用于确定机械的位置和方向的方法与流程

本发明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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新颖的方法，该方法用于确定机械在工作现场中的位置和方向。

本发明的特征为独立权利要求的特征。

本发明的构思是使用布置在工作现场中的至少一个参考点和布置在机械中的至少一个跟踪设备，所述跟踪设备被布置成：通过确定至少一个参考点rp在工作现场中相对于跟踪设备的位置而用跟踪设备跟踪机械，并且之后，至少部分地基于从所述跟踪接收的数据来确定机械在工作现场中的位置和方向。

本发明提供用于确定机械在工作现场中的位置和方向的简单解决方案。

在从属权利要求中公开了本发明的一些实施例。

根据所述方法的实施例，所述方法还包括：通过确定跟踪设备在机械坐标系中的位置和方向来初始化跟踪设备的跟踪状态。

根据所述方法的实施例，所述方法还包括：由位置确定单元指示当前准确性水平，所述当前准确性水平与由从跟踪设备接收的数据所实现的机械的位置和方向有关。

根据所述方法的实施例，所述方法还包括：确定与要实现的机械的位置和方向有关的准确性水平，由位置确定单元检测与机械的位置和方向有关的更高准确性水平的需要，并且由位置确定单元从跟踪设备获取附加跟踪数据。

根据所述方法的实施例，通过半自动地或自动地中的至少一种方式获取来自跟踪设备的附加跟踪数据。

根据所述方法的实施例，半自动地获取来自跟踪设备的附加跟踪数据包括：布置位置确定单元，以提供以下至少一个：指示操作员需要跟踪设备检测至少一个参考点，指示操作员需要跟踪设备检测另一个参考点，并且，指示操作员需要跟踪设备检测至少一个另外的参考点；并且，操作员根据所述指示来操作机械。

根据所述方法的实施例，将跟踪设备设置在所述机械上的步骤包括：将机械上的跟踪设备设置在可调节底座上，并且操作员根据指示来操作可调节底座，并且，在可调节底座的每次操作之后，通过确定跟踪设备在机械坐标系中的位置和方向来初始化跟踪设备的跟踪状态。

根据所述方法的实施例，将跟踪设备设置在所述机械上的步骤包括：将机械上的跟踪设备设置在可调节底座上，并且，通过由跟踪设备和位置确定单元中的至少一个控制可调节底座来自动地获取来自跟踪设备的附加跟踪数据。

根据所述方法的实施例，在由跟踪设备和位置确定单元中的至少一个控制可调节底座之后，通过确定跟踪设备在机械坐标系中的位置和方向来初始化跟踪设备的跟踪状态。

根据所述方法的实施例，所述方法还包括：将一个或更多个附加跟踪设备设置到工作现场，并为机械配备在机械坐标系中已知的至少一个标记点，通过跟踪相对于相应的一个或更多个附加跟踪设备的参考点和标记点位置，而由一个或更多个附加跟踪设备获取数据，将获取的数据从一个或更多个附加跟踪设备传输到至少一个位置确定单元，并且，由至少一个位置确定单元至少部分地基于从跟踪设备和一个或更多个附加跟踪设备中的至少一个接收的数据来确定机械在工作现场坐标系中的位置和方向。

根据所述方法的实施例，可以使用附加跟踪设备中的一个在机械坐标系中限定跟踪设备设置在机械中的位置和方向。

附图说明

在下文中，将参照附图通过优选实施例更详细地描述本发明，其中

图1示意性地示出了挖掘机的侧视图；

图2示意性地示出了工作现场的俯视图；

图3示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的定位系统的一些组件；

图4示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法的实施例；

图5示意性地示出了具有许多参考点的参考标记，所述参考点将布置在工作现场中，用于确定机械在工作现场中的位置和方向；

图6示意性地示出了具有许多标记点的标记，所述标记点将布置在机械上，用于确定机械在工作现场中的位置和方向；

图7示意性地示出了跟踪设备的实施例；

图8示意性地示出了可能布置在机械和/或跟踪设备中的传感器；

图9示意性地示出了跟踪设备的一些可能的跟踪状态；

图10示意性地示出了第二工作现场的俯视图；

图11示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的另一个方法的实施例；以及

图12示意性地示出了第三工作现场的俯视图。

为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施例。在附图中，相似的附图标记标识相似的元件。

具体实施方式

图1是在工作现场13处的挖掘机1的示意性侧视图，在工作现场13中，挖掘机1要被操作。挖掘机1是工作机械的一个示例，所述工作机械与所公开的方法和定位系统结合使用。

挖掘机1包括可移动托架2，所述可移动托架包括下托架2a，即，下托架2a和上托架2b。下托架2a包括履带，但是可替代地设置有轮子。上托架2b通过上托架2b的旋转轴3连接到下托架2a。上托架2b可以围绕旋转轴线4相对于下托架2a旋转，正如用箭头r示意性地示出的。旋转轴线4与旋转轴3的中心轴线重合。

挖掘机1还包括连接在上托架2b处的动臂5，由此动臂5布置为与上托架2b一起转动。动臂5可以至少包括第一动臂部件5a。动臂5还可以包括其它动臂部件，例如，第二动臂部件5b。动臂5可以相对于上托架2b升高和降低，正如用箭头l示意性地示出的。

第二动臂部件5b可以通过接头6连接到第一动臂部件5a，允许第二动臂部件5b围绕第一动臂部件5a转动，正如用箭头t6示意性地示出的。在第二动臂部件5b的远端处，存在工作工具，在这种情况下为铲斗7，并且在铲斗7与第二动臂部件5b之间，可以存在接头8，允许铲斗7围绕第二动臂部件5b转动，正如用箭头t8示意性地示出的。例如，与接头8连接，还可以存在允许铲斗沿侧向倾斜的接头或机构。

在托架2上，可以存在用于挖掘机1的操作员10的控制室9。控制室9可以例如设置有移动布置，所述移动布置允许相对于托架2调节控制室9的竖直位置。

挖掘机1还包括至少一个控制单元11，所述控制单元配置为响应于接收到的控制动作来控制挖掘机1的操作，例如，托架2、动臂5和铲斗7的操作。

如果挖掘机1旨在能够利用一种基于卫星的定位系统gnss(全球导航卫星系统)，则挖掘机1还可以包括诸如天线12的多个卫星接收装置。天线12可以例如放置在上托架2b上。

图2示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中，挖掘机1即将操作。在图2的示例中，在工作现场13处存在挖掘机1以及定位系统ps的一些设备，所述定位系统用于确定挖掘机1(或者可替代地，一些其它机械)在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。此外，挖掘机1的控制系统可以包括其自身的机械坐标系mcs，由此机械坐标系mcs可以用布置在机械中的标记点mp固定到机械，使得由定位系统ps提供的定位允许机械坐标系mcs相对于工作现场坐标系wcs进行识别。在图1中示意性地示出了工作现场坐标系wcs和机械坐标系mcs。图3进而示意性地示出了定位系统ps的实施例，该定位系统ps带有与定位系统ps有关的一些附加设备。

定位系统ps包括至少一个参考标记rm，即，设置在工作现场13中的一个或更多个参考标记rm。布置在工作现场13中的参考标记rm可以例如是阿鲁科标记(arucomarker)、二维码、发光标记、反光标记、棱镜等。每个参考标记rm提供至少一个参考点rp，即，一个或更多个参考点rp，由此，在工作现场13中存在至少一个参考点rp，所述参考点在工作现场坐标系wcs中确定，用于确定机械的位置和方向。为了清楚起见，在本说明书中，确定和/或定义和/或计算工作现场和/或坐标系中的机械和/或设备的方向是指：确定所需的三个角度，例如，滚转、俯仰和偏转，以准确地确定机械和/或设备在工作场所和/或坐标系中的位置。因此，当机械和/或设备的至少一个点和/或地点(所述点和/或地点在其自己的坐标系中已知)的位置被确定或可以被确定并且机械和/或该设备的方向被确定或可以被确定时，该机械和/或该设备可以准确地被固定和/或放置和/或设置和/或定位到工作现场或坐标系中。

在图2的示例中，示意性地示出了设置或布置在工作现场13中的三个参考标记rm，即，第一参考标记rm1、第二参考标记rm2和第三参考标记rm3。每个参考标记rm1、rm2、rm3包括一个参考点rp，即，第一参考标记rm1包括第一参考点rp1，第二参考标记rm2包括第二参考点rp2，并且第三参考标记rm3包括第三参考点rp3。特定参考点rp可以由例如阿鲁科标记中的特定点或由发光标记中的特定发光装置提供。在图5的示例中，示意性地示出了具有三个参考点rp(即，第一参考点rp1、第二参考点rp2和第三参考点rp3)的参考标记rm。每个参考点rp都是可识别的，并且参考点rp的位置在工作现场坐标系wcs中是确定的。因此，具有参考点rp的识别数据，可以确定参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置。

定位系统ps还包括设置在机械上(即，挖掘机1中)的至少一个标记ma，即，一个或更多个标记ma。布置在机械上的标记ma可以例如是阿鲁科标记、二维码、诸如光学跟踪的发光标记、反光标记等。每个标记ma提供至少一个标记点mp，即，一个或更多个标记点mp，由此在机械上存在至少一个标记点mp，用于确定机械的位置和方向。每个机械的每个标记点mp都是可识别的，并且标记点mp的位置在机械坐标系mcs中是确定的，使得定位和识别标记点mp的定位系统ps就可以定位机械坐标系mcs，即，机械。因此，具有标记点mp的识别数据，可以确定标记点mp在机械坐标系mcs中的位置。

在图1的示例中，示意性地示出了布置在机械上的两个标记ma，即，第一标记ma1和第二标记ma2。每个标记ma1、ma2包括一个标记点mp，即，第一标记ma1包括第一标记点mp1，并且第二标记ma2包括第二标记点mp2。例如，特定标记点mp可以由阿鲁科标记中的特定点或由发光标记中的特定发光装置提供。在图6的示例中，示意性地示出了具有三个标记点mp(即，第一标记点mp1、第二标记点mp2和第三标记点mp3)的标记ma。

定位系统ps还包括至少一个跟踪设备ta，即，布置在工作现场中的一个以上的跟踪设备ta。跟踪设备ta跟踪或监视参考点rp和标记点mp，尤其是识别数据和其在工作现场13中相对于跟踪设备ta的位置。基于跟踪的初始化，跟踪设备ta跟踪至少一个识别的参考点rp在工作现场13中的位置和至少一个识别的标记点mp在机械中的位置。因此，通过使用至少一个参考点rp的识别数据，定位系统ps能够定位工作现场坐标系wcs中的参考点rp；通过使用至少一个标记点mp的识别数据，定位系统ps能够定位机械坐标系mcs中的标记点mp；并且，在定位系统ps跟踪了至少一个识别的参考点rp和至少一个识别的标记点mp相对于其的位置之后，定位系统ps能够确定机械坐标系mcs(即，机械)在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。跟踪设备ta包括至少一个跟踪装置td，即，一个或更多个跟踪装置td，以提供跟踪设备ta与参考点rp和标记点mp之间的视觉通信。此外，跟踪设备ta包括用于接收和/或发送信息的装置，例如，输入输出单元。

通过跟踪设备ta与相应的参考点rp和标记点mp之间的视觉通信来进行或执行跟踪或监视。在图2的示例中，存在布置在工作现场13中的两个跟踪设备ta，即，第一跟踪设备ta1和第二跟踪设备ta2。第一跟踪设备ta1包括三个跟踪装置，即，第一跟踪装置td1、第二跟踪装置td2和第三跟踪装置td3，以在某个时刻提供第一跟踪装置td1与第一参考点rp1之间的第一视觉连接td1_rp1、第二跟踪装置td2与第二参考点rp2之间的第二视觉连接td2_rp2、以及第三跟踪装置td3与第三参考点rp3之间的第三视觉连接td3_rp3。另外，第二跟踪装置td2被布置成提供第二跟踪装置td2与第二标记点mp2之间的第四视觉连接td2_rm2。第二跟踪设备ta2包括两个跟踪装置，即，第四跟踪装置td4和第五跟踪装置td5，所述第四跟踪装置td4提供第四跟踪装置td4与第一标记点mp1之间的第五视觉连接td4_mp1，所述第五跟踪装置td5提供第五跟踪装置td5与第二标记点mp2之间的第六视觉连接td5_mp2。另外，第五跟踪装置td5被布置成提供第五跟踪装置td5与第二参考点rp2之间的第七视觉连接td5_rp2。

在图2的实施例中，示出了两个跟踪设备，即，第一跟踪设备ta1和第二跟踪设备ta2，所述第一跟踪设备ta1设置有三个跟踪装置td1、td2、td3，以在某个时刻跟踪参考点rp1、rp2、rp3的位置和第二标记点mp2的位置，所述第二跟踪设备ta2设置有两个跟踪装置td4、td5，以在某个时刻跟踪标记点mp1、mp2的位置和第二参考点rp2的位置。然而，跟踪设备ta1、ta2中的每一个可以仅包括单个跟踪装置，以跟踪相应的参考点rp1、rp2、rp3的位置和标记点mp1、mp2的位置。此外，定位系统可以仅包括单个跟踪设备，所述单个跟踪设备具有一个或更多个跟踪装置td，以跟踪参考点rp1、rp2、rp3和标记点mp1、mp2的位置。此外，如果两个或更多个跟踪设备ta(例如，ta1、ta2)相对于彼此处于已知的方向和位置，则对应于具有一个跟踪设备ta和两个或更多个跟踪设备ta(例如，ta1、ta2)的所有跟踪装置td(例如，td1、td2、td3、td4、td5)的布置，由此，在ta1仅设法跟踪参考点rp和ta2仅设法跟踪标记点mp的情况下，所有获取的数据的组合能够确定机械在工作现场13中的位置和方向。

跟踪装置td1、td2、td3、td4、td5是能够在跟踪设备ta与至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp之间建立或提供视觉连接的装置。根据一个实施例，跟踪装置是摄像机、立体摄像机、激光雷达或测速仪。

摄像机和/或立体摄像机可以装备有具有这样焦点的透镜或物镜，使得摄像机和/或立体摄像机能够与基本上保持在摄像机和/或立体摄像机附近或距离摄像机和/或立体摄像机较远的对象(例如，位于工作现场13中距离摄像机和/或立体摄像机基本上比机械远得多的对象)建立精确的视觉连接。因此，摄像机和/或立体摄像机可以能够向基本上远离跟踪设备ta的对象提供变焦效果(zoomingeffect)。

根据跟踪设备ta的实施例，跟踪设备ta包括摄像机或一些其它跟踪装置td、以及摄像机或一些其它跟踪装置的底座b，由此跟踪设备ta可以被设置在工作现场13中的地面处的特定固定位置处。图7在左侧示意性地示出了这种跟踪设备ta。

为了使用一个摄像机或一些其它跟踪装置td、跟踪设备ta获得高准确性，被跟踪的参考点rp和标记点mp应该彼此相距更远和/或它们可以离跟踪设备ta不太远。使用一个摄像机，优选地，应该有形成平面的至少四个参考点rp以及也形成平面的至少四个标记点mp。在跟踪设备ta中使用两个、三个或更多个跟踪装置td，跟踪设备ta与参考点rp和标记点mp之间的距离可以更长，并且被跟踪的参考点rp和标记点mp的数量可以更少。换句话说，跟踪装置td越多，则被跟踪的参考点rp越多，被跟踪的标记点mp越多，并且跟踪设备ta与被跟踪的参考点rp和被跟踪的标记点mp之间的距离越小，准确性越高。记住，被跟踪的参考点rp的位置相互比较会影响准确性，以及被跟踪的标记点mp的位置相互比较会影响准确性。优选地，具有多个跟踪装置td(即，一个或更多个跟踪装置)的每个跟踪设备ta持续地跟踪至少一个参考点rp和至少一个标记点mp。

根据跟踪设备ta的另一个实施例，跟踪设备ta可以包括能够在工作现场13的边界之内移动的底座，由此可以容易地改变跟踪设备ta在工作现场13中的位置。这种跟踪设备ta例如可以是设置有两个或更多个跟踪装置td的无人机。无人机的控制单元可以以不允许无人机超出工作现场13的边界的方式配置。在确定机械在工作现场13中的位置和方向的过程中，优选地无人机是静止的。替代地，仅在不超过关于所请求的机械的位置和方向的准确性的阈值水平的时候，无人机可以是静止的。

跟踪设备ta的底座b是可调节的，由此，可以通过调整底座b的对齐来调整跟踪设备ta的对齐。因此，根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪装置td可以安装在可调节底座上。跟踪装置td的可调节底座允许：通过例如考虑机械将要工作的区域和/或最近参考点rp的位置而方便地调整底座b的方向以及由此跟踪装置td的方向。

根据定位系统的实施例，跟踪设备ta包括装置，所述装置用于获取关于可调节底座b上的每一个跟踪装置td相对于跟踪设备ta的方向的数据。当跟踪装置td相对于跟踪设备ta的方向已知时，可以准确地确定机械的位置和方向。底座b的调整可以是自动的或远程控制的，但也可以是手动操作的，由此在底座b中可以有刻度，以指示底座b的方向，例如，在旋转方向上例如每隔5到15度可选择的安装点。

定位系统ps还包括至少一个位置确定单元pdu，即，一个或更多个位置确定单元pdu。位置确定单元pdu包括用于接收由至少一个跟踪设备ta获取的数据的接收装置。由至少一个跟踪设备ta获得的数据包括：识别数据，其用于识别参考点rp和标记点mp以及其相对于跟踪设备ta的位置(即，相对于检测的跟踪设备ta位置识别的参考点rp的位置和相对于检测的跟踪设备ta位置识别的标记点mp的位置)，所述识别数据将工作现场坐标系wcs中的每个特定参考点rp和机械坐标系mcs中的每个特定标记点mp与每个参考点rp和每个标记点mp相对于跟踪设备ta的相应的位置数据相关联。

相对于跟踪设备位置的位置例如是跟踪设备的坐标系中的三维坐标。替代地，位置可以是工作现场坐标系wcs中的三维坐标和/或机械坐标系mcs中的三维坐标。

位置确定单元pdu还包括：确定装置，其用于至少部分地基于接收到的数据(即，至少部分地基于由跟踪设备ta获取的数据)来确定机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。如果也存在可用的固定在机械上的机械坐标系mcs，则机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向可以转换为机械坐标系mcs中的工作现场的位置和方向，以实施要由机械执行的工作任务。

至少一个位置确定单元pdu可以通过硬件和软件的组合来实现。所述实现包括：输入/输出单元，其用于与连接到位置确定单元pdu的其它装置通信；以及微处理器或一些其它处理装置，所述微处理器或一些其它处理装置能够执行计算机程序，该计算机程序被配置为处理由位置确定单元pdu接收的数据。所述实现还可以包括至少一个存储单元，该存储单元用于至少临时储存由位置确定单元pdu接收的数据和/或要从位置确定单元pdu发送的数据。

至少一个位置确定单元pdu可以例如驻留于任何有线或无线网络、和/或机械和/或至少一个跟踪设备ta可访问的计算机中。当位置确定单元pdu驻留于任何有线或无线网络可访问的计算机中时，可以自由选择位置确定单元pdu的物理位置，因此，位置确定单元pdu可以在工作现场13的内部或外部。当位置确定单元pdu驻留于机械中时，可以例如在机械的控制单元11中实现。当位置确定单元pdu驻留于至少一个跟踪设备ta中时，跟踪设备ta被配置为包括实现位置确定单元pdu的操作的必要装置。

在至少一个位置确定单元pdu驻留于任何有线或无线网络可访问的计算机中或至少一个跟踪设备ta中的情况下，或者在至少一个位置确定单元pdu不驻留于机械的控制单元中的情况下，机械包括至少一个控制单元，例如，控制单元11，获取关于机械的位置和方向的数据，其中，控制单元被配置为选择至少一个位置确定单元pdu，从其接收机械在工作现场13中的确定的位置和方向。

根据实施例，至少一个位置确定单元pdu包括用于接收由机械获取的数据的接收装置。由机械获取的数据可以例如关于由至少一个传感器sm(图1)获取的数据，所述传感器即有可能安装在机械中用以确定机械的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向(heading)的一个或更多个传感器sm。后面更详细地讨论有可能安装在机械中的一个或更多个传感器sm。

当确定机械在工作现场13中的位置和方向时，至少一个标记点mp布置在机械上，并且至少一个参考点rp布置在工作现场13中。所述方法还包括在工作现场13中布置至少一个跟踪设备ta，用以通过跟踪参考点rp位置并且通过跟踪标记点mp相对于跟踪设备ta的位置来获取数据。由跟踪设备ta获取的数据从跟踪设备ta传输到位置确定单元pdu。位置确定单元pdu至少部分地基于从跟踪设备ta接收到的获取的数据来确定机械在工作现场13中的位置和方向。图4示意性地示出了用于确定机械在工作现场13中的位置和方向的方法的实施例。

跟踪设备ta在工作现场13处的安装可以仅通过将跟踪设备ta布置在工作现场13中来实现，并且之后，跟踪设备ta自身可以跟踪或找到工作现场13中的至少一个参考点rp和至少一个标记点mp，并获取有关至少一个参考点rp和至少一个标记点mp在工作现场13中的位置的数据。因此，与一般已知的速测仪或类似装置不同，无需在工作现场13中精确地调整或定位跟踪设备ta。

基本上，跟踪设备ta被配置为找到在跟踪设备ta的操作范围内的所有参考点rp和标记点mp。如果在工作现场13中没有设置任何参考点rp或任何标记点mp，则跟踪设备ta不能从至少一个参考点rp和/或从至少一个标记点mp获取数据，并且将因此没有提供关于至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp的位置的相应数据。在跟踪设备ta布置在工作现场13中并且不能识别任何参考点rp和/或标记点mp的情况下，跟踪设备可以通过任何已知装置来发出信号。此外，跟踪设备可以通过任何已知装置发出从其当前位置能够识别到多少参考点和/或标记点mp的信号。因此，将跟踪设备ta布置在工作现场中的人员可以得到关于该人员将跟踪设备ta布置到什么地方的反馈。反馈可以指示跟踪设备ta的当前位置可达到的准确性水平。

跟踪设备ta开始协助确定机械的位置和方向的最低要求是识别至少一个参考点rp并跟踪其相对于跟踪设备的位置，并识别至少一个标记点mp和跟踪其相对于跟踪设备的位置，并将关于被跟踪的参考点rp识别和被跟踪的标记点mp识别以及它们相对于跟踪设备的跟踪位置的数据传输到至少一个位置确定单元pdu。如果没有满足最低要求，则跟踪设备ta可以指示它。

此外，除了由跟踪设备ta传输到位置确定单元pdu的所有信息之外，位置确定单元pdu需要获取已识别的参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置信息，并且需要获取已识别的标记点mp位置在机械坐标系mcs中的位置信息。关于参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置信息和标记点mp在机械坐标系mcs中的位置信息可以由位置确定单元pdu以任何已知方法来接收。

为了开始确定机械的位置和方向，位置确定单元pdu可能需要附加信息。所需的附加信息取决于位置确定单元pdu从跟踪设备ta接收多少信息。

因此，关于布置跟踪设备ta，需要被布置为使得其能够识别至少一个参考点rp和至少一个标记点mp。布置跟踪设备ta的人员可能意识到机械未到达工作现场13，因此，如果跟踪设备ta通知它找不到任何标记点mp，则该人员可以忽略该信息。或者，如果某个临时屏障阻止跟踪设备ta识别一个或更多个参考点rp，并且导致跟踪设备ta不能识别任何参考点rp的情况，则该人员可以忽略该信息并意识到跟踪仅在临时屏障被移开之后才可以开始。

根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪设备ta包括至少一个传感器sta(图7)，即，一个或更多个传感器sta，该传感器用于确定跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。包括关于跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向的信息的数据也被认为是由跟踪设备ta获取的数据，由此，由跟踪设备ta获取并传送到位置确定单元pdu的数据还可以包括这样的数据：其包括关于跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向的信息。

根据定位系统ps的实施例，机械包括至少一个传感器sm(图1)，即，一个或更多个传感器sm，该传感器用于确定机械的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。机械中的传感器还可以包括与确定机械的工作工具方向有关的传感器。本实施例的效果是，在跟踪设备ta与工作现场13中的至少一个参考点rp和/或机械中的至少一个标记点mp之间缺少视觉通信(例如，由于机械与至少一个参考点rp和/或标记点mp之间发生障碍)的情况下，由于通过机械中的至少一个传感器sm获取的信息，机械仍然能够持续(至少一段时间)其操作。例如，在跟踪设备ta与至少一个参考点rp和/或标记点mp之间发生障碍之前，机械可以保持在已经由位置确定单元pdu确定的其当前状态，并且继续确定或跟踪工作工具相对于机械的位置。机械能够继续其操作多长时间段可以取决于当前任务所需的准确性以及在机械与至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp之间发生障碍之前由跟踪设备ta获取的数据。时间段也可以取决于机械中的至少一个传感器sm的准确性以及存在多少传感器sm。与其(机械中的传感器还可以包括与确定机械的工作工具的方向有关的传感器)有关的另一个效果是，如果一个或更多个标记点mp驻留于没有固定连接到机械部件的位置(例如，机械坐标系mcs定位的原点)，则位置确定单元pdu需要关于该位置相对于机械坐标系mcs如何定向或者在确切跟踪时间内机械坐标系mcs中的标记点mp的位置是什么的信息。例如，可以从挖掘机1的动臂5处找到这种位置，例如，图1的mp2驻留于此处。

机械和/或跟踪设备ta中的一个或更多个传感器可以是以下至少一个：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、钟摆、水平仪测量装置和任何其它传感器(例如，摄像机传感器、激光接收器/探测器或激光雷达)，所述其它传感器适用于确定一个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、定位和方向中的至少一个。图8示意性地示出了这些传感器中的一些。例如，当考虑挖掘机1时，本文的术语对象是指动臂5、其动臂部件5a、5b和工作工具，例如，铲斗7。在挖掘机1中，传感器优选地以这样的方式选择，即能够确定下托架2a和上托架2b的相互方向，以及动臂5和/或其部件5a、5b和工作工具(例如，铲斗7)相对于下托架2a和上托架2b的方向。例如，当考虑挖掘机1时，本文的术语对象是指跟踪设备ta中的跟踪装置td的相互方向以及跟踪装置td及其可能的底座b的相互方向。

根据实施例，跟踪设备ta进一步获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据。跟踪设备的稳定性描述了由跟踪设备获取的数据的可靠性。

根据用于获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据的实施例，跟踪设备ta包括至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度计，用于确定跟踪设备ta的稳定性。至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度计可以用于例如确定跟踪设备ta的摆动或抖动、描绘跟踪设备ta的稳定性的跟踪设备ta的摆动或抖动量，进而，跟踪设备ta的稳定性描述由跟踪设备ta获取的数据的准确性。

根据用于获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据的另一个实施例，可以从由跟踪设备ta获取的关于至少一个参考点rp的数据连续地观察到。根据这样的实施例，例如，位置确定单元pdu可以被配置为确定由跟踪设备ta获取的数据的变化，并且在变化显著(即，高于执行工作所需的准确性)的情况下，可以假定参考点rp和跟踪设备ta中的至少一个正在摆动或抖动，由此，由跟踪设备ta获取的数据的准确性可能低于预期。是否显著取决于当前所需的准确性。例如，可以在为工作现场13设置的建筑信息模型(bim模型)中设置特定工作任务的准确性。位置确定单元pdu可以例如以毫米和/或度来表示变化水平，并且操作员可以在准确性降低时将其考虑在内。替代地，pdu可以分析由跟踪设备ta获取的数据，并向操作员指示变化的原因。

根据实施例，要确定跟踪设备ta的跟踪状态。跟踪设备ta的跟踪状态描述跟踪设备ta的当前普遍操作状态。跟踪设备ta的跟踪状态可以基于由跟踪设备ta获取的数据来确定。跟踪设备ta的操作可以至少包括状态：激活、跟踪、正态、待定和退出，这些状态中的一个阶段盛行于一时。图9示意性地示出了跟踪设备ta的一些可能的跟踪状态。

当跟踪设备ta处于激活状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并将获取的数据传输到位置确定单元pdu。然而，跟踪设备ta不提供关于获取的数据的准确性、可靠性或有效性的任何指示。

当跟踪设备ta处于跟踪状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并且从安装在跟踪设备ta上的传感器sta获取数据，并将获取的数据传输到位置确定单元pdu。此外，例如，基于如上所公开的获取的数据的量和/或确定的准确性，跟踪设备ta主动意识到它能够准确地(即，足够正确地)跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点。替代地，基于在跟踪设备ta上安装的传感器sta(以上公开的)的数量和种类，可以确定在每种情况下要跟踪的参考点rp和/或标记点mp的最小数量，以能够认为跟踪设备ta处于跟踪状态。因此，如果跟踪到至少最少数量的参考点rp和/或标记点mp，则跟踪设备处于跟踪状态，否则它处于某个其它状态。

当跟踪设备ta处于正态状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并将获取的数据传输到位置确定单元pdu。此外，跟踪设备ta意识到它正在正确地操作，但是由于某种原因，不能验证跟踪设备ta的正确操作。其中一个原因可能是，当处于跟踪状态时，没有满足被跟踪参考点rp的最小数量，但是，例如，安装在跟踪设备ta上的传感器能够验证：在被跟踪的参考点rp低于最小数量的情况发生之后，跟踪设备ta的稳定性没有改变到较低的水平。这种情况的原因可以是，例如，在一个或更多个被跟踪的参考点rp与跟踪设备ta之间行走的人。如果这种情况持续太久，则跟踪状态将被视为激活状态，或者，例如，有人接近跟踪设备ta以关闭它。

当跟踪设备ta处于退出状态时，跟踪设备ta停止操作。例如，它可能已经关闭。

当跟踪设备ta处于待定状态时，跟踪设备ta正在初始化其操作并将其状态从退出状态改变为跟踪状态或激活状态。

根据实施例，跟踪设备ta被配置为确定其跟踪状态，并且跟踪设备ta进一步被配置为向位置确定单元pdu传输跟踪状态和/或跟踪状态的变化。因此，跟踪设备ta可以包括必要的数据处理装置，以识别其状态并传输状态信息。

根据实施例，机械基于位置的特征的可用性取决于跟踪状态。根据本实施例，根据跟踪设备ta的跟踪状态，有可能根本没有任何位置数据可用于机械，或者位置数据不足以用于要求高准确性的工作任务，由此，不能执行要求利用(所需准确性高于当前可用准确性)的位置数据的工作任务，但仍有可能执行要求准确性等于或低于当前可用准确性的一些其它工作任务。此外，一些工作任务可能在最低准确性水平上要求高确定性，因此，如果跟踪状态为“不跟踪”，则这些工作任务可能不可用。替代地，如果机械具有协助位置确定单元pdu的许多传感器sm，则至少激活和正态跟踪状态例如在短时间之前所述状态一直被跟踪的情况下也可能足够了。

根据实施例，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系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可以通过以下至少一个来确定：a)通过跟踪与跟踪设备ta有关的至少三个参考点rp来获取数据；b)除了获取与跟踪设备ta的倾斜度有关的数据之外，还通过跟踪与跟踪设备ta有关的一到两个参考点rp来获取数据，以及c)通过确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置来获取数据。

根据实施例，因此，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系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可以通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp获取数据来确定。这些参考点可以不位于沿三维观察到的一条线上。在三维空间中，参考点rp离一条直线越远，达到的准确性越好。如果跟踪设备ta不包括用于确定跟踪设备ta的倾斜度的任何传感器sta，则需要在三维空间中不位于一条直线上的至少三个参考点rp，使得必要的数据可用，以达到能够在工作现场坐标系中跟踪机械的水平。正如上所讨论的，该状态可以称为跟踪。

除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp来获取数据，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系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可以通过以下来确定：除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta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ta的两个参考点rp获取数据。因此，在本实施例中，通过例如以上所述的一些方法来获取跟踪设备ta的倾斜度信息和/或从跟踪设备ta向北的方向，由此，仅跟踪两个参考点rp就足以确定跟踪设备ta达到能够在工作现场坐标系wcs中跟踪机械的跟踪状态。

应注意的是，在跟踪设备ta的倾斜度用于跟踪两个参考点rp的情况下，相对于地球重力场，参考点可能不驻留于另一个之上，或平行于另一个参考点——如果是，则向北的方向仍未解决。因此，在这种情况下，参考点之间的距离越远(以角度测量)，或者越垂直，获得的准确性越好。

此外，应注意的是，在从跟踪设备ta向北的方向用于跟踪两个参考点rp的情况下，参考点可能不驻留于距离地球相同的高度处，这意味着相对于地球引力场处于同一水平处——如果是，则跟踪设备ta的倾斜度仍未解决。因此，在这种情况下，参考点rp距离处于地球的相同高度(即相对于地球引力场在同一水平处)越远(以角度测量)，或与其越平行，则获得的准确性越好。

除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp来获取的数据，和/或除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta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ta的两个参考点rp获取的数据，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系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可以通过以下来确定：除了获取与跟踪设备的倾斜度有关的数据和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ta的一个参考点rp来获取数据。因此，在本实施例中，通过例如以上所述的一些方法来获取跟踪设备ta的倾斜度信息和从跟踪设备ta向北的方向，由此，仅跟踪一个参考点rp就足以确定跟踪设备ta达到能够在工作现场坐标系wcs中跟踪机械的跟踪状态。

除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp获取的数据，和/或除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta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ta的两个参考点rp获取的数据，和/或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ta的一个参考点rp获取的数据之外，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系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可以通过以下来确定：获取通过确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置的数据。在本实施例中，跟踪设备ta中的至少两个天线12确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置。图7在右侧示意性地示出了具有两个天线12的跟踪设备ta。当少于四个卫星时，除非跟踪设备ta包括两个以上的天线12，否则获取的数据不能提供准确的信息。在本实施例中，跟踪设备ta可以配备有至少两个天线12，而不是为工作现场中的所有机械都配备至少两个天线12。此外，关于本实施例，根据该跟踪设备ta配备有至少两个天线12，至少两个天线12中的至少一个可以驻留于工作现场13中。在本实施例中，需要例如通过使用跟踪设备ta的跟踪装置td中的至少一个来相对于跟踪设备ta光学地定位驻留于工作现场13中的天线12。

根据上述关于跟踪设备ta达到能够跟踪在工作现场坐标系wcs中的机械的水平(即跟踪状态)的实施例，在达到该水平之后，如果跟踪设备ta能够确定它保持了其稳定性，那么尽管没有在每一时刻都满足最低要求，但是可以保持该水平。类似地，根据上述实施例，有可能检测跟踪状态是否改变或者跟踪状态是否处于待定状态或退出状态。

根据实施例，通过跟踪一个或更多个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来获取数据，伴随着通过半自动和/或自动识别一个或更多个参考点rp的初始位置。

当一个或更多个参考点rp的初始位置被半自动识别时，操作员10在工作现场13处找到至少一个参考点rp，并引导跟踪设备ta聚焦到至少一个参考点rp。替代地，操作员10可以将跟踪设备ta指向包括至少一个参考点rp的区域，并且跟踪设备ta本身在工作现场13处识别至少一个参考点rp并聚焦到该至少一个参考点rp。例如，操作员10可以在参考点rp的菜单或数据库中选择至少一个参考点rp作为特定的至少一个识别的参考点rp，或者定位系统ps本身在参考点rp的菜单或数据库中识别至少一个参考点rp。例如，可以将参考点rp的菜单或数据库从云服务检索到挖掘机1的控制单元11中，由此它们可以通过至少一个位置确定单元pdu从挖掘机1检索到。

当一个或更多个参考点rp的初始位置被自动识别时，跟踪设备ta本身在工作现场13处识别必要数量的参考点rp，并将包括工作现场信息的数据库中的信息分配给它们。

半自动和/或自动识别一个或更多个参考点rp的初始位置可以由挖掘机1的控制单元11和/或由跟踪设备ta和/或由位置确定单元pdu控制。进行一个或更多个参考点rp的初始位置的识别，以便将参考点rp个体化到位置确定单元pdu，并且检索关于每个识别的参考点rp的位置信息，使得位置确定单元pdu能够正确地操作。关于工作现场13中的每个参考点rp的位置信息可以使用无线或有线i/o装置输入和/或可以从任何已知位置(例如，工作现场计算机、云服务和/或可被任何有线或无线网络访问的任何计算机或存储介质)检索。

根据实施例，跟踪设备ta基于获取的数据来进一步确定跟踪设备ta本身的位置和方向，并且，从跟踪设备ta传输到至少一个位置确定单元pdu的获取的数据至少包括：跟踪设备ta的位置和方向数据、关于至少三个标记点mp的跟踪数据以及由此可以确定跟踪设备ta的跟踪状态的数据。跟踪设备ta可以能够例如使用以上公开的传感器来确定其位置和方向。之后，位置确定单元pdu基于从跟踪设备传输到位置确定单元pdu的获取的数据来确定机械的位置和方向。本实施例适用于这样的机械：其不包括任何传感器，或仅包括与在其中确定机械的位置和方向有关的几个传感器，但是，包括位置确定单元pdu的。基于本文公开的特征，机械，尤其是其中的位置确定单元pdu接收足够的数据，以能够确定机械的位置和方向以及所确定的位置和方向的准确性。根据本实施例，跟踪设备ta预先确定其自身的位置，使得其不需要瞬间意识到基于其确定的位置和方向的数据。此外，根据本实施例，跟踪设备ta可以用作其它跟踪设备ta的临时参考点。在这种情况下，临时参考点应通过一些众所周知的方式指示何时可以用作临时参考点。因此，跟踪设备可以包括相应的临时参考标记，所述临时参考标记包括至少一个临时参考点，因此，位置信息应该是可用的，同样地，关于以上公开的每个参考点rp的位置信息也是可用的。

根据实施例，位置确定单元pdu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，机械提供至少一个以下选项：a)启用在当前准确性水平下选择的操作模式；b)如果当前准确性水平低于关于所选机械的操作模式的阈值水平或落在其之下，则指示操作员；以及c)禁用需要机械的更精确位置和方向的操作模式。根据本实施例，机械的操作模式(即，机械的工作任务)可以基于机械执行特定工作任务所需的机械的位置和方向的准确性来分类。如果机械的当前位置或方向准确性不足以执行特定的工作任务，则避免机械无法执行该特定的工作任务，直到位置和方向准确性足够高，或者至少可以通知操作员可能不会记录该特定的工作任务和/或认为该特定的工作任务已完成，因为位置和方向准确性不高于该工作任务要求的阈值水平。认为位置准确性越高，获取的参考点rp和标记点mp数据越多，数据越新，获取的数据就越通用。位置准确性还取决于：其数据被获取的参考点rp和标记点mp彼此之间有多近，以及这些参考点rp和标记点mp相对于彼此的位置，以及还有哪些传感器信息(例如以上所述公开的倾斜度和/或向北的方向)可用。

如果存在关于参考点rp和标记点mp既基本上接近跟踪设备ta又基本上远离跟踪设备ta的位置和方向数据，则获取的参考点rp和标记点mp数据是通用的。除了包含参考点rp和标记点mp数据的信息之外，定位准确性还可以取决于与从机械及其传感器接收到的机械的稳定性和倾斜度有关的可能信息。

根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪设备ta包括至少一个测速仪，并且至少一个标记点mp是可以由测速仪检测的棱镜或标牌(tag)。此外，根据本实施例，机械包括位于相对于至少一个标记点mp已知位置中的至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器，并且，至少一个位置确定单元pdu还包括接收装置，该接收装置用于接收与至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器相对于至少一个标记点mp的位置有关的数据，并且用于接收来自至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器的数据。机械中的陀螺仪提供关于机械方向变化以及在某些情况下向北的方向的信息，并且，陀螺仪能够通过上托架2b相对于下托架2a旋转几圈来学习例如挖掘机1的上托架2b的方向。机械中的加速度传感器提供有关地球引力场方向的信息，从而提供有关机械的倾斜度的信息。因此，在本实施例中，也存在可用的来自陀螺仪和/或加速度传感器的数据，这些数据可以用于定义在测速仪的操作周期之间机械的位置和方向的变化。

根据确定机械在工作现场13中的位置和方向的方法的实施例，工作现场13配备有至少一个参考点rp，并且所述方法包括：在机械上设置跟踪设备ta，通过确定工作现场13中的至少一个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来用跟踪设备ta跟踪机械，将来自跟踪设备ta的数据传输到与跟踪有关的位置确定单元pdu，并且由位置确定单元pdu至少部分地基于从跟踪设备ta接收到的数据来确定机械在工作现场13中的位置和方向。根据本实施例，机械本身(例如，挖掘机1)设置有跟踪设备ta，所述跟踪设备被布置成通过确定工作现场13中的至少一个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来跟踪机械。图10示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中机械设置有跟踪设备ta，由此在跟踪设备ta的跟踪装置td与参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td_rp。图11示意性地示出了根据用于确定机械在工作现场13中的位置和方向的本实施例的方法。在本实施例中，可以省略旨在设置到机械的标记点mp，或者可以使用机械坐标系mcs中已知的一个或更多个标记点mp来验证重新附接到机械上的跟踪设备ta是否驻留于与先前附接时相同的位置和方向处，并因此，使之有可能在一天的工作之后分离跟踪设备ta。

根据实施例，跟踪装置td可以是激光雷达，其可以是机械式激光雷达或固态激光雷达。由于与机械式激光雷达相比时固态激光雷达的视场较窄，所以特定应用所需的固态激光雷达的数量可能高于机械式激光雷达的数量。然而，当与机械式激光雷达的价格相比时，所需的固态激光雷达可能更高的数量但会因其超低的价格而得到补偿。

如果跟踪装置td是激光雷达，则选择相应的参考点rp，使得激光雷达能够检测到参考点rp。例如，参考点rp可以包括多个球，即，一个或更多个球。如果单个参考标记rm包括作为参考点rp的单个球，则工作现场13处的不同参考标记rm可以包括相对于其它参考标记rm不同尺寸的球，因此，每个参考标记rm和对应的参考点rp相对于其中的其它参考标记rm和相应的参考点rp是唯一的。例如，形成相应的参考点rp的球的直径可以选择为5cm、10cm、15cm、……、或2cm、4cm、6cm、8cm、……、或3cm、6cm、9cm、12cm、……等。球的尺寸及其相互直径差可以根据工作现场13处跟踪装置td与参考点rp之间的实际距离来选择。

根据实施例，如果在工作现场13处有几个参考标记和相应的参考点rp，则每个参考点rp可以包括尺寸相同但布置不同的许多球，或者尺寸不同而布置相同或不同的许多球，以使每个参考点rp唯一，使得参考点rp与其它参考点rp区分开来。

根据实施例，如果在工作现场13处有几个参考标记rm和相应的参考点rp，则每个参考点rp可以包括尺寸相同的许多球，此外，还有许多球(即，一个或更多个球)，它们具有不同的尺寸，以区分每个参考点rp与其它参考点rp。代替一个或更多个不同尺寸的球，参考点rp可以通过应用于参考点中的代码而彼此区分。例如，代码可以是由适当的传感器机械可读的，或者代码可以手动储存在适当的菜单或数据库中，由此，可以基于代码确定工作现场13处特定参考点rp的位置。参考点rp的代码和相应的参考点rp的位置可以被指示给定位系统ps，使得定位系统ps即使在第一次成功定位之后也能够以基本上中等水平的准确性将参考点rp彼此区分开来，从而防止在其对齐的每次改变之后需要重新定位它们。

根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括通过确定跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向来初始化跟踪设备ta的跟踪状态。根据本实施例，可以通过将跟踪设备ta设置在机械上并且允许跟踪设备ta检查或验证其相对于机械的位置来引入跟踪设备ta。

根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括由位置确定单元pdu指示与由从跟踪设备ta接收的数据所实现的机械的位置和方向有关的当前准确性水平。与由从跟踪设备ta接收的数据所实现的机械的位置和方向有关的准确性水平(如果准确性水平低)，可能导致要求高准确性水平的工作任务无法执行或完成，只要准确性水平不够高。

根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括：确定与要实现的机械的位置和方向有关的准确性水平，即高于预先确定的最小阈值水平；由位置确定单元检测关于机械的位置和方向的更高准确性水平的需要；并且由位置确定单元从跟踪设备获取附加跟踪数据。根据本实施例，例如，通过机械的控制单元、位置确定单元pdu或驻留例如在云服务或工作现场计算机中的建筑信息建模(bim)模型，可以基于机械要执行的特定工作任务，或者基于操作员提供的信息，来确定关于要实现的机械的位置和方向的准确性水平，作为最小阈值水平。之后，位置确定单元pdu可以检测关于机械的位置和方向的更高准确性水平的需要，并从跟踪设备ta获取附加跟踪数据。可以从跟踪设备ta半自动和/或自动地获取附加跟踪数据。

从跟踪设备ta半自动地获取附加跟踪数据包括：布置位置确定单元pdu，以提供以下至少一个：指示操作员10需要跟踪设备ta检测至少一个参考点rp，指示操作员需要跟踪设备ta检测另一个参考点rp，并且指示操作员需要跟踪设备ta检测至少一个另外的参考点rp，由此，操作员可以根据所述指示来操作机械。因此，从跟踪设备ta获取附加跟踪数据包括，在跟踪设备ta不能检测到任何参考点rp的情况下，从至少一个参考点rp的位置和方向检索信息，或在跟踪设备ta已经跟踪的参考点rp不能提供足够的信息以足够准确地确定机械在工作现场13中的位置和方向的情况下，从至少一个附加参考点rp的位置和方向检索信息。

根据用于从跟踪设备ta半自动地获取附加跟踪数据的方法的实施例，机械上的跟踪设备ta的设置包括，将机械上的跟踪设备ta设置在可调节底座b上，由此，操作员10可以根据从位置确定单元pdu接收到的指示来操作可调节底座b，并且在可调节底座b的每次操作之后，通过确定跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向来初始化跟踪设备ta的跟踪状态。根据本实施例，操作员10可以通过操作可调节底座b来调整跟踪设备ta，以找到或定位打算由跟踪设备ta跟踪的至少一个参考点rp。

根据用于从跟踪设备ta自动地获取附加跟踪数据的方法的实施例，机械上的跟踪设备ta的设置包括：将机械上的跟踪设备ta设置在可调节底座b上，并且，通过由跟踪设备ta和位置确定单元pdu中的至少一个控制可调节底座b来自动地获取来自跟踪设备ta的附加跟踪数据。根据本实施例，跟踪设备ta和位置确定单元pdu中的至少一个被配置为调整可调节底座b，使得跟踪设备ta找到或定位打算由跟踪设备ta跟踪的至少一个参考点rp。

根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括：将一个或更多个附加跟踪设备ta设置到工作现场13，并且为机械配备机械坐标系mcs中已知的至少一个标记点mp；通过跟踪相对于相应的一个或更多个附加跟踪设备ta的参考点rp和标记点mp位置，由一个或更多个附加跟踪设备ta获取数据；将从一个或更多个附加跟踪设备ta获取的数据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至少部分地基于从跟踪设备和一个或更多个附加跟踪设备中的至少一个接收的数据来确定机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。换句话说，在本实施例中，在工作现场13处设置一个或更多个附加跟踪设备ta，并且在机械处设置至少一个标记点mp，标记点mp打算由至少一个附加跟踪设备ta跟踪。图12示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中机械设置有第一跟踪设备ta1，并且工作现场13设置有第二跟踪设备ta2，由此，在机械上设置的第一跟踪设备ta1中的第一跟踪装置td1与工作现场13中的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td1_rp，并且在设置在工作现场13中的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与设置在机械中的标记ma处的标记mp之间存在视觉连接td2_mp，并且在设置在工作现场13中的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与工作现场13中的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td2_rp。

根据包括一个或更多个附加跟踪设备ta的方法的实施例，跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向的确定，可以使用附加跟踪设备ta中的一个来确定。根据本实施例，设置在机械中的跟踪设备ta的位置和方向的确定，可以使用附加跟踪设备ta中的一个在机械坐标系mcs中确定。

挖掘机1是移动式土方工程机械的一个示例，与其相关的是，可以利用用于确定机械在工作现场中的位置和方向的解决方案。除了像这样的挖掘机之外，本文公开的测量布置也可以用于例如移动式起重机中，所述移动式起重机包括布置为相对于移动式起重机的其余部分旋转的托架部件，并且其中，可旋转托架部件包括提升动臂以及钩子，所述钩子位于在动臂的设置有起重机的工作工具的远端处。确定机械在工作现场中的位置和方向的解决方案基本上与移动式起重机类似。除了挖掘机和移动式起重机(本公开的解决方案也可以利用于其中)之外，其它机械例如是推土机、轮式装载机、压路机、反铲、自卸卡车、转运机、收割机等。

对于本领域技术人员将显而易见的是，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式来实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围之内变化。