起重机防撞的制作方法

文档序号:8090124阅读:486来源:国知局
起重机防撞的制作方法
【专利摘要】披露了一种起重机防撞系统。一个实例包括负载定位器,其用于确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块。此外,地图接收器模块获取现场地图并将地图提供给绘图模块。标签扫描器对现场的一个或多个定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍物信息提供给绘图模块。绘图模块将位置信息、地图和障碍物信息组合到用户可读取的信息包中,并将其显示在图形用户界面上。
【专利说明】起重机防撞

【技术领域】
[0001] 本申请与2012年5月10日提交的标题为"CRANE COLLISION AVOIDANCE"、申请号 为13/468,339的美国专利申请相关并要求该申请的优先权,在此通过引用将其全部并入 本文。

【背景技术】
[0002] 当使用诸如起重机的起重设备时,操作员经常难于或者不可能看到起重装置所举 起、移动、或放置的负载物周围及以下的区域。作为另一个实例,起重设备的操作员无法看 到某些起重动作,例如将负载物投到洞穴中时。这样,执行起重动作是困难的并且有时是危 险的。这是因为起重设备操作员无法看到负载物的位置,并且无法看到碰撞负载物或被负 载物碰撞的危险。即使是起重设备操作员可以看到负载物的常规的起重动作,也会由于对 于负载物位置和/或负载物附近的潜在危险性的相关环境感知的降低而变得复杂。

【专利附图】

【附图说明】
[0003] 并入本申请并作为本申请的一部分的附图,示出了并用于结合说明书来解释实施 例的原理。除非特别指出,本说明书的附图应当被理解为不是按比例绘制。
[0004] 图IA为根据本技术的一个实施例的RFID塔式起重机负载定位系统的图示,该系 统使用一个RFID阅读器确定负载的位置。
[0005] 图IB为根据本技术的一个实施例的RFID塔式起重机负载定位系统的图示,该系 统使用两个RFID阅读器确定负载的位置。
[0006] 图IC为根据本技术的一个实施例的RFID塔式起重机负载定位系统的图示,该系 统使用三个RFID阅读器确定负载的位置。
[0007] 图2为根据本技术的一个实施例的RFID塔式起重机负载定位系统的框图。
[0008] 图3为根据本技术的一个实施例的用于使用RFID对塔式起重机负载进行定位的 方法的流程图。
[0009] 图4为根据本技术的一个实施例的工作现场的地图。
[0010]图5为根据本技术的一个实施例的周围存在被识别物体的工作现场的地图。
[0011] 图6为根据本技术的一个实施例的防撞系统的框图。
[0012] 图7为根据本技术的一个实施例的用于防止起重机负载碰撞的方法流程图。
[0013] 图8为可实施本技术的实施例的示例计算机系统的框图。
[0014] 图9为可根据本技术的一个实施例使用的示例全球导航卫星系统(GNSS)接收机 的框图。

【具体实施方式】
[0015] 现将详细参照本技术的各个实施例,附图中示出了它们的实例。尽管结合这些实 施例对本技术进行了描述,但是应当理解的是,并非将本技术限制于这些实施例。相反,本 技术意在覆盖包含在如所附权利要求所定义的本技术的精神和范围内的变型、修改和等价 体。此外,在下面对本技术的描述中,列举了许多具体细节用于为本技术提供透彻的了解。 在其它实例中,为了不必要地模糊本技术的各个方面,没有对已知的方法、程序、组件、电路 进行详细的描述。
[0016] 除非特别提及,否则如下面的讨论中所显现的,可以理解的是,在对各实施例的当 前的描述中,在讨论中使用的如"接收"、"存储"、"生成"、"传送"、"推断"的术语指的是计算 机系统或类似的电子计算设备的行动和进程。计算机系统或类似的电子计算设备对计算机 系统的寄存器和存储器中的描绘为物理(电子)参量的数据进行控制并转换为计算机系统 的寄存器和存储器或者这样的信息存储、传送、显示设备中的同样描绘为物理参量的数据。 本技术的实施例还适合于使用其它计算机系统,例如移动通信设备。
[0017] 概述
[0018] 本发明的实施例能够确定起重机或起重机的某些部分的GNSS位置,随后可将该 位置集成到施工现场的地图或其它表现形式中,从而将起重机相对于施工现场的物体的位 置以可视化地图提供给起重机操作员。在一个实施例中,可对施工现场的物体贴附标签并 可选择地装载信息,如被贴附标签的物体的位置/描述信息。起重机上的标签扫描器配 合标签从而在实时定位系统(RTLS)标签的情况下对它们进行主动定位,或者在射频识别 (RFID)标签的情况下对接收嵌入的位置信息。在一个实施例中,利用与特定标签编号相关 联的信息对防撞系统使用的数据库进行更新。例如,将标签序号#YYY放置到高压线电线杆 上;或者以标签ΧΧΧ1-ΧΧΧ4指定建筑的上角。
[0019] 在一个实施例中,标签的位置以及相应的被标记的物体随后被集成到施工现场的 描述中。也就是说,标签对施工现场上的应当在起重操作过程中避开的物体进行标记。除 了改善的环境感知,当起重机的某部分侵犯或者将要侵犯与被标记物体相关联的2D地理 围栏或3D地理围栏/地理空间时,系统可发出声音警报。
[0020] 通过在用户界面上提供负载位置信息,本技术的实施例可提供更安全和更高效操 作的塔式起重机,这会带来运行成本的降低以及安全性的提高。此外,也可将这些信息传播 给其它用户,包括工程管理人员、工头等。这样做时,可获得额外层面的操作洞察力和塔式 起重机的安全性。
[0021] 起重机负载定位器
[0022] 现将参照图1Α,其中示出了塔式起重机100的图示,该塔式起重机100包括用于确 定负载位置的塔式起重机负载定位系统。
[0023] 塔式起重机100包括底座104、桅杆102和悬臂(即工作臂)110。桅杆102可固 定到底座104上或者是可围绕底座104旋转的。底座104可与支撑起重机的混凝土基座螺 栓连接或者安装到可移动平台上。在一个实施例中,操作员130位于驾驶室106中,驾驶室 106包括用户界面137。
[0024] 塔式起重机100还包括台车114,台车114可在悬臂110上在驾驶室106与悬臂 110的末端之间来回移动。线缆116将挂钩122和挂钩滑车120连接到台车114。平衡物 108位于悬臂110上与台车114相反的一侧,用于平衡起重机组件和被举起的物体(下文中 称为负载118)的重量。
[0025] 在图IA中示出的一个实施例中,塔式起重机100还包括RFID阅读器126和许多 RFID标签124。在一个实施例中,RFID阅读器126由蓄电池供电并可包括可再充电的特性, 包括太阳能充电的能力。在另一个实施例中,RFID阅读器126与塔式起重机电性有线连接。
[0026] 在图IA中,RFID阅读器126示为位于台车114上,RFID标签124位于挂钩滑车 120、驾驶室106、负载118上。但是,在其它一些实施例中,RFID阅读器126可位于不同的 位置,相应地,会对RFID标签124进行调整。例如,如果RFID阅读器126位于挂钩滑车120 上,则RFID标签124会位于台车114和驾驶室106上。在另一个实施例中,如果RFID阅读 器126位于驾驶室106上,则RFID标签124会位于台车114和挂钩滑车120上。在另一个 实施例中,会有许多RFID标签124位于塔式起重机100上面和下面的不同位置上,例如负 载118上。
[0027] 塔式起重机100还包括悬臂方向确定装置128。一般来说,悬臂方向确定装置128 会确定悬臂110朝向的方向。在各个实施例中,悬臂方向确定装置128可以是指南针、前进 方向指示器、偏离已知位置的卫星导航位置接收器、使用位于悬臂上两个不同点的天线的 卫星导航位置接收器、位于悬臂上的不同点的至少两个卫星导航定位设备,或者它们的组 合。在一个实施例中,如图IC中所示出,未使用任何悬臂方向确定装置。
[0028] 图IA还包括与挂钩滑车120耦接的摇摆确定装置133。在一个实施例中,摇摆确 定装置133可以是加速度计、陀螺仪、GNSS、照相机等。一般而言,摇摆确定装置133用于确 定负载118的摇摆。尽管摇摆确定装置133示为与挂钩滑车120耦接,但是在另一个实施 例中,摇摆确定装置133可与负载118或挂钩122耦接。
[0029] 现参照图1B,其中示出了塔式起重机145的图示,该塔式起重机145包括RFID塔 式起重机负载定位器系统,该系统使用两个RFID阅读器来确定负载的位置。
[0030] 为了讨论的清晰起见,对于图IB中的某些与图IA中类似的或者之前在图IA中描 述过的组件,这里不再重复描述。
[0031] 在一个实施例中,除了图IA中描述的组件,图IB还包括第二RFID阅读器126,它 与第一 RFID阅读器126位于不同位置。此外,因为使用了多个RFID阅读器126, 一个或多 个组件可同时具有彼此耦接的RFID阅读器126和RFID标签124。在另一个实施例中,RFID 阅读器126可包括RFID标签124。
[0032] 例如,在图IB中,具有RFID标签124的第一 RFID阅读器126位于台车114上。具 有RFID标签124的第二RFID阅读器126位于驾驶室106上。尽管示出了两个位置,但该 技术完全适用于多个RFID阅读器126位于其它不同位置的情况,例如,但不限于,挂钩滑车 120、负载118、桅杆102、悬臂110等。
[0033] 图IB中还示出了距离测量路径187、188、189。一般而言,距离测量路径示出了从 RFID阅读器126发出的和从RFID标签124返回的脉冲。如本文中更详细描述的,这些距离 测量路径用于确定距离。
[0034] 图IB还包括GNSS设备140。一般而言,GNSS设备140可以是完整的GNSS接收器 或仅仅GNSS天线。在一个实施例中,存在两个GNS设备140。一个位于悬臂110的前面, 另一个位于平衡物108上。尽管示出了两个GNS设备140,在另一个实施例中,图IB可以 只使用一个GNSS设备140。例如,一个GNSS设备140可提供位置,同时悬臂方向确定装置 128确定悬臂110所朝向的方向。在另一个实施例中,悬臂方向确定装置128可以是GNSS 接收器,该GNSS接收器使用位于沿着悬臂的不同点上的两个GNSS天线,如那些由GNSS设 备140指定的。此外,GNSS设备140的位置可以是在不同的区域中,图2B中示出两个GNSS 设备140的位置仅仅是为了清晰起见。
[0035] 现参照图1C,图IC为塔式起重机166的图示,塔式起重机166包括RFID塔式起重 机负载定位系统,该系统使用至少四个RFID组件125来提供至少四个RFID组件125之间 的RFID距离测量结果。
[0036] 为了讨论的清晰,对于图IC中的某些与图IA和图IB中类似的或者之前在图IA 和图IB中描述过的组件,这里不再重复描述。
[0037] 在一个实施例中,图IC包括至少四个RFID组件125。在一个实施例中,所述至少 四个RFID组件包括至少三个RFID阅读器126和至少一个RFID标签124。在一个实施例 中,至少一个RFID组件124不与塔式起重机的桅杆102和悬臂110位于相同的平面中。例 如,在一个实施例中,四个RFID组件125中的至少一个位于与塔式起重机166分离的位置。 在图IC中示出的实例中,离塔RFID组件125为手持设备。在一个实施例中,离塔RFID组 件125由用户131携带。如本文将要更详细描述的,用户可以是工长、安全检查员等。在另 一个实施例中,用户131可以是塔式起重机操作员,这样将会不必位于驾驶室106中。
[0038] 一般而言,因为使用了至少四个RFID组件125,因此可独立于起重机的任何其它 方面使用RFID距离测量来确定负载118的位置。例如,通过使用四个RFID组件125,而不 使用悬臂确定装置128或摇摆确定装置133, RFID负载定位器可以提供负载118的位置相 关信息。此外,在一个实施例中,由于四个RFID组件不需要额外的来自起重机或起重机操 作员的输入来提供负载位置信息,这些组件可作为独立的负载定位设备提供,这些独立负 载定位设备能够被添加到现存的塔式起重机上而不需要对现有的起重机组件进行任何修 改或操控。
[0039] 现参照图2,根据本技术的一个实施例示出了一个塔式起重机RFID负载定位器 200。在一个实施例中,RFID负载定位器200包括RFID距离测量器210、负载位置确定装置 230、和负载信息生成器240。在一个实施例中,RFID负载定位器200还包括悬臂方向确定 装置128。但是,在另一个实施例中,RFID负载定位器200可从外部源选择性地接收悬臂确 定装置128信息。同样,RFID负载定位器200可从外部源选择性地接收摇摆确定装置133 信息。
[0040] 在一个实施例中,RFID距离测量器210提供至少四个RFID组件125之间的RFID 距离测量结果。负载位置确定装置230使用距离测量结果,同时使用(或不使用)本文描 述的任何其它可选输入来确定负载118的位置。负载信息生成器240提供适合用户后继访 问的负载位置信息。在一个实施例中,负载位置信息以用户可访问的格式250输出。例如, 负载信息可被输出到图形用户界面(GUI),如GUI137。在另一个实施例中,以用户可访问 格式250输出的负载位置信息可被发送至或由多个设备访问,如手持设备、GUI37或其它设 备。在另一个实施例中,RFID距离测量器可位于塔式起重机中的第一位置,并且可将距离测 量结果提供至位于远程位置的负载位置确定装置230。在另一个实施例中,负载信息生成器 240还可位于远程位置或者由授权人员远程访问。例如,可在施工现场上的本地办公室中、 远离施工现场的位置等对负载位置信息进行处理,负载信息生成器240可存储在"云"中。
[0041] 可选的悬臂方向确定装置128确定悬臂朝向的方向。可选的摇摆确定装置133用 于确定负载118的摇摆。尽管示出的摇摆确定装置133与挂钩滑车120耦接,但是在另一 个实施例中,摇摆确定装置133可与负载118或挂钩122耦接。
[0042] 在一个实施例中,除了使用距离测量结果来确定负载的位置,负载位置确定装置 230也可使用可选的悬臂方向信息或摇摆确定装置133信息或同时使用悬臂方向信息和摇 摆确定装置133信息来确定负载118的位置。
[0043] 图3为根据本技术的一个实施例,使用RFID对塔式起重机的负载进行定位的方法 的流程图。
[0044] 现参照图3的302和图1A,在该实施例中,生成了从与塔式起重机耦接的RFID阅 读器到与塔式起重机耦接的至少第一和第二RFID标签的距离测量结果。
[0045] SP,RFID阅读器126可用于连同多个RFID标签124来确定距离。例如,RFID阅读 器126会测量到位于挂钩滑车120上的RFID标签124的距离。这样,可确定挂钩滑车120 与台车114之间的距离188。
[0046] 同样,FID阅读器126可测量与位于驾驶室106上的RFID标签124的距离。这样, 可确定驾驶室106与台车114之间的支架距离189。
[0047] 在另一个实施例中,如图IB所示,RFID阅读器126位于挂钩滑车120或驾驶室106 上,可得到RFID标签之间的同样的测量结果,并且一旦三角平面的两个边已知,便可计算 第三边。例如,如果RFID阅读器126位于驾驶室106上,则可测量支架189 (驾驶室106与 台车114之间的距离)。同样,可测量支架187 (驾驶室106与挂钩滑车120之间的距离)。 随后,可使用如勾股定理的公式对距离188求解。
[0048] 继续参照图4的302和图IB和1C,另一个实施例生成了从多个RFID阅读器到多个 与塔式起重机耦接的RFID标签的距离。例如,在图IB中,具有RFID标签124的第一 RFID 阅读器126位于台车114上。具有RFID标签124的第二RFID阅读器126位于驾驶室106 上。尽管示出了两个位置,但是本技术完全适合于对位于多个其它位置(例如,但不限于, 挂钩滑车120、负载118、桅杆102、悬臂110等)的RFID阅读器126进行定位。
[0049] 此外,因为使用了许多RFID阅读器126, 一个或多个组件可同时具有相连接的 RFID阅读器126和RFID标签124。在另一个实施例中,RFID阅读器126可包括RFID标签 124。
[0050] 如本文所描述,这些距离测量结果用于确定距离。
[0051] 在一个实施例中,第三RFID阅读器126可位于与塔式起重机166分离的位置。如 图IC中示出,第三RFID阅读器126可以是手持设备。因为使用了三个RFID阅读器126, 因此可使用距离测量结果来确定位于平面外部的负载118的位置。例如,第三RFID阅读器 126可提供用于确定负载118的摇摆的信息。
[0052] 此外,在一个实施例中,第三RFID阅读器126是由用户131携带的。用户131可 以是工长、安全检查员、经理、业主、开发商等。在另一实施例中,用户131可以是塔式起重 机操作员,这样操作员130可以不必位于驾驶室106中。
[0053] 尽管在本文中,作为一个实施例描述了 RFID用于查找负载的位置,但是也可使用 许多其它的负载位置提供装置。例如,可通过将GNSS系统直接安装到负载上或挂钩上来对 负载进行定位。在另一个实施例中,可使用激光或长距离雷达。因此,尽管RFID是本文所 描述的方法,但是作为用于找到负载位置的一个实例,它只是出于清楚的目的而提供的,而 不是定义负载位置的唯一方法。
[0054] 例如,关于激光测量,在一个实施例中,将一个反射带置于台车114上,并且将另 一个反射带置于挂钩滑车120上。尽管示出了两个位置,但是本技术完全适合于将反射带 定位在若干其它位置(例如,包括但不限于,驾驶室106、负载118、桅杆102、悬臂110等)。 在另一个实施例中,激光测量的运行不需要任何反射带。例如,反射带可用于提供关于对来 自激光测量单元的光束进行反射的位置的精确等级。但是,应当理解的是,也可使用其它方 式来确定对光束进行反射的位置。
[0055] 关于长距离雷达,可将雷达安装在驾驶室106上。除了向下指向的凹槽,还要使用 弯头和朝向驾驶室的凹槽来引导雷达指向驾驶室和背面。
[0056] 现参照图4的304和图IB和1C,示出了一个用于确定悬臂方向的实施例。在一个 实施例中,使用与塔式起重机耦接的一个或多个GNSS设备140来确定悬臂的方向。
[0057] 一般而言,GNSS设备140可以是完整的GNSS接收器或仅仅GNSS天线。在一个实 施例中,存在两个GNSS设备140。一个位于悬臂110的前面,另一个位于平衡物108上。尽 管示出了两个GNSS设备140,在另一个实施例中,可以只使用一个GNSS设备140。例如,一 个GNSS设备140可提供位置,同时悬臂方向确定装置128确定悬臂110所朝向的方向。在 另一个实施例中,可通过GNSS接收器利用两个沿着悬臂的、位于不同位置的GNSS天线(如 图IC中那些由GNSS设备140指定的)来确定悬臂方向。在另一个实施例中,GNSS设备140 的位置可以是在塔式起重机上的不同区域中。
[0058] 现参照图3的305和图1B,在该实施例中,将摇摆确定装置133固定地耦接到塔 式起重机的挂钩滑车,摇摆确定装置133用于提供关于挂钩滑车120的摇摆信息。尽管所 指出的摇摆确定装置133是与挂钩滑车120耦接的,但是在另一个实施例中,摇摆确定装置 133可与负载118或挂钩122耦接。
[0059] 现参照图3的306或图1B,在该实施例中,将距离测量结果、悬臂方向和摇摆确定 装置信息组合,生成负载的位置。例如,通过使用两个RFID阅读器126可确定支架187、188 和189的多个距离测量结果。
[0060] 但是,当第二RFID阅读器126位于挂钩滑车120或驾驶室106上时,尽管可以在 两个RFID标签之间以及三角平面的两个边进行测量,但是可添加摇摆确定装置信息从而 进一步改善第三边的计算。例如,假设一个RFID阅读器126位于驾驶室106处,则可确定 支架187、189。通过包含摇摆确定装置133信息,对支架188的求解可通过更精确的方法执 行,例如余弦定律,其中摇摆确定装置信息用于确定角度的余弦。
[0061] 在另一个实施例中,如图IC所示,可使用三个RFID阅读器来获得距离测量结果, 并使用该测量结果来利用如"三边测量"的方法进行定位。例如,为了对负载118的位置信 息进行求解,使用来自位于台车114上的RFID阅读器126、驾驶室106、用户131持有的手 持设备的信息对例如三球面列出等式,随后对三个等式求解计算三个未知量X、y、z。该解 随后可被应用于笛卡尔坐标系中从而提供三维信息。
[0062] 在一个实施例中,通过计算向阅读器发射脉冲的发送时间以及脉冲从标签返回到 阅读器的时间的时间间隔,并除以2,可进行距离测量。因此,对于往返占用60毫微秒的时 间间隔,实际的单程飞行时间是30毫微秒,相当于30英尺。这种占用时间测量涉及对具有 起止触发器能力的精密时钟的使用。在一个实施例中,RFID阅读器装备有该类型的距离测 量装置。其它包括估算距离的用于进行距离测量的方法包括信号强度(RSSI)方法、类似于 实时动态(RTK)GPS方法的"瞬时相位"方法、集成相位法(该方法仿佛卷尺测量对相位持 续地进行追踪)。
[0063] 在一个实施例中,还可在三边测量信息中添加悬臂方向信息、摇摆确定装置信息, 或者二者都添加,从而生成关于负载位置、运动、旋转等的额外的有用信息。
[0064] 现参照图3的308和图1B、图1C,该实施例在用户界面上以用户可访问的格式提 供信息。即,可将信息呈现在用户界面上,例如图形用户界面(GUI)等。例如,可将信息呈 现为塔式起重机的平面和/或立体视图,同时将负载位置相对于塔式起重机视图的位置立 体性地示出。此外,可将信息以覆盖层呈现在诸如现场地图等的地图上,。
[0065] 例如,现场地图可标出塔式起重机与其它物体可能接触的位置(或位置范围)。因 此,除了提供需要呈现在用户界面上的信息,一个实施例还可提供警告信息。在另一个实施 例中,也可使用自动停止或超驰。
[0066] 例如,当设备以不安全的位置、速度、加速度、震动、负载、上举等移动时,可使用负 载位置信息来警告操作员。该信息也可用于自动防撞。
[0067] 现场地图
[0068] 现参照图4,根据本技术的一个实施例示出了一个工作现场的地图。一般而言,地 图400为用户可选择的,其可以是航测图、地形图、物理图、路线图、卫星图像等。此外,可根 据所使用的起重机100的类型、现场的尺寸、需要的间隔尺寸等绘制地图。此外,可自动地 或手动地调整比例。一般而言,一旦选定了用于显示在图形用户界面(⑶I)上的地图400, 则防撞系统将会将起重机100的位置投射到地图上。此外,在一个实施例中,还将在地图 400上提供操作半径402。在另一个实施例中,可在接收到的地图上提供任何道路406。
[0069] 例如,如果起重机100在特定位置工作,可将影像放大,从而清楚地看到起重机操 作半径402范围内的区域。但是,如果起重机正在现场上移动,则可将影像缩小,从而提供 正在穿越的区域的更完整图片。
[0070] 在一个实施例中,地图400是从因特网上下载的。例如,在一个实施例中,地图400 可来源于如TrimbleOutdoors的应用程序,或者来源于如mytopo或Trimbleoutdoors. com 的网站。在另一个实施例中,可根据起重机的GNSS位置自动下载地图400,或者根据另一个 用户的输入(如经纬度、如NAD 83和WGS 84的测地学资料等)下载。在另一个实施例中, 可从存储在与起重机数据库耦接的CD、DVD或其它数字输入设备中的地图数据库中获取地 图,而不需要连接因特网。
[0071] 现场地图周边
[0072] 现参照图5,根据本技术的一个实施例示出了填充了识别到的物体的现场地图 400。一般而言,一旦选定了用于显不在图形用户界面(⑶I)上的地图400,则防撞系统600 将会将起重机100的位置投射到地图上,随后将找到的任何障碍物填充到地图上。例如,防 撞系统600可访问勘测数据从而创建建筑物502的位置、高度等。此外,还显示其它物体, 如电线515、人员131、禁止进入区域504等。
[0073] 现参照图6,根据一个实施例不出了防撞系统600。一般而言,防撞系统600包括 在绘图模块601接收到的来自负载定位器200的输入。此外,防撞系统600包括地图接收 器模块620,该模块可接收来自诸如因特网605和地图数据库635的来源的地图信息。地图 接收器模块620向绘图模块601提供地图信息。
[0074] 防撞系统600还包括标签扫描器610,标签扫描器610对起重机100附近区域的任 何标签进行监控并将接收到的任何信息提供给绘图模块601。绘图模块601输出组合的用 户可访问信息650,该信息可通过⑶I等提供。在一个实施例中,防撞系统600还包括近程 监视器640,其对绘图模块601中的任何附近信息进行监控。例如,如果某个物体位于起重 机100的路径中,近程监视器640会提供信号675来警告起重机操作员。同样,如果近程监 视器640确定即将碰撞或破坏了安全屏障距离,则近程监视器640可提供自动起重机控制 超驰677从而自动阻止碰撞的发生。
[0075] 现参照图6和图5,防撞系统600可对位于物体、车辆或人员上的标签进行扫描, 如RFID标签、RTLS标签等。例如,标签扫描器610可对电线515、人员131、建筑502等进 行扫描。在一个实施例中,可将标签贴到工作现场的物体上,并可选地加载信息,例如,但不 限于:位置、高度以及对于贴附了标签的物体的描述。在一个实施例中,标签扫描器610配 合标签,从而在RTLS标签的情况下对它们进行主动定位,或者在RFID标签的情况下接收所 嵌入的位置信息。在一个实施例中,可使用与特定标签标号相关联的信息对数据库635进 行更新。例如,将标签序号#YYY放置到高压线电线杆上;或者以标签XXX1-XXX4指定建筑 的上角。
[0076] 在一个实施例中,随后将标签的位置以及相应的被标记的物体集成到⑶I上的对 于工作现场的描述中。即,应当在起重机运行过程中回避工作现场上的用标签标记的物体。
[0077] 碰撞防止
[0078] 除了改善的环境感知,当起重机的某部分侵犯或者将要侵犯与被标记物体相关联 的2D地理围栏或3D地理围栏/地理空间时,系统可发出声音警报。例如,在绘图模块601, 将来自定位器200的负载位置信息与其它物体的位置进行对比。此外,可在不同物体周围 建立安全地带。例如,如果电线高30英尺,可在25-35英尺的高度之间建立安全地带窗口。 如果安全地带遭到了破坏,或者根据负载的移动趋向即将被破坏,则可生成信号675。在一 个实施例中,信号可以是音频信号、视觉提示等,用于向起重机操作员提供关于潜在碰撞的 警报。
[0079] 在另一个实施例中,可将负载位置与预先定义的"禁止进入"区域(如504)进行 对比。即,特定识别不应进入的预先计划建立的区域或地带504。当确定负载将要进入"禁 止进入"区域时,可生成警报并提供给操作员。该警报可有助于避免塔式起重机与其它物体 之间的碰撞。
[0080] 在另一个实施例中,除了提供警报,塔式起重机的运行可自动停止或者被控制,从 而阻止碰撞或界线侵犯的实际发生。例如,系统可包括距离物体或区域具有第一半径的第 一警报距离,以及距离物体或区域具有较小半径的第二自动超驰控制距离。即,如果安全阀 值被破坏,则近程监视器640可触发自动起重机控制超驰677,从而阻止碰撞的发生。
[0081] 这样,如果负载接近其它物体,并破坏了警报距离,则系统将向用户提供警报。但 是,如果负载破坏了自动超驰距离,塔式起重机的运行将会自动停止、逆转等。这样,可自动 避免重大的安全风险和财产损坏。
[0082] 应当理解的是,塔式起重机的独立位置可被用于生成工作现场的实时图形描绘。 在一个实施例中,将塔式起重机的独立位置汇报到远程位置,在这里可对其活动进行监控。
[0083] 操作过程
[0084] 现参照图7,其中示出了根据一个实施例的用于避免起重机负载碰撞的方法的流 程图。
[0085] 现参照图7的702和图5、图6,该实施例确定起重机100的负载的位置并将位置 信息提供给绘图模块601。在一个实施例中,向操作员提供了显示和定位系统,并实时通知 操作员起重机100的位置,包括起重机旋转的方向、起重机移动的方向等。
[0086] 现参照图7的704和图5、图6,该实施例获取起重机位置周围区域的地图,并将该 地图提供给绘图模块601。关于起重机位置和移动的位置信息被绘制到或集成到起重机正 在运行的工作现场的地图上,从而操作员可以实时获得关于起重机相对于所绘制的工作现 场上的物体的相对位置的环境提醒。在一个实施例中,该信息是以2D格式提供的。但是, 在另一个实施例中,可以3D格式呈现该信息。在一个实施例中,所有信息都可以显示在显 示器和定位系统中,该系统至少可以在起重机的驾驶室中观看,并且也可以在起重机的远 程位置观看。这是有用的,因为操作员通过操纵室获得的视野是有限的,尤其是后面、侧面、 起重机面向方向的正下方。
[0087] 现参照图7的706和图5、图6,该实施例对起重机位置周围区域中的一个或多个 用于定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍物信息提供给绘图模块601。即,除了使用工作 现场的地图,在一个实施例中,可将一个或多个交互式无线标签(如RFID和/或RTLS标签) 贴到工作现场的物体上。被标记的物体可包括起重机自己、其它起重机,或者施工设备、建 筑、电线杆、天线等物品。本质上,可将无线标签贴到工作现场在起重机运行过程中可碰撞 到的任何东西上。可将标签置于如电线杆底座、物体的最高点、物体(例如,建筑)的一个 或多个角上等位置。标签可以为空并且加载的信息只是序列号或唯一标示符,或者在粘贴 时具有其它信息存储在其上。
[0088] 可替换地,可将与标签ID相关联的信息存储在可被标签扫描器610访问的数据库 635中或者防撞系统600的其它部件中。一些类型的其它信息可包括与被贴标签的物体相 关联的2D或3D坐标(尤其对于静止物体有用,如电线杆、天线、建筑等)、物品的类型(例 如,电线杆、卡车等)、物品的分类(可移动的、不能移动的)等。
[0089] 在一个实施例中,位于起重机上的标签扫描器610或多个扫描器可持续地对标签 进行扫描,并将接收到的标签信息提供给显示器和绘图模块601。在一个实施例中,标签扫 描器610可进行操作以对RTLS标签进行定位,并且在某种程度上,通过嵌入网状网络,RTLS 标签可对自身及附近的其它标签进行定位,或者可将接收到的信息提供给绘图模块601。
[0090] 现参照图7的708和图5、图6,该实施例在绘图模块上将负载位置信息、地图和障 碍物信息整合到一个用户可访问信息包中。例如,绘图模块601在接收到的标签信息中融 入来自负载定位器200的关于起重机或它的部件的位置信息,并对标签相对应起重机/被 标记的物体的实时位置以及任何其它建模或标示的工作现场物体的位置进行可视化描绘。
[0091] 在一个实施例中,防撞系统600可采取进一步的行动,如在电线杆之间连接线路, 从而描绘电线515的位置。此外,防撞系统600可将缓冲地带以地理围栏或地理围栏/地理 空间的形式与物体关联,如被标记为或描绘为位于工作现场上的起重机运行区域中的404。
[0092] 缓冲地带的关联可以是手动的,或者对于某些物体(如电线杆/电线515)是自动 的。
[0093] 现参照图7的710和图5、图6,该实施例在图形用户界面上显示用户可访问信息, 其中包括起重机位置的周围区域。通过将该信息提供给可视化显示器,一个实施例中允许 起重机操作员将这种被标记的物体或与被标记或描绘的物体相关联的缓冲地带接近实时 地可视化。除了改善环境感知,当起重机100的某部分侵犯或者将要侵犯与被标记物体相 关联的2D地理围栏或3D地理围栏/地理空间时,系统可提供信号675。例如,当起重机 的运行状态侵犯了关于起重机接近物体的规则或缓冲地带时,则防撞系统600会警告操作 员。例如,当起重机的某个部件位于电线杆515的20英尺范围内、建筑物502的5英尺范 围内、另一个起重机的部件的30英尺范围内时,会响起警报。
[0094] 在另一个实施例中,例如,对于"安全"的情况,只对不同类型的起重机的"吊臂"末 端使用RTLS标签来检测"极为贴近"和"避免冲突"。该实施例不需要GNSS,取而代之的是 依靠 RTLS标签以及一个或多个阅读器,它们位于工作现场的重要区域上,或者当现场只有 一台起重机进行简单操作时位于起重机上。
[0095] 在另一个实施例中,RTLS标签还可用于目标障碍物。例如,可将RTLS标签置于建 筑物的角落。随后,可用特定属性将RTLS标签"分组"从而定义"回避地带"。在另一个实 施例中,如果将RTLS标签置于建筑物502的角落,则防撞系统600会将标签A、B、C、D "分 组"。随后会给该标签"组"赋予"闭合回路"的"属性"并制作2D "物体"。在另一个实施 例中,地图接收器模块620随后访问数据库635从而查找组信息,如该构造的高度组件,因 此提供需要监控的最终"避免"区域。
[0096] 同样,可使用一组标签来定义电线杆。例如,选择一"组"标签来定义电线杆,并为 这些标签分配"属性":将电线杆"连结"成为"线路",并定义在特定地点需要避免的电线杆 "高度"。防撞系统600随后会使用所传送的RTLS标签的位置来计算指定的最小阀值/缓 冲地带。
[0097] 在一个实施例中,通过只使用RTLS标签,可建立"防撞区"的进入点和环境提示。 例如,通过监控从一个顶端到另一个顶端或者其它关注的目标区域的"吊臂端部",而不需 要RTK校正的基础设施等。
[0098] 计算机系统
[0099] 现参照图8,示出了本技术中用于提供通信的部分,这些部分由驻留在例如计算机 系统的非暂时性计算机可用存储媒介中的计算机可读和计算机可执行指令构成。即,图8 示出了可用于执行本技术的实施例的一种类型的计算机的实例。图8描绘了可连同本技术 的各方面使用的系统或组件。在一个实施例中,图1或图3中的部分或全部组件可以与图 8的部分或全部组件结合使用来实现本技术。
[0100] 图8示出了根据本技术的实施例所使用的计算机系统800的实例。应当理解的是, 图8的系统800只是一个实例,本技术可在许多不同的计算机系统上或之中运行,包括通用 网络计算机系统、嵌入式计算机系统、路由器、接线器、服务器设备、用户设备、各种中间设 备/制品、独立计算机系统、移动电话、个人数字助理、电视等。如图8中示出,图8的计算 机系统800完全适合于具有外围的计算机可读媒介802,例如软盘、光盘、以及其它连接的 设备。
[0101] 图8的系统800包括用于信息通信的地址/数据总线804、与总线804耦接用于处 理信息和指令的处理器806A。如图8中所描绘,系统800同样完全适用于多处理器环境,其 中存在多个处理器806八、8068、806(:。反过来,系统800也完全适用于具有单个处理器,例如 处理器806A。处理器806A、806B、806C可以是任何类型的微处理器。系统800还包括数据 存储装置,如计算机可用易失存储器808,例如与总线804耦接的用于为处理器806A、806B、 806C存储信息和指令的随机存取存储器(RAM)。
[0102] 系统800还包括计算机可用非易失性存储器810,例如与总线804耦接的用于为处 理器806A、806B、806C存储信息和指令的只读存储器(ROM)。系统800中还具有与总线804 耦接的、用于存储信息和指令的数据存储单元812 (例如,磁盘或光盘和磁盘驱动器)。系统 800还包括选择性的字母数字输入设备814,其包括与总线804耦接的、用于处理器806A、 806B、806C的信息通信和指令选择的字母数字和功能键。系统800还包括可选择性的光标 控制设备816,其耦接到总线804、用于处理器806A或处理器806A、806B、806C的用户输入 信息通信和指令选择。本实施例的系统800还包括选择性的显示设备818,其耦接到总线 804用于信息的显不。
[0103] 继续参照图8,图8的选择性显示设备818可以是液晶显示设备、阴极射线管、等离 子显示设备或其它适合创建图形图像和用户可识别的字母数字字符的显示设备。选择性的 光标控制设备816运行计算机用户动态地对显示设备818的显示屏上的可是符号(光标) 发出信号。光标控制设备816的许多实施方式在领域内是众所周知的,包括轨迹球、鼠标、 触控板、操纵杆或者字母数字输入设备814上的能够控制指定方向的移动或位移方式的特 定按键。选择性地,应当理解的是,可以通过母数字输入设备814使用特定按键或关键序列 命令的输入对光标进行控制和/或激活。
[0104] 系统800也完全适合于以其它方式控制光标,例如,语音命令。系统800还包括1/ 0设备820,其用于将系统800与外部实体耦接。例如,在一个实施例中,I/O设备820是调 制解调器,其用于在系统800与外部网络(例如但不限于因特网)之间建立有线和无线通 信。下面将会对本技术进行更详细的讨论。
[0105] 继续参照图8,其中描绘了系统800的若干其它组件。具体地,如果存在,示出了 操作系统822、应用程序824、模块826、数据828作为典型的驻留在一个或一些计算机可用 易失存储器808的组合中,例如,随机存取存储器(RAM)、数据存储单元812。但是,应当理 解的是,操作系统822可以存储在其它位置,如网络上或闪存驱动器上;此外,可从远程位 置通过例如耦接到因特网访问操作系统822。在一个实施例中,例如,本技术作为应用程序 824或模块826存储在RAM808的存储位置或数据存储单元812的存储区域中。本技术可应 用于所描述的系统800的一个或多个元件。
[0106] 系统800还包括一个或多个信号生成和接收设备830,其与总线804耦接从未使系 统800能够与其它电子设备和计算机系统连接。该实施例的信号生成和接收设备830可包 括有线的串行适配器、调制解调器、网络适配器、无线调制解调器、无线网络适配器、以及其 它通信技术。信号生成和接收设备830可以连同一个或多个通信接口 832 -起工作,用于 向系统800发送信息和/或接收来自系统800的信息。通信接口 832可包括串行接口、并 行接口、通用串行总线(USB)、以太网端口、天线、或其它输入/输出接口。通信接口 832可 物理地、电子地、光学地、无线地(例如,通过射频)将系统800与另一个设备耦接,如移动 电话、收音机、或计算机系统。
[0107] 计算系统800只是适合的计算环境的一个实例,其目的不是对本技术的使用和功 能提出任何限制。不应将计算系统800解释为对该计算系统800实例中所示的任何一个组 件或多个组件的组合有任何依赖性或必要性。
[0108] 本技术可在计算机可执行指令的一般环境中描述,如计算机执行的程序模块。通 常,程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例支架序、程序、对象、组件、数 据结构等。本技术还可在分布式计算环境中实践,其中任务是通过远程设备处理的,这些远 程设备是通过通信网络链接的。在分布式计算环境中可以位于本地,也可以位于包括存储 设备的远程计算机存储媒介中。
[0109] GNSS 接收器
[0110] 现参照图9,图9示出了可按照本文所描述的若干实施例使用的GNSS接收器实例 的一个实施例的方框图。特别地,图9示出了通用GPS接收器980的形式的GNSS接收器的 方框图,该通用GPS接收器980能够对接收到的来自一个或多个GPS卫星的Ll和/或L2 信号进行解调。为了下面的讨论,现对Ll和/或L2信号的解调进行讨论。应当注意到,L2 信号的解调通常是由"高精度"GNSS接收器(例如那些军事上使用的,以及一些供民用参考 的)执行的。通常"消费者"等级的GNSS接收器不会访问L2信号。此外,尽管描述了 Ll和 L2信号,但是不应将它们解释为是对信号类型的限制,相反,本讨论中提供Ll和L2信号的 使用仅仅是为了清晰的目的。
[0111] 尽管本文描述了一个GNSS接收器的实施例以及GPS的操作,但是本技术完全适合 于使用许多其它的GNSS信号,包括,但不限于,GPS信号、Glonass信号、Galileo信号、罗经 信号。
[0112] 本技术也完全适合于使用区域卫星导航系统信号,包括,但不限于,Omnistar信 号、StarFire信号、Centerpoint信号、北斗信号、星载多普勒无线电定位系统(DORIS)信 号、印度区域导航卫星系统(IRNSS)信号、准天顶卫星系统(QZSS)信号等。
[0113] 此外,该技术可使用各种星基增强系统(SBAS)信号,例如,但不限于,广域增强系 统(WAAS)信号、欧洲静地星导航重叠服务(EGNOS)信号、多功能卫星增强系统(MSAS)信 号、GPS辅助型静地轨道增强导航系统(GAGAN)信号等。
[0114] 此外,本技术还可使用地基增强系统(GBAS)信号,例如,但不限于,局域增强系统 (LAAS)信号、地基区域增强系统(GRAS)信号、差分GPS(DGPS)信号、连续运行基准站系统 (CORS)信号等。
[0115] 尽管这里的实施例使用了 GPS,但是,本技术可使用任何多种不同的导航系统信 号。此外,本技术可使用两个或多个不同类型的导航系统信号来生成位置信息。因此,尽管 本文提供了 GPS操作的实例,但是这只是作为清晰的目的。
[0116] 在一个实施例中,本技术可使用GNSS接收器,该GNSS接收器仅访问Ll信号,或 者Ll信号与L2信号的组合。接收器(如GPS接收器980)运行的更详细的讨论可在通过 弓I用并入的 Gary R. Lennen 的标题为 "Optimized processing of signals for enhanced cross-correlation in a satellite positioning system receiver,' 的美国专利 US5, 621,426中找到,其中包括与图9的GPS接收器980非常相似的GNSS接收器。
[0117] 在图9中,接收到的Ll和L2信号是由至少一个GPS卫星生成的。每个GPS卫星 生成不同的Ll信号和L2信号,并通过不同的数字通道处理器952处理的,这些处理器952 是以彼此相同的方式运行的。图9示出了 GPS信号通过双频天线901进入接收器980。天 线901可以是可磁力安装模式,并可通过加利福尼亚州94085的Trimble? Navigation of Sunnyvale商业上获得。主振荡器948提供驱动系统中的所有其它时钟的基准振荡器。 频率合成器938接收主振荡器948的输出,并生成贯穿系统使用的重要的时钟和本地振荡 器频率。例如,在一个实施例中,频率合成器938生成几个时间信号,例如1400MHz的第一 LOl (本地振荡器)信号、175MHz的第二L02信号、25MHz的取样时钟(SCLK)信号、MSEC(毫 秒)信号,系统它们作为本地基准时间的测量结果使用。
[0118] 过滤器/LNA (低噪音放大器)934对Ll和L2信号执行过滤和低噪音放大。GPS接 收器980的噪声指数是通过过滤器/LNA组合的性能指示的。降频变频器936将Ll和L2信 号混合并将频率降低到大约175MHz,并将Ll和L2模拟信号输出到IF(中频)处理器950 中。IF处理器950接收大约175MHz的Ll和L2模拟信号并将它们转换为数字采样的Ll和 L2同相位(L1I和L2I)和正交信号(L1Q和L2Q),其中Ll和L2的载波频率分别为420KHz 和 2. 6MHz。
[0119] 至少一个数字通道处理器952输入数字采样的LI和L2同相位和正交信号。所有 的数字通道处理器952的设计方案是相同的并且通常是在相同的输入样本上运行的。每个 数字通道处理器952被设计为与微处理器系统954 -起,通过跟踪代码和载波信号对一个 卫星生成的Ll和L2信号进行数字跟踪,从而生成代码和载波相位测量结果。数字通道处 理器952既能够在Ll通道中也能够在L2通道中跟踪一个卫星。
[0120] 微处理器系统954是通用计算设备,这利于跟踪和测量进程,并向导航处理器958 提供伪距和载波相位测量结果。在一个实施例中,微处理器系统954提供信号来控制一个 或多个数字通道处理器952的运行。导航处理器958以这种方式对组合测量结果执行高级 函数,从而生成微分和测量函数的位置、速度和时间信息。存储器960与导航处理器958和 微处理器系统954耦接。应当理解的是,存储器960可包含易失性和非易失性存储器,例如 RAM或R0M,或者其它的计算机可读存储设备或媒介。
[0121] 可执行本技术的实施例的GPS芯片组的一个实例是Maxwell?芯片组,它可通过加 利福尼亚州 94085 的 Trimble? Navigation of Sunnyvale 商业上获得。
[0122] 差分 GPS
[0123] 本发明的实施例可使用差分GPS来确定塔式起重机的悬臂的位置信息,差分 GPS(DGPS)使用位于勘测位置的参考站采集数据并推断若干错误基值(它会降低定位精 度)的校正。例如,当GNSS信号通过电离层和对流层时,可能会发生传播延迟。其它会降低 定位精度的因素可包括卫星时钟错误、GNSS接收器时钟错误、卫星位置错误(卫星星历)。
[0124] 参考站接收基本上与GNSS信号相同的可能也正在该区域中运行的漫游者的信 号。但不是使用来自GNSS卫星的时间信号计算器位置,取而代之的是使用已知的位置计算 时间。即,参考站确定来自GNSS卫星的时间信号应当是什么,从而计算已知的参考站位置。 接收到的GNSS信号与它们最优时的信号之间的差被作为该区域中其它GNSS接收器的错误 校正因子。通常,参考站会将错误校正传播给例如漫游者,漫游者使用该数据来更精确地确 定其位置。选择性地,可对错误校正进行存储以便以后通过后处理技术进行检索或校正。
[0125] 实时动态系统
[0126] 一种对DGPS方法的改进被称为实时动态(RTK)。如DGPS方法中的,RTK方法使用 位于确定或勘测点的参考站。参考站采集来自该区域中的漫游者观看到的相同卫星组的数 据。测量在参考站采集的GNSS信号误差(例如,双频代码和载波相位误差)并将其传播给 一个或多个在该区域中的工作的漫游者。漫游者将参考站数据与本地采集的位置测量结果 组合,从而估算局部载波相位模糊,从而提供更精确的漫游者的定位。RTK方法与DGPS方法 的不同处在于,参考站对于漫游者的导航是确定的(例如,使用双差法)。在DGPS方法中, 参考站用于计算参考站和漫游者视野中指定卫星的每个伪距中需要的变化,从而对若干错 误基值进行校正。因此,DGPS系统对视野中的每个卫星每秒广播伪距校正数量,或者如上 面所描述,对数据进行存储用于以后的检索。
[0127] RTK允许勘测人员在采集数据时,对实际勘测数据进行实时地确定。但是,单个参 考站的有用校正范围通常限制于大约70km,因为传播延迟中的可变因数(随着卫星到漫游 者接收器或伪距的表面路径长度而增长)在超出70km的分布距离的变化是显著的。这是 因为电离层的电子密度通常是不均匀的,并且电子密度会随着例如太阳的位置以及时段而 变化。因此,对于需要在较大区域上工作的勘测或其它定位系统,勘测者要么置于目标区域 中的其它基站中,要么将他的基站从一个地方移动到另一个地方。范围的限制导致了更复 杂的改进替代上面描述的正常的RTK操作,并且在某些情况下消除了对于全部基站GNSS接 收器的需求。这个改进被称为"网络RTK"或"虚拟参考站"(VRS)系统和方法。
[0128] 网络 RTK
[0129] 网络RTK通常使用三个或更多GNSS参考站采集GNSS数据并提取关于大气层和卫 星星历误差在网络覆盖范围内的影响信号的信息。来自所有不同参考站的数据被传送到中 央处理设施,或者网络RTK的控制中心。在控制中心,适当的软件对参考站数据进行处理, 从而推算在网络覆盖区域中大气层和/或卫星星历误差时如何变化的。随后控制中心计算 机处理器进行处理,该处理在网络覆盖区域中的任意指定点插入大气层和/或卫星星历误 差,并生成伪距校正,其包含可用于创建虚拟参考站的实际伪距。随后控制中心执行一系列 的计算并创建一组校正模型,该校正模型为漫游者提供用于估算该漫游者视野中的每个卫 星的电离层路径延迟的方法,并考虑这些同样的卫星在此刻对于漫游者的位置的其它误差 基值。
[0130] 漫游者用于将可进行数据处理的移动电话耦接到内部信号处理系统。勘测者操作 漫游者来确定他需要激活VRS处理并启动对于控制中心的呼叫从而与处理计算机进行连 接。漫游者基于来自卫星的没有进行任何校正的原始GNSS数据,将它的近似位置发送给 控制中心。通常,该近似位置精确到大约4-7米。随后勘测者请求漫游者的特定位置的一 组"模型化可观测量"。控制中心执行一系列的计算并创建一组校正模型,该校正模型为漫 游者提供用于估算该漫游者视野中的每个卫星的电离层路径延迟的方法,并考虑这些同样 的卫星在此刻对于漫游者的位置的其它误差基值。即,特定位置的特定漫游者的校正的确 定是按照控制中心的中央处理器的命令进行的,并且校正数据流是从控制中心发送至漫游 者。选择性地,控制中心可取而代之地向漫游者发送大气层和卫星星历校正,随后漫游者使 用该信息更精确地确定它的位置。
[0131] 现在,这些校正是足够精确的,它可实时地以2_3cm的高性能定位精度标准确定 任何任意的漫游者位置。因此,GNSS漫游者的原始GNSS数据的修理可改为使其表现得就 像它是一个经过勘测的基准位置,如术语"虚拟参考站"。Peter Loomis的标题为"Carrier Phase Differential GPS Corrections Network" 的美国专利 US5, 899, 957 中描述了根据 本发明的实施例的网络RTK的一个实例,该专利转让给了本专利申请的受让人并作为引用 全部并入本文。
[0132] 虚拟参考站方法扩展了任何参考站与漫游者之间的允许距离。现在参考站可位于 数百英里外,并且可对参考站包围的区域内的任何点生成校正。
[0133] 尽管以特定的文字描述了主题的结构特征和/或方法论条例,但是应当理解的 是,所附权利要求中定义的主题不必局限于上面描述的特定特征或条例。更确切地,上面描 述的特定特征或条例是作为实施权利要求的实例形式披露的。
[0134] 优选的是包括本文描述的所有元件、部分和步骤。应当理解的是,任何这些元件、 部分和步骤都可以被其它元件、部分和步骤代替,或者全部删除,这对本领域内的技术人员 是显而易见的。
[0135] 本文至少呈现了如下的构思:
[0136] 构思1. 一种起重机防撞系统,包括:
[0137] 负载定位器,其用于确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块;
[0138] 地图接收器模块,其用于获取现场地图并将地图提供给绘图模块;
[0139] 标签扫描器,其用于对现场的一个或多个定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍 物信息提供给绘图模块;以及
[0140] 绘图模块,其用于将位置信息、地图和障碍物信息组合到显示在图形用户界面上 的用户可读取的信息包中。
[0141] 构思2.如构思1所述的起重机防撞系统,还包括:
[0142] 近程监视器,当负载处于障碍物的安全余量范围内时,近程监视器提供信号。
[0143] 构思3.如构思1或2所述的起重机防撞系统,还包括:
[0144] 近程监视器,当负载处于障碍物的安全余量范围内时,近程监视器对起重机进行 超驰控制。
[0145] 构思4.如构思1、2或3所述的起重机防撞系统,其中的一个或多个定义障碍物的 标签是实时定位系统(RTLS)标签。
[0146] 构思5.如构思1、2或3所述的起重机防撞系统,其中的一个或多个定义障碍物的 标签是实时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合。
[0147] 构思6.如构思1、2或3所述的起重机防撞系统,其中的一个或多个定义障碍物的 标签是包含识别符的射频识别(RFID)标签;该识别符用于访问数据库,所述数据库存储如 下组中的有关障碍物的信息:障碍物的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物 的高度和障碍物的深度。
[0148] 构思7.如构思1、2或3所述的起重机防撞系统,其中的一个或多个定义障碍物的 标签是包含如下组中的有关障碍物的信息的射频识别(RFID)标签:障碍物的位置坐标、障 碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
[0149] 构思8.如构思1、2、3、4或5所述的起重机防撞系统,其中的一个或多个定义障碍 物的标签被集合在一起来定义回避区域,其中回避区域被赋予了与障碍物直接相关的特定 属性。
[0150] 构思9.如构思1、2、3、4或5所述的起重机防撞系统,其中的绘图模块根据每个障 碍物的特性,为该障碍物合并了安全缓冲地带的余量,安全缓冲地带的余量在障碍物周围 提供了虚拟的栅栏。
[0151] 构思10. -种用于防止起重机负载碰撞的方法,该方法包括:
[0152] 确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块;
[0153] 获取起重机位置周围区域的地图并将地图提供给绘图模块;
[0154] 对起重机位置周围区域中的一个或多个定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍物 信息提供给绘图模块;以及
[0155] 在绘图模块,将负载位置信息、地图和障碍物信息组合到用户可读取的信息包中; 以及
[0156] 将用户可读取信息显示在包括起重机位置周围区域的图形用户界面上。
[0157] 构思11.如构思10所述的方法,还包括:
[0158] 当负载接近障碍物的安全余量时提供信号;以及
[0159] 当负载处于障碍物的安全余量范围内时,对起重机进行超驰控制。
[0160] 构思12.如构思10或11所述的方法,其中的地图选自如下组:地形图、物理图、路 线图、鸟瞰图、卫星图像。
[0161] 构思13.如构思10、11或12所述的方法,还包括:
[0162] 使用实时定位系统(RTLS)标签作为所述一个或多个定义障碍物的标签。
[0163] 构思14.如构思10、11或12所述的方法,还包括:
[0164] 使用实时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合作为所述一个或多 个定义障碍物的标签。
[0165] 构思15.如构思10、11或12所述的方法,还包括:
[0166] 使用包括障碍物的识别符的一个或多个射频识别(RFID)标签;以及
[0167] 在存储有关障碍物的信息的数据库中查找识别符,该数据库包括如下组中的信 息:障碍物的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
[0168] 构思16.如构思10、11或12所述的方法,还包括:
[0169] 使用一个或多个包含如下组中的有关障碍物的信息的射频识别(RFID)标签:障 碍物的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
[0170] 构思17.如构思10、11、12、13或14所述的方法,还包括:
[0171] 将一个或多个定义障碍物的标签集合在一起以定义回避区域,其中为回避区域定 义了与障碍物直接相关的特定属性。
[0172] 构思18.如构思10、11、12、13或14所述的方法,还包括:
[0173] 根据每个障碍物的特性,为该障碍物合并安全缓冲地带的余量,安全缓冲地带的 余量充当障碍物周围的虚拟栅栏。
[0174] 构思19. 一种起重机防撞系统,包括:
[0175] 负载定位器,其用于确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块;
[0176] 地图接收器模块,其用于获取现场地图并将地图提供给绘图模块;
[0177] 标签扫描器,其用于对工作现场的一个或多个定义障碍物的实时定位系统(RTLS) 标签进行扫描,并将障碍物信息提供给绘图模块;以及
[0178] 绘图模块,其用于将起重机位置信息、地图、障碍物信息、以及每个障碍物的安全 缓冲地带的余量组合,该安全缓冲地带的余量基于显示在图形用户界面上的障碍物的特 性。
[0179] 构思20.如构思19所述的起重机防撞系统,还包括:
[0180] 近程监视器,当负载接近障碍物的安全余量时,近程监视器提供信号;当负载处于 障碍物的安全余量范围内时,近程监视器对起重机进行超驰控制。
[0181] 构思21.如构思19或20所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍 物的标签是实时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合。
【权利要求】
1. 一种起重机防撞系统,包括: 负载定位器,其用于确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块; 地图接收器模块,其用于获取现场地图并将地图提供给绘图模块; 标签扫描器,其用于对现场的一个或多个定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍物信 息提供给绘图模块;以及 绘图模块,其用于将位置信息、地图和障碍物信息组合到显示在图形用户界面上的用 户可读取的信息包中。
2. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,还包括: 近程监视器,当负载处于障碍物的安全余量范围内时,所述近程监视器提供信号。
3. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,还包括: 近程监视器,当负载处于障碍物的安全余量范围内时,所述近程监视器对起重机进行 超驰控制。
4. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签是实 时定位系统(RTLS)标签。
5. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签是实 时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合。
6. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签是包 含识别符的射频识别(RFID)标签;所述识别符用于访问数据库,所述数据库存储如下组中 的有关障碍物的信息:障碍物的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度 和障碍物的深度。
7. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签是包 含如下组中的有关障碍物的信息的射频识别(RFID)标签:障碍物的位置坐标、障碍物的类 型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
8. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签被集 合在一起来定义回避区域,其中回避区域被赋予了与障碍物直接相关的特定属性。
9. 如权利要求1所述的起重机防撞系统,其中所述绘图模块根据每个障碍物的特性, 为该障碍物合并了安全缓冲地带的余量,安全缓冲地带的余量在障碍物周围提供了虚拟的 栅栏。
10. -种用于防止起重机负载碰撞的方法,该方法包括: 确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块; 获取起重机位置周围区域的地图并将地图提供给绘图模块; 对起重机位置周围区域中的一个或多个定义障碍物的标签进行扫描,并将障碍物信息 提供给绘图模块;以及 在绘图模块,将负载位置信息、地图和障碍物信息组合到用户可读取的信息包中;以及 将用户可读取信息显示在包括起重机位置周围区域的图形用户界面上。
11. 如权利要求10所述的方法,还包括: 当负载接近障碍物的安全余量时提供信号;以及 当负载处于障碍物的安全余量范围内时,对起重机进行超驰控制。
12. 如权利要求10所述的方法,其中所述地图选自如下组:地形图、物理图、路线图、鸟 瞰图、卫星图像。
13. 如权利要求10所述的方法,还包括: 使用实时定位系统(RTLS)标签作为所述一个或多个定义障碍物的标签。
14. 如权利要求10所述的方法,还包括: 使用实时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合作为所述一个或多个定 义障碍物的标签。
15. 如权利要求10所述的方法,还包括: 使用包括障碍物的识别符的一个或多个射频识别(RFID)标签;以及 在存储有关障碍物的信息的数据库中查找识别符,该数据库包括如下组中的信息:障 碍物的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
16. 如权利要求10所述的方法,还包括: 使用一个或多个包含如下组中的有关障碍物的信息的射频识别(RFID)标签:障碍物 的位置坐标、障碍物的类型、障碍物的移动性、障碍物的高度和障碍物的深度。
17. 如权利要求10所述的方法,还包括: 将一个或多个定义障碍物的标签集合在一起以定义回避区域,其中为回避区域定义了 与障碍物直接相关的特定属性。
18. 如权利要求10所述的方法,还包括: 基于每个障碍物的特性,为该障碍物合并安全缓冲地带的余量,所述安全缓冲地带的 余量充当障碍物周围的虚拟栅栏。
19. 一种起重机防撞系统,包括: 负载定位器,其用于确定起重机的负载的位置并将位置信息提供给绘图模块; 地图接收器模块,其用于获取现场地图并将地图提供给绘图模块; 标签扫描器,其用于对工作现场的一个或多个定义障碍物的实时定位系统(RTLS)标 签进行扫描,并将障碍物信息提供给绘图模块;以及 绘图模块,其用于将起重机位置信息、地图、障碍物信息、以及每个障碍物的安全缓冲 地带的余量组合,该安全缓冲地带的余量基于显示在图形用户界面上的障碍物的特性。
20. 如权利要求19所述的起重机防撞系统,还包括: 近程监视器,当负载接近障碍物的安全余量时,近程监视器提供信号;当负载处于障碍 物的安全余量范围内时,近程监视器对起重机进行超驰控制。
21. 如权利要求19所述的起重机防撞系统,其中所述一个或多个定义障碍物的标签是 实时定位系统(RTLS)标签与射频识别(RFID)标签的组合。
【文档编号】B66C13/18GK104271490SQ201380023889
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2012年5月10日
【发明者】戴尔·赫曼, 柯特·康奎斯特 申请人:天宝导航有限公司
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