定位系统技术方案

公开了一种用于在工作场地(20)中确定机器(10)的位置的方法。还公开了一种用于执行所述方法的系统(30)和移动机器(10)。所述方法包括：通过位于工作场地(20)中的位置处的机器(10)上的激光雷达单元(32)确定与激光雷达勘测相关联的输入数据(102)。输入数据(102)与激光雷达单元(32)与工作场地(20)中的相应光反射点之间的距离相关联。将输入数据与由一个或多个参考数据(109)组成的第一比较数据(128)进行比较。第一比较数据(128)的一个或多个参考数据(109)中的每一个均指示在位于工作场地(20)中的固定位置的地标处从对应的已知参考位置捕获的激光雷达勘测。如果所述比较满足预定条件，那么基于与输入数据(102)相对应的参考数据(109)确定机器(10)的第一位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种用于移动机器的定位系统。所述定位系统尤其涉及在地下环境中的移动机器的高精度位置确定。
技术介绍
机器，例如诸如拖运卡车、钻头、装载机、输送带以及其它形式的重型设备，通常被用于地下采矿应用中以执行各种任务。不同于地上的采矿应用，地下采矿现场不能接入GPS(全球定位系统)信号，然而期望了解机器的现场位置，例如，相对于现场地理的位置。在一些地下采矿应用中，激光雷达(光检测和测距；也被称为光雷达)定位系统可用于跟踪机器相对于工作场地的位置。激光雷达系统扫描机器附件的周围环境的各个部分。每次激光雷达扫描捕获表示工作场地的被扫描部分的形状的数据。然后，将所捕获的数据与工作场地的已知地图的参考数据进行比较，并且定位系统根据与所捕获数据相关的参考数据来推断机器的位置。定位系统能够通过随后捕获另一次激光雷达扫描，并且同样地将所捕获的数据和形成地图的参考数据进行比较，来跟踪机器的移动。然而，在一些应用中，激光雷达系统可能难以仅仅根据将形成地图的参考数据与所捕获的数据进行相关来确定机器的位置。例如，所捕获的数据可能表示的形状对于特定位置而言不是唯一的。此外，将所捕获的数据和地图进行比较可能计算强度大，导致处理系统在寻找匹配的参考数据时变得很慢。更进一步的，在工作场地处的物体可能没有恒久不变的位置或者具有新增加的位置。当激光雷达系统试图去将工作场地环境中的形状与已有的地图相匹配时，如果这些形状不包括在已有的地图中，这种物体可能为激光雷达系统导致复杂情况。这可能导致激光雷达系统失去对机器的位置的跟踪，需要通过机器上的操作者的人工干预，操作者必须识别机器的位置并且补种(re-seed)定位系统。本专利技术的定位系统旨在克服或至少改进上面提到的一个或多个问题。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术涉及一种用于在工作场地内确定机器的位置的方法。所述方法包括：通过位于工作场地中所述位置的所述机器上的激光雷达单元确定与激光雷达勘测相关联的输入数据。所述输入数据与所述激光雷达单元和所述工作场地中的相应光反射点之间的距离相关联。将所述输入数据与由一个或多个参考数据组成的第一比较数据进行比较。所述第一比较数据的所述一个或多个参考数据的每一个均指示在位于所述工作场地中的固定位置的地标处从对应的已知参考位置捕获的激光雷达勘测。在所述比较满足预定条件的情况下，基于与所述输入数据相对应的参考数据确定所述机器的第一位置。在另一方面中，本专利技术涉及一种用于在工作场地中确定机器的位置的系统。所述系统包括：激光雷达单元，其配置成执行激光雷达勘测。所述系统还包括：控制器，其与所述激光雷达单元通信。所述控制器配置为：通过位于工作场地中所述位置的所述机器上的所述激光雷达单元确定与激光雷达勘测相关联的输入数据。所述输入数据与所述激光雷达单元和所述工作场地中的相应光反射点之间的距离相关联。所述控制器将所述输入数据与由一个或多个参考数据组成的第一比较数据进行比较。所述第一比较数据的所述一个或多个参考数据的每一个均指示在位于所述工作场地中的固定位置的地标处从对应的已知参考位置捕获的激光雷达勘测。在所述比较满足预定条件的情况下，所述控制器基于与所述输入数据相对应的参考数据确定所述机器的第一位置。如本文中所使用的，术语“包括”(及其语法变体)被包含性地使用，并且不排除附加的特征、元件或步骤的存在。附图说明本专利技术的实施例的各个方面和特征将参照以下附图进行描述，用于说明的目的，并且仅通过非限定性实例的方式提供附图。图1为示例性公开的机器的示意图；图2为可与图1的机器一同使用的示例性定位系统的示意图；图3为可被图2的定位系统使用以确定机器的位置的数据的概念性表示；图4为图2的定位系统可在其中操作的工作场地的示意图；图5为描述示例性公开的定位方法的流程图；图6为描述用于图5的定位方法的执行部分的示例性相关性算法的流程图。具体实施方式图1示出具有示例性公开的定位系统的机器10。机器10实施为一种移动机器，其配置为执行与工业(诸如，矿业、建筑、农业、运输或本领域已知的任何其它工业)相关联的一项或多项操作。例如，机器10可以是一种移动负载机器，诸如，拖运卡车、装载机、挖掘机、轮式拖拉机、铲土机或任何其它类似的机器。机器10可以在地上或地下使用。例如，图1更具体地示出地下装运卸(load-haul-dump)(LHD)装载机，其可以用来进入矿区的装载点(例如，来自放矿点)，将负载从装载点拖运走，并将负载卸放在倾卸点(例如，在放矿溜井)。机器10可被手动控制、半自主控制或完全自主控制。机器10还可以包括推进机器10的一个或多个牵引装置14、检测机器10的各种移动的移动传感器15、电源16以及控制器18，等等。控制器18可以与移动传感器15、电源16和/或驱动牵引装置14通信，并且可以配置为响应于各种输入(例如，来自操作员输入装置和/或移动传感器15的输入)而调整电源16的操作，从而以所需方式驱动牵引装置14并推进机器10。控制器18也可以接收来自移动传感器15的信息，所述信息例如指示机器10的速度、加速度和/或转动速率，并且控制器18可以配置为基于这样的信息来计算各种移动，例如机器10越过的距离和方向。控制器18包括处理器，并且存储器系统19由存储器模块和/或存储模块组成。可选地，一个或多个处理器、存储器模块、和/或存储模块可以被一同包括在单个设备中。可替代地，可以分开设置一个或多个处理器、存储器模块和/或存储模块。所述处理器可以包括一种或多种已知的处理装置，诸如微处理器。所述存储器模块可以包括一种或多种装置，诸如随机存取存储器(RAM)，其配置为对控制器18动态使用的信息进行存储，以执行与机器10的各种操作有关的功能。所述存储模块可以包括本领域已知的任何类型的存储装置或计算机可读介质。例如，所述存储模块可以包括磁存储装置、半导体存储装置、磁带存储装置、光存储装置、可移除式存储装置、固定式存储装置、易失性存储装置和/或非易失性存储装置。所述存储模块可以存储与确定机器10在工作场地20中的位置相关联的程序、算法、地图、查找表和/或其它信息。存储模块和存储器模块的功能均可以由单个存储器/存储装置来执行。在各种示例性的实施例中，利用控制器18来确定机器10的位置，以下将对其更详细地进行描述。图2示出在工作场地20处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在工作场地中确定机器的位置的方法，包括：(a)通过位于工作场地中所述位置的所述机器上的激光雷达单元确定与激光雷达勘测相关联的输入数据，所述输入数据与所述激光雷达单元和所述工作场地中的相应光反射点之间的距离相关联；(b)将所述输入数据与由一个或多个参考数据组成的第一比较数据进行比较，所述第一比较数据的所述一个或多个参考数据的每一个均指示在位于所述工作场地中的固定位置的地标处从对应的已知参考位置捕获的激光雷达勘测；以及(c)在所述比较满足预定条件的情况下，基于与所述输入数据相对应的参考数据确定所述机器的第一位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在工作场地中确定机器的位置的方法，包括：
(a)通过位于工作场地中所述位置的所述机器上的激光雷达单元确定
与激光雷达勘测相关联的输入数据，所述输入数据与所述激光雷达单元和
所述工作场地中的相应光反射点之间的距离相关联；
(b)将所述输入数据与由一个或多个参考数据组成的第一比较数据
进行比较，所述第一比较数据的所述一个或多个参考数据的每一个均指示
在位于所述工作场地中的固定位置的地标处从对应的已知参考位置捕获
的激光雷达勘测；以及
(c)在所述比较满足预定条件的情况下，基于与所述输入数据相对应
的参考数据确定所述机器的第一位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述输入数据与第一比较数
据进行比较包括：
对于至少一个参考位置，估计所述输入数据和与所述参考位置相关联
的所述参考数据之间的相关性，以及
将对所述参考位置的所述估计与第一阈值进行比较以确定所述参考
数据是否与所述输入数据相对应，
如果确定参考数据与所述输入数据相对应，则满足所述预定条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在确定一个以上参考数据与所
述输入数据相对应的情况下，所述机器的所确定的第一位置基于与所述输
入数据最密切相关的参考数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述第一比较数据与多个所述参考数据相关联，其中所述第一比较数
据表示多个对应的地标；并且
每个参考数据具有相关联的标识符，其中所述方法进一步包括以下中

\t的至少一个：
基于所述标识符确定对所述相关性的所述估计；以及
基于所述标识符确定所述第一阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一比较数据由多个所述
参考数据组成，其中所述第一比较数据表示指示多个对应的地标的激光雷
达扫描的参考数据，与所述第一比较数据相关联的所述参考位置分散在所
述工作场地内以位于各个地标处，所述各个地标位于所述工作场地中的分
开位置处。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括预先确定所述第
一比较数据，其中所述预先确定形成用于配置成执行所述方法的系统的安
装过程的一部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中与所述第一比较数据相关联的
每个参考位置位于选自以下的对应地标处：
放矿溜井；
为了识别目的添加到所述工作场地的不同标记点；
独特的剖面；
通气孔；
道路交叉口；以及
切割成隧道侧壁的储存区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括：对定位
系统放种以在所述机器从所述工作场地中的所述位置的移动期间跟踪所
述机器的位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中的所述比较不能
满足所述预定条件的情况下，所述方法进一步包括：根据从所述机器的新
位置所取的激光雷达扫描更新所述输入数据；并重复步骤(b)和(c)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中识别出第一位置
的情况下，所述方法进一步包括：
根据从所述机器的新位置所取的激光雷达扫描更新所述输入数据；
基于所述第一位置确定第二比较数据，所述第二比较数据由指示从所
述工作场地中的对应参考位置捕获的相应激光雷达勘测的参考数据组成；
以及
基于与所更新的输入数据相对应的参考数据，将所更新的输入数据与
所述第二比较数据进行比较以识别所述机器的随后位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述第二比较数据包括：
识别与所述第一位置具有邻近关系的参考位置；以及
确定与具有邻近关系的所述参考位置相对应的参考数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述更新的输入数据与第二
比较数据进行比较包括：
对与所述第一确定位置具有邻近关系的所述参考位置中的至少一个
参考位置，估计所更新的输入数据...

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