[发明专利]具有多重交叉检查的位置识别系统

说明书

公开一种与现场移动式机器一起使用的位置识别系统(100)。该系统可以包括整合模块(122)，该整合模块配置成将来自至少一个运动传感器(104)和至少一个GPS接收器(116)的信息整合以生成指示移动式机器的实际位置的位置信号。控制器(124)可以设置成与所述至少一个运动传感器(104)、所述至少一个GPS接收器(116)以及所述整合模块(122)进行通信，控制器(124)配置成确定从所述至少一个运动传感器(104)、所述至少一个GPS接收器(116)以及所述整合模块(122)接收的信息的可靠性，确定如何处理所接收的确定为不可靠的信息，以及在第一时间确定所接收的信息不可靠时起一段时间之后，从利用确定为不可靠的信息来确定移动式机器的位置切换到利用从移动式机器的最后一个已知良好位置、所确定的移动式机器的轮转速以及提供给移动式机器的转向命令的位置坐标推算来确定移动式机器的位置。

技术领域

本发明大体上涉及一种位置识别系统，并且更具体地涉及一种具有多重交叉检查的位置识别系统。

背景技术

工地(例如开矿场所、垃圾填埋场、采石场、建筑场所等)通常由于机器在其上执行各种任务而经历地理变化。例如，在煤炭开采场，成堆的煤通过推土机绕着开采场不断运输到传送机上，输送到滑槽中，并且将煤准备用于运输。同样地，在挖掘场，地形由于挖掘、夷平、平整、或者以其他方式将该地形准备用于各种用途而改变。在执行这些任务的过程中，机器可能在对操作人员有危险的情况下、在极端环境条件下、或者在远离社会文明的工作场所中操作。因此，通常使用自主或者半自主机器。

为了实现自主性，机器必须始终能够精确地确定其相对于环境的位置。移动式机器(例如运土设备、采矿设备和铁路设备)的定位通常通过使用已知的基于参照的系统(例如全球导航卫星系统(GNSS))来实现。GNSS包括发射编码信号的一组卫星以及位于地面上的接收器。利用卫星信号的传播时间和卫星当前位置的信息，接收器可使用三边测量技术计算它们的位置。

当前，用于获取绝对位置测量的GNSS的最为普遍的形式是全球定位系统(GPS)，如果有足够的卫星覆盖范围，全球定位系统能够提供精确的位置信息。然而，在卫星信号中断或者受阻的情况下，诸如例如，在城市背景、隧道和其他GNSS弱化或GNSS禁用的环境下，可导致GPS定位信息的弱化或者阻断或者“间隔”。

为了实现更精确、一致和不间断的定位信息，可以利用从补充定位系统中获取的附加定位信息对GNSS信息进行扩增。这种系统可以是平台内自包含的和/或“非基于参照”的系统，并且因此无需依赖可能变得中断或者受阻的外部信息源。一种这样的“非基于参照”或者相对定位系统是惯性导航系统(INS)。惯性传感器是平台内的自包含传感器，这些传感器使用陀螺仪来测量平台的旋转速度/角度，并且使用加速计来测量平台的比力(加速来自于比力)。利用运动平台的位置、速度和定向角度的初始估算作为起点，INS读数随后可以随时间推移而整合并且用来确定平台当前的位置、速度和定向角度。通常，测量值对陀螺仪进行一次整合以得出平台的定向角度，并且对加速计进行二次整合以结合定向角度得出平台的位置。因此，在得出位置的过程中，陀螺仪的测量值将经历三重整合操作。然而，仅有惯性传感器不适合用于精确定位，因为所需的数据整合操作导会致定位方案随着时间而偏移，从而导致无限量的误差累积。

在2010年11月9日授予Ishibashi等人的美国第7,831,362号(“'362专利”)公开了一种提供位置监控的示例性系统。具体而言，'362专利公开了一种配备有GPS系统的机器，该GPS系统用于测量机器本体的位置。然而，有时候机器本体位置的GPS测量并不准确。因此，'362专利还公开了一种参照GPS，其可以位于远离该机器的地方以提供测量，这些测量可以用来校正其他GPS的测量。

尽管'362专利可以补偿机器的GPS测量方面的错误，然而其并没有解决参照GPS的位置方面的可能的错误或者来自参照GPS的输出的错误。传感器还可能在恶劣现场条件下出现故障,并且使得'362系统不能校正位置错误并为机器的自主控制提供精确的位置信息。