与跟踪用于机车的操作员控制单元的位置有关的装置、系统以及方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请是2015年2月6日提交的美国第14/615573号非临时专利申请的pct国际申请。此处以引证的方式将上述申请的整个公开并入。

本公开总体上涉及与跟踪用于机车的操作员控制单元的位置有关的装置、系统以及方法。

背景技术：

此部分提供与本公开有关的背景信息，不一定是现有技术。

机车可以包括机器控制单元(mcu)，该mcu被配置成控制机车的一个或更多个方面，包括启动、停止、速度、制动、切换等。操作员可以使用操作员控制单元(ocu)来控制机车。操作员控制单元可以经由无线网络向主控制单元发送命令、指令等，以控制机车。在一些构造中，机器控制单元可以将消息发回操作员控制单元，以中继反馈和其他消息。

技术实现要素：

此部分提供本公开的总体概括，并且不是其全部范围或其全部特征的详尽公开。

根据各种方面，公开了与跟踪用于机车的操作员控制单元的位置有关的装置、系统以及方法的示例性实施方式。在示例性实施方式中，操作员控制单元包括用户接口，该用户接口被配置成从操作员接收用于控制机车的一个或更多个命令。操作员控制单元还包括全球定位系统(gps)接收器，该gps接收器被配置成接收操作员控制单元的位置信息；以及无线通信装置。无线通信装置被配置成向机车上的机器控制单元传送对应于一个或更多个命令的命令数据和对应于位置信息的位置数据。

在另一个示例性实施方式中，一种用于机车的遥控单元的定位系统通常包括机车，该机车具有机器控制单元；和遥控单元，该遥控单元被配置成接收用于控制机车的一个或更多个命令。系统还包括全球定位系统(gps)天线，该gps天线耦接到遥控单元，并且被配置成接收与遥控单元的位置有关的位置信息。系统还包括无线网络天线，该无线网络天线耦接到遥控单元。无线网络天线被配置成向机车上的机器控制单元传送与一个或更多个命令关联的命令数据和与所接收位置信息关联的位置数据。

在另一个示例性实施方式中，公开了一种监测与机车对应的操作员控制单元的位置的方法。示例性方法通常包括以下步骤：从与操作员关联的操作员控制单元接收命令。该命令与控制机车有关。方法还包括以下步骤：取得操作员控制单元的位置；以及向机车上的机器控制单元传送对应于命令的命令数据消息和对应于操作员控制单元的位置的位置数据消息。

进一步可应用领域将从本文提供的描述变得明显。在发明内容中的描述和具体示例仅仅旨在例示，并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里所述的附图仅用于例示所选实施方式而不是所有可能的实施方案的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是用于跟踪用于机车的操作员控制单元的位置的示例系统的框图；以及

图2是图1的示例操作员控制单元的另一个框图。

贯穿附图的多个视图，对应的附图标记表示对应的部件。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。

发明人已经认识到，通过(例如经由全球定位系统(gps)接收器等)向用于机车的操作员控制单元(ocu)添加位置信息，用于机车的机器控制单元(mcu)可以能够确定操作员控制单元位于哪里。例如，操作员控制单元可以借助现有无线网络信道(例如，射频(rf)等)向位于机车处的机器控制单元传送ocu的位置。

发明人还已经认识到，向机器控制单元转发操作员控制单元定位数据由于必须被传递给mcu等的数据字节的数量而可能是一个挑战。现有rf通信信道和协议可能完全用于从操作员控制单元向机器控制单元传递开关、命令等数据，使得添加另一个rf通信信道将复杂且昂贵。

这里公开了与跟踪用于机车的操作员控制单元的位置有关的装置、系统以及方法的示例性实施方式。在示例性实施方式中，操作员控制单元包括用户接口，该用户接口被配置成从操作员接收用于控制机车的一个或更多个命令。操作员控制单元还包括全球定位系统(gps)接收器，该gps接收器被配置成接收操作员控制单元的位置信息；以及无线通信装置。无线通信装置被配置成向机车上的机器控制单元传送对应于一个或更多个命令的命令数据和对应于位置信息的位置数据。

操作员控制单元可以为用于发送控制机车(例如，列车，引擎等)的命令的任何合适控制器(包括遥控器、机车控制器、机车操作装置等)。操作员控制单元可以发送任何合适的命令，包括开关命令、制动命令、速度命令、方向、铃声、喇叭、前灯、沙地、状态请求、动作检测、倾斜检测、发和收、低电池电压情况、错误检测等。因此，操作员控制单元可以允许操作员(例如，用户、机车控制人员、列车司机、铁路站场协调者等)控制机车的移动和/或其他功能。

操作员控制单元可以包括用于从操作员接收命令和/或其他输入的任何合适用户接口(包括触摸屏界面、小键盘、按钮等)。操作员控制单元可以包括用于向操作员显示信息的显示器、灯、发光二极管(led)、指示器等。操作员控制单元可以包括被配置成操作ocu且存储与ocu的操作有关的信息的一个或更多个处理器、存储器(例如，一个或更多个硬盘、闪速存储器、固态存储器、随机存取存储器、只读存储器等)等。操作员控制单元可以包括例如用于无线通信的一个或更多个无线通信装置、天线等。操作员控制单元还可以包括用于确定ocu的位置的任何合适元件、装置等，包括全球定位系统(gps)天线、接收器等。在一些实施方式中，操作员控制单元可以包括通知操作员一个或更多个不同状况的声音警报装置。

操作员控制单元可以经由传送到位于机车处的机器控制单元的无线信号来控制机车。机器控制单元可以为用于控制机车的操作的任何合适控制器，并且可以耦接到用于机车的一个或更多个系统(包括制动系统、发动机和/或驱动系统、切换系统、导航系统等)。机器控制单元可以安装在机车上(包括在机车内部、附接到机车、并入到机车中等)。在一些实施方式中，机器控制单元可以不包括不位于机车和/或列车的其他部分上的任何部分。

如上所述，操作员控制单元可以经由无线网络向机器控制单元传送命令、数据、消息、信号等。无线网络可以为任何合适的无线网络(包括rf、wifi、蓝牙等)。在一些实施方式中，操作员控制单元可以经由单向通信向机器控制单元传送(例如，发送等)信号，使得ocu不接收从机器控制单元返回的信号。在其他实施方式中，操作员控制单元可以在ocu与mcu之间经由双向通信发送和接收来自机器控制单元的信号。在一些实施方式中，操作员控制单元可以仅向机器控制单元发送命令信号，可以不向任何中心站或不位于机车处的位置等发送命令信号。

命令数据可以经由任何合适的协议(包括rf信道等)从操作员控制单元传送给机器控制单元。例如，命令数据可以在可以被包括在一个或更多个rf分组中的一个或更多个消息中传送，并且在rf信道上传送。现有协议可以将rf信道的大体所有带宽用于传送命令数据。本公开的一些实施方式可以将gps元件添加到操作员控制单元，并且借助现有rf信道将ocu的地理位置传送回机车的机器控制单元，由此允许mcu了解ocu及其操作员位于哪里。

为了使用现有rf信道，在一些实施方式中，操作员控制单元可以等待，直到在短时间段内发送同一命令消息(例如，连续重复超过预定次数等)为止，然后操作员控制单元发送gps定位信息而不发送命令消息。例如，如果操作员控制单元在短时段内没有任何开关变化，则ocu可以在rf信道的一个或更多个分组、窗口等期间向mcu发送位置数据消息，而不是继续传送同一命令数据消息。其后，ocu可以恢复发送同一命令数据消息，继续发送位置数据消息，直到生成新命令数据消息为止等。这可以在仍然保存现有命令数据消息的同时允许操作员控制单元在不必添加另一个rf通信信道的情况下传送位置数据消息。由此，在一些实施方式中，位置数据和命令数据可以经由同一rf信道来传送。

如上所述，在一些实施方式中，操作员控制单元可以修改协议，使得ocu可以传送开关、命令等数据和ocu定位数据。操作员控制单元可以仅在命令数据消息已经保持稳定达长至足以使机器控制单元接收它的时间之后发送位置数据(例如，定位数据)。例如，为了提供命令数据消息将成功到达机器控制单元的充分的确定性，命令数据消息可能需要在特定时间段阈值内保持恒定，重新传送预定次数等。其后，操作员控制单元在超过提供命令数据消息的稳定传送所必须的时间段时可以传送位置数据消息，而不继续传送命令数据消息。操作员控制单元可以传送位置数据消息达足够长的时段，以向机器控制单元提供位置数据消息的稳定传送，然后继续传送位置数据消息，重新传送命令数据消息，等待新命令数据消息等。

在一些实施方式中，操作员控制单元和机器控制单元可以具有双向通信。机器控制单元可以告知操作员控制单元是否成功接收ocu向mcu发送的最后一个分组(例如，发送确认、确收等)。凭借该信息，操作员控制单元可以更快速地开始发送定位分组，这可以减少必须重新传送未变命令分组的持续时间，并且可以增加所传送的定位分组的数量。例如，操作员控制单元可以被配置成传送命令数据，直到从机器控制单元接收指示接收最后一个ocu消息的确认，然后传送位置数据。因此，ocu可以被配置成在从成功命令数据消息传送的mcu接收确认的情况下从发送命令数据转换为发送位置数据。

在一些实施方式中，位置数据可以包括用于操作员控制单元的绝对位置数据。例如，位置数据可以包括操作员控制单元的完整经度和维度、完整的gps信号信息等。另选地或另外，位置数据可以包括用于操作员控制单元的相对定位数据。相对定位数据可以提供操作员控制单元相对于之前传送的操作员控制单元的绝对定位的、之前传送的ocu的相对定位等的位置(location)。例如，操作员控制单元可以首先传送包括ocu的绝对定位的位置数据消息。接着，操作员控制单元可以传送包括相对定位数据的位置数据消息，该相对定位数据指示与之前的绝对定位数据的相对定位(position)变化。操作员控制单元可以然后传送指示与先前相对定位的定位变化的、相对于先前相对定位的另一个位置数据消息。因此，操作员控制单元可以首先传送(或偶尔传送等)ocu的绝对定位，之后为相对ocu定位的一个或更多个传送。相对定位数据可以包括比绝对定位数据少的数据(例如，较少的字节等)，使得传送相对定位数据与传送绝对定位数据相比需要较少的带宽、较少的时间、较少的分组等。位置数据消息可以以任何期望间隔来传送，该间隔在各传送之间可以相同或不同。

在一些实施方式中，操作员控制单元和机器控制单元可以包括红外收发器。操作员控制单元可以经由ocu分配会话来与机器控制单元联系。在该操作员控制单元分配会话期间，ocu和机器控制单元可以使用它们的红外收发器交换信息。基准绝对gps定位可以在ocu分配会话期间通过红外收发器通信链路在机器控制单元与操作员控制单元之间交换。

在一些实施方式中，操作员控制单元可以将位置数据分解为单独、连续等传送的多个rf分组。机器控制单元然后可以接收多个rf分组并重新组装它们。因此，操作员控制单元可以能够在较小的窗口中发送位置数据，这可以在机器控制单元仍然可以组合分组以接收完整位置数据消息的同时提供与现有命令数据消息的较少干扰。

操作员控制单元还可以包括其他合适的特征，包括倾斜传感器等。例如，倾斜传感器可以用于检测操作员控制单元的方位的变化。方位的变化可以指示携带控制单元的操作员摔倒的可能性。例如，如果携带ocu的操作员摔倒且倾斜传感器检测到在操作员掉落ocu时方位的变化是与地面水平等，则ocu可以向机器控制单元传送该信息，并且mcu将了解摔倒的操作员的位置。

参照附图，图1例示了根据本公开的一些方面的示例系统100。系统100包括具有机器控制单元106的机车102，该机器控制单元可以包括如这里所述的任何合适的机器控制单元。

系统100还包括操作员控制单元104，该操作员控制单元可以为如这里所述的任何合适的操作员控制单元。操作员控制单元104可以从操作员108接收命令，并且向机器控制单元106传送用于控制机车102的命令。

如图1所示，操作员控制单元104可以在操作员108远离机车102的同时允许操作员108控制机车102，向机车102发送命令等。因此，操作员108可以从各种合适的定位控制机车102。在一些实施方式中，可能需要操作员108位于机车102的阈值距离内(诸如在看得见机车102的位置、在无线网络信号强度范围内等)。

将位置信息加到操作员控制单元104允许机器控制单元106了解操作员控制单元104和操作员108位于哪里。该位置信息可以有助于在所检测的操作员摔倒、操作员控制单元104与机器控制单元106之间的故障检测rf通信、优化列车移动和/或训练、事故调查等的情况下定位操作员108。

通过了解操作员控制单元104的位置，机器控制单元106可以提高性能，进行更佳的决策等。例如，凭借集成到cattronconnecttm铁路控制系统、lairdlinktm铁路控制系统、railinsighttm控制系统等的集成，许多新特征可以是可用的。安全性的改进可以通过提供了解操作员108在操作员控制单元104进入倾斜超时状态时位于哪里的能力而发生(例如，指示操作员108已摔倒的可能性等)。了解操作员108的位置可以改进rf通信故障检测。从操作的角度，了解操作员108的位置可以改进列车运动优化，用于训练目的等。在事故调查期间，具有操作员控制单元104(且因此操作员108)的位置的记录可以有助于对操作员提交的事故描述的调查解释和验证这两者。

图1例示了机车102、操作员108以及与机器控制单元106单向通信的操作员控制单元104。在其他实施方式中，系统100可以包括超过一个机车102、一个或更多个列车车厢、超过一个操作员108以及操作员控制单元104、超过一个机器控制单元106、与机器控制单元双向通信的操作员控制单元等。

图2例示了如图1所示的操作员控制单元104的框图。操作员控制单元104包括用于从操作员接收输入(例如，命令等)的用户接口210。用户接口可以包括显示器212，该显示器可以包括任何合适的显示器(例如，液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)、指示灯等)。虽然未示出，但在一些实施方式中，操作员控制单元可以包括通知操作员一个或更多个不同状况的声音警告装置。用户接口可以包括输入，该输入可以包括任何合适的输入(例如，小键盘、触摸屏、开关等)。在其他实施方式中，操作员控制单元104可以不包括显示器212或输入214。

操作员控制单元还包括gps接收器218，其被配置成接收确定操作员控制单元104的位置的gps信号。在其他实施方式中，可以使用能够确定操作员控制单元104的位置的其他合适装置。

操作员控制单元104还包括无线天线216。如上所述，无线天线216可以使用任何合适的无线通信协议(例如，rf、wifi、蓝牙等)经由单向或双向通信与机车的机器控制单元通信。

根据另一个示例性实施方式，操作员控制单元装置通常包括用户接口，该用户接口被配置成从操作员接收用于控制机车的一个或更多个命令。操作员控制单元还包括全球定位系统(gps)接收器，该gps接收器被配置成接收操作员控制单元的位置信息；以及无线通信装置。无线通信装置被配置成向机车上的机器控制单元传送对应于一个或更多个命令的命令数据和对应于位置信息的位置数据。

根据另一个示例实施方式，公开了一种监测与机车对应的操作员控制单元的位置的示例性方法。示例性方法通常包括以下步骤：从与操作员关联的操作员控制单元接收命令。命令与控制机车有关。方法还包括以下步骤：取得操作员控制单元的位置；以及向机车上的机器控制单元传送对应于命令的命令数据消息和对应于操作员控制单元的位置的位置数据消息。

传送可以包括经由射频(rf)信道向机器控制单元传送命令数据消息和位置数据消息。在一些实施方式中，命令数据消息和位置数据消息可以经由同一rf信道(例如，在单独的分组中、在不同时隙中等)发送。

传送可以包括：在命令数据消息在时间段内相同时、仅在命令数据消息已经保持稳定达足以使机器控制单元接收命令数据消息的时间段等之后传送位置数据消息，而不传送命令数据消息。因此，在一些实施方式中，位置数据消息仅可以在它们将不与被成功传送到机器控制单元的命令数据消息干扰时发送。

位置数据消息可以包括相对定位数据和/或绝对定位数据。例如，绝对定位数据可以首先从ocu传送至mcu，并且指示相对于之前发送的绝对定位数据，ocu的定位的变化的相对定位数据可以在后来的传送中发送。相对定位数据可以具有比绝对定位数据小的尺寸，使得相对定位数据可以较容易地传送(例如，用较少的带宽、较少的分组、在较短的传送中等)。在一些实施方式中，传送位置数据可以包括将位置数据消息分割成要由机器控制单元重新组装的多个rf分组。

一些实施方式可以提供一个或更多个优点，包括经由与现有命令数据相同的rf信道传送操作员控制单元的位置数据、避免了增加另外rf通信信道的需要、节省了成本、了解摔倒或事故情况下操作员的位置的提高了的安全性、提高了的列车运动优化、提高训练、事故调查支持等。

示例实施方式被提供为使得本公开将彻底，并且将向本领域技术人员完全传达范围。阐述大量具体细节，诸如具体部件、装置以及方法的示例，以提供本公开的实施方式的彻底理解。将对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来具体实施，并且没有内容应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知过程、公知装置结构以及公知技术。另外，可以用本发明的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和改进仅为了例示的目的而提供，并且不限制本公开的范围(因为这里所公开的示例性实施方式可以提供上述优点以及改进中的全部或一个也不提供，并且仍然落在本公开的范围内)。

这里所公开的具体维数、具体材料和/或具体形状在本质上是示例，并且不限制本公开的范围。这里用于给定参数的特定值和特定值范围的公开不是可以用于这里所公开示例中的一个或更多个中的其他值和值范围的穷尽。而且，预想的是用于这里叙述的具体参数的任意两个特定值可以限定可以适于给定参数的值范围的端点(即，用于给定参数的第一值和第二值的公开可以被解释为公开还可以对于给定参数采用第一和第二值之间的任意值)。例如，如果这里将参数x例证为具有值a且还被例证为具有值z，则预想参数x可以具有从大约a至大约z的值范围。类似地，预想用于参数的两个或更多个值范围(不管这种范围是嵌套的、交叠的还是不同的)的公开包含用于可以使用所公开范围的端点夹持的值范围的所有可能组合。例如，如果参数x在这里被例证为具有范围1-10或2-9或3-8内的值，则还预想参数x可以具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10以及3-9的其他值范围。

这里所用的术语仅是为了描述特定示例实施方式的目的且不旨在限制。如这里所用的，单数形式“一”可以旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。术语“包括”和“具有”是包括的，因此指定所叙述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。这里所述的方法步骤、过程以及操作不被解释为必须需要以所讨论或例示的特定顺序进行它们的执行，除非特别识别为执行顺序。还要理解，可以采用另外或另选步骤。

当元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“啮合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，元件或层可以直接在另一个元件或层上、直接啮合、连接或联接到另一个元件或层，或者介入元件或层可以存在。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件或层上、“直接啮合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可以没有介入元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其他词应以同样的样式来解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如这里所用的，术语“和/或”包括关联所列项中的一个或更多个的任意和全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅可以用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”以及其他数字术语的术语在用于这里时不暗示顺序，除非上下文清楚指示。由此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以在不偏离示例实施方式的示教的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

已经为了例示和描述的目的而提供了实施方式的前面描述。不旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的独立元件、预期或所叙述用途或特征通常不限于该特定实施方式，反而在适当的情况下可互换，并且可以用于所选实施方式(即使未具体示出或描述该实施方式)。同样的内容还可以以许多方式来改变。这种变化不被认为是本公开的偏离，并且所有这种修改旨在被包括在本公开的范围内。