用于监控进入交通工具的系统的制作方法

本发明涉及一种用于监控进入(zutritt)交通工具的系统、一种具有此类系统的飞行器、一种相关的方法以及激光雷达传感器装置在交通工具上用于监控进入交通工具的用途。

技术背景

在运行之后停放在某地的交通工具通常遭受某些盗窃和蓄意破坏的风险。为了预防和震慑，尤其在较小的交通工具如机动车辆中已知整合了盗窃警告系统。其结构依赖于交通工具类型。在机动车辆中，例如通常使用监控内部空间的超声波传感器。在较大的交通工具例如飞机中，已知使用摄像机，其中人员辅助的监控同样是广泛使用的。

在较大的交通工具中的人工监控和摄像机的使用只有在显著的人力部署下才能保证无误地监控未授权的进入。

wo2008110683a1示出一种飞行器，所述飞行器具有用于自动检测飞行器附近的非授权人员的系统。为此使用无线电发射器，通过所述无线电发射器可以使人员针对飞行器授权。

技术实现要素：

本发明的目的在于，建议一种用于监控进入交通工具的系统，所述系统可以特别可靠、稳健且至少大体上自动地运行。

这个目的通过一种用于监控进入交通工具的系统来实现，所述系统具有：控制单元，多个传感器装置，所述多个传感器装置能够紧固在所述交通工具的外侧上并且与所述控制单元耦合，以便在所述传感器装置的视场中进行三维的物体测定，以及与所述控制单元耦合的至少一个信号输出装置，其中所述传感器装置形成为，在通过所涉及的传感器装置预先确定的空间区域中执行物体测定并且将代表所述物体测定的测定数据发送到所述控制单元，其中所述控制单元形成为，接收所述测定数据并且从所述测定数据辨认进入预先限定的监控区域中的物体，所述监控区域被所述传感器装置的预先确定的空间区域覆盖，其中所述控制单元形成为，在辨认出物体时将控制信号传输到所述至少一个信号输出装置，并且其中所述信号输出装置形成为，在接收所述控制信号时输出警告信号。优选的实施方式和改进方案可以自以下说明中得知。

建议了一种用于监控进入交通工具的系统，所述系统具有：控制单元；多个传感器装置，所述多个传感器装置能够紧固在所述交通工具的外侧上并且与所述控制单元耦合，以便在所述传感器装置的视场中进行三维的物体测定；以及与所述控制单元耦合的至少一个信号输出装置。所述传感器装置形成为，在通过所涉及的传感器装置预先确定的空间区域中执行物体测定并且将代表所述物体测定的测定数据发送到所述控制单元。所述控制单元形成为，接收所述测定数据并且从所述测定数据辨认进入预先限定的监控区域的物体，所述监控区域被所述传感器装置的预先确定的空间区域覆盖。所述控制单元形成为，在辨认出物体时将控制信号传输到所述至少一个信号输出装置。所述信号输出装置形成为，在接收所述控制信号时输出警告信号。

所述控制单元理解为能够处理由传感器装置接收的测定数据的电子设备。为此，控制单元具有处理器，所述处理器能执行呈程序等形式的算法，以便基于测定数据来进行对物体的辨认。另外，处理器还可以设置有工作存储器和存储单元以提供程序。为了接收测定数据，控制单元具有至少一个接口，通过所述接口进行与传感器装置的连接或耦合。控制单元可以实施为独立的、分离的控制单元，或者可以通过已经存在的控制单元作为附加程序来实现。

传感器装置形成为用于在其视场中执行三维的物体测定。视场被看作为与传感器装置处于直接视觉连接的空间区域。视场在理想情况下可以是球体，然而至少包括尖端位于传感器装置处的锥体。由传感器装置提供的测定数据既可以包括对传感器特定的原始数据也可以包括在传感器装置之内为了进一步使用而已经处理和/或滤波的数据。测定数据因此还可以包含关于所测定物体的位置、尺寸和速度的信息。

控制单元形成为，从所接收的测定数据来得知物体是否位于预先限定的监控区域中或是否进入其中。为此，控制单元优选了解待监控的交通工具的几何形状。监控区域可以定义为包围交通工具的空间或体积。由传感器装置提供的测定数据允许控制单元由此辨认出物体是否位于这个空间或体积中。

优选地，控制单元可以连续地或至少周期性地执行对监控区域的监控。除了纯粹地辨认出物体位于监控区域中之外，还可以通过对比多个彼此相继的采样过程来确定正在移动的物体的速度。

传感器装置优选不仅检测运动或光学流量，而是可以提供代表空间区域的瞬时状态的测定数据。所述状态尤其可以包含关于所涉及的传感器装置与位于某个空间方向上的物体之间的净距离的信息。

传感器装置尤其可以通过激光雷达传感器实现。在此类传感器中，在扫过一个空间区域的多个空间方向上发送激光脉冲并且接收由位于射束路程中的物体反射的反射信号。从所发出的激光脉冲与所接收的反射信号之间的传播时间可以确定相对于所测定的物体的距离。通过所涉及的激光脉冲的相应空间方向可以获得导致反射的点的方向。因此，通过以更大角度范围扫过，可以采样预先限定的空间体积，使得除了离散的点的地点和距离之外还可以辨认物体的尺寸。

替代地，基于其他原理的传感器装置也是可行的。超声波传感器可以用作传感器装置，但是由于受限的有效范围，与激光雷达传感器相比可能需要更大数量的超声波传感器。此外近距雷达传感器也是可行的。它可以使用具有在毫米范围内的波长的电磁射线，其具有明显低于100mw的小的发射功率。例如在一到几毫瓦范围内的发射功率可能就足以监控较大的客机的周围区域。在使用可商购的传感器时频率可以大致位于在约70与85ghz之间、例如76与77ghz之间或77ghz与81ghz之间的范围内。与小的发射功率相组合，预期对健康没有影响。

因此，借助于多个传感器装置的测定数据，控制单元可以接收覆盖整个监控区域的数据流。监控区域可以取决于交通工具的类型和大小。如果交通工具例如为飞行器，尤其客机，则可能有意义的是，将监控区域限制于如下体积：所述体积通过例如交通工具外侧周围几米的距离来定义。因此，为了成功进行监控，重要的是提供足够数量的传感器装置并且将其合理地定位在交通工具处。

如果控制单元能够通过前述措施从所接收的测定数据来确定移动到监控区域中或位于其中的物体，则将控制信号传输到所述至少一个信号输出装置。由此启动了特定的、所希望的功能，所述功能可以由交通工具的制造商或者运营商进行匹配。信号输出装置一般可以在接收控制信号之后输出所希望的警告信号。在使用多个信号输出装置时当然可以输出多个不同的警告信号。

警告信号可以用于多种目的。一方面可以将声学或光学警告直接输出到交通工具的外侧或内侧处。另一方面还可以将警告信号传输到其他的地点或装置，以便在远离交通工具的地点输出对应的警告。在客机的例子中可以例如向警戒或安全装置发送此类警告信号，以在所述装置处对警戒或保安人员输出警告。警告信号因此可以不仅为光学和声学性质的，而是还可以包括信号的无线或有线转发。可设想的是，信号输出装置具有用于通过移动无线网络转发信号的装置。由此可以例如将警告信号发送到飞机运营商，以便在那里向飞机运营商对应地指示所检测的事件并且启动进一步的行动。

此外除了发生的事件的一般信息之外，警告信号还可以包含在飞机上的摄像机或摄像机系统的视频图像并且将其作为警告信号进行传输。控制信号因此还可以被用于激活摄像机或摄像机系统或者启动由其提供的信号或数据流作为警告信号的传输。

通过使用具有所提及的特征的多个传感器装置，可以实现大体自动的或自动化的对进入交通工具的监控。所述系统通过使用能够执行三维物体测定的传感器装置允许了特别的测定质量。它不需要通过现场工作人员或者通过视频系统来永久地监控交通工具，因为比单独使用运动传感器或摄像机系统更精确地进行物体测定。通过使用尤其激光雷达传感器可以通过物体的尺寸和地点非常可靠地进行推断，从而能够大体上排除假警报。

如上文中提及的，有利的是传感器装置为激光雷达传感器。由此可以进行非常精确的物体测定并且可以比用常规方法和系统更好地进行所辨认的物体的尺寸获取。另外，此类传感器装置在白天和夜晚都可以使用。

在特别有利的实施方式中，控制单元形成为，将监控区域划分成第一测定区域和第二测定区域，其中所述第一测定区域被所述第二测定区域包围，并且其中所述控制单元形成为，在所述第一测定区域中辨认出物体时将第一控制信号传输到所述至少一个信号输出装置并且在所述第二测定区域中辨认出物体时将第二控制信号传输到所述至少一个信号输出装置。对交通工具的监控因此可以用两个警告级别实现。内部的第一测定区域是围绕交通工具的体积区域，具有从交通工具外侧的相对较小的空间延伸。第二测定区域连接到第一测定区域并且因此从交通工具外侧进一步向外延伸。监控因而可以在两种事件之间进行区别：进入围绕交通工具的外部第二测定区域，这与进入关键的第一测定区域相比具有较小的重要性，所述第一检测区域完全地连接到交通工具上。控制单元的对应的第一或第二控制信号可以在这两种情况下包含对应的信息并且例如导致启动不同功能。

所述系统还可以具有摄像机装置作为所述至少一个信号输出装置之一，其中所述控制单元与所述摄像机装置耦合，并且其中所述系统形成为，在将所述控制信号转发到所述摄像机装置时，启动和/或提供所述摄像机装置的图像记录。所述摄像机装置可以是交通工具的一部分并且可以造成安全性的改进。另外，在借助于所提供的摄像机图像警告或提示工作人员时可以相对容易地确定是否可能为假警报。

所述控制单元形成为，获取所辨认物体的指向所述传感器装置之一的端面的尺寸并且只有在预先限定的最小尺寸以上才将控制信号传输到所述信号输出装置。由此可以排除以下情况：在较小的动物或其他具有小的尺寸的物体进入交通工具的情况下执行特定行动。

所述控制单元优选形成为，在预先限定的时间段上辨认出物体时执行对至少一个参数的记录，所述参数选自参数组，所述组具有：辨认的时间点；所辨认物体的尺寸；所辨认物体的速度；以及所辨认物体的位置或位置曲线。由此可以查阅一系列数据用于稍后跟踪所检测的事件。

优选控制单元形成为用于记录监控时间范围。尤其应在监控时间范围内记录上述参数中的一个或多个。在监控时间范围结束时或期间可以检查记录是否有任何异常。除了上述参数之外，还可以记录系统内部参数。这些系统内部的参数可以包括系统时间、记录开始和/或传感器装置的状态。

还有利的是，所述系统还具有数据连接装置作为所述至少一个信号输出装置之一，其中所述数据连接装置形成为，建立对位于所述交通工具外部的装置的数据连接并且将警告信号传输到位于所述交通工具外部的所述装置。这个位于外部的装置同样可以形成为信号输出装置。尤其在较大的交通工具的情况下，例如飞行器且尤其客机，因此可以在远离交通工具的装置中输出导致所希望行动的警告。这个装置可以是机场的控制站和/或警戒服务的部署位置。

本发明还涉及一种飞行器，所述飞行器具有带有上文所示特征的系统。所述飞行器尤其可以实施为客机，并且具有超过10m的长度和/或翼展。所述飞行器可以是具有飞机机身、机翼和至少一个尾翼的飞机。然而所述飞行器也可以是旋翼机，即尤其是直升机。所述系统可以执行可靠、自动或自动化的监控，这有助于降低工作人员需求并且保证在监控时的高安全性。

特别有利地，所有传感器装置的预先确定的空间区域共同地包含所述飞行器的至少所有入口。同样有意义的还有监控推进器。还有意义的是，监控一个或多个起落架。由此，监控飞行器的特别关键的位置。

优选传感器装置之一安排在尾部锥体的下侧。这个位置允许通过单一的传感器装置监控非常大的空间区域。可以围绕竖直方向，即对交通工具固定的坐标系的z轴，扫过进入360°的角度。尾部锥体通常形成逐渐变细的飞行器机身的最后部区域。安排在其上的传感器装置可以导致对飞行器的向后部分的基本上不受阻挡的监控。

还优选的是在机翼的翼根附近的前边缘的区域中安排两个传感器装置。这两个传感器装置可以执行对飞行器的前部部分的基本上不受阻挡的监控，所述前部部分大致包括围绕竖直方向的一个角度范围，所述角度范围从相应的机翼前边缘直到超过飞行器的纵轴线。特别在客机的情况下，飞机的从地面延伸至超过飞机的空间区域可以从机翼前边缘直到飞机之前进行监控。示例性地可以围绕竖直方向扫过约100°至180°的角度范围。特别有利地，可以扫过约120°至160°的角度范围且特别优选扫过约140°。

此外可以将传感器装置安排在垂直尾翼处。这尤其可以包含垂直尾翼的前边缘、后边缘或上侧的区域。例如，传感器装置可以安排在垂直尾翼的前边缘的上端处，以便从那里实际上监控飞行器上方的整个区域。

飞行器还可以具有摄像机系统作为信号输出装置。由此可以支持监控并且尤其可以在远离飞行器的警戒人员处通过摄像机图像更好地评估警告信号的接收。当然，摄像机系统还可以是红外摄像机和/或热成像摄像机并且还可以通过照明装置用可见光或红外范围内的光来支持。

此外有利的是，存在无线的数据连接装置作为信号输出装置。由此还可以将警告信号无线地传输到定位在飞行器外部的装置，如先前已经提及的。

最后本发明涉及一个或多个激光雷达传感器用于监控进入飞行器的用途。

附图说明

本发明的其他特征、优点和应用可能性由以下对实施例和附图的说明得出。在此，所有所描述的和/或图示的特征自身和以任意组合构成本发明的主题。在附图中相同的附图标记代表相同或相似的物体。

图1至3示出具有用于监控进入飞机的系统的飞机的不同视图。

图4示出所述系统的基于框的示例性展示。

具体实施方式

图1至3示出具有用于监控进入飞机2的系统4的飞机2的不同视图。飞机2具有飞机机身6、两个机翼8、由两个尾翼半件12组成的水平尾翼10和垂直尾翼13。这些部件的外表面限定飞机2的外侧。

系统4示例性地具有四个传感器装置14、15、16和18，这些传感器装置安排在飞机2的外侧处的不同位置。在此要注意，无需使用所有的传感器装置，尤其传感器装置15是任选的。示例性地使用了两个前部的传感器装置14和16，它们安排在机翼8的前边缘22处的翼根20的区域中。传感器装置14、15、16和18优选实施为能够执行三维的物体测定的激光雷达传感器。为此，如上所述，在不同空间方向上发送激光脉冲并且再次接收反射信号。从所发出的激光脉冲与所接收的反射信号之间的传播时间可以确定相对于所测定的物体的距离。通过尤其沿着两个空间轴扫过更大的角度范围，可以对预先限定的空间体积进行采样。除了离散的点的距离之外，通过扫过还可以作为离散点的连续的组来辨认物体的尺寸。通过比较多个彼此相继的采样过程还可以确定移动物体的速度。

对飞机2周围的周围区域的监控因此可以通过传感器14、15、16和18来进行。这两个前部传感器装置14和16示例性地形成为从其位置出发覆盖大约140°的角度范围，用α标注。传感器装置14和16的视觉方向朝向前方，即从前边缘22延伸直到机身尖端24。优选角度范围α延伸超出飞机2的纵轴线x，使得这两个传感器装置14和16的角度范围α在飞机2之前重叠。

传感器装置18示例性地安排在尾部锥体26的下侧并且可以具有约340°的明显更大的测定区域。这在图2中以β标注。

安排在垂直尾翼13处的任选的传感器装置15可以在其测定区域方面与其余的传感器装置14、16和18相匹配。然而还可以设置单独测定区域的或多或少大的重叠区域。例如可以通过传感器装置15实现180°或更大的角度，这取决于其安装位置。

传感器装置14、15、16和18因此能够实现对飞机2的周围区域的基本上完全的检测，其中在大型客机的情况下尤其着重于地面附近的监控。传感器装置14和16除了围绕飞机2的高度轴线z的角度范围α之外还可以扫过围绕飞机2的横向轴线y的角度范围αy。这可以依据传感器装置14和16的安装位置来确定大小，使得待监控的空间区域或多或少还可以延伸超过机翼8。在图1中示例性地展示了大约300°的角度范围αy。

如已经提及的，可以提出在飞机2处放置一个或多个另外的传感器装置，所述另外的传感器装置额外地对上侧进行采样。为此可以提出将另一个传感器装置15安置在垂直尾翼13处，如在图1至3中分别展示的。

传感器装置14、15、16和18与控制单元28相连，所述控制单元仅仅示例性地安排在飞机机身6的前部区域中。除了实现独立的控制单元28之外还可以在已经存在的控制单元或计算单元中实现其功能。

控制单元28形成为用于通过第一接口38接收传感器装置14、15、16和18的测定数据。在正常的监控过程中，传感器装置14、15、16和18可以将测定数据连续地发送到控制单元28。测定数据可以是原始数据还可以作为已经处理过的数据，所述数据可以包含关于辨认出的物体的位置、尺寸和速度的信息。控制单元28形成为，从所有传感器装置14、15、16和18所接收的测定数据来得知物体是否位于预先限定的监控区域中或是否进入其中。

还有利的是，控制单元28至少粗略地了解飞机6的几何形状以及还有所使用的传感器装置14、15、16和18的安装位置。控制单元28可以在飞机2的轮廓周围限定监控区域30，所述监控区域例如水平地以距飞机2的外侧一定距离向外延伸。当然还可以在不了解飞机2的几何形状的情况下如此定义监控区域30并且然后进行监控。

传感器装置14、15、16和18如此放置，使得它们共同地，尤其重叠地，扫过监控区域30，使得监控区域30中的物体总是被所述传感器装置14、15、16和18中的至少一个测定。从所述传感器装置14、15、16和18的测定数据以及其已知的安装位置，控制单元28可以计算所辨认物体的绝对位置。这可以例如通过所辨认物体从局部坐标系向与交通工具固定的坐标系的坐标变换来进行，其中所述局部坐标系与一个传感器装置相关联，之后将物体在与交通工具固定的坐标系中的位置与监控区域30的空间延伸进行比较。如果根据此比较，物体在监控区域30中，则将这个物体辨认为在监控区域30中。

在监控区域30中辨认出物体的情况下，控制单元28通过第二接口40将控制信号32发送到信号输出装置34。这个信号输出装置并不需要强制地仅为一个单一的信号输出装置34，而是提出，使用具有不同功能的多个信号输出装置34。

信号输出装置34可以形成为输出光学和/或声学警告。另外的信号输出装置34可以实施为摄像机装置42，所述摄像机装置形成为产生并提供摄像机图像。可以在存储介质上提供摄像机图像，替代于此或附加于此还可以直接在飞机2上或者通过数据连接装置44向外传输摄像机图像。用于存储摄像机图像的存储介质能够以控制单元28的存储单元36的形式实现。替代于此或附加于此，还通过与摄像机装置42相关联的存储单元(未展示)。

数据连接单元44可以理解为另外的信号输出单元，因为它在接收控制信号32之后启动与外部装置的数据连接并且转发信息，所述信息理解为警告信号、包含警告信号或者除了由数据连接装置44或其他部件发出的警告信号还向外传送摄像机图像和参数。

为了记录事件，所建议的是在控制单元28的存储单元36中存储多个参数。这些参数可以包含辨认的时间点、所辨认物体的尺寸、所辨认物体的速度和/或所辨认的物体的位置或位置曲线。由此在适当时还可以检验系统4的正确的功能。

监控还可以包含建立多个监控区域。在附图中所示的监控区域30可以例如划分成两个测定区域30a和30b。第一测定区域30a是直接邻接飞机2的外侧的内部监控区域。第二测定区域30b安排在外部并且具有距飞机2的外侧更大的距离。因此物体的测定可以在利用这两个测定区域的情况下伴随两个警告级别。如果物体出现在外部的第二测定区域30b中，则以比物体移动进入第一内部测定区域30a中时更低的警告级别输出警告。当然，还可以设想多个此类的测定区域，例如第三测定区域、第四测定区域等等。

补充性地可以指出，“具有”并不排除其他的元件或步骤，并且“一个/一种”不排除多数。此外还可以指出，已经参照上述实施例之一描述的特征也可以在与上文描述的另外实施例的其他特征的组合中使用。