車不同的是，車身升起到與飛機客艙門同樣的高度，因此旅客能在不使用樓梯的情況下上飛機。通過使用本發明，與客艙門的初始接近和停靠能自動操作，該自動化將允許PTV被一個沒有什么技術的人操作。
因而以回顧的方式，如圖4中所示，當飛機A到達大門G時，旅客登機橋B布置在用圓形大廳R表示的位置處，圓形大廳R連接到大門或候機室G和孔道T，孔道T從圓形大廳延伸到其終端處的小室C，因而飛機A到達停放位置P。如圖5中所示，目標標志組10和11位于接近門口的位置。如圖6中所示，當飛機A基本上停放好時，與數字攝像機20容納在一起的發光體將一道光錐照射到目標標志10和11上，攝像機和發光體都布置在小室C上的公共外殼20中。參考圖19-22，基于計算機看到的目標標志的方位，計算機能確定旅客登機橋和小室相對于艙門口的位置，這在上面描述過，因而光線將連續聚焦在目標標志組10和11上，并且在與發光體30容納在一起的攝像機20連續將圖像提供給計算機時，孔道T將相對于飛機A轉動，直到如圖12中所示的輪子W到達了管道被完全樞轉的位置時，在圖12中當圖像連續供應給組10和11的計算機時，管道將朝著飛機A伸出。現在，用如圖19中出現的組，通道將如圖14中所示地朝著飛機伸出，并如圖15中所示地與飛機停靠到一起。
盡管前述內容提供了本發明的優選和可選實施方式的詳細說明，當應該了解，該說明僅僅是對本發明原理的說明而非限制性的。此外，由于在不背離本發明范圍的情況下，可以對本發明作出許多改變，所以應該認為，在此包含的所有材料都應該解釋為對本發明的說明而不是在某種意義上對本發明的限定。
權利要求
1.一種成像系統，其用于識別飛機通道口或艙門的位置和用于將一車輛(例如，旅客、貨物、服務或類似的)與所述飛機停靠在一起，該系統包括i)一個被動目標標志裝置，優選地是至少一個目標標志和更優選地是一個目標標志組，其優選地位于通道口或艙門的末端，(優選地所述目標標志裝置是逆反射類型的，例如3M生產的產品Scotchlite)；ii)一個目標標志識別裝置，包括至少一個具有觀察域的攝像機，觀察域包含飛機的所述通道口或艙門，以與優選脈動發光裝置共同作用和優選地與該脈沖發光裝置同步；iii)優選脈動發光裝置與所述目標標志識別裝置同步，所述脈動發光裝置優選地是頻閃的，用于照亮所述目標標志裝置和由計算機裝置提供其識別，所述計算機裝置與所述目標標志識別裝置通信；iv)計算機裝置，其處理來自目標標志識別裝置的信息(優選地至少一個被處理成增強圖像的圖像)和將處理過的信息(優選的增強圖像)與保留在所述計算機裝置的存儲器中的圖像進行比較；v)駐留在所述計算機裝置中的軟件工具，其提供用于該系統的指令集和邏輯以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定車輛的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使車輛與所述飛機自動停靠在一起。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述車輛選自下列設備組i)貨物運輸設備；ii)旅客服務設備；和iii)旅客登機橋；或類似設備。
3.一種自動計算機化的旅客登機橋控制系統，所述登機橋具有旅客登機橋移動裝置以允許登機橋相對于飛機移動，該系統用來在飛機場與正在離開/正在到達的飛機一起使用并包括i)被動目標標志裝置，用于與每個飛機類型無關地識別出/入口；ii)目標標志識別裝置，優選地是至少一個攝像機，其在包含目標標志裝置的飛機接近停放位置時進行識別，所述停放位置鄰近用于旅客登機橋的一個預定大門；iii)用于確定旅客登機橋的實際位置的位置檢測裝置，實際位置包括輪子相對于伸縮孔道的角度、前廳相對于孔道的角度和相對于候機室上的樞軸點基于長廊伸長的曲率半徑，以允許計算機計算旅客裝載橋的軌跡和然后指令移動裝置越過必需的路徑；iv)與所述目標標志識別裝置、位置檢測裝置和旅客登機橋移動裝置通信的計算裝置，其起動所述移動裝置，和基于來自所述目標標志識別裝置與位置檢測裝置的輸入將關于何時和怎樣移動的指令提供給所述登機橋，其接收和處理所有的輸入系統信號和將輸出系統信號提供給所述旅客登機橋移動裝置以進行停止、移動(優選地升高或降低、暫停，或優選地在預定方向上轉向)，如所需地開啟攝像機和發光體并使它們同步；和啟動任何報警燈、蜂鳴器、喇叭或音響信號；v)優選地一個障礙回避裝置，其通知所述計算裝置存在一個障礙物，防止所述登機橋進一步移動和指出職員行動移開該障礙物的需要；vi)發光裝置，其在飛機接近飛機停放位置時照亮所述飛機和照亮目標標志裝置；vii)駐留在所述計算裝置中的軟件工具，其提供操作該系統所需的指令集和邏輯，以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定車輛的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使車輛與所述飛機自動停靠在一起；其中在不需要其操作員的情況下，該系統允許旅客登機橋在一架飛機的離開和/或到達期間移動。
4.一種計算機化的自動旅客登機橋控制系統，所述登機橋具有旅客登機橋移動器以允許登機橋相對于飛機移動，該系統用來在飛機場與正在離開/正在到達的飛機一起使用并包括i)至少一個被動目標標志，用于與每個飛機類型無關地識別出/入口；ii)至少一個攝像機，其在包含所述至少一個目標標志的飛機接近停放位置時進行識別，所述停放位置鄰近用于旅客登機橋的一個預定大門；iii)用于確定旅客登機橋的實際位置的位置檢測器，實際位置包括輪子相對于伸縮孔道的角度、前廳相對于孔道的角度和相對于候機室上的樞軸點基于長廊伸長的曲率半徑，以允許計算機計算旅客裝載橋的軌跡和然后指令移動器越過必需的路徑；iv)與所述目標標志識別器、位置檢測器和旅客登機橋移動器通信的計算機，其起動所述移動器，和基于來自所述目標標志識別器與位置檢測器的輸入將關于何時和怎樣移動的指令提供給所述登機橋，其接收和處理所有的輸入系統信號和將輸出系統信號提供給所述旅客登機橋移動器以進行停止、移動(優選地升高或降低、暫停，或優選地在預定方向上轉向)，如所需地開啟攝像機和發光體并使它們同步；和啟動任何報警燈、蜂鳴器、喇叭或音響信號；v)優選地一個障礙辨別器，其通知所述計算裝置存在一個障礙物，防止所述登機橋進一步移動和指出職員行動移開該障礙物的需要；vi)發光裝置，其在飛機接近飛機停放位置時照亮所述飛機和照亮所述至少一個目標標志；vii)駐留在所述計算機中的軟件，其提供操作該系統所需的指令集和邏輯，以將包括增強圖像的處理過的信息與存儲信息(優選地是圖像)進行比較，和因而確定服務設備的相應方向、距離和軌跡，以僅僅基于系統的確定使服務設備與所述飛機自動停靠在一起；其中在不需要其操作員的情況下，該系統允許旅客登機橋在一架飛機的離開和/或到達期間移動。
5.如權利要求1、2或3所述的系統，其中所述目標識別裝置是至少一個數字攝像機。
6.如權利要求1、2或3所述的系統，其中所述目標標志裝置由逆反射材料制成，例如由3M公司制造的，優選地其商標為Scotchlite。
7.一種識別一個飛機的通道口的位置的方法，所述通道口例如是一個門或貨艙，或類似物體，所述通道口具有預定的周界；該方法包括i)提供至少一個接近所述通道口的周界的被動目標標志裝置(優選地，一個被動反射目標標志，例如3M公司制造的商標為Scotchlite的產品)，和優選地，當所述通道口是一個門時其接近該門的角，并且在另一個實施方式中，所述目標標志裝置被提供為一個目標標志組，其接近所述門的每個角；ii)將一個優選脈動發光裝置聚焦在所述目標標志上，在一個實施方式中處于不可見的光譜中，例如紅外線或類似光線；iii)提供一個目標標志識別裝置，優選地提供至少一個攝像機和優選地提供一個數字攝像機，其與所述發光裝置同步和優選地與所述發光體容納在一起以將原始數據提供給一個計算裝置，所述原始數據優選地是圖像；iv)計算裝置，用于接收來自所述目標標志識別裝置的信息以處理該信息(在一個實施方式中提供增強圖像)，所述目標標志識別裝置優選地是至少一個攝像機，和將該信息與存儲在計算裝置中的信息進行比較，由此確定進一步的行動，可以基于通道口位置的識別來采取所述行動。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述通道口選自通道口的組，該組包括客艙門、貨艙門或類似的門。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中所述通道口處于飛機機身中。
10.如權利要求9所述的方法，其中一個旅客登機橋或貨物裝卸設備由所述計算裝置基于所述目標標志裝置的識別進行控制，使得在飛機離開或到達一個停放位置之前，當飛機裝載和卸載時，所述旅客登機橋或貨物裝卸設備能與所述飛機停靠在一起和與其分開。
11.一種自動成像系統，其用于在沒有告知飛機類型的情況下，車輛(例如貨物裝卸車、服務車和旅客登機橋)關于飛機通道口的優選地啟動、控制、定位和停靠，所述車輛具有驅動裝置以移動和升高/降低該車輛，所述系統包括一組確定的、優選為逆反射的目標標志，其以可辨別的方式位于飛機通道口附近，例如由3M公司制造的，優選地其商標為Scotchlite；發光裝置，其在飛機至少鄰近一個預期位置時聚焦在所述目標標志上，優選地是脈動發光裝置；一個攝像機，優選地至少一個數字攝像機，其布置在基本上鄰近所述發光裝置的位置并具有一個方向平行于從所述發光裝置發出的光的觀察域，以便拍攝所述目標標志的任何反射圖像，和產生圖像以傳遞給一個計算機，和具有一個包含所述飛機通道口的觀察域，以與所述優選脈動發光裝置共同作用和優選地與該脈沖發光裝置同步；一個計算機，其與所述車輛一起布置以處理從所述攝像機收到的圖像，和將起動信號提供給所述車輛的驅動裝置；駐留在所述計算機中的軟件，其將關于怎樣處理所述圖像信息和鑒于所述信息開始什么行動的指令集提供給所述計算機；其中，所述成像系統自動掃描所述車輛被預期所處的區域，和一旦計算機證實目標標志被獲得，就在保持對所述目標標志的連續觀察時，優選地啟動并控制車輛關于飛機通道口的定位和停靠。
12.如權利要求11所述的系統，其中所述服務設備選自下列設備的組i)貨物運輸設備；ii)旅客服務設備；和iii)旅客登機橋；或類似設備。
13.如權利要求1、3、4或11所述的系統或權利要求7所述的方法，其中所述至少一個攝像機還包括至少一個第一攝像機和至少一個寬視野攝像機。
14.如權利要求1、3、4或11所述的系統或權利要求7所述的方法，其中所述至少一個攝像機還包括一個變焦鏡頭。
15.如權利要求1、3、4或11所述的系統或權利要求11所述的方法，其中所述至少一個第一攝像機或所述至少一個寬視野攝像機還包括一個變焦鏡頭。
16.如權利要求1、3、4或11所述的系統或權利要求7所述的方法，其中所述至少一個攝像機還包括一個搖動或搖動和俯仰支架。
17.包括前面任一權利要求所述的系統的一套組件，其對現有車輛例如一個旅客登機橋進行改進。
全文摘要
一種識別一個飛機的通道口的位置的方法，所述通道口例如是一個門或貨艙，或類似物體，所述通道口具有預定的周界；該方法包括i)提供至少一個接近所述通道口的周界的被動目標標志裝置(10，11)，和優選地布置在接近所述通道口的周界的地方，并且當所述通道口是一個門時其接近該門的四個角，并且在另一個實施方式中，所述目標標志裝置被提供為一個目標標志組，例如至少一個目標標志位于接近所述門的每個角處；ii)將一個優選脈動發光裝置(30)引導到所述目標標志(10，11)上，優選地是一個被動反射目標標志，例如由3M公司制造的商標為Scotchlite的產品，在一個實施方式中其處于不可見的光譜中，例如紅外線或類似光線；iii)提供一個目標標志識別裝置，優選地提供至少一個攝像機(20)和優選地提供一個數字攝像機，其與所述發光裝置(30)同步和優選地與所述發光體容納在一起以將原始數據提供給一個計算裝置，所述原始數據優選地是圖像；iv)計算裝置，用于接收來自所述目標標志識別裝置的信息以處理該信息(在一個實施方式中提供增強圖像)，所述目標標志識別裝置優選地是至少一個攝像機，和將該信息與存儲在計算裝置中的信息進行比較，由此確定進一步的行動，可以基于通道口位置的識別來采取所述行動。
文檔編號B64F1/00GK1639003SQ03804756
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月26日 優先權日2002年2月27日
發明者德溫·C·斯潘塞, 奧哈德.I.昂納 申請人:英達爾技術公司