用于确定空中装置的操作位置的定位系统和方法与流程

本发明涉及用于确定空中装置的操作位置的定位系统，以及相应的方法。

背景技术：

上述类型的空中装置是是例如消防车辆的可转动伸缩梯。在救援情况下，重要的是将车辆定位成使得可转动梯可以达到每个期望的点以便以最佳方式操作。然而，车辆的理想工作位置必须由驾驶员或操作人员中的其他成员来估计。只有在车辆被完全固定并且梯子被抽出来之后，才能证明这种估计的质量，并且用于纠正车辆的定位错误的任何需要都会浪费宝贵的时间。另一方面，由于可视性差并且在救援情况的压力情况下，要求对车辆的理想位置进行可靠的估计。

为了支持这种估计，移动距离计量装置被用作手持装置，以用于在车辆被定位在相应点之前首先由操作者估计空中装置的操作范围。这种移动计量装置是市售的并且使用激光束来确定地表面点与远程环境表面点例如建筑物的墙壁处的高位置处的点之间的距离。测量的距离用于确定当以测量距离的位置为中心时可转动梯是否将具有足够的操作空间，或者它是否将达到被移动距离计量装置作为目标的远程高点。

尽管这种移动计量装置是用于确定理想操作位置的有用工具，但是该方法仍然容易出错并且需要操作人员的大量经验和良好技能。上述情况中的另一个误差源是以下事实：不同的可转动梯具有不同的操作范围，并且每次估计必须在考虑当前使用的梯子的操作限制的尺寸的情况下进行。其他问题在于操作范围可能依赖于作用在梯子顶部的负载的事实，例如，安装在梯子顶部的救援笼中要承载的人数。考虑到所有情况，即使对于有经验的人来说，对合适操作位置的估计仍然是困难的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于确定空中装置的操作位置的可靠的定位系统，该定位系统相对于仅使用移动距离计量装置的系统进行了改进，并且其不易出错且对救援人员的要求较少。

该目的通过包括权利要求1的特征的定位系统来实现，以及通过根据权利要求9的用于确定空中装置的操作位置的方法来实现。

根据本发明的定位装置包括移动终端，该移动终端被配置成与移动距离计量装置进行通信。两个装置都用在根据本发明的定位系统内。移动距离计量装置由站在地面位置上的人以常见方式来使用，以测量到远程环境表面点的距离。所确定的距离被记录为距离数据，该距离数据被发送到移动终端。为此目的，使用移动距离计量装置的传输接口，例如无线传输接口，并且移动终端通过接收器接口来接收该距离数据。

移动终端的存储器用于存储与空中装置的物理尺寸有关的尺寸数据。术语“物理尺寸”应该表示空中装置的空间延伸及根据空中装置的自由度的空中装置的可能的移动——描述空中装置的操作范围——但是物理尺寸也可以包括关于空中装置的可能的负载的信息和/或操作范围的限制的依赖于作用在空中装置上的负载的相关性。一般而言，尺寸数据描述真实环境空间内的空中装置的可能的移动。

移动终端的处理装置例如中央处理单元被配置用于根据距离数据和尺寸数据来计算空中装置在虚拟空间内的位置和/或位置范围。该虚拟空间可以是表示真实环境空间以及被包括在环境空间内的空中装置的二维或三维空间。移动终端的显示器用于显示该虚拟空间，该虚拟空间包括虚拟空间内的空中装置的位置和/或位置范围的表示。

救援人员的成员可以同时使用两种装置，即移动且便携的距离计量装置和移动且便携的终端。为了找到空中装置的操作位置，她/他使用移动距离计量装置来测量到一个或更多个远程环境表面点的距离。相应的距离数据被发送到移动终端。根据这些距离数据以及根据移动终端内存储的空中装置的尺寸数据，处理装置计算在已经测量距离的点处空中装置的位置或位置范围的表示。显示器上的视觉表示是用于估计空中装置是否将具有良好操作位置的可靠工具。确定操作位置的整个过程可以在车辆最终被定位和固定之前执行。

根据本发明的优选实施方式，移动终端还被配置成从外部源接收尺寸数据。

优选地，移动终端被配置成通过移动终端的无线接口来接收尺寸数据。

更优选地，移动终端被配置成通过互联网连接来接收尺寸数据。在该实施方式中，可以从外部源如因特网服务器下载与空中装置有关的尺寸数据。移动终端的操作者可以从可以下载尺寸数据的各种不同的空中装置中选择空中装置的类型，并且可以选择下载描述在当前情况下使用的空中装置的相应数据集。因此，该系统非常灵活，并且可以适于不同的救援情况。

根据本发明的另一优选实施方式，移动终端包括：光学读取装置，其读取表示尺寸数据的光学数据代码；以及解码装置，其解码光学数据代码。该光学数据代码可以是例如附着到空中装置的外表面的qr(快速响应)代码。光学读取装置可以由移动终端的摄像机来表示。光学数据代码由光学读取装置来扫描并且由例如移动终端内包括的通常的处理装置来解码。在该实施方式中，不需要用于下载空中装置的尺寸数据的外部因特网连接。定位系统的该实施方式具有的优点是，它也可以在不能够获取互联网连接的地方使用。

更优选地，距离计量装置的传输接口和移动终端的接收器接口被配置成经由无线数据传输标准来无线通信。这种标准可以是例如蓝牙或用于短程通信的任何其他可比标准。它还可以提供以下优点：针对这些不同装置之间的通信，可以使用在通常可用的移动计量装置和移动终端中使用的标准接口。

更优选地，尺寸数据包括负载限制数据，该负载限制数据指示空中装置的与空中装置的位置有关的最大负载，并且显示器还被配置成显示与空中装置的所表示的位置和/或位置范围有关的负载限制。

根据另一优选实施方式，定位系统包括程序装置，该程序装置存储在移动终端的存储器内并且包括程序代码装置，该程序代码装置能够由处理装置执行以根据距离数据和尺寸数据来计算空中装置在虚拟空间内的位置。这样的程序装置可以是要在移动终端上执行并且可以由操作者直观地操作的应用程序。

根据本发明的一种用于确定空中装置的操作位置的方法，其特征在于以下步骤：

-将便携式移动距离计量装置定位在环境空间内的第一点处，

-通过移动距离计量装置来确定第一点与环境空间内的远程第二点之间的距离，

-将所确定的距离记录为距离数据，

-将所记录的距离数据发送到移动便携终端；

-根据接收的距离数据来计算对应于环境空间的虚拟空间；

-基于与空中装置的物理尺寸有关的尺寸数据来计算空中装置在虚拟空间内的位置和/或位置范围；

-生成虚拟空间内的定位在所述位置和/或位置范围中的空中装置的视觉表示，以及

-在移动便携终端的显示器上显示视觉表示。

优选地，该方法还包括以下步骤：从外部源接收尺寸数据。

更优选地，经由移动终端的无线接口来接收尺寸数据。

甚至更优选地，经由因特网连接来接收尺寸数据。

根据本发明的优选实施方式，方法包括以下步骤：读取表示尺寸数据的光学数据代码，以及解码光学数据代码。

根据另一优选实施方式，距离计量装置的传输接口和移动终端的接收器接口经由无线数据传输标准来无线通信。该标准可以是蓝牙标准等。

更优选地，尺寸数据包括负载限制数据，该负载限制数据指示空中装置的与空中装置的位置有关的最大负载，并且视觉表示包括与表示的空中装置的位置和/或位置范围有关的负载限制。

附图说明

将关于本发明的优选实施方式来更清楚地阐明本发明，下面将通过以下附图对本发明的优选实施方式进行描述。

图1和2是示出根据本发明的定位系统的实施方式的使用以用于确定空中装置的操作位置的示意图；以及

图3和4是作为图1和图2中所示的定位系统的实施方式的部件的移动距离计量装置和移动终端的另一示意图。

具体实施方式

图1示出了站在定位有建筑物14的地面12上的操作者10。地面12的水平面和建筑物14的竖直壁16部分地界定了环境空间18。操作者10面临着寻找空中装置20的合适操作位置的任务，该空中装置20是在消防车辆顶部上的可转动伸缩梯。注意，本发明不限于这种空中装置，而是也可以应用于用于其他目的的其他类型的空中装置。此外，注意，附图中的所有元件在忽略其相对尺寸的情况下被示意性地示出。

为了找到操作位置，操作者10使自己位于大致估计的操作位置处，从该操作位置可以进行距离测量，如将在下面更详细地描述的。操作者所位于的点被标记为图1中地面12上的第一点22。从该第一点22，操作者确定到建筑物14的墙壁16的表面上的远程第二点24的距离。第一点22与第二点24之间的距离用于确定当位于第一点22(图2)时是否空中装置20将通过空中装置20的顶端达到第二点24，其中，在本实施方式中救援笼26安装在空中装置20的顶端处。

因此，第二点定义了通过空中装置要达到的目标点。可以获取另外的环境点，因为它们定义了对环境背景的约束，并且可以对计算在达到目标点的运动期间操作空中装置的自由度做出解释。

在图1的情况下，操作者10使用移动距离计量装置28来确定距离计量装置28与第二点24之间的距离。移动距离计量装置28是要被容易地携带和操作的手持设备。测量的距离大致对应于第一点22与第二点24之间的距离。由将移动距离计量装置28保持在第一点22上方所引起的小偏差对定位过程的结果没有显着影响并且可以忽略不计。

所确定的第一点22与第二点24之间的距离以距离数据的形式记录在移动距离计量装置28内。通过结合到移动距离计量装置28的传输接口和集成到移动终端30的相应接收器接口，可以将这些距离数据发送到移动终端30。通过使用诸如蓝牙等的常见无线数据传输标准将距离数据从移动计量装置28的传输接口无线地发送到移动终端30的接收器接口。在当前上下文中可以使用任何合适的短程传输标准。

移动终端30也可以是可以由操作者10容易携带和操作的手持装置，即便携式装置，如常见智能电话或平板装置。移动终端30还包括存储器，该存储器被配置成存储与空中装置的物理尺寸有关的尺寸数据。这些物理尺寸涉及将空中装置20描述为物理体的空中装置20的物理延伸、不同自由度和操作范围。此外，尺寸数据还可以包括在考虑负载限制数据的情况下描述空中装置20的操作限制的数据，其中负载限制数据指示空中装置20的与其位置有关的最大负载。作为典型示例，在空中装置20的顶端处的救援笼26的最大负载取决于其在水平方向上的延伸，即距离空中装置20的基部所位于的第一点22的水平距离。换句话说，空中装置20的最大操作范围可以取决于至少作用于空中装置20的延伸部分的负载。

这些尺寸数据可以从外部源获取。根据本发明的一个实施方式，与特定空中装置20有关的一组尺寸数据由光学可读的qr(快速响应)代码表示。该代码32(图2)可以被施加于空中装置20的外表面。使用移动终端30的光学读取装置例如集成摄像机来读取表示尺寸数据的光学数据代码，并且使用移动终端30的解码装置来解码光学数据代码。这些解码装置可以由常见移动终端30内的通常的处理装置来表示，例如中央处理单元等。一旦光学数据代码被解码，相应的尺寸数据就被存储在移动终端30的存储器内。

根据不同的实施方式，从外部源获取尺寸数据的另一方式是通过移动终端的无线接口即远程连接例如因特网连接或到另一无线通信网络的连接来接收尺寸数据。例如，尺寸数据可以存在于因特网服务器上以由移动终端30下载。在该实施方式中，必须在使用定位系统的位置处来建立因特网连接。可以存在要被下载的与不同的空中装置20相对应的不同数据集，并且操作者可以从移动终端30上显示的菜单中选择一个合适的数据集来下载。

在尺寸数据和距离数据存储在移动终端30的存储器内的情况下，使用移动终端30的处理装置如cpu来计算空中装置20在对应于环境空间18的虚拟空间内的位置和/或位置范围。换句话说，真实环境空间18内的物理体例如建筑物14在虚拟空间内通过数据表示，以及定位在环境空间内的位于第一点22处的空中装置20被表示在虚拟空间内。空中装置20和物理体(例如，建筑物14)的相对位置限制了空中装置20的可操作性，空中装置的可操作性对应于空中装置的位置范围。根据该虚拟表示，可以得到可能的冲突(collision)区域。此外，该虚拟表示指示空中装置20是否达到建筑物14处的期望点例如第二点24。如果可以达到期望点，则可以认为第一点22附近的操作位置适合于定位空中装置20。

移动终端30的显示器用于显示该虚拟空间，该虚拟空间包括虚拟空间内的空中装置20的位置和/或位置范围的表示。根据该虚拟表示，操作者可以在视觉上感知操作位置是否正确，即是否可以达到期望点，或者是否可能出现如与真实环境空间18内的物理对象冲突之类的问题。如果操作者判断当前位置不适合作为操作位置，则他可以校正他在地面12上的位置，即可以改变第一点22，并且重复用于确定操作位置的过程。注意，该过程可以在相对短的时间内执行，使得在救援情况下操作位置的校正不会浪费太多宝贵时间。这是与现有技术方法相比的一个优点，其中，在现有技术方法中，必须重新定位携载空中装置的车辆以校正实际操作位置，而这由于使用空中装置20所需的所有固定和安全过程而是非常耗时的。相反，本发明提出执行以下过程：在承载空中装置20的车辆被定位在选择的点22之前，预先从选择的点22确定正确操作位置。

移动终端30的显示器还可以显示与空中装置的所表示的位置和/或位置范围有关的负载限制，使得操作者10可以判断空中装置20是否可以以期望的延伸来承载足够的负载(即，在本示例中救援笼20中存在期望的人数)。这是用于正确定位空中装置20的另一有用信息。

注意，可以由操作者10经由移动终端30的存储器内存储的应用程序装置来执行从外部源接收尺寸数据(从互联网下载，读取qr码等)的过程，其中，应用程序装置包括可以由移动终端30的合适的处理装置例如cpu来执行以计算空中装置20在虚拟空间内的位置的程序代码装置。

图3示意性地示出了移动距离计量装置28和移动终端30。如上所述，两个装置28、30经由移动距离计量装置28的传输接口34和移动终端30的相应接收器接口36无线地——例如经由蓝牙或另外的无线数据传输标准——来进行通信。对于距离数据的传输，传输接口34与接收器接口36之间的连接可以是单向的。在大多数情况下，可以建立双向通信以例如发送要在两个装置28、30之间交换的查询命令、状态信息等。包括空中装置20的位置和位置范围的表示显示在移动终端30的显示器40上。

距离计量装置28和移动终端30的不同部件也示意性地在图4中示出。在本实施方式中，距离计量装置28包括用于发射激光束并且接收相应的反射光信号或散射光信号的激光装置42、中央处理单元(cpu)44、存储器46和传输接口34。从激光装置42的测量中获取的距离数据由cpu44计算，存储在存储器46中以及经由传输接口34无线地发送到移动终端30的接收器接口36。

移动终端30本身包括中央处理单元(cpu)48、存储器50、摄像机52和显示器40。它还包括第二接口54，该第二接口用于与另外的无线网络如互联网建立连接。利用图4示出的移动终端30，既可以读取表示尺寸数据的光学数据代码，也可以经由第二接口54从因特网下载尺寸数据。相应的应用程序可以存储在存储器50内以由cpu48来执行。

注意，移动距离计量装置28还可以被设置成用于确定第一点22处的操作者10与建筑物14的墙壁16处的第二点24之间的直接连接线的仰角α(图1)。该仰角α也可以被包括在距离数据中，或者与距离数据一起经由移动距离计量装置28的传输接口34被发送到移动终端30，并且用于计算对应于真实环境空间18的虚拟空间。