使用射频信号的定位系统技术方案

公开了一种用于确定机器(10)在工地(20)中的位置的方法。所述方法包括由机器(10)上的激光雷达单元(32)确定来自激光雷达勘测的输入数据(102)。输入数据(102)与在激光雷达单元(32)与工地(20)中的相应反光点之间的距离相关联。所述方法进一步包括由工地(20)内的已知位置(35)处的第一信号装置(34)与位于机器(10)上的第二信号装置(36)之间的射频通信来进行通信。所述方法进一步包括至少基于射频通信确定机器(10)的位置数据，以及基于位置数据和输入数据(102)确定机器的位置。还公开了一种用于执行所述方法的系统(30)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种用于移动物体，诸如移动机器的定位系统。定位系统尤其与 这种移动物体在地下环境中的高精度位置确定有关。
技术介绍
机器，诸如，例如，拖运卡车、钻孔机、装载机、输送机以及其它类型的重型装备常 用于地下采矿应用以执行各种任务。不同于地上采矿应用，地下采矿工地无法访问GPS(全 球定位系统)信号，但获知机器例如相对于工地地势的现场位置却是期望的。 在一些地下采矿应用中，激光雷达(光探测和测距；也称为激光雷达)定位系统可 用于跟踪机器相对于工地的位置。激光雷达系统扫描邻近机器的周围环境的部分。每次激 光雷达扫描捕获表示工地被扫描部分形状的数据。然后捕获到的数据与工地的已知地图的 参考相比较，且定位系统基于与捕获到的数据相关的参考推断机器的位置。定位系统能够 通过随后捕获另一个激光雷达扫描，且类似地将该捕获到的数据与地图参考相比较来跟踪 机器的移动。 然而，在一些应用中，对于激光雷达系统来说，仅基于将捕获到的数据与地图参考 相关联来确定机器的位置可能是困难的。例如，捕获到的数据可能表示并非对于具体位置 是独有的形状。另外，将捕获到的数据与地图相比较可能计算强度大，导致处理系统寻找匹 配参考很缓慢。另外，工地上可能存在没有永久位置或最新添加的物体。这些物体可能导致 激光雷达系统的复杂性，该激光雷达系统试图将工地环境中的形状与预先存在地图相匹配 (如果这些形状并不包括在预先存在地图中）。这可能导致激光雷达系统丢失对机器位置的 跟踪，需要操作者对机器的手工干涉，而操作者必须识别机器位置并重新植入定位系统。 在一些应用中，可能期望监控除移动机器之外的移动物体。例如，可能期望确定一 些其它移动装置在地下环境中的位置。 所公开的定位系统旨在克服或至少改善上面提到的一个或多个问题。
技术实现思路
在一个方面，公开了一种用于确定工地中机器的位置的方法。该方法包括由机器 上的激光雷达单元确定来自激光雷达勘测的输入数据。输入数据与在激光雷达单元和工地 中相应光反射点之间的距离相关联。该方法进一步包括由工地内的已知位置处的第一信号 装置与位于机器上的第二信号装置之间的射频通信来进行通信。该方法进一步包括基于至 少射频通信确定机器的位置数据，并基于位置数据和输入数据确定机器的位置。 在另一个方面，公开了一种用于确定工地中机器的位置的系统。该系统包括用于 附接到机器并且配置成捕获激光雷达勘测以产生输入数据的激光雷达单元，该输入数据与 在激光雷达单元和工地中相应光反射点之间的距离相关联。该系统进一步包括射频通信系 统，其包括用于在工地内的已知位置处定位的第一信号装置以及用于附接到机器的第二信 号装置。通信系统配置用于执行第一信号装置和第二信号装置之间的射频通信。该系统进 一步包括控制系统，其与激光雷达单元和射频通信系统通信。控制系统配置成基于至少射 频通信确定机器的位置数据，并基于位置数据和输入数据确定机器的位置。 在另一个方面，公开了一种用于确定移动机器或其它移动物体的位置的方法。机 器或其它物体位于包括至少一条隧道的地下矿井中。隧道具有用于将矿石装载到移动机器 上的多个指定装载位置。该方法包括将第一测距装置和第二测距装置配置成执行其间的超 宽带射频通信。第一测距装置位于矿井中的已知位置处且在隧道内具有操作场(第一测距 装置在其上具有视线）。操作场沿隧道延伸通过至少两个指定装载位置。第二测距装置与机 器或其它移动物体相关联且位于操作场中。该方法进一步包括发射来自测距装置之一的通 信的第一超宽带射频信号。该方法另外包括接收来自测距装置中另一个的所述通信的超宽 带射频响应信号。另外，该方法包括确定时基特性，其与第一超宽带射频信号的发射以及超 宽带射频响应信号的接收相关联。该方法进一步包括基于时基特性确定第二测距装置的位 置。 可选地，位置可相对于存储在存储器系统中的地图的矿井来确定。可选地，该方法 可进一步包括:识别矿井中的安装位置，此处第一测距装置在隧道内具有操作场(第一测距 装置在其上具有视线），所述操作场沿隧道延伸通过至少两个指定装载位置;且将第一测距 装置安装在安装位置处。该方法可进一步包括将识别的安装位置作为第一测距装置相对于 矿井地图的所述已知位置存储在存储器系统中。在一个实施例中，第一测距装置位于隧道 的一端处。可选地，移动物体为装载-拖运-倾倒采矿机器，其中该方法进一步包括将第二测 距装置安装到机器的后部。 在另一个方面，公开了另一种用于确定移动机器或其它移动物体的位置的方法。 机器或其它物体位于包括至少一条隧道的地下矿井中。隧道具有用于将矿石装载到移动机 器上的多个指定装载位置。该方法包括将第一测距装置和第二测距装置配置成执行其间的 超宽带射频通信。第一测距装置位于矿井中的已知位置处且在隧道内具有操作场(第一测 距装置在其上具有视线）。操作场沿隧道延伸通过至少两个指定装载位置。第二测距装置与 移动物体相关联且位于操作场中。该方法包括发射来自测距装置之一的所述通信的第一超 宽带射频信号。该方法进一步包括接收来自第一测距装置和第二测距装置中另一个的所述 通信的第一超宽带射频响应信号。该方法还包括确定第一时基特性，其与第一超宽带射频 信号的发射以及超宽带射频响应信号的接收相关联。该方法还包括发射来自第二测距装置 和第三测距装置之一的第二超宽带射频信号。第三测距装置位于与第一信号装置相反的隧 道的一端的工地中的另一已知位置处。第二测距装置位于第一测距装置和第三测距装置之 间。该方法进一步包括接收来自第二测距装置或第三测距装置中的另一个的第二超宽带射 频响应信号。此外，该方法包括确定第二时基特性，其与第二超宽带射频信号的发射以及第 二超宽带射频响应信号的接收相关联。该方法还包括基于第一时基特性以及第二时基特性 确定第二测距装置的位置。 在另一个方面，公开了一种用于确定地下矿井中移动物体，例如移动机器的位置 的系统。矿井包括至少一条隧道，该隧道具有用于将矿石装载到移动机器上的多个指定装 载位置。该系统包括用于存储表示矿井地图的数据的存储器系统。该系统进一步包括第一 测距装置，其位于矿井中的已知位置处且在隧道内具有操作场(第一测距装置在其上具有 视线）。操作场沿隧道延伸通过至少两个指定装载位置。该系统进一步包括第二测距装置， 其与移动物体相关联且位于操作场中。第一测距装置和第二测距装置配置成执行超宽带射 频通信用于确定时基特性，该特性与发射来自测距装置之一的第一超宽带射频信号以及接 收来自测距装置中另一个的超宽带射频响应信号相关联。该系统进一步包括控制器，其配 置成基于时基特性确定第二测距装置相对于地图的位置。 如本文所使用，术语"包括"（及其语法变型）包含性地使用且不排出额外特征、元 件或步骤的存在。【附图说明】 将参考下面的附图描述本专利技术的实施例的各个方面和特征，所述附图提供仅以进 行阐述并且仅借助于非限定性的示例。 图1是示例性公开的机器的图示； 图2是可与移动物体，诸如图1的机器(该机器以简化的方式示出）一起使用的示例 性定位系统的图示； 图3是可由图2的定位系统使用以确定机器位置的数据的概念性表示； 图4是图2的定位系统在其中可操作的工地的图示；图5是描绘示例性公开的定位方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定机器在工地中的位置的方法，其包括：由所述机器上的激光雷达单元确定来自激光雷达勘测的输入数据，所述输入数据与在所述激光雷达单元与所述工地中的相应反光点之间的距离相关联；由所述工地内的已知位置处的第一信号装置与位于所述机器上的第二信号装置之间的射频通信来进行通信；至少基于所述射频通信确定所述机器的位置数据；以及基于所述位置数据和所述输入数据确定所述机器的位置。

【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：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