使用射频信号的定位系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于确定机器(10)的位置的定位系统(30)和方法。该系统可具有光学感测装置(32)，其配置为产生与在机器的位置处的工地(20)的一部分相关联的确定的形状数据。该系统可具有第一信号装置，其配置为传送射频信号并且接收响应信号。该系统可具有第二信号装置，其配置为接收所传送的射频信号并且传送响应信号。该系统可以具有控制器(18)，其与光学感测装置以及第一信号装置和第二信号装置中的至少一者通信。控制器可配置为基于射频信号和响应信号确定近似位置(40)，识别对应于所确定的形状数据的参考形状数据，并且基于近似位置和参考形状数据确定位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用射频信号的定位系统
本专利技术总体涉及一种定位系统，并且更具体地，涉及一种在地下环境中提供高精度位置确定的用于移动机器的定位系统。
技术介绍
机器，诸如，例如，拖运卡车、钻孔机、装载机、输送机和其他类型的重型设备通常在地下采矿应用中用于执行各种任务。不像地上采矿应用，地下采矿场所不能接收GPS(全球定位系统)信号，然而期望知道例如关于该场所地形的机器的现场位置。在一些地下采矿应用中，光探测和测距(LIDAR)定位系统可用于确定关于工地的机器的位置。LIDAR系统扫描周围的环境，以识别在机器附近的工地的部分的形状。然后将扫描的形状与工地的已知地图比较，并且定位系统基于地图上的位置和扫描的形状之间的相关性推断机器的位置。然而，在一些应用中，对于LIDAR系统可能难以单独基于形状的识别确定机器的位置。例如，LIDAR系统可检测对特定位置不唯一的形状，并且在没有关于机器的大致位置的其他信息的情况下，可能无法单独基于扫描的形状推出机器的特定位置。另外，在工地可存在不具有永久的位置或已经新增的物体。如果这些形状不包含在预先存在的地图中，则这种物体可导致试图将在工地环境中的形状与预先存在的地图匹配的LIDAR系统的混乱。所公开的定位系统旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种用于确定在工地中机器的位置的系统。该系统可包括光学感测装置，其配置为产生与在机器的位置处的工地的一部分相关联的确定的形状数据。该系统还可包括配置为传送射频信号并且接收响应信号的第一信号装置以及配置为接收传送的射频信号并且响应于接收射频信号传送响应信号的第二信号装置。该系统还可包括控制器，其与光学感测装置以及第一信号装置和第二信号装置中的至少一者通信。控制器可配置为基于射频信号和响应信号确定机器的近似位置。控制器还可配置为识别对应于确定的形状数据的至少一个参考形状数据。控制器还可基于近似位置和在与至少一个参考形状数据相关联的工地中的位置确定机器的位置。在另一方面，本专利技术涉及一种用于确定在工地处的机器的位置的方法。该方法可包括产生与工地的一部分相关联的确定的形状数据。该方法可包括传送射频信号、接收射频信号并且响应于接收射频信号传送响应信号。该方法可包括基于响应信号以及与射频信号和响应信号相关联的经过时间确定机器的近似位置。该方法可包括识别对应于确定的形状数据的至少一个参考形状数据。该方法还可包括基于近似位置和在与至少一个参考形状数据相关联的工地中的位置确定机器的位置。在又一方面，本专利技术涉及一种用于确定在工地处机器的位置的系统。该系统可包括第一信号装置，其配置为传送一个或多个射频信号并且接收一个或多个响应信号。该系统可包括第二信号装置，其配置为接收一个或多个传送的射频信号并且响应于接收一个或多个射频信号传送一个或多个响应信号。第一信号装置可位于机器上以及工地内的固定位置处中的一者，并且第二信号装置位于机器上以及工地内的固定位置处中的另一者。该系统可包括配置为检测机器的运动的运动传感器。该系统还可包括控制器，其中控制器可配置为以闭环方式产生多个第一组微粒和第二组微粒。控制器可产生第一组微粒，每个微粒与工地内的位置和取向相关联。控制器可基于所检测的机器的运动更新第一组微粒的每个微粒的位置和取向。控制器可分配权重至第一组微粒的每个微粒，其指示微粒的位置和取向与机器的位置和取向相匹配的概率，其中此概率基于传送一个或多个射频信号和接收一个或多个响应信号之间的经过时间确定。控制器可基于分配的权重产生第二组微粒。控制器可基于多个第二组微粒中的一个确定机器的位置。在另一方面，本专利技术涉及一种用于确定在工地中机器的位置的方法。该方法可包括传送一个或多个射频信号。该方法还可包括接收一个或多个射频信号并且响应于接收一个或多个射频信号传送一个或多个响应信号。该方法可包括接收一个或多个响应信号。该方法可包括以闭环方式产生多个第一组微粒和第二组微粒。该方法可包括产生第一组微粒，每个微粒与工地内的位置和取向相关联。该方法可包括基于所检测的机器的运动更新第一组微粒的每个微粒的位置和取向。该方法可包括分配权重至第一组微粒的每个微粒，其指示微粒的位置和取向与机器的位置和取向相匹配的概率，其中此概率基于传送一个或多个射频信号和接收一个或多个响应信号之间的经过时间确定。该方法可包括基于分配的权重产生第二组微粒。该方法可包括基于多个第二组微粒中的一个确定机器的位置。在又一方面，本专利技术涉及在工地中的铲运装载机。装载机可包括动力系统、由动力系统驱动以移动铲运装载机的一个或多个牵引装置，以及确定铲运装载机的位置的定位系统。定位系统可包括第一信号装置、第二信号装置、运动传感器和控制器。控制器可配置为以闭环方式产生多个第一组微粒和第二组微粒。控制器可产生第一组微粒，每个微粒与工地内的位置和取向相关联。控制器可基于所检测的铲运装载机的运动更新第一组微粒的每个微粒的位置和取向。控制器可分配权重至第一组微粒的每个微粒，其指示微粒的位置和取向与铲运装载机的位置和取向相匹配的概率，其中此概率基于由第一信号装置传送一个或多个频率信号和由第二信号装置接收一个或多个响应信号之间的经过时间确定。控制器可通过利用所分配的权重产生第二组微粒。控制器可基于多个第二组微粒中的一个确定铲运装载机的位置。附图说明图1是一种示例性的公开的机器的立体说明图；图2是可与图1的机器一起使用的一种示例性定位系统的立体说明图；图3是可与图1的机器一起使用的另一种示例性定位系统的立体说明图；图4是可与图1的机器一起使用的又一种示例性定位系统的立体说明图；图5是描绘一种示例性的公开的定位方法的流程图；图6是描绘另一种示例性的公开的定位方法的流程图；图7是描绘又一种示例性的公开的定位方法的流程图；图8是与图7的示例性方法有关的一个立体说明图；图9是与图7的示例性方法有关的另一个立体说明图；并且图10是与图7的示例性方法有关的又一个立体说明图。具体实施方式图1示出具有示例性的公开的定位系统的机器10。机器10实施为移动机器，其配置为执行与以下行业相关联的一个或多个操作，诸如采矿、建筑、农业、运输或者在本领域中已知的任何其他行业。例如，机器10可以是负载移动机器，诸如托运卡车、装载机、挖掘机、轮式拖拉机、铲土机或任何其他类似的机器。机器10可用于地上或地下。例如，图1示出地下采矿铲运(LHD)装载机，其可用于在矿场接近装载场所、托运负载远离装载场所，并在倾置场释放负载。机器10可被手动控制、半自主控制或全自主控制。除了其他方面，机器10可包括推进机器10的一个或多个牵引装置14、感测机器10的各种运动的运动传感器15、动力源16和控制器18。控制器18可与运动传感器15、动力源16和/或驱动牵引装置14通信，并且可以配置为响应于例如来自操作员输入装置和/或运动传感器15的各种输入调节动力源16的操作，以便以期望的方式驱动牵引装置14并且推进机器10。控制器18还可以从运动传感器15接收信息，该信息指示，例如，机器10的速度、加速度和/或转动速率，并且可配置为基于这种信息计算各种运动，诸如机器10穿越的距离和方向。在各种实施例中，如在下面将更详细地描述的，控制器18也可以被利用来确定机器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定在工地(20)中机器(10)的位置的系统(30)，其包括：光学感测装置(32)，其能够产生与在所述机器的位置处的所述工地的一部分相关联的确定的形状数据；第一信号装置，其能够传送射频信号并且接收响应信号；第二信号装置，其能够接收所传送的射频信号并且响应于接收所述射频信号传送所述响应信号；以及控制器(18)，其与所述光学感测装置以及所述第一信号装置和所述第二信号装置中的至少一者通信，所述控制器能够：基于所述射频信号和所述响应信号确定所述机器的近似位置(40)，识别对应于所述确定的形状数据的至少一个参考形状数据，并且基于所述近似位置和在与所述至少一个参考形状数据相关联的工地中的位置确定所述机器的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.19 US 61/703,125;2012.09.21 US 61/704,202;1.一种用于确定在工地(20)处机器(10)的位置的系统，其包括：第一信号装置，其能够传送一个或多个射频信号并且接收一个或多个响应信号；第二信号装置，其能够接收传送的所述一个或多个射频信号并且能够传送所述一个或多个响应信号作为对接收到所述一个或多个射频信号的响应，其中，所述第一信号装置位于所述机器上以及所述工地内的固定位置处中的一者，并且所述第二信号装置位于所述机器上以及所述工地内的固定位置处中的另一者；运动传感器(15)，其能够检测所述机器的运动；以及控制器(18)，其能够：通过以下步骤以闭环方式产生多个第一组微粒(38)和第二组微粒：(a)产生第一组微粒，在所述第一组中的每个微粒与所述工地内的位置和取向相关联，(b)基于所检测的机器的运动更新所述第一组微粒的每个微粒的所述位置和取向，(c)分配权重至所述第一组微粒的每个微粒，其指示各个微粒的所述位置和取向与所述机器的所述位置和取向相匹配的概率，其中，所述概率基于传送所述一个或多个射频信号和接收所述一个或多个响应信号之间的经过时间确定，以及(d)基于所分配的权重产生第二组微粒；并且基于所述多个第二组微粒中的一个确定所述机器的所述位...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·史密斯，R·K·耶茨，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US