[發明專利]定位系統

有效

• 申請號: 201380079586.9
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN105531601B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: D·W·史密斯;P·J·布勞頓
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/88;G01S17/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

公開了一種用于在工作場地(20)中確定機器(10)的位置的方法。還公開了一種用于執行所述方法的系統(30)和移動機器(10)。所述方法包括：通過位于工作場地(20)中的位置處的機器(10)上的激光雷達單元(32)確定與激光雷達勘測相關聯的輸入數據(102)。輸入數據(102)與激光雷達單元(32)與工作場地(20)中的相應光反射點之間的距離相關聯。將輸入數據與由一個或多個參考數據(109)組成的第一比較數據(128)進行比較。第一比較數據(128)的一個或多個參考數據(109)中的每一個均指示在位于工作場地(20)中的固定位置的地標處從對應的已知參考位置捕獲的激光雷達勘測。如果所述比較滿足預定條件，那么基于與輸入數據(102)相對應的參考數據(109)確定機器(10)的第一位置。

技術領域

本發明總體上涉及一種用于移動機器的定位系統。所述定位系統尤其涉及在地下環境中的移動機器的高精度位置確定。

背景技術

機器，例如諸如拖運卡車、鉆頭、裝載機、輸送帶以及其它形式的重型設備，通常被用于地下采礦應用中以執行各種任務。不同于地上的采礦應用，地下采礦現場不能接入GPS(全球定位系統)信號，然而期望了解機器的現場位置，例如，相對于現場地理的位置。

在一些地下采礦應用中，激光雷達(光檢測和測距；也被稱為光雷達)定位系統可用于跟蹤機器相對于工作場地的位置。激光雷達系統掃描機器附件的周圍環境的各個部分。每次激光雷達掃描捕獲表示工作場地的被掃描部分的形狀的數據。然后，將所捕獲的數據與工作場地的已知地圖的參考數據進行比較，并且定位系統根據與所捕獲數據相關的參考數據來推斷機器的位置。定位系統能夠通過隨后捕獲另一次激光雷達掃描，并且同樣地將所捕獲的數據和形成地圖的參考數據進行比較，來跟蹤機器的移動。

然而，在一些應用中，激光雷達系統可能難以僅僅根據將形成地圖的參考數據與所捕獲的數據進行相關來確定機器的位置。例如，所捕獲的數據可能表示的形狀對于特定位置而言不是唯一的。此外，將所捕獲的數據和地圖進行比較可能計算強度大，導致處理系統在尋找匹配的參考數據時變得很慢。更進一步的，在工作場地處的物體可能沒有恒久不變的位置或者具有新增加的位置。當激光雷達系統試圖去將工作場地環境中的形狀與已有的地圖相匹配時，如果這些形狀不包括在已有的地圖中，這種物體可能為激光雷達系統導致復雜情況。這可能導致激光雷達系統失去對機器的位置的跟蹤，需要通過機器上的操作者的人工干預，操作者必須識別機器的位置并且補種(re-seed)定位系統。

本發明的定位系統旨在克服或至少改進上面提到的一個或多個問題。

發明內容

在一方面中，本發明涉及一種用于在工作場地內確定機器的位置的方法。所述方法包括：通過位于工作場地中所述位置的所述機器上的激光雷達單元確定與激光雷達勘測相關聯的輸入數據。所述輸入數據與所述激光雷達單元和所述工作場地中的相應光反射點之間的距離相關聯。將所述輸入數據與由一個或多個參考數據組成的第一比較數據進行比較。所述第一比較數據的所述一個或多個參考數據的每一個均指示在位于所述工作場地中的固定位置的地標處從對應的已知參考位置捕獲的激光雷達勘測。在所述比較滿足預定條件的情況下，基于與所述輸入數據相對應的參考數據確定所述機器的第一位置。

在另一方面中，本發明涉及一種用于在工作場地中確定機器的位置的系統。所述系統包括：激光雷達單元，其配置成執行激光雷達勘測。所述系統還包括：控制器，其與所述激光雷達單元通信。所述控制器配置為：通過位于工作場地中所述位置的所述機器上的所述激光雷達單元確定與激光雷達勘測相關聯的輸入數據。所述輸入數據與所述激光雷達單元和所述工作場地中的相應光反射點之間的距離相關聯。所述控制器將所述輸入數據與由一個或多個參考數據組成的第一比較數據進行比較。所述第一比較數據的所述一個或多個參考數據的每一個均指示在位于所述工作場地中的固定位置的地標處從對應的已知參考位置捕獲的激光雷達勘測。在所述比較滿足預定條件的情況下，所述控制器基于與所述輸入數據相對應的參考數據確定所述機器的第一位置。