王大鵬 惠釗 蒙松 暢科劍 李博

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)牽引車、全方位、安全防護(hù)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)

Key words：Aircraft tractor，All-round，Safety protection system，design

對于飛機(jī)牽引車的制造，查閱《民用機(jī)場專用設(shè)備安全管理規(guī)定》和《飛機(jī)牽引車檢測規(guī)范》等規(guī)范資料，同時(shí)通過查閱市場上的飛機(jī)牽引車相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)資料，雖然對設(shè)備安全提出了明確要求，但是相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、檢測辦法及產(chǎn)品技術(shù)資料里并沒有對設(shè)備提出相關(guān)的“牽引車具有周圍人員、設(shè)備、物資主動檢測與防撞保護(hù)”的具體要求。但是，飛機(jī)牽引車在實(shí)際使用中，由于故障或操作失誤而引發(fā)的對設(shè)備、物資、人員傷害的安全事故時(shí)有發(fā)生，有些甚至釀成人員傷亡的重大安全事故。

針對上述問題，目前有一種基于激光雷達(dá)的智能車防撞系統(tǒng)及方法，采用單線或多線的基于飛行時(shí)間原理的激光雷達(dá)（TOF或者360度范圍掃描），在單一層面或者多層面進(jìn)行掃描，確定周圍環(huán)境物體的位置數(shù)據(jù)并對障礙物進(jìn)行識別和避障。也有用一種機(jī)場地面飛機(jī)自動智能牽引系統(tǒng)及方法，“無人牽引車上還設(shè)置有激光雷達(dá)避碰系統(tǒng)、視覺識別系統(tǒng)和導(dǎo)航定位系統(tǒng)，工控機(jī)根據(jù)激光雷達(dá)避碰系統(tǒng)的反饋信息，控制無人牽引車避免與障礙物發(fā)生碰撞;視覺識別系統(tǒng)用于識別障礙物和記錄無人牽引車的行駛圖像，以及通過所述通訊系統(tǒng)將記錄的行駛圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述調(diào)度中心;所述工控機(jī)通過將所述局域GPS/北斗雙模差分定位模塊和所述慣性導(dǎo)航模塊的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)對無人牽引車的液壓夾持裝置的準(zhǔn)確定位。

上述方法雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境的掃描，防止車輛發(fā)生碰撞等安全事故，但是這些技術(shù)方案均不能實(shí)現(xiàn)對車輛四周的全方位立體掃描，存在掃描盲區(qū)，只能掃描到對應(yīng)平面的障礙物，掃描區(qū)域局限性較大，仍然不能完全確保車輛的的行駛安全。另外，飛機(jī)牽引車的抱輪機(jī)構(gòu)在與飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎進(jìn)行對接時(shí)，牽引車自身沒有對該工作過程進(jìn)行全方位的監(jiān)測裝置，不能更好更快速的保證抱輪機(jī)構(gòu)與飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎的準(zhǔn)確對接，容易造成飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎和牽引車的抱輪機(jī)構(gòu)的相互碰撞，特別是容易造成飛機(jī)部件的損害及報(bào)廢。因此有必要進(jìn)一步改進(jìn)。

目前擬解決的技術(shù)問題：提供一種用于飛機(jī)牽引車上的全方位主動安全防護(hù)系統(tǒng)，擬采用激光雷達(dá)和VOS智能視覺傳感器結(jié)合用于飛機(jī)牽引車牽引飛機(jī)行駛、以及與飛機(jī)起落架對接抱輪操作的安全防護(hù)措施，對飛機(jī)牽引車安全進(jìn)行主動防護(hù)，確保在人為操作失誤或設(shè)備故障的情況下充分提升飛機(jī)牽引車運(yùn)行過程中對周圍環(huán)境的識別和防撞保護(hù)能力，確保人員、設(shè)備、物資的安全。

設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)方案：用于飛機(jī)牽引車上的全方位主動安全防護(hù)系統(tǒng)，具有飛機(jī)牽引車，設(shè)定飛機(jī)牽引車包括車體，車體上設(shè)有車輛主控制器，下部前后均設(shè)有驅(qū)動單元，有控制驅(qū)動單元的驅(qū)動控制器，驅(qū)動控制器與車輛主控制器電連接;車體中部設(shè)有與飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎進(jìn)行對接的抱輪機(jī)構(gòu)，車體上設(shè)有用于控制抱輪機(jī)構(gòu)的動力單元，動力單元與車輛主控制器電連接;車體上設(shè)有車載數(shù)據(jù)處理器，所述車載數(shù)據(jù)處理器與車輛主控制器電連接;

車體四周設(shè)有多個(gè)對車體周圍進(jìn)行全方位三維立體掃描的激光雷達(dá)，該激光雷達(dá)與車載數(shù)據(jù)處理器電連接，激光雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過車載數(shù)據(jù)處理器分析處理后發(fā)往車輛主控制器，車輛主控制器根據(jù)車載數(shù)據(jù)處理器發(fā)送的指令通過驅(qū)動控制器控制驅(qū)動單元實(shí)現(xiàn)主動避讓保護(hù)動作;

車體上部設(shè)有可對車體周圍物體進(jìn)行三維立體成像掃描而消除激光雷達(dá)掃描盲區(qū)并能對飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎和飛機(jī)牽引車的抱輪機(jī)構(gòu)對接情況進(jìn)行監(jiān)測的VOS智能視覺傳感器，該VOS智能視覺傳感器與車載數(shù)據(jù)處理器電連接，VOS智能視覺傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過車載數(shù)據(jù)處理器分析處理后發(fā)往車輛主控制器，車輛主控制器根據(jù)車載數(shù)據(jù)處理器發(fā)送的指令通過動力單元控制抱輪機(jī)構(gòu)和飛機(jī)起落架的飛機(jī)輪胎準(zhǔn)確對接。

對上述技術(shù)方案進(jìn)一步限定，多個(gè)所述激光雷達(dá)分別布置于車體的前后側(cè)和左右兩側(cè)，激光雷達(dá)采用布置在車體對應(yīng)側(cè)面上部且斜向下掃描、布置在車體對應(yīng)側(cè)面底部且斜向上掃描、或者兩種方式組合布置、或者與水平掃描組合布置。激光雷達(dá)的有效掃描范圍最大為180°扇形面積內(nèi)，有效掃描范圍通過車載數(shù)據(jù)處理器設(shè)置后刪除多余部分。

進(jìn)一步限定，該VOS智能視覺傳感器的視角范圍為以VOS智能視覺傳感器的信號發(fā)射口為中心的錐形范圍;錐形范圍的頂部中心角可根據(jù)飛機(jī)牽引車的尺寸大小進(jìn)行調(diào)整以滿足飛機(jī)牽引車和飛機(jī)起落架對接時(shí)使錐形范圍掃描覆蓋飛機(jī)起落架的足夠范圍以滿足數(shù)據(jù)分析計(jì)算需要;VOS智能視覺傳感器的方向可設(shè)為固定，VOS智能視覺傳感器的方向也可隨著飛機(jī)牽引車的行進(jìn)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以滿足補(bǔ)償飛機(jī)牽引車行駛方向激光雷達(dá)掃描范圍盲區(qū)補(bǔ)償?shù)男枨?。VOS智能視覺傳感器的錐形范圍通過車載數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行限制消除。

本設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)：

1、本方案用于飛機(jī)牽引車牽引飛機(jī)行駛、以及與飛機(jī)起落架對接抱輪操作的安全防護(hù)措施，對飛機(jī)牽引車安全進(jìn)行主動防護(hù)，確保在人為操作失誤或設(shè)備故障的情況下充分提升飛機(jī)牽引車運(yùn)行過程中對周圍環(huán)境的識別和防撞保護(hù)能力，確保人員、設(shè)備、物資的安全;

2、本方案在車體周圍傾斜布置多個(gè)激光雷達(dá)，能夠?qū)圀w周圍進(jìn)行全封閉立體掃描，同時(shí)采用VOS智能視覺傳感器進(jìn)行激光雷達(dá)的掃描區(qū)域補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)車輛四周方向的全范圍立體掃描、障礙物識別和防撞避障保護(hù)，有效消除了激光雷達(dá)平面（單層、多層）只能掃描到對應(yīng)平面的障礙物的掃描區(qū)域局限，確保車輛主動防護(hù)范圍無盲區(qū)，安裝調(diào)試、數(shù)據(jù)處理簡單;

3、本方案還可采用VOS智能視覺傳感器對物體進(jìn)行三維立體成像，可準(zhǔn)確測量飛機(jī)牽引車與飛機(jī)起落架對接時(shí)的角度、距離、偏移量，通過與控制系統(tǒng)、驅(qū)動單元連接，通過三維數(shù)據(jù)分析計(jì)算可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)牽引車與飛機(jī)起落架的準(zhǔn)確對接，實(shí)現(xiàn)在飛機(jī)牽引車與飛機(jī)起落架對接、抱輪操作過程接觸時(shí)的防撞保護(hù)，避免人工觀察造成飛機(jī)牽引車抱輪機(jī)構(gòu)在對接、夾抱輪胎時(shí)對起落架和輪胎造成損傷，提高作業(yè)安全性和效率。

用于飛機(jī)牽引車上的全方位主動安全防護(hù)系統(tǒng)，屬于飛機(jī)牽引車技術(shù)領(lǐng)域，在車體周圍布置多個(gè)激光雷達(dá)，對車體周圍進(jìn)行全封閉立體掃描，同時(shí)采用VOS智能視覺傳感器進(jìn)行激光雷達(dá)掃描區(qū)域補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)車輛四周方向的全范圍立體掃描、障礙物識別和防撞避障保護(hù)，有效消除激光雷達(dá)只能掃描到對應(yīng)平面的障礙物的掃描區(qū)域局限，確保車輛主動防護(hù)范圍無盲區(qū)。采用VOS智能視覺傳感器對物體進(jìn)行三維立體成像，能夠準(zhǔn)確測量飛機(jī)牽引車與飛機(jī)起落架對接時(shí)的角度、距離、偏移量，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)牽引車與飛機(jī)起落架對接、抱輪操作過程接觸時(shí)的防撞保護(hù)，避免人工觀察造成飛機(jī)牽引車抱輪機(jī)構(gòu)在對接、夾抱輪胎時(shí)對起落架和輪胎造成損傷，提高作業(yè)安全性和效率。