用于安全系统的互作用的磁标记场和复杂接近警告系统的制作方法

用于安全系统的互作用的磁标记场和复杂接近警告系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及复杂安全和警告系统。本发明提供安全系统，其包括产生建立边界的磁场的发生器，其中发生器能够接收射频信号。还提供射频装置，其发送射频信号，该射频装置能够感测磁场并且产生射频响应。在该安全系统中，发生器在第一预定时间段期间产生磁场，并且在其之后在第二预定时间段内感测来自射频装置的射频响应信号。本发明还提供通过重叠磁场边界以产生不同的边界而使安全区域形状化。本发明还提供通过调节定时脉冲的宽度而改变磁场的强度。
【专利说明】用于安全系统的互作用的磁标记场和复杂接近警告系统
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求US临时申请N0.60/996, 034的权益，其中发明主旨通过弓丨用结合在本文中。

【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及在工作点的安全系统，并且特别涉及互作用的磁标记场和接近警告系统。已经设计许多方法以保护人们免于被车辆和移动设备撞击、夹住、挤压或另外的伤害。这样的车辆和移动设备可用于地上或地下操作。设备的例子包括:道路建设设备，例如卡车、筑路机、压路机和铺路机等；露天开采设备，例如用于砾石和沙操作的、前悬式装载机、卡车、推土机、输送机和其他项目；地下开采设备，例如连续采煤机、梭车、输送机、破碎机、铲运机、人员运送车(man-trip)、拖拉机和其他项目。设备还包括在仓库和航运港使用的叉式装卸车、起重机和卡车。

【背景技术】
[0004]每年在美国被这样的设备害死数百人。不幸地，已经设计在这些工业操作中保护人们和财产的系统(例如接近保护和防撞系统等)通常不是非常有效的。有时称为防撞系统的新的接近保护系统被开发并且成功地证明在连续采煤机上使用，如在美国专利申请出版物2006/0087443中公开的，其通过引用全文结合于本文。’443出版物的目的是防止遥控连续采煤机的人员被挤压或钉住，并且保护协助使用连续采煤机的其他人员。’ 443出版物还设想向人员提供保护免遭其他类型的移动设备和机器的伤害。’443出版物的系统采用磁标记场和活动构造，其包含被保护的人和保护人免遭其伤害的机器之间的双路通信。向危险靠近采煤机的工人给予警告。警告还提供给机器的操作员。执行措施以使设备固定直到人员能够到达安全位置为止。
[0005]然而’ 443出版物不提供完全足够用于有许多人员在相同工作空间中临近多个设备工作的环境的构造。例如，基本的是，系统的信号或响应仅针对威胁工人的安全的机器和/或该机器的操作员。否则，来自系统的信号或响应将引起对其他不受影响的机器和/或工人的不必要的信号或响应。这样的不必要的信号或响应引起无用的假警报。多年来已经知道假警报和滋扰警报是许多接近保护系统和防撞系统在真实操作环境中失败的主要原因。
[0006]假警报和滋扰警报传统上是部署的接近系统失败的主要原因。在真实工业环境中，接近系统已经经历涉及保护区域的形状的许多形式的错误以及问题。这样的错误和问题在 Department of Health and Human Services 的名为 “Recommendat1nsfor Evaluating & Implementing Proximity Warning Systems on Surface MiningEquipment” 的 N1SH Report RI9672 中论述。
[0007]当警报响起而没有真实危险时发生的事情的示例可以关于由大多数工业车辆的法规要求的标准后退警报来说明。当车辆或机器开始后退时，警报器典型地响起。在有许多车辆或机器的工作环境中，典型地有许多警报器非常频繁地响起。这样警报器很快被工人忽略。这是因为对于每个工人停下考虑每个在他们的工作区域内响起的警报器是不现实的。即使当仅有一台车辆，如果该车辆频繁地后退并且工人频繁地听到警报器响起同时知道他们的安全没有被威胁到，工人将很快开始忽略警告警报器或警报。于是，当他们的安全真的受到威胁时，警报器提供不了保护，因为工人会无视警报器，相信它只是又一个假警报。从而，工人应该仅当存在对他们的威胁时被警告。
[0008]之前的接近和防撞系统在仅可靠地警告对安全的真实威胁而当没有对工人的真实危险时也避免给予警报方面不是有效的。现有技术碰撞警告系统的分析在N0.2007-01-4233 名为“Development and Testing of a Tag-based Backup WarningSystem for construct1n Equipment”的来自 SAE Internat1nal 的出版物中论述。对于仅一个机器和工人在操作的工作点已经发现存在不足。这些不足在复杂工作区域(区域包括许多要素)中放大。另一个接近保护概念已经处于开发中以用于在工作点使用，例如在道路建设地点、露天开采、装车停车处(loading dock)等使用，其中多个机器和车辆常规地彼此紧密协同工作，并且其中许多工人在机器周围的区域内工作。基于测试，已经认识到对于限制限定的危险区域的需要，使得工人可以在侧面或前面靠近车辆而不产生警报。
[0009]安全系统的另一个挑战是车辆和设备的操作员可能频繁地下车和/或离开他们在操作的设备。现有的接近保护安全系统不区别当操作员在乘坐他的车辆或机器中时的情况(其中系统不应该产生警告或采取行动使车辆不动的情况)和其中操作员下车并且在车辆周围移动而这时需要对操作员全面保护的情况。
[0010]考虑到世界范围内射频识别(RFID)技术的快速发展，已经考虑使用RFID技术和方案用于接近保护。使用RFID技术的主要缺点是该方法依靠以电磁波谱中的高频的射频(RF)传输。因为RF系统的一些类型的最大范围是几乎无限的，如果需要多达数英里，由于该原因它可能似乎是防撞系统的好的候选，特别地当车辆以较高速度行驶时。同样，更高的频率可以提供大得多的带宽，其允许实现许多特殊的功能特征。然而，在复杂工作环境中有许多反射RF信号的金属材料和表面，引起RF信号在多个路径上传播。如果RF接收器用于测量RF信号的强度，以便确定车辆和待保护的人之间的距离，则这些在多个路径上的反射可以在测量中引起错误。雷达系统易于识别在限定的危险区域内的大多数任何物体(即使物体对安全没有威胁)。GPS信号也已经发现被附近的设备的反射影响，引起接收器和车辆之间的距离的错误计算。因而，可靠的标记场(例如用于安全区域的)不能用高频RF系统维持。另外，RF信号不容易通过地球地层；如此，人员可能被屏蔽在安全系统保护之外直到太迟而不能采取撤离行动。甚至中频磁场已经发现在电缆和管道上传播，使中频磁场比期望的更不可靠。
[0011]与RF场相反，以低频震荡的磁场已知是稳定的并且可以有效地用于划出安全区或危险区域。这样的技术在给Schiffbauer的美国专利N0.6，810，353和5，939，986中论述，它们通过引用结合于本文。尽管这样的低频磁场的最大实际范围在大多数应用中可能小于50英尺，其大于大多数设备需要或者可取的。典型的拖运卡车将可能最好提供有在20-30英尺范围中的警告区域和在10-15英尺范围中的危险区域。在一些应用中，例如遥控连续采煤机，操作员大部分时间保持在10-25英尺的范围内以便保持与机器和紧挨的环境的良好视觉接触是必要的。在地下矿山中，磁场无阻碍地通过地球地层使得在角落(不在视线中的或另外被阻挡的)周围的工人对于标记场将仍然是可见的。这些磁场不从天线发出而简单地在产生它们的元件周围扩张和收缩，并且很好地适用于标记安全区域和非安全区域之间的边界。已经做出尝试以应用标识信息(ID)到磁场作为接近保护或防撞策略的一部分。然而，对于该方法有严重的限制，特别在工作点包括有许多要素(机器、工人等)的情况下。在低频的带宽被限制，从而限制将典型采用的过程。如果两个相邻的机器同时发送它们的ID，低频场可能冲突，而引起合成场的幅度变化，从而引起数据集中的错误。利用低频标记场，可用的带宽不足以允许快速重新发送数据集和使用算法以去除错误。许多要素之间有许多可能的相互作用，其中的情形有时可能被忽略，但也可能对安全是关键的。
[0012]由多个系统产生的场之间的冲突容易发生。工人可能发现他们自已在一个以上机器的磁场内并且系统响应的协调可能被降低并且是不可靠的。例如，如果用于个人地警告工人安全威胁的个人警报装置在两个机器的两个危险区域中，并且一个是更大的威胁，则个人警报装置必须能够确定哪一个是最大威胁并且相应地响应。同时，机器的操作员需要给予该机器的适合的警报，而不是对第二机器适合的警报。当有在相同区域中紧密地一起工作的三个或四个机器时，关键的是在每个附近的工人和每个的操作员不接收令人混淆的指示。如果警报是令人混淆的，该安全系统将不被使用。需要的是可以可靠地适应具有多个移动要素的环境的接近系统。
[0013]还需要有从每个工人发送信息以记录事件(例如经历的安全相关事件)的方法，以允许使用系统例如在紧急情况期间追踪人员。还需要提供收集涉及个体工人的位置和安全的数据的部件。另外，对于工人需要能够向设备和/或操作员提供互作用的响应。
[0014]此外，尽管低频场用于划出保护区域或危险区域是理想的，因为它们是非常稳定的，但在一些情况下在场形状方面的该稳定性是不利的。例如，存在在一个位置期望工人靠近设备而在另一个位置不靠近的情况。示例是正在后退的卡车。在卡车的一侧的工人有非常低的风险或可能根本没风险；然而，在卡车后面的工人可能有非常高的风险。然而，在卡车后延伸足够远以提供需要的保护的磁场也将对卡车的侧面产生比期望的更大的场。因此还需要能够使标记场形状化成排除工人需要位于的区域和/或例如不出现安全风险的区域。此外，需要的是一种特殊的系统设计和构造用于可靠接近警告或防撞系统，其将避免在许多多样的工业工作环境中存在的许多危险。


【发明内容】

[0015]本发明可应用的工作环境是非常多样的。本文中的篇幅不允许描述所有这些应用。这些环境中的一个，道路建设环境可用作描述本发明的重要和新颖特征的基础。在道路建设地点的一些工人可能暂时在特定机器周围工作然后移动到不同的机器或当另一个机器到达时继续工作。一些工人可能频繁地移动通过机器之间的空间。然而其他可能乘坐在车辆上但也可能从操作一辆车辆切换到另一辆车辆。并且，一些机器可由工人遥控。健全的接近保护系统必须考虑并且能够可靠地保持工人安全同时处理所有这样的操作变量，并且这样做而没有重大的假警报或警告。本发明满足这些要求。
[0016]当要求保护所有移动的设备和人员避免碰撞时，复杂的工作环境向接近保护系统提出较大的挑战。当在区域中有多个工人时，对一个工人的系统响应不干扰、打断、或混淆系统向其他工人的动作是基本的。因此，警告或警报仅针对需要这样的警报的工人而不针对其他工人是重要的。这样，操作员或关联的工人将知道，当他们接收到警报时，警报明确地意在提醒他们采取某个行动以避免或规避危险。
[0017]在一个实施例中，本发明提供安全系统，其包括产生建立边界的磁场的发生器，其中发生器能够接收射频信号。还提供射频装置，其发送射频信号，该射频装置能够感测磁场并且产生射频响应。在该安全系统中，发生器在第一预定时间段期间产生磁场，并且在其之后在第二预定时间段内感测来自射频装置的射频响应信号。
[0018]在另一个实施例中，本发明提供安全系统用于产生形状化的安全边界。该安全系统包括产生具有第一边界的第一磁场的第一发生器，和产生具有第二边界的第二磁场的第二发生器。根据本发明，重叠第一和第二边界产生不同的边界，并且第一和第二磁场按顺序产生。
[0019]在更另一个实施例中，本发明提供用于安全系统的磁场发生器，包括用于产生震荡的定时脉冲的磁场发生器控制器和用于放大震荡的定时脉冲的放大器。发生器还具有绕组和铁氧体，其中放大的震荡的定时脉冲产生通过绕组和铁氧体的电流，从而创建具有强度的磁场。根据本发明，磁场的强度通过调节定时脉冲的宽度是可变的。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]本发明的上述和其他优势和特征将从连同附图提供的下列详细说明更加清楚地理解。
[0021]图1示出根据本发明的实施例的具有安全系统的示范性工作点。
[0022]图2示出根据本发明的实施例的标记场发生器和个人警报装置的示意图。
[0023]图3A-3D示出根据本发明的实施例的具有适合于使标记场形状化的安全系统的车辆。
[0024]图4示出在图3A-3D中图示的安全系统的形状化的标记场。
[0025]图5示出根据本发明的实施例的标记场发生器的示意图。
[0026]图6和7示出根据本发明的实施例的安全系统部件之间的通信的时序图。

【具体实施方式】
[0027]本发明特别可应用于要求人员临近各种危险要素(例如机器、移动设备、遥控机器和操作的车辆等)的工作点。这样的工作环境可包括是内在危险的并且应该避开或只能非常小心地进入的位置。这样的工作环境的示例是露天开采、地下开采、砾石和沙操作、道路建设、仓库、船运码头、焦化厂等等。工人当在这样的环境中进行他们的工作时有时被撞击、夹、挤压或另外伤害。在工作点各种要素之间的碰撞需要避开同时以避免财产损害。
[0028]本发明通过使用新颖方法和用于实践该方法的装置克服现有技术中的限制以用于产生和协调磁标记场并且用于通过RF传输响应于磁标记场。本发明的安全系统还提供特殊功能，这些功能使安全系统更可靠、更加用户友好的、更多用途的并且能够利用内在的系统能力以提供其他益处。
[0029]如本文公开的，各种保护区域可以形状化以适合具体的设备或工作区域配置。从而，产生具有期望形状的安全区域是可能的。另外，本发明的重要方面是操作成脉冲化磁标记场的方法和装置，每个脉冲由低频震荡构成。脉冲在本文中称为PING。装置还操作成响应于PING而脉冲化RF传输，其在本文中称为ECHO。磁场的典型脉冲(PING)将例如在I毫秒期间产生场的73次震荡。RF响应的典型脉冲(ECHO)将例如在250微秒期间产生229, 000次循环。
[0030]本发明是健全的，提供非常可靠的警告系统。除了当有危险时提供警报或采取行动的必要性外，当没有危险时本发明的安全系统不产生假警报。大多数以前的系统在相同限定的一般区域中向多人提供有意义的保护免遭多个机器伤害方面取得很少或没有取得进展。本文描述的PING/ECH0系统在真实工业环境(包括复杂的设备和人员设置)中可靠地提供几乎无错的警告。
[0031]现在参照图1，图示有实现本发明的实施例的工作点的简化示例。图1示出两辆车辆20、40和三个标记场发生器(MFG) 22、44、46。图1还示出三个个人警报装置(PAD) 30、32、34，其由工人么、8、(:携带。图1还示出工人D，携带PAD36，该工人D在操作或驾驶车辆20。
[0032]MFG和PAD是PING/ECH0系统的基本元件并且参照图2更详细地描述。MFG80示出具有微控制器82，其产生低频震荡，其由放大器84放大。低频震荡产生通过在铁氧体90周围的绕组86的低频震荡电流。电容器组件88与绕组86串联连接以产生震荡磁场。选择电容器组件88中的电容器的值以产生以PING/ECH0系统的操作频率的串联谐振电路。典型的电路将包括例如具有大约163微法的电容的大约300微亨的电感值。本发明的串联谐振电路的使用用更少驱动电压产生通过绕组86的更高电流。
[0033]磁标记场92然后在磁标记场发生器80周围产生。磁标记场92以选择的操作频率扩张和衰减。例如大约73kHz的操作频率已经发现是合适的选择。具有本文公开的教导的知识，在磁学、调谐电路和计划的应用中在行的人可以选择操作频率和电路元件以适合具体的应用。例如，操作频率可减小到25kHz (如果L/C比例和用于驱动LC电路的电压不导致大于对于要求的系统响应所期望的上升时间)。高于大约10kHz的更高频率应该在地下开采中避开因为它们易于在电缆和管道上或通过其他金属物体传播。
[0034]图2中还示出个人警报装置(PAD) 60。PAD60具有三个正交线圈62，其感测标记场92，并且进而通过滤波器66和放大器68传递感测的信号/信息进入探测电路64。微控制器70测量信号的强度，并且具有电池71。微控制器70打开RF发送器72以通过天线74发送返回信号76 (ECHO)到发生器80中的接收器天线94。ECHO信号76然后传递到MFG接收器96，其登记ECHO的存在并且发送适当的响应/信息到微控制器82。
[0035]在使用中，MFG微控制器82确定响应于由MFG80发送的PING92是否已经接收到ECH076。MFG微控制器82还确定发射ECHO的PAD所在的安全区域。警报信号发送到位于车辆操作者附近和/或在车辆上的警报系统98。警报信号对于受影响的工人是可听的和/或可见的。对于该配置示出的MFG80的外壳81可以是防爆类型，使得它可在地下采煤或可能有爆炸环境的其他应用中使用。关于MFG和PAD的其他细节(包括例如外壳如何构造)在’ 443出版物中公开，并且通过引用结合于本文。
[0036]再次参照在图1中示出的工作点，系统要素之间有许多可能的合作和潜在的破坏性关系(即使对于该简单示例)。由于具有更多的要素，可能关系的数量快速增加。真实操作环境常常包括许多MFG和许多更多PAD。例如，由于具有四辆车辆或机器、四个操作员和四个其他的工人，各种PAD和由MFG产生的多个安全区域之间有数百个关系和可能的冲突。例如，如果所有标记场被连续地脉冲化，那么在任何点处标记场之间的复合场是这些场的矢量和。如果标记场还包括任何ID或相似数据，它可被其他标记场推翻或引起与其他标记场的冲突，从而产生错误。PAD必须能够测量它们所在的标记场中的任何标记场，测量它们以知道哪个系统(MFG)产生该标记场，并且仅响应于应该响应的标记场。
[0037]例如，考虑梭车正靠近连续采煤机以装载煤矿的情况。梭车必须靠近连续采煤机直到它与采煤机接触，使得两个机器产生的标记场之间有显著的重叠。标记场之间可能有冲突，其进而对于正在那些区域中使用的PAD是成问题的。如果这些场干扰或PAD不能响应于两个机器，则工人将不被完全保护。
[0038]安全系统的警告适当地对应于至少两级威胁，同时对于最严重的威胁给予优先级，这有时是非常重要的。例如，在图1中由磁标记场限定两个区域等级。警告区域28、58是应该避开的区域，因为危险正在靠近。危险区域26、56是工人将处于迫近的危险中并且应该立刻移动到较安全位置或应该使用他的PAD(例如)上的紧急停止特征以停止机器的区域。另外，监视区域24、54可以用于提醒工人他们在配备有接近保护的机器附近(即使他们不在危险中并且可不接收警报)。其他的附加区域可以被限定以允许执行其他的功能，例如授权PAD发送数据用于记录来自PAD在感测的系统或环境的信息。
[0039]安全系统必须能够处理的情况的一些图示如下。参照图1，携带PAD30的工人A和携带PAD32的工人B最初在车辆20的后部，如示出的。携带PAD32的工人B然后从危险区域26移出并且进入车辆20、40的监视区域24、54。同时，携带PAD34的工人C离开他的车辆40的驾驶室并且从危险区域56移动到在第一车辆20的后部的危险区域26，以加入其他两个工人A、B。为了完成位置上的这些变化，工人B、C已经经过两辆车辆20、40的多个安全区域(标记场)。携带PAD34的工人C经过至少四个区域，并且同时经过两辆车辆20、40的区域。
[0040]不仅必须两辆卡车20、40的磁标记场不冲突，而且PAD30、32、34必须不与彼此或MFG冲突。系统能够认出有工人在它们的危险区域26、56中，并且如果没有那么是否有工人在它们的警告区域28、58中，这是重要的。根据本发明，PAD30、32、34警告工人并且系统警告卡车的驾驶员，且没有一个安全系统部件屏蔽或混淆另一个。本发明的系统(其包括例如如下文详细论述的PING/ECH0技术)允许所有这些相互作用快速发生并且没有冲突。
[0041]在’443出版物中已经证明以低频操作的震荡磁场提供在尺寸上稳定的标记场。还已知这样的低频震荡场将穿透大多数材料，包括地球地层；然而，不会辐射能量使得没有多路径反射。缺少辐射是由于发生器元件的尺寸与场的波长(对于73kHz震荡是大于4000米)相比是非常小的。来自使用非辐射磁标记场的另一个益处是磁场的强度与离场发生器的距离的立方成反比例变化，相比之下，来自天线的RF发射与距离的平方成反比例减小。该立方关系减小与其他附近的标记场的冲突量(如与辐射的RF波比较)，并且当确定从传感器到发生器的距离时允许更大的准确度。
[0042]本发明提供可靠和准确的方法用于允许许多活动的要素彼此兼容和合作。在一个实施例中该方法是以可控、半随机化的方式产生磁场的短脉冲，以及从工人携带的感测那些脉冲的PAD或TAG获得响应。通过以半随机化方式产生短脉冲(在产生PING时)，设置定时窗口并且通过使用随机数发生器选择该定时窗口内的震荡将产生时的特定点。同样，如果发送PING的脉冲猝发(burst)，响应于此而可产生ECHO脉冲猝发，这些PING之间的时间间隔可以是小的定时窗口，在持续时间上其可以是仅例如几个毫秒。设置系统使得来自多个PAD的多个ECHO和这些ECHO的反射将不损害正确操作。另外，在系统内提供灵活性以允许提供重要的特殊特征。例如，代替产生单个PING，若干个PING可以由多个发生器连续地产生，并且PAD可以程序化以在对将采取的行动做出逻辑的决定之前等待直到已经接收所有PING为止。
[0043]有各种必须考虑的特殊情况。例如，如果工人位于两辆车辆之间，对工人不构成威胁的车辆一定不能屏蔽更近的或更危险的车辆。还有关键是，操作员知道是否有任何工人潜在处于危险中，而不管有多少工人在工作区域中。并且，如果自动关闭或减速特征正由机器使用，系统还必须能够确定是否有任何情况已经达到这样的潜在危险等级。为了完成这些和其他重要功能，安全系统的部件提供逻辑功能并且快速可靠地通信。这通过使用短历时PING和短历时ECHO的组合、实施狭窄持续时间窗口用于接收PING和发送ECHO、随机时间生成和在信息交换的两端做出逻辑判定而完成。
[0044]PING/ECH0系统向要求的系统能力提供健全的基础。PING在持续时间上是短的并且以半随机的方式每秒发送多次，使得PAD有时间从许多源接收PING。如果PAD在警告或危险区域中，它经由在特定时间的特定持续时间的RF传输通过ECHO来响应指示PAD所在的区域的信息。产生PING的每个系统还具有当前警报状态，其代表安全系统知道工人在保护区域中。如果PING/ECH0序列已经出现并且向系统指出高于当前警报状态的警报等级，系统可在进入更高警报状态之前产生两个或三个或更多PING/ECH0交换的快速脉冲猝发以证实最初的PING/ECH0交换是正确的。脉冲猝发机制设计成避免假或滋扰警报。如果PING/ECH0序列未能确认状态，过程可以每秒重复多次。
[0045]因为这些PING以半随机时间间隔发送出，两个MFG可以产生在时间上重叠的PING，这是可能的。如果PAD在这些MFG中两个的附近，它可能误读场强并且可能响应而产生错误的ECHO。脉冲猝发确认序列(其中多个PING作为一组发送，但由短的固定或随机时间段分开)设计成大大减小假警报信号的统计可能性。PING和脉冲猝发确认序列随机化到这样的程度以致系统会错误地进入警报状态是极不可能的(即使若干系统靠近彼此操作)。例如，一旦第一 PING/ECH0交换已经完成，可以发送三个脉冲，且条件是脉冲之间的间隔从250微秒和5毫秒之间的范围变化的数集中随机地选择。
[0046]PING/ECH0系统的重要方面是可以使给定工作复杂环境中的所有PAD (或TAG)以完全相同的方式响应或可以使一些以不同的方式响应。使工作区域中的所有PAD或PAD的一些组以相同的方式响应提供优势。例如，它们可以各自程序化使得来自偶然同时处于相同区域中的多个PAD的信号将彼此增强。利用该方法，携带PAD的工人可以在该复杂环境内从一个工作点移动到另一个，并且确保具有相同等级的保护。但在要求特殊情况的地方，PAD可以唯一地程序化并且在机器上的系统可以唯一地程序化。例如，如果卡车正被保护免于后退到废土上而掉入深坑中，PAD可以附连到当卡车后退到期望的倾卸点时是在危险区域的位置的杆。它可以设置成感测由卡车后部的电感器产生的场。在卡车后部的电感器将典型地限定危险区域。该PAD的灵敏度可需要设置在由工人佩带的其他PAD的不同的范围中，虽然这是不必要的。将需要考虑该情况和操作场景。但是，PAD还可以程序化以仅响应于在卡车前部的发生器，该发生器对于典型的PAD设置将具有延伸到靠近卡车最后车轴的场。PAD由于已知的序列(其中将由三个发生器产生(典型配置)场)将知道哪个发生器在卡车的前部。然而，这必须非常小心的完成使得标准配置PAD的使用将继续提供相同的保护。
[0047]在一些工作区域，工人必须靠近车辆或机器的侧面，但不应该在这些车辆或机器的后面(至少当它们后退时)。在这些情况下使标记场变窄使得工人可以更靠近车辆的侧面而不启动在他们的PAD上的警报或警告操作员，这是有帮助的。因为低频磁标记场的一个重要特性是它们的形状易于是高度可预测的和不变的，从实践的观点，这些场不能形状化为在车辆或机器的侧面变窄。本发明公开多个标记场发生器的使用以改变标记场的形状。改变磁标记场的形状的一个方法是通过使多个发生器中的一个或多个的相位反向。对场形状的更多控制可以通过考虑根据本发明标记场可不同时存在的事实完成。通过要求PAD处于两个发生器的相同区域中，该区域的形状减小到这些场重叠的范围，因为这两个发生器位于这些发生器之间的重叠的范围更小。如果产生的这些场的电感器例如在卡车的后部角落，那么重叠的场将以卡车的后部为中心并且它们的宽度将由场的强度确定并且PAD对其的灵敏度已经程序化。
[0048]此外，该要求可以放置在PAD上，其通过在微控制器中使用软件以从该区域排除重叠范围(area of overlap)。通过结合PING/ECH0方法与微控制器中的逻辑能力，完成保护区域的有意义的形状化。例如，卡车后退的区域可以靠近卡车的后部开始并且在卡车的后边以箭头形状延伸。这产生保护的理想区域。前面的人员和后挡板的后部将不在警报区域中并且驾驶员将不在警报区域中。
[0049]多个标记场可以通过限制每一个到短期持续时间、产生脉冲或PING而占用相同空间，该脉冲或PING例如在持续时间上可仅是大约I毫秒，其是大约73kHz震荡的73次循环。因为有临近的两个发生器可偶然同步的可能性，使得来自这些发生器的PING同时或几乎同时出现，PING之间的持续时间在时间窗口内随机选择(图6和7)。这样，如果这些发生器偶然同步，响应的ECHO之间的冲突的可能性大大降低。
[0050]已知的问题是响应于其他PING的来自其他PAD的采用RF传输的形式的ECHO可以被MFG80错误地接受为ECH0(图2)。为了解决该问题，MFG80中的接收器96寻找在特定的时间窗口(例如在发送PING后一或两毫秒的时间窗口)期间出现的返回ECHO。此外，预定的时间延迟可在发送PING后和特定时间窗口开始前实施。这样，为了使来自其他源的杂散脉冲(strap pulse)被错误地接受为响应ECHO，它必须出现在精确限定的窗口内。
[0051]但是，仍然有错误可以发生的可能性，即使该可能性是小的。为了确保接收的RF信号是有效ECH0，本发明的系统可以操作成在脉冲猝发中发送一系列PING，然后接收和分析对应的ECHO。该脉冲猝发的PING在下一个PING窗口可从任何其他MFG(其可能已经同时发送PING)获得之前被快速执行。在PAD在两辆车辆或机器上的两个MFG系统的相同区域中，并且它们还在PAD进入这两个MFG系统的区域的时刻偶然同步的不太可能的情况下，PING/ECH0脉冲猝发序列将被拒绝。然而，整个过程将在下一个PING窗口内重新开始，这时将发送下一个随机产生的PING (典型地在0.050和0.250秒之间后)。该整个序列再次同时发生的极小的可能性是如此小以致于它可以被忽略。为了证实ECHO是有效的，上述序列可以非常快地重复若干次。如果对PING的重复序列的所有响应ECHO没有如预料的那样接收到，微控制器82假定最初的ECHO是无效的并且不再采取行动除非随后的PING产生有效ECHO。但是，如果ECHO确认是有效的，微控制器82将采取它被程序化所要采取的行动。
[0052]使用PING的脉冲猝发以确保ECHO是有效的备选策略是在选择的时间段内在随机基础上产生PING，并且要求PING和ECHO的序列被接收以建立已经完成了有效读数和响应。同样，建立用于接收ECHO的定时窗口在一串PING/ECH0交换内可以是可变的以进一步减小来自其他源的噪声被解释为PING或ECHO的可能性。PING和ECHO的长度和接收窗口还可在代表危险的不同等级的响应的时序和/或持续时间上变化。一旦PING/ECH0系统已经根据本发明构造使得PING由磁标记场产生而ECHO由RF链路返回，可采用传输的时序和持续时间以及传输之间的间隔的各种组合。
[0053]因此，可以意识到任何发生器可以产生他的标记场而不干扰另一个场。还由此得出，ECHO可以可靠地指出PAD在警告区域、危险区域或其他限定区域中而没有冲突。在MFG80中的微控制器82然后例如可以可靠地向来自在危险区域中的PAD的ECHO给予优先级超过给予在警告区域中的PAD的优先级。
[0054]PING/ECH0概念的某种多用性通过保护区域或危险区域可以形状化的方式证明。通过使用铁氧体产生的磁标记场具有大约是椭圆的横截面的形状。如上文说明的，标记场是稳定和可靠的，并且保持它的形状。然而，如果使用多个发生器，所得的标记场的形状可以通过本文公开的技术改变。可以使用两个发生器以产生重叠标记场，并且被定时以便不在同一时刻出现。将在这样的工作点使用的PAD然后可以程序化以仅当PAD在这两个发生器的区域内时报警，即仅当PAD感测到来自两个或多个发生器的PING时报警。如果需要，在大型设备上具有三个或更多发生器以产生甚至更受限制的场是可能的。另外，这些重叠的场可以调节成具有不同的强度以便进一步改变区域的形状。根据本发明，由每个MFG产生的这些场的强度的调节可以通过调节驱动通过发生器的电流的脉冲的宽度完成。对PAD中的微控制器编程以对MFG场具有不同的灵敏度，其将调节场的尺寸，由此调节在车辆或机器上的危险区域的尺寸和形状，这也是可能的。微控制器输出信号到发生器使得这些场彼此相反而不彼此增强以便产生特殊的场配置，这也是可能的。可以使用三个或更多发生器以进一步限制或改变保护区域或危险区域。
[0055]区域形状化特征的有效性的示例在图3A-3D和4中示出，其中组合三个发生器的标记场的效果按顺序示出。这些图基于实际测试数据和由
【发明者】组织的测试准备。图3A示出具有前部122和后部124的车辆120。在图3A中，警告区域102和危险区域104由MFG100脉冲化或以别的方式产生。MFG100位于车辆120的左后部。在图3B中，示出MFG140，其位于车辆120的右后部。MFG140创建警告区域142和危险区域144。接着，图3C示出由发生器100、140产生标记场(如在图3A和3B中示出的)的重叠范围。在实施例中，那些重叠范围将是被工人避开的。图3D示出警告区域172、危险区域174和安全区域134，其通过重叠标记场而构建。警告区域172和危险区域174通过要求PAD确定它是否在车辆120的后部上的MFG100、140两者的警告区域102、142内而创建。相似地，PAD将确定它是否在那些发生器的两个危险区域104、144内。安全区域134通过调节由在车辆120的前部上的MFG130产生的场的强度而创建使得警告区域大约到达例如卡车的第三车轴(axel)的位置。
[0056]安全系统的完成的形状化区域在图4中示出。图4示出完整的形状化区域，加上由第三发生器130产生的安全区134。在形状化区域中，安全区134从由MFG100、140创建的重叠的危险和警告区域中排除。用于排除安全区134的一个技术是通过使PAD认出标记场被脉冲化的序列(例如，安全区134将是由PAD感测的第三PING)并且认出由MFG130创建的安全区134的特定强度。图4示出在车辆120附近的三个工人162、164、166和驾驶员160。示出安装的(并且在图5中示出电连接的)两个磁标记场发生器100、140已经放置在靠近车辆120的后部124。来自这些发生器的由区域边界182、184指示的场粗略地近似椭圆的形状，但它们组合成限定警告区域172和危险区域174。这些区域172、174应该避开，除非在工人166的位置的工人确实没有危险并且可能需要在那个位置。本发明的新颖方面是增加代表安全区域134的场，其可以用于取代重叠的危险区域的效果，但仅在已知为安全的区域中。如果PAD在由特定电感器产生的特定场的警告区域内，该了解用于忽略处于其他发生器的区域内。因此，如果两个危险区域相交在某个方向产生大于期望的场，第三发生器的使用允许在第三发生器的方向上限制该场的尺寸。
[0057]如之前说明的，由每个发生器产生的场的总尺寸由输入发生器的功率和由探测场的PAD的灵敏度确定。输入功率和PAD灵敏度可以例如通过软件中的变化调节。由软件做出的对这些参数的变化可以通过使用在PAD上的开关或使用通过向微控制器发信号以做出这样的调节的开关启动。在卡车的后部的两个发生器100、140限定警告区域172和危险区域174期间，第三发生器130限定安全区域134。第三发生器130示出位于其他发生器100、140前面，靠近卡车120的前部122。它也可以位于其他朝前的位置。由该第三MFG130产生的标记场限定安全区域134。当在该区域中时，将没有来自PAD的警报(例如对于工人166或操作员160)。已经限定在卡车的后部要避开的区域并且已经限定后挡板向前的安全区域，使所得的要避开的形状化区域是理想的。
[0058]现在，说明来自PING/ECH0系统的脉冲化如何与来自PAD的脉冲化结合起作用。在图5中示出的框图描绘系统部件的实际设置以产生形状化的危险区域和安全区，如上文描述的。微控制器202典型地在一毫秒期间产生73kHz震荡波形。尽管震荡的频率和震荡的脉冲的持续时间可以程序化，它们必须非常精确地控制。微控制器202决定在脉冲序列中需要哪个电感器204、206、208并且发送信号到与该电感器关联的放大器210、212、214。然后放大这些信号并且所得的电流通过电容器组件216、218、220和电感器204、206、208的串联组合发送。
[0059]电容组件216、218、220可包括调节以允许电路的调谐到谐振以便最大化场的输出。或者，它们可调节以使电路失谐以减小电流量，从而减小标记场的尺寸。如之前说明的，通过调谐电路的平均震荡电流可以通过程序化发送到放大器的波形的宽度而调节。参照图4，由位于区域172的工人162佩带的PAD将测量由MFG100、140两者产生的场的强度并且确定它正测量来自MFG100、140两者的场强，其指示它在两者的警告区域中。来自MFG的脉冲由MFG控制组件200中的微控制器202产生，由放大器210、212、214放大，然后在电感器204、206、208周围推出。这些脉冲由该三个电感器按顺序产生，使得在任何时间点仅一个电感器在产生标记场。这些场脉冲是PING，如本文论述的。
[0060]当由示出在交叉影线区域172中的工人162佩带的PAD确定它在发生器两者的警告区域中时，它准备警告携带该PAD的工人并且向在车辆中的操作员160发送警告。然而，该PAD还检查以确定它是否在安全区域中。如果不在，它响起警报并且还可亮起LED，并且向操作员160发送信号以响起可听警报222和亮起LED224、226，以警告操作员PAD在警告区域中。如果它在第三电感器的警告区域中，例如在PAD166的位置，它将指示工人朝卡车的后面前进太远而不在被后退到上面的危险中，意味它在安全区域134中，并且因此将不设置警报。然而，因为PAD到卡车的后部，它不会确定它在第三电感器的场中，因此它将向工人响起警报(既是可听并且可见地)，并且可听并且可见地警告卡车驾驶员160。
[0061]现在，考虑由工人164佩带的第三PAD。对于在该图示中示出的配置，存在在后部的两个发生器的危险区域重叠的范围，示为双交叉影线，并且PAD164位于该区域中。PAD将响起危险警报并且启动在车辆的驾驶室中的警报(可闻并且可见地)。当PAD164寻找来自第三发生器130的PING时，它将不会被看见因为安全区场已经调节成在卡车124的后面向前几英尺结束。因此，它将在危险区域174中时行动，警告工人164并且警告在驾驶室中的驾驶员160。
[0062]MFG和PAD之间的通信的示范性图在图6中示出，其中线Ml、M2和M3分别描绘MFG1、MFG2和MFG3的输出(脉冲)，如每个MFG发送PING190。线P1、P2、P3和P4分别图示PAD1、PAD2、PAD4和PAD4的输出，该输出是VHF射频ECH0192。在该示例中，所有三个MFG可以从所有四个PAD接收信号，反之亦然。MFGl在标记WlA和WlB的预定时间窗口期间寻找ECHO信号的存在。MFG2在标记W2A和W2B的时间窗口期间寻找ECHO信号的存在。并且，MFG3在标记W3A和W3B的时间窗口期间寻找ECHO信号的存在。
[0063]在图示的示例中，PADl感测来自MFGl的PING190，测量信号强度并且确定它在危险区域中，并且在预定时间延迟后通过在VHF信道上发射脉冲响应。示范性的预定延迟是大约I毫秒，但可以高达大约10毫秒，这取决于其他考虑。PAD2感测来自MFGl的PING190，测量信号强度并且确定它也在警告区域中，并且在预定时间延迟(其可与PADl的预定时间延迟不同)后通过在VHF信道上发射ECHO响应。PAD3感测来自MFG3的PING190，测量信号强度并且确定它在危险区域中，并且在预定时间延迟后通过在VHF信道上发射脉冲响应。PAD4感测来自MFG3的PING，测量信号强度并且确定它在危险区域中，并且在预定时间延迟后通过在VHF信道上发射脉冲响应。
[0064]因为MFGl在时间窗口 WlA期间在VHF信道上探测到ECHO，它作为指示解释为PADl在它的危险区域内的标记场中存在。MFGl还在时间窗口 WlB中感测VHF信号并且确定PAD2也在警告区域内存在。MFG2在它的时间窗口 W2A和W2B中任意期间在VHF信道上没有感测到任何ECH0，并且得出结论没有PAD在它的危险/警告区域任一个中。MFG3在时间窗口W3A期间探测到信号，并且得出结论肯定有至少一个PAD在它的危险区域中。因为无关的脉冲出现在这些时间窗口中是可能的，MFG不引起警报状态直到它们例如在至少两个连续PING后的相同的时间窗口中接收到ECHO。
[0065]现在参照图7，提供关于PING和ECHO的脉冲化怎么可以定时以使PING/ECH0交换发生而没有冲突的细节。图?的左半边300代表对于进入或在警告区域内的PAD的PING/ECHO事件。线302是示出由MFG产生的PING脉冲304的时间线。线306是由PAD产生的ECHO脉冲308的时间线。根据本发明ECHO脉冲308在可从小于一毫秒到几毫秒的预定延迟324后出现。要素310是ECHO事件的细节，并且示出在ECHO事件320内的ECH0308。ECHO事件320由时间段330、332、334和336构成。ECHO事件320代表在MFG中预置的接收ECHO的持续时间窗口。在ECHO事件320内部的ECHO条308代表来自PAD的短脉冲，其必须在例如时间窗口 320的第一时间部分330中出现。
[0066]图7的右侧320代表对于进入或在危险区域内的PAD的PING/ECH0交换。注意在该示例中的ECH0328要求是足够长的以在时间窗口 320的所有时间部分330、332、334、336中出现。还示出两个附加PING304和两个附加ECH0328。三个PING构成脉冲猝发，其中这些PING可分开1-10毫秒。在图示的实施例中，在所有三个ECHO已经在时间窗口内接收到后MFG和PAD设置警报。由于PING是非常短的，可以由MFG每秒产生多个PING，确保可以做出PING/ECH0交换而没有冲突。可以做出统计计算以指出没有来自附近系统的冲突的成功的PING/ECH0交换的高概率。PING可在0.050和0.250秒的窗口内例如大约平均每0.125秒发送一次。
[0067]在第一窗口期间没有来自两个系统的PING之间的冲突的成功的交换的简单机率是124/125。在完整一秒中不能做出成功交换的概率等于(1/125)8，粗略地6X10_16。每当考虑多个发生器、许多PAD、用于形状化的更长脉冲和ECHO之间的可能冲突，在即使半秒中的成功交换的概率是非常大的，保持如此大使得不具有任何实际上的担心。相似地，考虑三个完全随机化的PING/ECH0交换的要求，假PING/ECH0发生的概率是非常小的。测试已经确认非常高的可靠性。应该注意之前提到的关于多路径、反射、干扰等问题不影响ECHO，因为要求仅是在指定时间点接收指定持续时间的脉冲。
[0068]注意在图4中卡车驾驶员160在安全区域134中使得他的PAD将不设置警报并且他自由离开卡车而不进入警告区域172或危险区域174。其他工人可靠近驾驶员160以进行面对面交流而不引起警报。还可以为使用来自卡车系统的倒退信号执行措施以除了当卡车倒退时之外则关闭保护系统，如在SAE =2007-01-4233中描述的评价中完成的。然而，由于安全区域134按照它的方式限定，对仅倒退保护的需要减小了。在一些情况下，仅当车辆在倒退时使系统激活可以产生不安全的状态，因为在卡车处于倒车直到它开始向后移动的时间之间可能不总是有漫长的延迟。对死亡的安全报告显示这是真实的。示例是车辆停在斜坡上使得它可以在离合器合上之前开始倒退移动的情况。
[0069]参照图5，在操作员监视器232中提供电位计228、230，操作员监视器232典型地位于车辆的驾驶室中，电位计228、230用于减小磁场的尺寸(如果这是期望的)。在监视器的外壳中提供孔使得可插入螺丝刀以做出调节。从电位计228、230的位置得到的电压用作微控制器202的输入，微控制器202做出减小(如果必要的话)。该减小通过缩短驱动放大器210、212、214的73kHz方波信号的宽度而在控制组件200内完成。通过缩短这些信号，较少能量输入到谐振LC电路，从而减小通过LC电路的平均电流并且减小磁场的尺寸。
[0070]在操作员监视器232处信号是可得到的以在车辆的电力系统中使用以减慢或停止车辆(如果这在该特征是可取的特定工作环境中对特定车辆适合的)。附加的灯或警报器可以安装在卡车的后部上以对警告或危险状态响起。可以使灯以不同的频率闪烁以区别警告状态和危险状态。相似地，警报器可以采用不同的方式响起用于相同的目的。PAD通常提供蜂鸣声用于警告其中蜂鸣声的速度随着PAD进一步进入警告区域递增，然后给出连续不断的蜂鸣声或三倍快的蜂鸣声以指出它在危险区域中。
[0071]本发明的系统可靠近特别危险区域安装，这可以跟特别位置的地况有关，使得携带PAD的人将在进入区域之前被警告。该系统还可安装在危险设备上并且可操作使得每当人靠得太近时危险设备将被停止。设备可在通过可听的声音或灯光向人发出警告后或与其同时被停止。这些警告可由PAD或由安装在设备上的系统或由两者发出。该类型的区域监视系统可以是电池操作的，使它们是便携的。
[0072]每当PAD进入限定的危险区域时，命令微控制器上的逻辑采用特殊方式操作，称为在警报状态中。一旦在该警报状态中，它开始执行一旦已经确定PAD在危险区域内需要执行的其他功能。活动的警报状态直接确定对于被保护的机器响起哪些(如果有)警报和/或采取哪些其他行动(例如减缓或停止机器等)。该系统还了解其他内部状态信息，例如响应于最近的PING接收的ECHO的历史。仅在多个PING/ECH0序列已经确认PAD在存在危险的区域中后，该系统进入更高的警报状态。仅当已经过去某段时间段而在这段时间段内它没有接收到将指出它应该保留在提高的警报状态中的该类型的ECHO时，该系统进入较低警报状态。
[0073]本发明提供其他特征，其与PING/ECH0接近保护系统协同工作。例如，数据在定期基础上通过RF链路从PAD发送以提供涉及工人的安全的信息并且允许在紧急状态期间追踪工人，后者在地下采矿中是最需要的。同样，系统向工人提供有使用在PAD上的开关的能力以对机器、机器操作员做出响应或通过其他通信信道发送信号(特别在紧急情况期间)。还可作好准备以使用PAD中的RF链路以通过增加麦克风到PAD而发送声音信号，或发送工人可获得的和关于工人的环境的其他信息(例如危险气体浓度、工人的生命身体机能(例如心率)等等)(通过输入该信息到RF发送器)。追踪节点可以放置在工作区域以从PAD收集这样的信息并且转发该信息到其他位置。在MFG中包括存储器模块以存储安全相关信息用于例行安全评价或用于事件后的分析。对于地下采矿应用，这可以包括在紧急情况期间当到地面的通信被打断时通过穿地发送器或通过在矿井内的MF发送器发送信息到VLF或ULF。与PING/ECH0系统一起使用的PAD或TAG可与在地下采矿中佩戴的帽灯组件组合使得它们可以从那个源抽取电力。其他感测装置可以包含进入PAD/帽灯组件以便利用RF传输能力、可携带电源和微控制器。
[0074]本发明还可用于当车辆的速度足够慢时(例如低于大约20英尺每秒(大约6米每秒))避免车辆之间的碰撞。在更高的速度，给出及时警告需要的场的尺寸可大于产生的标记场。标记场的尺寸可以是有限的，因为为了场的尺寸翻倍，对于给定的输入电压，通过电感器的电流必须按八的因数增加，其将要求重大的设备改动。PAD或另一个相似装置与MFG一起放置在车辆上。在来自MFG的PING期间从MFG到PAD的电路用于使PAD失效。如果PAD感测到另一辆车辆在它的警告区域或危险区域中，它警告车辆的操作员。来自MFG的信号可以用于减慢或停止车辆(如果其是可取的)。
[0075]出现即使没有其他工人靠近车辆而需要警告车辆的驾驶员车辆应该停止的情况。例如，当驾驶员倒退卡车到高倾卸点但已经走得太远并且卡车被卡住或更糟地落在倾卸场的突出部分上时，许多人已经被害死而其他人已经被重伤。TAG可以放置在倾卸点以让驾驶员知道何时他们应该不再后退。这样的TAG还可以位于装车停车处(loading dock)上使得当卡车将要接触停车处时卡车驾驶员可以被通知到，从而防止对卡车和/或停车处的损毁。车辆的操作员可频繁地上他们的车辆然后又下来以便执行各种任务。当在他们的车辆上或中时，操作员可能不处于被其他设备伤害的危险中。但是，当操作员离开车辆时，操作员于是可暴露于来自其他车辆的威胁或危险并且需要被保护。该特殊的保护特征可以通过使用在PAD上的开关补充。
[0076]如果工人靠近当前不具有工作的操作员的车辆，该工人可以请求系统指定他为操作员。这通过当在那个机器的警告区域中时按压在他的PAD上的按钮完成。由那个工人携带的PAD将发送请求与该PAD的ID。然后MFG将指定该PAD为属于操作员的并且发送特殊脉冲回到PAD同时该按钮被压下。该PAD将不再报警并且MFG也将忽略它。PAD将周期地发送它的ID，典型地每10秒，作为数据集的一部分。只要该PAD保留在车辆或在车辆上，另一个工人不能变成该车辆的操作员。如果当前操作员离开车辆但在另一个操作员被该车辆指派操作员状态之前回来，PAD将认出该PAD仍然具有操作员状态并且将不响应。
[0077]然而，每辆车辆仅可以有一个操作员。如果操作员离开该车辆使得数据集在对周期的数据集安排的时间段内没有接收到，示出操作员仍然在标记场内，然后该PAD的操作员状态将处于暂停中。如果另一个工人请求该车辆的操作员状态，而之前的操作员具有暂停状态，新的工人将被接受为操作员而之前的操作员将失去他的操作员状态。如果到MFG的电源被短暂地中断，PAD可报警直到发送下一个数据集或直到操作员再次按压开关。如果操作员关闭到MFG的电源并且下车，当另一个工人到来或该操作员返回并且请求操作员状态时过程将从头开始。每当具有PAD的操作员离开车辆(它对于该车辆具有操作员状态)的标记场时，PAD将以正常方式响应于其他标记场。从操作员观点，该过程将是简单的，基本上透明的。当操作员打开到他的车辆的电源时，他的PAD将开始响起。操作员按压PAD上的开关并且将不在给出警告并且PAD将不响应于来自标记场的任何PING。
[0078]上述说明和图仅是本发明的优选实施例的解说性的，并且不是用来限制本发明在其中。在落入下列权利要求的精神和范围内的其的任何主旨或改动将认为是本发明的一部分。
【权利要求】
1.一种方法，包括如下步骤: 在第一预定时间段产生磁场； 感测所述磁场并产生响应信号，当所述警报装置探测到第一强度的磁场时所述响应信号是第一时间长度，并且当所述警报装置探测到第二强度的磁场时所述响应信号是第二时间长度；以及 在第二预定时间段内感测所述响应信号； 其中所述第一强度不同于所述第二强度并且所述第一时间长度不同于所述第二时间长度， 其中，所述方法用于避免碰撞。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤: 提供多个车辆； 提供多个发生器，每个位于相应的车辆处并且每个用于产生相应磁场； 提供多个警报装置，每个位于相应的车辆处并且每个用于感测磁场并产生响应。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括在所述发生器为相应车辆产生所述磁场期间禁用所述警报装置的步骤。
4.一种用于复杂工作环境的接近探测方法，其用于探测携带警报装置的工人或操作者在具有多个车辆的工作地点处的潜在危险位置中的存在，包括下列步骤: 为所述车辆的每个提供多个磁场发生器，所述多个磁场发生器的每个适于产生磁场的ping脉冲; 用磁场发生器产生磁场的ping脉冲； 提供位于多个工人和/或操作者的人员的多个警报装置，每个装置配置用于感测所述装置所在的磁场的Ping脉冲，并且在预定回波时间延迟之后产生回波响应信号； 所述多个磁场发生器接收所述回波响应信号，并响应于在对应于预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，产生磁场Ping脉冲的猝发，ping脉冲的所述猝发是预定持续时间的猝发并且以半随机时间间隔产生； 所述多个磁场发生器，响应于在对应于所述猝发的Ping脉冲的每个的预定回波时间延迟的时间窗口期间接收回波响应信号，识别所述装置位于由所述多个磁场发生器之一产生的特定磁场中。
5.一种用于复杂工作环境的方法，其用于探测携带警报装置的工人或操作者在工作地点处的潜在危险位置中的存在，所述方法包括下列步骤: 第一、第二和第三磁场发生器的每个分别产生第一、第二和第三磁场的ping脉冲,所述第一、第二和第三磁场具有重叠区域，且在每个ping脉冲期间以低频振荡，所述ping脉冲具有预定脉冲持续时间并且以第一半随机时间间隔来产生； 多个警报装置，每个装置感测所述装置所在的所述Ping脉冲磁场的强度，并且在预定回波时间延迟之后产生回波响应信号，其中所述预定回波时间延迟的长度或所述回波响应信号的长度基于所述Ping脉冲磁场的感测强度； 所述第一、第二和第三磁场发生器接收所述回波响应信号，并且响应于在对应于预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，产生磁场ping脉冲的粹发，ping脉冲的所述猝发是预定持续时间的猝发并且以第二半随机时间间隔产生，所述第二半随机时间间隔比所述第一半随机时间间隔短； 所述第一、第二和第三磁场发生器响应于在对应于所述猝发的所述Ping脉冲的每个的预定回波时间延迟的时间窗口期间接收回波响应信号，识别所述装置位于所述第一、第二和/或第三磁场中，并且基于所述预定回波时间延迟的长度或所述回波响应信号的长度，识别所述装置位于所述第一、第二和/或第三磁场的多个区域的特定一个中，每个区域小于所述磁场； 所述多个警报装置中的每个当其感测到所述第一或第二磁场的第一区域时发出第一类型的警报，并且其中所述多个警报装置的每个当其感测到所述第一和第二磁场二者的第一区域时发出第二类型的警报； 其中所述多个警报装置中的每个当其感测到所述第一和第二磁场的至少之一而不是所述第三磁场时发出警报，并且其中所述多个警报装置的每个当其只感测到所述第三磁场或感测到所述第三磁场加上所述第一和第二磁场的至少之一时不发出警报。
6.一种在用于复杂工作环境的接近探测系统中降低误报警的方法，其用于探测携带警报装置的工人或操作者在工作地点处的潜在危险位置中的存在，所述方法包括下列步骤: 为所述车辆的每个提供多个磁场发生器； 所述多个磁场发生器的每个产生磁场的Ping脉冲，所述磁场在每个ping脉冲期间在低频振荡，所述Ping脉冲具有预定持续时间并且以第一半随机时间间隔产生； 多个警报装置，其位于多个工人和/或操作者的人员上，每个装置感测所述装置所在的所述Ping脉冲磁场并且在预定回波时间延迟之后产生回波响应信号； 所述多个磁场发生器接收所述回波响应信号，并且响应于在对应于所述预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，产生磁场ping脉冲的粹发,ping脉冲的所述猝发是预定持续时间的猝发并且以第二半随机时间间隔产生，所述第二半随机时间间隔比所述第一半随机时间间隔短； 所述多个磁场发生器，响应于在对应于所述猝发的Ping脉冲的每个的预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，识别所述装置位于所述多个磁场发生器之一产生的特定磁场中，并且 只发送警报信号到所述装置和所述相应的车辆。
7.—种控制在接近探测系统中的车辆的方法，包括以下步骤: 发生器产生磁场，该发生器接收响应信号；和 警报装置感测所述磁场并产生响应信号； 其中，所述发生器在第一预定时间段生成所述磁场，并且在第二预定义时间段内感测来自所述警报装置的响应信号； 其中当所述警报装置探测到第一强度的磁场时所述警报装置产生第一时间长度的响应信号， 其中当所述警报装置探测到第二强度的磁场时所述警报装置产生第二时间长度的响应信号， 其中所述第一强度不同于所述第二强度并且所述第一时间长度不同于所述第二时间长度；且 当感测到预定强度的响应信号时，所述发生器产生警报信号给所述车辆的操作者并发送信号以关停所述车辆。
【文档编号】F16P3/14GK104269019SQ201410334484
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2008年10月23日 优先权日:2007年10月25日
【发明者】L.D.弗雷德里克, P.L.哈蒙德 申请人:斯特拉塔接近系统有限责任公司