用于确定机械的位置和方向的方法和定位系统技术方案

一种用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法和系统。机械配备有至少一个标记点(MP)，并且工作现场配备有至少一个参考点(RP)。此外，跟踪设备(TA)设置到工作现场，通过跟踪相对于跟踪设备(TA)的参考点(RP)和标记点(MP)位置由跟踪设备(TA)获取数据；将获取的数据从跟踪设备(TA)传输到至少一个位置确定单元(PDU)，并且由至少一个位置确定单元(PDU)至少部分地基于获取的数据来确定机械在工作现场中的位置和方向。

【技术实现步骤摘要】
用于确定机械的位置和方向的方法和定位系统
本专利技术涉及一种用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法和定位系统。
技术介绍
不同类型的工作机械可以用在不同的土方工作现场或施工现场，例如，用于将土壤或岩石材料从一个位置移动到另一个位置，或者提升或降低用于施工的材料。这类工作现场的示例包括例如用于建筑物的房屋施工工作现场或地下施工工作现场和道路施工工作现场。像那样的工作机械例如是挖掘机和移动式起重机。工作机械和工作机械的工作工具应该能够非常准确地定位在工作现场，以便正确地执行设计的操作。可以向工作机械的操作员显示关于工作机械及其工具的准确位置的信息，以便操作员在控制工具和机械时使用该信息。当机械及其工具的准确位置信息在其被用于半自动或全自动工作机械中时是特别重要的，即，工作机械在不被机械的操作员持续控制的情况下操作(至少一段时间)，从而所述机械的操作员没有立即纠正机械或其工具的可能的错位。通常，机械的自动定位可以基于：例如，卫星定位系统GNSS(全球导航卫星系统)，例如，GPS(US)、GLONASS(RU)、Galileo(EU)或Compass(CN)。替代地，工作机械的定位可以通过定位到工作现场的全站仪来提供。然而，在每一个工作现场都不一定有任何或足够精确的卫星定位系统可用，或者可用的定位系统不够精密，无法高精度地确定机械的位置和方向。用高精度系统改装旧的机械不一定非常具有成本效益。此外，在工作现场设置全站仪定位系统可能很费力，尤其是如果全站仪定位系统每天或每天多次从工作现场拆除。因此，需要简单的定位解决方案，所述解决方案易于拆除和再次设置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新颖的方法和一种新颖的定位系统，用于确定机械在工作现场中的位置和方向。本专利技术的特征为独立权利要求的特征。本专利技术的构思是使用布置在机械中的至少一个标记点、布置在工作现场中的至少一个参考点以及设置到工作线场用于确定机械在工作现场中的位置和方向的至少一个跟踪设备。相对于跟踪设备的参考点和标记点位置由跟踪设备跟踪，即通过跟踪设备获取数据，并且至少部分地基于获取的数据来确定机械在工作现场中的位置和方向。所述解决方案为确定机械在工作现场中的位置和方向提供了简单的布置，因为跟踪设备不需要设置到任何特定的位置和方向，只要面向当前工作区域的方向的一般设置就足够了。这能够使机械的操作员可以随身携带跟踪设备，并在每次操作员离开工作现场(例如午餐)时，可以将其放在安全的地方，因为将其携带和放回工作现场仅花费几秒钟。在从属权利要求中公开了本专利技术的一些实施例。根据所述方法的实施例，跟踪设备还通过以下至少一个来获取与跟踪设备的稳定性有关的数据：至少一个陀螺仪；至少一个加速度计；并且连续观察与至少一个参考点有关的获取的数据。根据所述方法的实施例，所述方法还包括基于获取的数据来确定跟踪设备的跟踪状态。根据所述方法的实施例，跟踪设备的跟踪状态是以下中的一个：激活、跟踪、正态、待定和退出。根据所述方法的实施例，跟踪设备确定跟踪设备的跟踪状态，并且跟踪设备还向位置确定单元传输以下中的至少一个：跟踪状态和跟踪状态的变化。根据所述方法的实施例，机械基于位置的特征的可用性取决于跟踪状态。根据所述方法的实施例，跟踪设备达到能够准确地跟踪工作现场坐标系中的点和/或任何类型的地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过以下至少一个来确定：通过跟踪相对于跟踪设备的至少三个参考点来获取数据；除了获取与跟踪设备的倾斜度和从跟踪设备向北的方向中的至少一个有关的数据之外，通过跟踪相对于跟踪设备的两个参考点来获取数据；除了获取与跟踪设备的倾斜度有关的数据和获取与从跟踪设备向北的方向有关的数据之外，通过跟踪相对于跟踪设备的至少一个参考点来获取数据；以及通过确定至少四个卫星相对于跟踪设备的位置来获取数据。根据所述方法的实施例，通过跟踪一个或更多个参考点相对于跟踪设备的位置来获取数据，伴随着通过半自动地和自动地中的至少一种方式来识别一个或更多个参考点的初始位置。根据所述方法的实施例，工作现场配备有至少一个参考标记，其中，至少一个参考标记中的每一个包括至少三个参考点。根据所述方法的实施例，机械配备有至少一个标记，其中，至少一个标记中的每一个包括至少三个标记点。根据所述方法的实施例，跟踪设备基于获取的数据进一步确定跟踪设备的位置和方向，并且从跟踪设备传输到至少一个位置确定单元的获取的数据至少包括：跟踪设备的位置和方向数据、关于至少三个标记点的跟踪数据和从中可以确定跟踪设备的跟踪状态的数据，并且位置确定单元基于传输的获取的数据来确定机械的位置和方向。根据所述方法的实施例，位置确定单元进一步确定机械的确定的位置和方向的准确性水平，并且基于确定的准确性水平，机械提供以下至少一个：启用在当前准确性水平下可以选择的操作模式；如果当前准确性水平是低于关于所选操作模式的阈值水平或落在其之下中的至少一个，则指示操作员；以及禁用需要机械的更精确位置和方向的操作模式。根据所述方法的实施例，机械还包括至少一个控制单元，所述控制单元获取关于机械的位置和方向的数据，并且控制单元选择至少一个位置确定单元，从其接收机械在工作现场中确定的位置和方向。根据定位系统的实施例，至少一个位置确定单元还包括用于接收由机械获取的数据的接收装置。根据定位系统的实施例，机械和至少一个跟踪设备中的至少一个包括一个或更多个传感器，所述传感器用于确定以下至少一个：位置、方向、倾斜度和走向。根据定位系统的实施例，一个或更多个传感器是以下至少一个：陀螺仪、加速度计、倾斜仪、磁罗盘、卫星罗盘、角度传感器、位置传感器和适于确定以下至少一个的任何其它传感器：对象和彼此附接的一个或更多个对象两者中的至少一个的位置、定位和方向。根据定位系统的实施例，至少一个跟踪设备包括彼此处于已知位置和方向的至少两个摄像机。根据定位系统的实施例，至少一个跟踪设备包括彼此处于已知位置和方向的至少三个摄像机。根据定位系统的实施例，至少一个摄像机安装在可调节底座上。根据定位系统的实施例，跟踪设备包括装置，所述装置用于获取与可调节底座上的每一个摄像机相对于跟踪设备的方向有关的数据。根据定位系统的实施例，至少三个摄像机中的至少一个配备有透镜或物镜，所述透镜或物镜具有这样的焦点，使得摄像机能够准确地确定在工作现场中定位得比机械更远的参考点。根据定位系统的实施例，至少一个跟踪设备包括至少一个测速仪，并且至少一个标记点是棱镜或标牌，并且其中，机械还包括相对于至少一个标记点处于已知位置的至少一个陀螺仪，并且至少一个位置确定单元还包括：接收装置，其用于接收与至少一个陀螺仪相对于至少一个标记点的位置有关的数据和来自至少一个陀螺仪的数据。根据定位系统的实施例，至少一个位置确定单元驻留于以下至少一个中：能够被任何有线或无线网络、机械和跟踪设备访问的计算机。根据定位系统的实施例，机械还包括至少一个控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法，所述机械配备有至少一个标记点(MP)，并且所述工作现场配备有至少一个参考点(RP)，所述方法包括：/n将至少一个跟踪设备(TA)设置到所述工作现场；/n通过跟踪参考点(RP)和标记点(MP)相对于所述跟踪设备(TA)的位置由所述跟踪设备(TA)获取数据；/n将获取的数据从所述跟踪设备(TA)传输到至少一个位置确定单元(PDU)；并且/n由所述至少一个位置确定单元(PDU)至少部分地基于所述获取的数据来确定所述机械在所述工作现场(13)中的位置和方向。/n

【技术特征摘要】
20191127 FI 201960221.一种用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法，所述机械配备有至少一个标记点(MP)，并且所述工作现场配备有至少一个参考点(RP)，所述方法包括：
将至少一个跟踪设备(TA)设置到所述工作现场；
通过跟踪参考点(RP)和标记点(MP)相对于所述跟踪设备(TA)的位置由所述跟踪设备(TA)获取数据；
将获取的数据从所述跟踪设备(TA)传输到至少一个位置确定单元(PDU)；并且
由所述至少一个位置确定单元(PDU)至少部分地基于所述获取的数据来确定所述机械在所述工作现场(13)中的位置和方向。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述跟踪设备通过以下至少一个进一步获取与所述跟踪设备(TA)的稳定性有关的数据：
至少一个陀螺仪；
至少一个加速度计；或者
连续地观察与所述至少一个参考点(RP)有关的获取的数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
基于所述获取的数据确定所述跟踪设备的跟踪状态。


4.根据权利要求3所述的方法，其中
所述跟踪设备(TA)确定所述跟踪设备(TA)的跟踪状态；并且
所述跟踪设备(TA)还将以下中的至少一个传输到所述位置确定单元(PDU)：所述跟踪状态或所述跟踪状态的变化。


5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述机械基于位置的特征的可用性取决于所述跟踪状态。


6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述跟踪设备(TA)达到能够准确地跟踪所述工作现场坐标系(WCS)中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态，通过以下至少一个来确定：
通过跟踪相对于所述跟踪设备(TA)的至少三个参考点(RP)来获取数据；
除了获取与以下至少一个有关的数据之外：所述跟踪设备(TA)的倾斜度或从所述跟踪设备(TA)向北的方向，通过跟踪相对于所述跟踪设备(TA)的两个参考点(RP)来获取数据，
除了获取与所述跟踪设备(TA)的倾斜度有关的数据和获取与从所述跟踪设备(TA)向北的方向有关的数据之外，通过跟踪相对于所述跟踪设备(TA)的至少一个参考点(RP)来获取数据，或者
通过确定至少四个卫星相对于所述跟踪设备(TA)的位置来获取数据。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过跟踪一个或更多个参考点(RP)相对于所述跟踪设备(TA)的位置来获取数据，伴随着通过半自动地或自动地中的至少一种方式来识别所述一个或更多个参考点(RP)的初始位置。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述位置确定单元(PDU)进一步确定所述机械的确定的位置和方向的准确性水平，并且基于所述确定的准确性水平，所述机械提供以下至少一个：
启用在当前准确性水平下选择的操作模式；
如果所述当前准确性水平是低于关于选择的所述操作模式的阈值水平或落在其之下中的至少一个，则指示操作员；或者
禁用需要所述机械的更准确位置和方向的操作模式。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械还包括至少一个控制单元(11)，所述控制单元获取关于所述机械的位置和方向的数据，并且其中，
所述控制单元(11)选择至少一个位置确定单元(PDU)，从所述位置确定单元接收所述机械在所述工作现场(13)中的确...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·科瓦宁，安蒂·科卢，佩特里·莫希奥，米科·维萨南，阿托·安提拉，
申请(专利权)人：诺瓦特伦有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI