具有完整性检查的机器导航系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于机器(12)的导航系统(20)。导航系统(20)可以具有：导航单元(26)，被配置为在第一时间和在第二时间测量机器(12)的位置；以及至少一个第一传感器(30)，被配置为生成至少一个第一信号，该至少一个第一信号指示机器(12)在从第一时间到第二时间的时间段期间的速度和行进方向。导航系统(20)也可以具有：控制器(28)，被配置为基于在第一时间测量的机器(12)的位置和至少一个第一信号来估计机器(12)在第二时间的位置；并且将在第二时间测量的机器(12)的位置与所估计的机器(12)在第二时间的位置进行比较。控制器(28)也可以被配置为基于该比较来确定导航单元(26)的完整性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容总体涉及一种导航系统并且更具体地涉及一种具有完整性检查的机器导航系统。
技术介绍
比如公路拖运卡车、自动平地机、扫雪车和其它类型重型设备的机器用来执行多种任务。这些任务中的一些任务涉及到沿陡坡或者沿着粗糙或者标记不明显的运输道输送或者推动大型、笨拙、松散和/或沉重负载。并且由于机器的尺寸和动量和/或由于不良可见性，这些任务对于人类操作者难以独立有效完成。为了帮助沿着运输道安全和高效指导大型机器，一些机器配备有传感器、例如GPS传感器、雷达传感器、声纳传感器、激光雷达传感器、红外线(IR)和非IR相机以及其它相似传感器。这些传感器经常连接到可视显示器和/或机器的指导系统，从而可以增强或者甚至自动化机器操控之上的控制。为了这些显示器和指导系统恰当操作，由传感器提供的信息必须准确。并且即使多数机器传感器系统在首次投入使用时被校准，但是在操作期间的振动、碰撞和对机器的损坏可降低传感器提供的信息质量。这样，对传感器的完整性的定期检查可以是有益的。在1999年5月25日向Fan授权的第5，906，655号美国专利(“655专利，，)中公开了一种提供定期完整性检查的示例机器系统。具体而言，’655专利公开一种具有GPS接收器和惯性导航单元(INU)的完整机器定位系统。INU包括里程表、多普勒雷达、陀螺仪和用于测量移动机器的转向角的传感器。机器定位系统从GPS接收器接收GPS位置估计并从INU接收INU位置估计，以及比较这两个位置估计。如果两个位置估计相同，则认为系统有效。否则，比较如由里程表和多普勒雷达所确定的移动机器的速率。如果速率差值大于第一预定阈值，则确定INU无效。如果速率差值少于第一预定阈值，则比较来自陀螺仪的转首角速度与基于测量的转向角和速率所计算的转首角速度。如果转首角速度差值大于第二预定阈值，则认为INU无效。否则，认为GPS无效。虽然’655专利的机器定位系统可以在一些情形中有所帮助，但是系统可能少于最优。具体而言，系统需要两个分离的和冗余的导航单元，这可增加系统的成本和复杂性。此夕卜，系统可能由于瞬态的传感器值改变、传感器噪声以及诸如机器滑移和滑动的外部条件而易有假警报。另外，’ 655专利的系统可能不能检测随时间的误差漂移。公开的导航系统针对克服现有技术的上文阐述的一个或者多个问题和/或其它问题。
技术实现思路
在一个方面中，本公开内容涉及一种导航系统。该导航系统可以包括:导航单元，被配置为在第一时间和在第二时间测量机器的位置；至少一个第一传感器，被配置为生成至少一个第一信号，该至少一个第一信号指示在从第一时间到第二时间的时间段期间机器的速度和行进方向；以及控制器，与导航单元和至少一个第一传感器通信。控制器可以被配置为基于在第一时间测量的机器的位置和至少一个第一信号来估计机器在第二时间的位置并且将在第二时间测量的机器的位置与所估计的机器在第二时间的位置进行比较。控制器也可以被配置为基于该比较来确定导航单元的完整性。在又一方面中，本公开内容涉及一种用于由导航系统使用的计算机可读介质。该计算机可读介质可以具有用于执行准确性检查所测量的位置的方法的可执行指令。该方法可以包括:在第一时间和在第二时间测量机器的位置；在从第一时间到第二时间的时间段期间测量机器的速度和行进方向；并且基于在第一时间测量的机器的位置以及所测量的速度和行进方向来估计机器在第二时间的位置。该方法也可以包括:将在第二时间测量的移动机器的位置与所估计的移动机器在第二时间的位置进行比较；并且基于该比较来确定在第二时间测量的位置的准确性。附图说明图1是示意性公开的机器导航系统的图解图示；以及图2是描绘由图1的机器导航系统可以执行的示意性公开的方法的流程图。具体实施例方式图1图示了工地10和在工地10执行任务的示例机器12。工地10可以包括例如矿地、垃圾填埋地、采石场、建筑工地或者具有机器12能越过的道路或者地面14的任何其它类型的工地。机器12执行的任务可以与变更在工地10的地形相关联并且可以包括例如拖运操作、平地操作、土地平整操作、耕作操作、大块材料去除操作或者任何其它类型的操作。这样，机器12可以包含移动机器，例如拖运卡车、自动平地机或者扫雪车。机器12可以包括动力源16、一个或者多个牵引设备18和导航系统20以及其它组成。动力源16可以生成并且向牵引设备18提供动力以推进机器12，而导航系统20可以响应于各种输入来调节动力源16和/或牵引设备18的操作以操控机器12。动力源16可以包含内燃引擎、诸如例如柴油引擎、汽油引擎、气体燃料动力引擎或者本领域技术人员清楚的任何其它类型的引擎。动力源16可以备选地或者附加地包括非燃烧动力源，诸如燃料电池、动力存储设备、电动马达或者其它相似机制。动力源16可以经由直接机械耦合、液压电路、电气电路或者以任何其它适当方式被连接用于驱动牵引设备18。牵引设备18可以是轮、带、轨道或者本领域已知的另一牵引设备。一个或者多个牵引设备18可以由动力源16驱动以根据动力源16的输出旋转来旋转和推进机器12。转向设备22、例如液压汽缸、液压马达、电动马达和/或齿条和齿轮配置可以与一个或者多个牵引设备18相关联以影响其转向。此外，制动设备24、例如压缩盘式制动器、内部流体制动器、引擎缓速器、排气制动器和/或变速器制动器可以与一个或者多个牵引设备18和/或动力源16相关联以影响机器12的制动。导航系统20可以包括交互以帮助调节机器12的操控的多个部件。具体而言，导航系统20可以包括导航单兀26以及与动力源16、牵引设备18、转向设备22、制动设备24和/或导航单元26通信的控制器28。控制器28可以被配置为基于从导航单元26和/或从机器12的操作所接收的输入来部分或者完全控制机器12的操控(即推进、转向和/或制动)。导航单元26可以被配置为确定机器12在工地10的位置并且生成指示该位置的信号。例如，导航单元26可以包含全球定位系统(GPS)单元、惯性参考/测量单元(IR/MU)、局部跟踪系统或者被配置为接收或者确定与机器12相关联的位置信息的任何其它已知定位设备。在一个实施例中，来自导航单元26的位置信息可以是三维的，但是也可以使用仅提供二维信息的单元。导航单元26可以与控制器28通信以传送指示所接收的或者所确定的位置信息的信号。控制器28可以包括用于监视、记录、存储、索引化、处理和/或传达如导航单元26测量的和提供的机器12的地理位置并且用于响应于这一信息来部分或者完全控制机器12的操控(即推进、转向和/或制动)的组件。这些组件可以包括，例如存储器、一个或者多个数据存储设备、中央处理单元或者可以用来运行所公开的申请的任何其它组件。另外，虽然可以将本公开内容的方面总体描述为存储于存储器内，但是本领域技术人员将理解可以在不同类型的计算机程序产品或者计算机可读介质上存储这些方面或者从这些不同类型的计算机程序产品或者计算机可读介质读取这些方面、这些不同类型的计算机程序产品或者计算机可读介质诸如计算机芯片和包括硬盘、软盘、光学介质、CD-ROM或者其它形式的RAM或者ROM的辅助存储设备。为了导航单元26提供的信息在机器12的独立或者半独立控制期间最准确并对控制器28最有用，应当定期检查导航单元26的准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·哈尔德，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：
国别省市：