CN102439624A - 具有图像编纂系统的集成式自动化系统 - Google Patents

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CN102439624A CN2010800262767A CN201080026276A CN102439624A CN 102439624 A CN102439624 A CN 102439624A CN 2010800262767 A CN2010800262767 A CN 2010800262767A CN 201080026276 A CN201080026276 A CN 201080026276A CN 102439624 A CN102439624 A CN 102439624A
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埃里克·内特尔顿
罗斯·亨尼西
休·达兰特-怀特
奥利·海达尔·格克特根
彼得·詹姆斯·哈瑟利
法比奥·特泽托·拉莫斯
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

描述了用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法和系统。所述方法包括：接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；接收描述所述区域的不同类数据；将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。

Description

具有图像编纂系统的集成式自动化系统
技术领域
本发明涉及在限定的地理区域内进行集成式操作，尤其是涉及自主设备的操作。本发明具有各种应用，本发明在其可能的实施例之一中应用于采矿自动化系统。
背景技术
控制系统越来越多地用于使工业过程或机器自动化，因为自动化可以提供更高的效率和安全性。随着过程或机器的复杂性的增大，自动化系统也变得更复杂。对于涉及自主操作的情况尤其如此。
可以使用自主操作的复杂应用的一个例子是采矿。例如含金属的矿物或岩石的传统露天采矿通常涉及在钻探、爆破、装载和拖运被释放的材料之后逐步接近矿体。在铁矿石的情况下，从一系列梯段(bench)大块地开采铁矿石并且同时执行各种采矿活动(除爆破以外)，导致不同的设备以及常常人员同时存在于采矿地点。典型地40m长×20m深×10m高并且包含大约8千吨矿石的矿石梯段首先被钻探以形成爆破孔图案，并且钻探残渣被分析，作为更全面分析中的一个步骤，以确定待被爆破的材料平均地看包含高等级矿石、低等级矿石还是废材料。被爆破了的材料由铲、挖掘机和/或前端拖运装载机收集，被装载到拖运卡车中，并从矿坑运走。然后，依据等级确定结果在矿坑之外处理该材料；废材料典型地被用作采矿填充物，低等级矿石被囤聚或者与高等级矿石混合，高等级矿石根据需要被进一步处理以形成可销售的产品。
迄今，在采矿地点只在非常有限的程度上采用自主操作。例子包括自动化拖运车辆在来自集中控制系统的远程控制下的操作。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的设备，该设备包括：
a)用于接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息的装置；
b)用于接收描述所述区域的不同类数据的装置；
c)用于将接收到的所述数据与相应固定地带相关联的装置；
d)用于将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示的装置；以及
e)用于将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示的装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于生成环境的模型的系统，在所述环境中部署了多个设备单元以便从所述环境提取至少一个资源，其中所述环境被划分成具有按操作限定的地理边界的固定地带的层级，所述系统包括：
管理单元，用于配置与所述固定地带相对应的多个模型编纂器，每个模型编纂器包括从由以下建模单元构成的组中选择的建模单元：
a)预提取建模单元，被配置成从第一群不同类传感器接收数据、并将所述数据融合成描述对应固定地带的预提取模型；
b)设备建模单元，被配置成接收与在所述对应固定地带中操作的所述设备单元中的一个或多个有关的设备数据、并将所述设备数据组合成设备模型；以及
c)后提取建模单元，被配置成从第二群传感器接收数据、并将所述数据融合成描述提取到的材料的后提取模型。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括用于控制数据处理系统的操作的机器可读代码，所述代码在所述数据处理系统上执行，以执行一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括记录在机器可读记录介质上的用于控制数据处理系统的操作的机器可读代码，所述代码在所述数据处理系统上执行，以执行一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
根据下面对完整的采矿自动化系统(Mine Automation System，MAS)形式的示例性实施例的描述，将更充分地理解本发明。该描述是通过例示的方式并且参考附图中示出的图解表示来提供的。
当在本文中使用时，除非上下文要求，术语“包括(comprise)”以及该术语的变化如“包括(comprising)”、“包括(comprises)”和“包括(comprised)”不意在排除进一步的添加物、组件、整数或步骤。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的包括MAS系统的实施的用于采矿的集成式自动化系统的高级结构的示意性表示；
图2图示了图1的系统的采矿自动化系统(MAS)；
图3是图2的MAS的采矿规划系统(Mine Planning System，MPS)的图解表示；
图4是图2的MAS的采矿图像编纂系统(Mine Picture CompilationSystem，MPCS)的图解表示；
图5示出了图4的MPCS的融合系统的逻辑示意图；
图6是图2的MAS的采矿控制系统(Mine Control System，MCS)的图解表示；
图7是图2的MAS的高级状态机的图解表示；
图8是图7的状态机的“Run_MAS”状态的状态机的图解表示；
图9图示了根据本发明的一个实施例的从B中的开始位置到C中的结束位置的实体搜索过渡的过渡例子；
图10a-e图示了图9中所示的过渡期间的信息流；
图11是根据本发明的一个实施例的系统的图解表示；
图12是根据本发明的一个实施例的MPS的图解表示；
图13是根据本发明的一个实施例的MCS拓扑的图解表示；
图14是图12的每个任务规划器和图13的MCS之间的通信的图解表示；
图15是根据本发明的一个实施例的MPCS部署的图解表示；
图16图示了图15的MPCS插件与图13的MCS的控制通信；
图17图示了图15的MPCS、图13的MCS和图11中所示的采矿设备之间的通信；
图18是根据图11-17中描述的组件的MAS的配置的图解表示；以及
图19是地理区域的图形表示的例子。
具体实施方式
宽泛地说，下面描述的系统和方法使得自主操作能够在限定的地理区域内实现。在该区域内建立具有按操作限定的地理边界的多个固定地带，并且自主操作系统在所述固定地带内执行具体的自主操作，自主操作系统控制一个或多个自主实体，例如自导引和操作的车辆。管理方的自主系统可以与自主操作系统集成。还可以(但是不必一定)使得操作者能够对管理方自主系统施加超驰控制，并且通过该系统对自主操作系统施加超驰控制。
表述“按操作限定的地理边界”应被理解为意指包围如下地带的边界：在该地带中进行操作或者可以时常进行操作。例如，在采矿地点的情况下，包围活动的梯段装载地带的边界可以是按操作限定的，该边界可以是围绕操作中的拖运卡车可以沿其行驶的静态车道的边界。
所描述的系统和方法具有多方面的应用；例如在采矿、农业、林业、海洋或军事应用中进行自主操作的方法，其中可以在限定的区域中的至少一个地带(具有按操作限定的地理边界)中进行自主操作。例如，在农业应用的情况下，可以采用本发明以帮助实现对在较大农场的固定地带中操作的自主农业机器的控制。
另外如先前指出的以及根据一个示例性实施例，所描述的系统和方法可以在采矿中得到应用，并且本发明可以结合采矿控制系统(“MCS”)。因此，MCS可以可选地与采矿自动化系统(“MAS”)的其它组件一起集成在MAS中，MAS的其它组件可选地包括采矿规划系统(“MPS”)和在本文中称为采矿图像编纂系统(“MPCS”或“MPC”)的采矿分析系统。可以参考表12和13，表12和13列出了本说明书中使用的这些和其它缩写和术语。
该系统集成了操作单元(部署在采矿中的第三方设备系统可以具有它们自己的自动化系统)、图像编纂系统、规划系统和控制系统。
MAS概念的实施需要采用自动化和/或操作人员的采矿区域内有界的、唯一限定的固定地带或空间区域。这些地带中的每一个被看作是一个自动化岛(IoA)，其实际上可以随着时间改变位置或者其边界的形状可以改变，每个以它自己的一组入口点、出口点、规则和约束条件在本地操作。
为了安全，IoA之间应该严格分开，在任何给定的时间，实体都仅在唯一的IoA的控制之下，并且所描述的方法提供用于控制交互作用的手段。可以使用物理障碍物如料堆和栅栏或者虚拟“障碍物”如基于GPS的绘图的组合以使岛/地带分开。由于采矿中的所有实体典型地都具有自定位能力，所以可以配置虚拟障碍物以在实体偏离它们的操作区域时报警或者停止工作。
在最高级，可将整个采矿看作一个IoA。然后可以定义子区域岛的层级，以囊括具体的工作区。例如，可以针对道路网、要钻探的梯段和挖掘区在采矿内抽象地创建分开的IoA。此外，可能期望在给定的采矿情形下根据需要在这些区内创建较小IoA的嵌套层级。移入和移出IoA被严格控制，并且使用过渡地带的概念(下面参照图9和图10描述)来定义入口点和出口点周围过渡被管理的区域。这些过渡地带的作用是为可以发生控制交接的区域提供严格的边界，并且确保除非在经认证的系统的控制下否则实体不操作。
MAS及其组件能够以集中式、分布式或者分散式结构实现。例如，MPC和NCS系统可以是分布式的或者是分散式的，使得每个IoA可以具有负责该IoA的专用的控制单元和MPC实例。同样的系统还可以由集中式结构实现。例如，由采矿图像编纂系统生成的模型可以存储在集中式数据库中，或者可以由集中式控制器计算对所有IoA的控制，并且将该控制传送到每个IoA。
所描述的系统的主要功能块由软件实现。因此，在适当的情况下，在本说明书中使用术语来描述软件实现。
可以在诸如服务器等计算系统形式的适当计算机硬件的帮助下实现图像编纂系统、规划系统和控制系统所需的软件。服务器包括接收、存储和执行适当计算机指令所必须的适当组件。该组件可以包括处理单元、存储器、存储和输入-输出接口。标准的计算硬件还包括用于硬件组件之间通信的总线。适当系统的一个例子是Dell PowerEdge M600服务器，其可以容纳在Dell PowerEdge M1000e外壳中。
可以使用适当的计算机硬件和软件来实现操作单元中的自动化功能。可以在具有备用电源的嵌入式计算机上运行需要在苛刻条件下例如采矿中的单元上运行的软件，该嵌入式计算机包括接收、存储和执行适当计算机指令所必须的适当组件。该组件可以包括处理单元、存储器、存储和输入-输出接口。适当系统的一个例子是由美国加州圣何塞市的AmproComputers公司提供的Ampro LittleBoardTM 800单板机。如果自动化单元被部署在苛刻的条件下，则可以将该计算机系统容纳在保护外壳中。
可以使用支持双向通信的无线通信系统实现单元之间以及操作单元和MAS的组件之间的通信。
1、集成式自动化系统
图1例示了用于采矿的集成式自动化系统的高级结构100。该系统的关键元件包括：
●软件子系统
●嵌入式硬件系统
●传感器系统
●数据融合、处理和存储系统
●智能规划、调度和控制子系统
●自主车辆
●通信网络
自主系统的核心元件是采矿自动化系统(MAS)101，它是分布式实时自动化系统。该MAS包括接口、子系统、逻辑连接和信息传播链路，以连接并支持操作者和普通第三方自动化和信息元件。
1.1操作者控制
人对自主操作的监督是该系统结构的一个方面，并且图1中例示了这一点，其中操作者元件102用于囊括所有人与MAS 101的交互作用。这可以包括物理分布在采矿地点、中央采矿控制室和远程操作中心(ROC)(未示出)的操作者。
该MAS结构可以被构造为允许该系统中的任何元件被人类操作者102查询，并且操作者作用可以被定义为允许控制和监视所有自主处理，有权限取代自主系统或者关闭它们。该级控制是为紧急情况和安全情况而准备的，并且不期望在常规操作期间执行该控制。
操作者的作用的关键要素可以包括：
●监视采矿中的实体的状态；
●管理、规划并调度采矿中的操作；
●处理并管理紧急情况；
●信息系统的监管评估。
1.1.1.链路L-1
表1示出人类操作者102和MAS 101之间的信息交互。仅通过被发送的并且不是特定消息格式或协议的类型的信息描述针对该系统中的所有链路(L-1至L11)描述的信息交换。
图1中例示了链路L-1的位置。人类操作者102能够添加、编纂、更新或删除MAS 101的任何子系统中的信息。该操作者与图2中所示的MPS 201、MCS 203和MPCS 202直接相互作用，并且有能力批准和否决这些子系统中的数据或者任何活动。
表1：MAS 101和人类操作者102之间的信息交换(L-1)
Figure BDA0000119476150000081
1.2.第三方系统
MAS 101的结构被配置成支持来自可作为第三方系统和服务103的现有的和将来的系统的信息。这通过使用系统100内灵活的插件接口组件来管理。可以编写插件以支持外部系统103的表示和MAS 101的元件之间的变换，并且当新的系统可以利用时，可以开发新的插件以确保兼容性。
与MAS 101接口的系统103可以包括信息系统和服务105和/或自动化系统和服务104。第三方自动化系统的一个例子是具有其自己的自主操作系统的车辆，包括其自己的用于向该自主系统发送命令的通信协议。第三方信息系统和服务105的例子包括数据库和规划系统。一些第三方信息系统105可能不本地支持在MAS 101中使用的信息格式。如果需要的话，MAS 101的插件接口可以提供一组变换以转换信息格式。
MAS 101可以与提供专用机器和服务的第三方自动化系统和服务104接口，如：
●自主拖运卡车；
●资源调度程序；
●专用传感器系统和分析方法；以及
●采矿范围的通信服务。
MAS 101的结构使关键接口点容易集成这些第三方自动化系统104的。满足接口规范的那些第三方自动化系统应该无缝集成。
1.2.1.链路L-2
表2示出第三方系统和服务103与MAS 101之间的交互。图1中例示了链路L-2的位置。第三方系统被划分成信息105和自动化104两类。
传送到第三方系统和服务103和从第三方系统和服务103接收到的信息被转换为MAS 101兼容的格式。这可通过第三方系统103内的针对MAS信息格式的本地支持或者通过使用MAS 101内的特殊插件接口来进行。
第三方系统和服务103能够与用于规划和调度功能的MPS 201、用于几何、地质和设备信息的信息融合的MPCS 202和用于控制和监视目的的MCS 203相互作用。
表2：MAS 101和第三方系统和服务103之间的信息交换(链路L-2)
Figure BDA0000119476150000101
Figure BDA0000119476150000111
1.3.采矿自动化系统结构
图2中更详细示出的MAS 101包括一集成系统，该集成系统包括空间上分布于采矿操作中的规划、估计和控制子系统。具体来说，MAS的主功能模块是：
1、采矿规划系统MPS 201，
2、采矿图像编纂系统MPCS 202，以及
3、采矿控制系统MCS 203。
这些系统以图2中例示的完全连接的拓扑操作。
该系统的这些元件之间存在重要的依存关系；MCS 203对MPCS 202具有依赖性，并且MPS 201对MPCS 202和MCS 203二者具有依赖性。因此，当运行MAS 101时的部署顺序为：
1、MPCS 202；
2、MCS 203；然后
3、MPS 201。
1.3.1.链路L-3
MPS 201和MPCS 202之间的信息交换通过链路L-3发生，并且在表3中示出了该信息交换。图2中例示了该链路的位置。
表3：MPS 201和MPCS 202之间的信息交换(链路L-3)。
Figure BDA0000119476150000121
1.3.2.链路L-4
MPS 201和MPCS 203之间的信息交换通过链路L-4发生，并且在表4中示出了该信息交换。图2中例示了该链路的位置。
表4：MPS 201和MCS 203之间的信息交换(链路L-4)
Figure BDA0000119476150000131
1.3.3.链路L-5
MPCS 202和MCS 203之间的信息交换通过链路L-5发生，并且在表5中示出了该信息交换。图2中例示了该链路的位置。
表5：MPCS 202和MCS 203之间的信息交换(链路L-5)
Figure BDA0000119476150000132
Figure BDA0000119476150000141
1.3.4.MAS系统操作
现在考虑该系统的操作以及MAS 101的操作的各方面，包括启动和执行期间的系统状态，以及操作期间的关键信息序列。图3至图6中更详细地示出MAS 101的功能模块。
MAS 101内关键操作的顺序是：
1、创建自动化岛(IoA)以及与其相关的岛控制器602，xIC。自动化岛的创建可以是手动处理、自动处理或者手动和自动处理的结合。手动处理可以涉及操作者在MAS 101的用户接口定义IoA边界。操作者在执行该功能时可以得到MPCS 202的帮助。例如，操作者可以将开采位置、道路、加工厂等识别为IoA。自动创建的IoA可以是设备必须移动到其中的具体开采地点的边界。
2、从采矿规划器301创建作业规划器302。这可以由人类操作者102提供或者由采矿规划器301自动生成。人类操作者102可以再次使用用户接口以及可利用的设备的性能知识来制定作业规划。可以针对数天的活动创建规划，并且可以针对较长期限的活动创建其它规划。来自MPCS 202的信息可被用于建立作业，例如规划什么时间在某位置开采。一些规划可以被自动生成。例如，如果检测到溢出，则可以自动创建规划，以将所需的清除设备分配给溢出位置，或者如果检测到钻探已近部分坍塌，则形成钻探单元重新钻探的规划。可以形成该规划作为“推荐”，人类操作者可以批准、否决或者以修改后的形式批准该推荐，或者可以自动实施该规划，操作者能够在该规划开始之前或之后超驰该规划。
3、针对在作业规划中识别出的每个实体从作业规划器302创建任务规划器303。各个任务也可以被手动或自动创建。一般来说，对于较低级的任务，可以增加自动化量。对于有些任务，该采矿自动化系统可以将子任务的创建留给另一个自主控制单元，例如单独一件设备的自主控制单元。
4、任务规划器303将针对实体的规划传送到xIC层级610中的顶级，其将命令向下传送到此时保持该实体的xIC 602。
5、实体执行适当的任务。这可能需要在IoA之间过渡，请求维护和执行开采操作。
6、当任务完成时，任务规划器303将其状态返回到作业规划器302。当作业中的实体都完成它们的任务时，该作业规划结束。
7、可以删除IoA。
稍后在本说明书中更详细地描述这些序列。
图7中示出MAS 101的顶级状态图700，其例示了操作状态以及操作状态之间的转变705。当被执行时，MAS 101进入初始化状态701，在该状态下配置并启动基础结构。当成功地初始化时，MAS 101进入空闲状态702，该在状态下MAS 101等待来自操作者的命令。从这时开始，MAS 101将或者运行703，或者关机704。如果给出关机命令，则MAS 101的底层基础结构结束。如果运行，则MAS 101启动适当的元件。
图8中例示Run_MAS状态的状态图703，并且在该状态转变中反映出MAS子系统之间的依存关系。当进入802时，该系统顺序经过每个组件的初始化和运行状态。MPCS初始化804之后，运行MPCS 806，直到MCS初始化808。MPCS和MCS运行状态810导致MPS的初始化812。随着MAS 101的全部三个功能模块MPS 201、MPCS 202、MCS 203被初始化，该系统进入MAS运行状态814。
任何错误都会使该系统回复到错误状态，该系统在该状态下尝试解决问题并继续。在MPCS初始化状态804中出错的情况下，该系统回复到MPCS初始化错误状态816。在MPCS运行状态806中出错的情况下，该系统回复到MPCS运行错误状态818。在MCS初始化状态808中出错的情况下，该系统回复到MCS初始化错误状态820。在MPCS和MCS运行状态810中出错的情况下，该系统回复到MPCS和MCS运行错误状态822。在MPS初始化状态812中出错的情况下，该系统回复到MPS初始化错误状态826。
在MPCS和MCS运行状态810中出错的情况下，该系统回复到MPCS和MCS运行错误状态822。在此情况下，MCS将关机824，并且该系统将尝试通过返回到MPCS运行状态806来解决该问题。
在MAS运行状态814中出错的情况下，该系统回复到MAS运行错误状态828。在此情况下，MPS将关机830，并且该系统将尝试通过返回到MPCS和MCS运行状态810来解决该问题。如果这不可以，则该系统关闭相关组件MCS 824或者MPS 830，并且以减少的功能继续进行，直到它准备好，或者如果该错误不能被解决，则在关闭MPCS 832之后以错误834退出。
当发出正常关机命令时，该系统依次结束每个子系统MPS 830、MCS824和MPCS 832，然后干净地退出836。
1.3.5采矿内的系统操作
可以在采矿内操作各种自主系统，并且这些元件与MAS 101接口。这些系统中的每一个通常需要采矿图像编纂(MPC)插件405，用于如下面参照图4描述的将本地生成的信息融合成全局模型。移动实体通常还需要下面参照图6描述的用于岛控制器602的插件606，以提供用于轨迹规划的适当移动模型。
钻探自动化-自动钻探/岩石识别：钻探自动化可以被用于提供钻爆破孔的地点处的梯段的地质和地球物理岩石性质的信息。
钻探自动化-自动调整：用于钻探自动化的自动调整子系统可以被用于在钻探图案中指定的需要孔的位置上实现钻探机的自动调整和定位。
拖运卡车自动化：拖运卡车自动化系统可以由多个拖运车辆构成，这些拖运车辆能够根据时间表从采矿中的一处移动到另一处，并且能够在装载机或装货设备处停靠并且在工厂或尾采矿地倾倒。
采掘面检查：自动化采掘面检查可以采用传感器来获取当前开采的采掘面处的相关信息。
实时化验：可以从在加工厂进行的实时或者近实时的定期化学化验自动获得矿石等级的信息。
铲自动化：铲自动化目的是获取在任意给定时间在哪进行挖掘以及挖掘到什么的信息。该信息可被用于优化和控制材料采掘以及装载处理。
1.4.采矿规划系统
MPS 201负责采矿内的规划和调度操作。这包括短期、中期和长期规划功能，并且MPS 201内的规划可以自动生成或者通过人类操作者生成。例如，采矿生产目标可以指定按照每月、每周和每天的日程安排必须装运的材料的数量和质量。针对这些目标，操作人员与采矿工程师和地质学者一起确定开采的序列块(这被称为露天采场日程安排)以及包括采矿人员、拖运卡车、铲、钻探机等资源的分配。上述规划可以是跨越例如3个月、2年和5年的较长期限的规划。较长期限的规划可以考虑长期经济预测和估计的矿坑总产量等因素。
MPS 201使用图2中所示的信息传播链路L-3和L-4与MPCS 202和MCS 203二者相互作用。由MPCS 202提供的采矿实时估计是由采矿规划系统201为生成和制定规划而使用的底层模型。然后在确定的时间使用MCS 203执行这些规划。
图3中例示MPS 201的内部结构。它包括具有如下三级的层级规划系统：
1、采矿规划被定义为进行采矿中所有操作所需的全部作业的集合，包括将设备和/或人员(也被称为“实体”)分配给这些作业。
2、作业规划是一个或多个分立任务的集合，其可能需要一组同类的或者不同类的实体。这些任务通常被分组以实现公共目的。
3、任务规划是由特定实体执行的一组分立动作。
采矿规划器301是规划层级中的最高级元件，并且当MPS 201启动时创建采矿规划器301。采矿规划器301在采矿的战略层面进行规划操作。
采矿规划器301使用由MPCS 202创建的采矿模型生成规划。来自该模型的可被使用的信息包括：
-采矿的几何形状，其可被用于例如生成推土规划以创建道路或者使现有道路平整以满足承载材料所需的车辆的要求；
-地质信息，其可被用于指出在哪开采。
采矿规划器301根据一组限定的条件生成规划。由人类操作者102将这些条件输入到该系统，人类操作者102还监督所生成的任何规划。操作者102还可以修改和删除MPS 201生成的规划并且添加他们自己的规划。可以输入的条件的例子包括：
-定时条件，例如，钻探规划中的一个孔必须在另一个之前什么时候被钻；
-季节条件，例如，某些作业只能在什么时候被完成，或者只能在该年的某些时间中的什么时候被可靠或有效地完成；
-产品特征条件，例如，从采矿输出的材料应该在哪里被预混合以得到某些矿石混合物；
-设备限制，例如，设备承载材料的能力、车辆的移动条件以及可使用的设备的数量。
该级的操作范围包括规划将来在离散的时间范围上的开采区以及规划基础结构工作。后者的例子包括创建道路的建设和维护的规划，包括定期浇水、坡度减缓和检查。当发生需要创建计划外的规划的事件时，MPS201可以动态地重新调度优先级和现有规划，以适应所需要的活动。
采矿规划器301将采矿的战略规划转换为可由具体实体执行的一系列作业。通过在规划层级中的下一级创建作业规划器302来执行这些作业规划。
采矿规划器301针对每个限定的作业创建作业规划器302的功能作业规划。作业规划由可能需要多个不同类或同类实体来完成的一组分开的任务构成。一旦被创建，作业规划就存在，直到作业被完成或者取消。操作者102具有在适当情况下询问、修改或者删除作业规划的权利。多个作业规划可以同时运行。
MPS 201支持将实体动态和静态地分配给任务。静态分配是指用户将具体的实体预先分配给具体任务的情况，并且实体必须执行该任务。动态分配是指在线重新调度，从而将具体实体分配给具体的任务。
一个高级作业规划器可以是生产规划器(Production Planner，PP)。PP从采矿规划器301接收中期规划作为输入，并且生成可以满足它的作业。它将位置以及由此的IoA与每个作业相关联，而不是与执行它的特定车辆相关联。每个生成的作业被传送到较低级的作业规划器。例如，该PP可以生成在具体位置完成的四个作业，其可以是(以作业名称(位置，Loc)的形式指定，位置是完成作业的地方)：减缓道路坡度(Loc)、推去表层土(Loc)、拾起表层土(Loc)和创建废物贮存(Loc)。在任何时候，生成的作业都是能够并行并且/或者同时执行的作业。
该PP必须做出符合中期规划的决定。采矿规划器301需要在中期规划中确定的并且指定了当前坑壳以及要被开采的下一个坑壳的块时间表，以确定开采的块序列。该PP可以使用该时间表的内容信息来做出关于在哪建设新道路和出入坡道用于当前和将来的操作的合理决定。最后，坑的几何图是在决定用于进出梯段的道路/坡道的建设中使用的必需的输入。
作业规划器302针对作业规划中限定的每个实体创建分立的任务规划器303实例。如果实体类型是已知的，但是该类型的具体实体还没有被分配，则作业规划器302在启动该任务规划之前等待，直到具体的实体可以使用。由采矿规划器301内的调度元件处理将具体实体分配给任务。当作业中的所有任务规划都被完成时，作业规划器302的实例结束并返回。
由生产规划器生成的每个作业被传送到较低级的作业规划器，该较低级的作业规划器负责进一步将该作业细分为能够满足该作业的任务集合(根据该PP操作的一般水平，可能还有中间级作业规划器的中间作业)。在必要时，每个任务指定位置和车辆。考虑到并行和/或同时执行，选择任务。每个任务被传送到任务规划器，用于进一步处理。为了作业规划器创建任务规划，它需要关于设备可用性的信息，即，可利用的卡车、挖掘机、推土机、铲和平路机的总数，以及有关当前设备分配、使用和维护时间表的信息。这些关于采矿车辆的信息应该容易被采矿图像编纂系统的设备模型访问。
例如，从平整道路(Loc)、推去表层土(Loc)、拾起表层土(Loc)和创建废物贮存(Loc)四个作业开始，然后可以创建如下两个任务(其它任务当中的)：拾起表层土(Loc；车辆)，其采用两个参数，要被处理的位置和执行任务的车辆；以及装载(Loc，卡车)，其调度特定的卡车用于在挖掘岛处装载。
一般来说，每个JP负责在采矿中进行的每个不同类型的操作。例如，每个作业规划器可以用于调度钻探和爆破操作，另一个作业规划器用于调度挖掘作业。
作业规划器302针对作业规划中的每个实体创建任务规划器303的实例。它直接与MCS 203通信以执行相关实体的规划。该任务规划可以包括以下信息：
●实体的目标位置；
●要执行的一组离散任务；以及
●用于执行任务规划的时间表。
例如，任务规划器可以从作业规划器接收车辆任务拾取表层土(Loc；车辆)作为输入并且生成满足它的动作时间表。该时间表被传送到采矿控制系统用于执行。例如，如果由作业规划器分配给任务拾取表层土(loc；车辆)的车辆是卡车10并且表层土位于位置A，使得该任务是拾取表层土(locA；卡车10)，那么动作序列的一个例子可以是行驶(locD，locB，卡车10)、行驶(locB，locA，卡车10)，服务(挖掘机1，卡车10)。该时间表意味着该卡车必须从其当前位置locD经由道路locB移动到locA并且服务于在那的挖掘机。必要时，该卡车在装载之后所作的将通过解析由作业规划器生成的另一个任务来指定。在上述例子中，下标表示各位置和车辆。
为了生成每个车辆的任务规划，考虑由MCPS通过融合传感器数据创建的采矿的拓扑表示。可用于考虑该拓扑表示的一个方式是作为图表。图19示出使用图表代表采矿的例子。在该图表中，每个大圆点代表自动化岛。大圆点之间的连线示出IoA之间的连接。如果连接两个大圆点的连线存在，那么车辆可以从一个大圆点行进到另一个大圆点。该图表可以在线更新，使得如果不能预知的事件需要关闭道路时，连接到对应大圆点的连线可以被去除并且在生成时间表时不考虑该连线。
另外，可以利用权重(图19中未示出)为每个连线打分。该权重可以是许多因素的函数，包括被调度以在两个大圆点之间行进的车辆的数目、道路的坡度、道路的长度、被调度以在IoA中操作的车辆的性质(例如，满装卡车、空卡车、轻型车辆)以及与创建符合规划并且确保采矿安全操作的最佳时间表相关的其它因素。一些连线可以具有无穷大权重，其表示即使特定的IoA是满运作的，它也已经达到最大能力。例如，安全规则可以规定不多于4个车辆可以在同一时间共享一个道路。结果，如果4个车辆已经被排定行驶于一特定道路，那么必须为第5个车辆生成另一个道路。
可以使用图19中示出的图表，针对当前在IoA开采02处服务于挖掘机ex02的分配的变量名为卡车01的拖运卡车生成时间表。该作业可以规定该卡车必须在高等级贮存处shg01倾倒。由该拖运卡车的动作构成的时间表将是：
服务(ex02；开采02)
行驶(开采02；坡道02)
行驶(坡道02；坡道01)
行驶(坡道01；rd01)
行驶(rd01；rd04)
行驶(rd04；rd05)
行驶(rd05；rd06)
行驶(rd06；rd07)
行驶(rd07；坡道06)
行驶(坡道06；shg01)
卸载(shg01)
该时间表被传送到采矿控制系统MCS用于实施，其将返回状态信息。
在高等级贮存处卸载之后，该拖运卡车可用于另一个任务，可服务于同一挖掘机、另一个挖掘机或者转到燃料添加和维护中心fm01。
1.4.1.链路L-6
采矿规划器301和作业规划器302之间的信息交换通过链路L-6发生，并且在表6中示出该信息交换。图3中例示了该链路的位置。所有的作业规划器302将由采矿规划器301创建。
表6：采矿规划器301和作业规划器302之间的信息交换(链路L-6)
  L-6
  源   采矿规划器
  目的地   作业规划器
  L-6.1   关于作业规划的信息
  源   作业规划器
  目的地   采矿规划器
  L-6.2   关于作业规划的信息
1.4.2.链路L-7
作业规划器302和任务规划器303之间的信息交换通过链路L-7发生，并且在表7中示出该信息交换。图3中例示了该链路的位置。所有的任务规划器303将由作业规划器302创建。作业规划可以包含一个或多个任务规划。针对在采矿中操作的每个实体存在任务规划器303。
表7：作业规划器302和任务规划器303之间的信息交换(链路L-7)
  L-7
  源   作业规划器
  目的地   任务规划器
  L-7.1   关于实体任务规划的信息
  源   任务规划器
  目的地   作业规划器
  L-7.2   关于实体任务规划的信息
1.5.采矿图像编纂系统
图4和图5中例示了MPCS 202，其起到将来自种空间、频谱和地质传感器(未示出)的信息集成为采矿的单个公共操作图像的功能。可以基于来自各传感器的信息实时进行该集成。下面描述的具体MPC实例融合了传感器数据并且在层级中传送融合后的数据。词语“图像”不局限于视觉图像，而是更宽泛地指采矿的多维数据表示或特征。该数据可以包括图像数据。MPCS 202以多种尺度和分辨率操作，将来自地上或空中的广大区域的传感器的信息与来自车辆或其它平台上的局部传感器的信息集成。一般来说，传感器与具体MPC实例一起使用。然而，在一些配置中，可以将广大区域的数据分割，并且分割后的子集可以与不同的MPC实例相关联。
MPCS 202以公共形式代表不同类型的信息，并且其具有两个关键元件(如图4中所示)：
1、一个MPC管理器401；以及
2、MPC融合实例402，包括(如图4中所示)一个“母”MPC 403和通过链路L-9链接到母MPC 403的两个“子”MPC 404。
MPC实例402形成层级410。尽管图4中没有示出，但是在适当的情况下MPC实例402可以与期望的母MPC、子MPC等层级410相互连接，包括例如具有至少一个链接到一个或另一个子MPC 404的“孙”PMC(图4中未示出)。在一些实施例中，MPC实例的层级410和xIC的层级之间具有一对一的关系，xIC的结构规定了MPC实例的结构。
每个MPC实例402具有专用于它连接到的设备和人类操作者的插件405。该层级的较低级的MPC实例402的通信信道所需的带宽由与MPC实例402接口的插件405的性质决定。
通过使用模型插件405可以访问MPC信息。模型插件405是“插入”该系统的软件元件，使得它们具有对内部MPC信息的完全访问。然后使用一般的MPC实例402作为框架并且通过针对每个不同信息类型编写能够更新底层MPC表示的具体模型插件405来建立该融合系统。例如，可以在接收到新的传感器数据时或者在接收到表示设备已经改变位置的信息时通过模型插件405进行更新。可以实时地或者基于确定的时间或者当出现另一个更新触发时进行该更新。该结构允许如果或者当新的信息类型可以利用时扩展MPCS 202以使用该新的信息类型而不需要重写该系统的现有元件。
此外，每个MPC实例402可以具有任意数目的插件405，每个插件可以进行不同的任务。MPC插件405典型地具有以下功能：
●读取MPC状态信息并输出给用户；
●读取MPC状态信息，转换到另一格式并输出；
●利用关于实体姿态(位置和方位)的信息更新MPC模型；
●利用来自岩石识别系统的新信息更新MPC模型；
●利用来自采掘面检查系统的新信息更新MPC模型；
●利用来自第三方系统的新信息更新MPC模型。
MPC管理器401是当系统启动时创建的MPCS组件。其功能仅是管理可以空间上分布在采矿和远程操作中心ROC上的层级MPC融合实例402的网络。它不保持融合的信息并且它不进行融合操作。
MPC管理器401的关键职责是创建、删除、配置和管理MPC实例402的网络。基于发送到MPC管理器401的信息动态创建和管理这些实例402。
1.5.1.链路L-8
MPC管理器401和MPC实例层级410(母模块403和子模块404)之间的信息交换通过链路L-8发生，并且在表8中示出该信息交换。图4中例示了该链路的位置。在该系统的启动操作期间创建MPC管理器401，并且MPC管理器401在需要时创建MPC实例402。
MPC管理器401负责创建、更新和删除MPC实例402。每个MPC实例402被分配有用于在MPC层级410中识别该MPC实例402的具体地址或指数。
表8：MPC管理器401和MPC实例402之间的信息交换(链路L-8)
  L-8
  源   采矿图像编纂管理器
  目的地   采矿图像编纂(母模块和子模块)
  L-8.1   关于创建/更新和删除MPC实例的信息
  源   采矿图像编纂(母模块和子模块)
  目的地   采矿图像编纂管理器
  L-8.2   关于MPC实例状态的信息
MPC实例402一般被设计为能够支持层级拓扑410。每个MPC实例402具有与其母MPC实例403相同的性质和算法。子MPC实例404可以作用于可以从它们的母MPC 403获得的信息子集。当作用于总信息状态的子集时，对于带宽以及子MPC实例404的信息处理能力的要求相应减小。
1.5.2.链路L-9
母MPC 403和子MPC 404之间的信息交换通过链路L-9发生，并且在表9中示出该信息交换。图4中例示了该链路的位置。母MPC 403和子MPC 404二者都由MPC管理器401创建。
子MPC 404可以从其母MPC提取、复制或更新MPCS 202表示的区域。母MPC 403和子MPC 404实例二者都可以由MPC管理器401修改或删除。
表9：母MPC 403和子MPC 404之间的信息交换(链路L-9)
  L-9
  源   采矿图像编纂(母模块)
  目的地   采矿图像编纂(子模块)
  L-9.1   MPC表示
  源   采矿图像编纂(子模块)
  目的地   采矿图像编纂(母模块)
  L-9.2   MPC表示
参考图5，MPC实例402包括负责监视采矿性质的三个主要模型。地下模型单元501保持采矿地质和几何的多尺度概率表示。地上模型单元502保持处理和贮存的材料的表示。设备模型单元503保持设备的表示。
在要求2008年3月4日提交的澳大利亚临时申请的优先权的、作为PCT申请PCT/AU2009/000265提交的标题为“Method and system forexploiting information form heterogeneous sources”的公共转让的申请中描述了使用地下模型、地上模型和设备模型生成环境的模型的方法和系统，该申请的全部内容通过引用包含于本文中。
地下模型单元501负责保持和更新地下材料的几何和地质的多尺度概率表示。该模型中包括几何性质(墙壁、梯段等)、孔位置和钻探图案、地质信息如页岩沉积、带状铁建造(Banded Iron Formation，BIF)和铁矿石地带、化学成分以及这些地带的机器性质，包括岩石因数和硬度。
地下模型单元501将来自诸如勘测504、岩石识别505、采掘面检查506、化学化验和探测孔等来源的信息集成为更好的模型并且预测地下材料的几何结构和地质情况。该信息在许多尺度上是空间上不均匀的，并且必然是不确定的。
数据融合引擎507基于公共数据作为应用程序操作。结合的融合操作的输出被识别为公共操作图像(common operating picture，COP)508，基于来自所有信息源的综合证据对空间和地质性质的最佳估计。针对不同类型的估计采用不同的融合算法和方法。例如，对地质结构的最佳空间估计可能需要使用描述数据的空间相关性的高斯过程模型，可以从不规则的空间棋盘形布置和来自离散分类器的地质类别信息获得最佳表面模型。使用针对数据融合的客户结构可以将不同的数据融合算法合并到该系统中。
COP 508包含由统计置信界限取得的定量几何、地质和地球物理性质的最佳估计。可以通过来自采矿中的任何其它服务提供者的具体数据请求来访问该信息。数据请求可以来自自动机器，如钻探机(其需要用于控制和优化操作的信息)、个别决定作出者如规划者，其需要信息来规划开采操作、或者本地的或远处的显示单元。需要支持不同类型的请求，包括受限制的空间区域中的请求或者实时或近实时需要数据的请求。
地上模型单元502在地下与集中质量一致单元510中使材料(当它被挖掘、运输和贮存时)与地下资源估计509一致。地上模型单元502将来自地下模型单元501的信息与(例如来自铲传感器511的)数据融合以在从采掘面去除材料期间获得数量和等级的估计。由集中质量融合引擎512进行融合。在拖运期间传播该信息，并且使该信息与通过在工厂对材料流的勘测和化验得到的观测值一致，并且使该信息进一步与后期工厂贮存勘测一致。地上模型单元502生成与地球物理和化学属性相关联的集中质量模型513。质量模型513理想地依赖于在资源模型的开采后改进中使用的挖掘点。质量模型513可以根据需要估计采矿中所有可利用的库存的位置和等级。关于未挖掘的、被破坏的库存的信息由地下模型单元501使用。
地上模型单元502描述从地下到贮存出料的流动。从根本上来说，在材料从通过该系统从地段流动到火车时，模型513必须保存质量和属性。该处理中的每个步骤包含识别本地流动特征的勘测。这些勘测需要被融合以使材料保存一致。当前的估计必须可用于材料管理和调度。
设备模型单元503保持并更新与设备位置和状态有关的信息514。该信息的大部分可通过现有的卡车和铲派遣系统获得。设备模型515提供接口，可以通过该接口在这些现有系统和MPC系统202之间交换信息，并且特别地使地上模型单元502能够使梯段处的材料模型与通过工厂的材料流一致。设备模型515接收设备位置、配置和状态。
1.6.采矿控制系统
现在参考图6中例示的采矿控制系统(MCS)203。MCS 203在所需要的任意数目的固定地带(在本文中称为“自主岛”、“自动化岛”或“IoA”)内起作用，这些IoA在限定的采矿区域内具有按操作限定的地理边界，并且与自主岛相关联，岛控制器602(“xIC”或“xIC实例”)由一个xIC管理器603管理。
当MCS 203启动时创建xIC管理器603，并且xIC管理器603的功能仅是管理空间上分布在采矿和ROC上的xIC实例602的网络。它本身在自主岛内不执行任何控制功能。
xIC管理器603的关键职责是创建、删除、配置和管理xIC实例602的网络610。基于发送到xIC管理器603的信息动态创建和管理这些实例。
xIC实例602提供用于所有IoA的公共控制系统。每个xIC实例602可以与所有其它xIC实例相同，并且所有xIC实例都由xIC管理器603创建和管理。如图6中所示，按照由IoA在采矿内的空间位置确定的层级配置网络610中的xIC 602。该层级的顶级对应于囊括整个采矿的IoA，然后如图6中所示，该系统分别按照接下来的各层递推地分布“母xIC”604和链接的“子xIC”605。xIC实例602与自主岛存在1∶1的映射，并且如果在运行中的IoA内创建子IoA，则母xIC 604对该子IoA具有完全控制。类似地，如果在运行中的子IoA内创建孙IoA，则子xIC 605对该孙IoA具有完全控制。
MCS 203的控制是层级的，并且因此控制任务可以分成高级任务和低级任务。母xIC 604可以监视子xIC 605的控制任务。xIC可以指导或监督在自动化岛内操作的自主实体的控制系统。因此，例如，自主车辆可以接收高级命令“移动到位置x”。然后对该自主车辆或一组自主车辆的本地控制负责控制该车辆的系统和执行器，以将车辆移动到指定位置。换句话说，MAS 200通过MCS 203对最高级IoA内的自主操作进行管理方控制，管理方执行包括对较低级自主系统的作业或任务控制的功能，较低级自主系统响应于接收到的作业或较高级任务命令管理它自己的任务。
链路L-10
xIC管理器603和xIC实例602之间的信息交换通过链路L-10发生，并且在表10中示出该信息交换。图6中例示了该链路的位置。当执行MCS 203时创建xIC管理器603。xIC管理器603负责创建、更新和删除xIC实例602。xIC实例602负责控制具体IoA内的活动。
表10：xIC管理器603和xIC实例602之间的信息交换(链路L-10)
  L-10
  源   xIC管理器
  目的地   xIC实例(母模块和子模块)
  L-10.1   关于创建/更新和删除xIC实例的信息
  源   xIC实例(母模块和子模块)
  目的地   xIC管理器
  L-10.2   关于xIC实例的状态
1.5.2.链路L-11
母xIC 604和子xIC 605实例之间的信息交换通过链路L-11发生，并且在表11中示出该信息交换。图6中例示了该链路的位置。母xIC 604和子xIC 605二者都由xIC管理器603创建。
表11：母xIC 604和子xIC 605之间的信息交换(链路L-11)
  L-11
  源   岛控制器(母xIC)
  目的地   岛控制器(子xIC)
  L-11.1   关于实体任务规划的信息
  L-11.2   关于在自主岛中注册和注销实体的信息
  目的地   岛控制器(子xIC)
  源   岛控制器(母xIC)
  L-11.3   关于实体任务规划的信息
  L-11.4   关于在自主岛中注册和注销实体的信息
尽管核心xIC实例都是相同的，但是每个IoA可以通过使用插件以不同的控制规则、优先级或实体操作。如下所述，实例602具有两个不同类型的插件，所谓的“行为插件”607和“实体模型插件”606。
每个进入IoA的实体首先被注册在相关的xIC(例如605)中，该注册由母xIC 604协调，稍后在本说明书中详细描述。
每个xIC 602与每个IoA的至少一个MPC实例402相互作用。这是从上述地下模型单元501、地上模型单元502和设备模型单元503获得信息以在IoA内执行任务所必须的。
行为插件607指定IoA的具体特征，该具体特征可以包括在该IoA内可以操作的装置、可以在该IoA内执行的操作、该IoA的类型、关于该IoA的未授权的实体和动作的信息以及用于在该IoA内执行任务的规则和规章。
实体模型插件606用于两个主要目的：
1、专用于特定类型的实体，给定的插件606使xIC 602能够生成对相关实体的适当控制。
2、给定的插件606指定与实体的通信接口。
每个xIC 602需要IoA中每个实体的适当实体模型插件606，并且对任一时间可以连接的插件的数目没有限制。
使用实体模型插件606与实体通信意味着关键控制接口标准在插件606和xIC 602之间。任何可以针对与每个不同类别实体的通信生成单独标准。该插件接口确保具有能够在所有不同类别实体上通用的单一标准。因此，尽管在插件和钻探机之间传输的信息可能不同于在插件和拖运卡车之间传输的信息，但是xIC 602和这两个插件之间的接口是通用的
现在考虑在IoA内控制的执行。
利用分配给称为操作地带或操作岛的采矿空间区域的软件元件配置控制系统203的层级610。控制系统203被具体设计为提供灵活性以能够在同一采矿或采矿区域内安全操作人类系统和自主系统的混合，并且以下包含对MCS 203内核心功能的描述。
操作者102使用MAS接口定义新的IoA，然后其将该信息发送到xIC管理器603。操作者102被要求指定参数，如：
●岛边界；
●过渡地带；
●连接到的MPC实例402；
●行为插件607；以及
●物理部署地址。
当所要求的参考都被设定时，xIC管理器603根据给定的规范创建xIC实例602。新的xIC实例602启动将其自己注册到层级610中母xIC604的处理，并且等待确认。然后母xIC 604将对新岛的边界内的所有实体的控制过渡到新xIC控制器。xIC 602利用指定的MPC实例402注册其MPC插件405，然后向xIC管理器603确定其状态。xIC管理器603警告MPCS 202该岛存在并且是活跃的，并将该状态返回给操作者102。
改变IoA地理边界的处理与创建新IoA的处理类似。可以在该系统中的各点激起该改变。例如，操作者可以使用MAS接口来指定需要改变。操作者指定修改的岛边界，并且如果需要的话，可以定义修改后的岛的一个或多个过渡地带。
在一些配置中，可以有岛边界的自动变化。例如，地段的尺度可以根据计算出的钻探图案自动增加或减小。在另一个例子中，挖掘地带的地理边界可以随着挖掘的进行自动增加。
当岛边界改变时，该系统可以检查以确保改变前岛内的实体在边界改变后仍在该岛内。如果作为边界改变的结果，实体落到该岛外，则对该实体的控制过渡到另一个IoA。例如，如果xIC实例605的边界改变，则对先前在xIC 605内的实体的控制可以过渡到层级610中的母xIC 604。
类似地，如果边界的改变意味着实体将落入该边界内，则对该实体的控制过渡到改变后的IoA的xIC。该过渡可能需要改变后的岛的xIC和其母xIC之间的握手。
改变现有岛的边界的一种可选方法是删除该岛，然后用重新定义的地理边界创建新岛。
如果IoA要被删除，则操作者102向xIC管理器603发送命令，然后xIC管理器603向相关xIC 602发送删除命令。xIC实例602必须将对其边界内的所有实体的控制转到层级610中它的母xIC 604，然后从母xIC604中注销它自己。如果成功的话，该实例注销其MPC插件405，向xIC管理器603确认状态，并结束。MPCS 102和操作者101被警告xIC 602已被删除。该序列中的该阶段对应于创建处理中的该阶段。
2.过渡
图9例示了当实体从一个地带移动到另一个地带时所涉及的组件。
使用基于拉的机构进行从IoA过渡或者在IoA之间过渡，其中接收IoA 901通过母岛903发出对实体902的请求，然后母岛903与基础904(当前负责的岛)协调。然后使用双握手协议过渡实体902。该过渡发生在过渡地带906、907内的具体端口905处。该过程是在进入一区域之前加到实体的二次控制，并且仅在该实体已经完全过渡时才去除先前的控制权。
一般的程序是：
1、找到囊括要求的任务所需的整个区域的最低层。这被认为是母IoA903。
2、接收方xIC 910(在监督母IoA 903的命令下)为在需要的端口905处接收实体902而创建空间。
3、然后基础xIC 912(在监督母IoA 903的命令下)判断实体902是否能够被释放并且过渡到需要的端口905。
4、然后母IoA 903通过命令基础904将实体902移动到过渡端口905以及其给定的过渡地带907来协调(并且必要时解释)该过渡。
5、当该实体进入过渡地带907时，开始注册处理。这是握手的第一部分。这需要实体902通知基础xIC 912，基础xIC 912通知母xIC 914，母xIC 914通知接收方xIC 910。在此期间，实体902是开放的，以接收未来的针对在接收xIC 910的过渡地带906中的动作的操作。然后实体902接收来自接收方901的二次控制。作为接收xIC 910的初始化的一部分，对实体902给出地理范围、过渡地带范围和行驶路径以执行成功过渡。当实体902已经过渡到接收xIC 910的空间906时，开始针对基础xIC 912的注销处理。这在离开接收方的过渡地带906之前完成。
实体902保持控制列表，接收xIC 910在过渡期间通过该控制列表获得二次控制。安全命令优先，而不管发出该命令的控制器。
已经开发出了符合在采矿地点实施的“锁占有者(lockholder)”政策的控制结构。该控制添加与添加个人隔离锁类似。因此，特定xIC的控制“锁”只能由该xIC去除。此外，在xIC中操作需要该xIC的控制“锁”。在过渡地带906、907中添加和去除控制。因此，当实体902在基础的过渡地带907中时接收方xIC 910将其控制“锁”添加到实体902。当实体902过渡到接收方LoA 901(并且受控于其xIC 910)时，基础xIC 912将在接收方的过渡地带907内“解锁”控制。
参考图10a-10e，图中示出实体902“实体X”在母xIC 914“母A”的监督下从基础xIC 912“基础xIC B”经由端口905“端口P”过渡到接收方xIC 910“接收方xIC C”的例子。
在图10a中，母xIC 914建立该过渡。在图10b中，母xIC 914在过渡地带906和907中将控制从基础xIC 912转交给接收方xIC 910。在图10c中，基础xIC 912控制实体902过渡到过渡地带907。在图10d中，基础xIC 912注销对实体902的控制，并且接收方xIC 910在接收地带901接管对实体902的控制。
在图10e中，示出整个过渡处理所需的所有握手信号。
控制过渡的处理遵循以下序列：
1、A→C：询问：你能接受X吗？
2、C→A：确认
3、A→B：询问：你能解除X吗？
4、B→A：确认
5、A→B：命令：将X移动到端口P
a、B→X：命令：移动到P的轨迹、过渡的坐、B中的地带。
b、X→B：确认，状态更新
c、X→B：进入的过渡地带
d、B→X：控制非独占，能够从C接收将来的控制消息
e、X→B：确认
6、B→A：状态更新：准备过渡
7、A→C：命令：C向X发送将来控制命令
a、C→X：启动IoA C(范围、轨迹地带等)、将来的控制、过渡地带中的轨迹等
b、X→C：注册进入
c、C→X：确认
d、X→C：确认
8、C→A：状态更新和确认
9、A→B：命令：注销B
a、B→X：注销控制
b、X→B：注销消息/确认
10、B→A：确认
11、A→C：注销确认
a、C→X：授权执行C过渡地带之外的轨迹
b、X→C：确认
12、C→A：确认
还可以将该过渡视为下面例示的时间序列：
Figure BDA0000119476150000331
在岛间过渡的时间序列
该序列对实体X 902的控制列表随着X 902进入过渡地带907，穿过端905，以及退出过渡地带906而变化。当进入过渡地带907时，基础xIC 912具有一次控制，然后将二次控制过渡到接收方xIC 910。这样，在端905之前，接收方910可以传送并前馈控制。在跨进接收IoA 901之后，基础xIC 912仍然保持通信以允许它注销。除了安全性以外，对于基础xIC 912释放被清除并且被分配给实体过渡的资源来说，注销是重要。因此：
Figure BDA0000119476150000341
在岛之间过渡期间控制损耗的时间序列
该结构的另一个方面是实体902在完全操作控制之前得到用于其将来规划的航路点或轨迹。当实体902已经过渡到接收方过渡地带906时，不需要基础xIC 912给出轨迹或规划。因此：
Figure BDA0000119476150000342
将来轨迹的时间序列
将任务命令从任务规划器308传送到控制层级610的顶级。两种类型的移动是相关的：
1、开采移动-设计用于改变采矿的几何或体积内容的任何控制；以及
2、标准移动-所有其它控制。
然后将命令向下传送到层级610的负责所讨论的实体902的xIC实例602。xIC实例602将任务命令转换为轨迹，并将其发送到实体902用于执行。
3.采矿地点操作的例子
现在为了例示MAS结构100，描述采矿地点操作的简化的、代表性的例子。然而，应该理解，给出该例子是用于例示MAS功能的关键方面，而不是覆盖实际开采操作的所有方面。参考图11提供该描述，图11例示具有处理工厂1102的露天采矿，处理工厂1102通过唯一道路1104连接到梯段1106和进行装载的邻近区域1108。在下列子标题下描述采矿操作的各方面。
3.1.规划
图12例示适用于该例子的MPS配置。首先假定挖掘面装载区域1108中的材料被开采并且被运输到处理工厂1102，MPS 1202中的作业规划器1206被用于创建作业规划以在适当的位置挖掘所需的材料量。该作业规划将挖掘机1116、四辆卡车1112和推土机1114分配给该程序。这些实体固定由操作者来分配，但是系统100也能够根据需要动态调度车辆。然后作业规划器1206为每个实体创建任务规划器1208。如图14中所示，任务规划器1208通过MCS 1304执行规划。任务规划器1208将各实体的规划传送到xIC层级1304的顶级，采矿控制器1314；然后采矿控制器1314将命令向下传送到每个附属控制器：工厂控制器1316、道路控制器1318、梯段装载控制器1320和采掘面装载控制器1308。采掘面装载控制器1308附属于梯段装载控制器1320。通信链路1402还将信息从MCS 1304返回到与任务规划有关的MPS 1202(参见表4)。
3.2.自动化岛
针对图11中标识的每个地理区域创建IoA。在最高级，整个采矿是IoA 1110，并且在该采矿内，工厂1102、道路1104和地段1106分别成为单独的IoA。最后，在该梯段内创建采掘面装载IoA 1108，以在装载时包围挖掘机1116和卡车1112。图13中示出该例子的MCS 1304的xIC层级1302。随着开采操作的进行，采掘面装载岛1108和梯段装载岛1106的地理边界可能变化，以匹配当前的操作位置。
3.3.控制IoA
采矿IoA具有采矿控制器1314。工厂IoA 1102具有工厂控制器1316。道路IoA 1104具有道路控制器1318。梯段装载IoA 1106具有梯段装载控制器1320。采掘面装载IoA 1108具有采掘面装载控制器1308。
如图13中所示的每个IoA控制器具有行为插件(例如，采矿IC 1314的插件1324)，其提供例如在地理区域内的确切控制行为、条件和规则的细节形式的参数。例如，在工厂1102周围实体或道路规则的优先级可能不同于梯段1106处的。
采矿中的每个实体被注册到其地理区域的岛控制器。因此，这些岛控制器每个具有它们正控制的车辆(实体)的模型插件。例如，采掘面装载IoA 1108具有挖掘机1310和卡车1312二者的模型插件，道路IoA 1104具有卡车插件1306，并且梯段装载IoA 1106具有卡车插件1326和推土机插件1328。由于插件包含实体的模型，所以可以使用唯一的插件控制同一岛中的多个同类实体。
xIC管理器1322的关键职责是创建、删除、配置和管理xIC实例的网络1302。基于由xIC管理器1322接收到的信息，例如从采矿规划系统接收到的作业或任务，动态创建这些实例。
该系统的部署配置最好具有尽可能接近相关岛运行的岛控制器的软件。这使得控制器以最小的等待时间与岛中的实体通信，并且减少了对只与小区域有关的采矿范围信息传递的需要。下面给出作为例子的部署：
a)采矿IoA控制器1314：它可以运行在采矿的中央处理设备的服务器上。
b)工厂IoA控制器1316：可以在该工厂建立处理设备，以允许将控制器空间上定位在该场地。
c)道路IoA控制器1318：当道路网分布在采矿时，岛控制器最好可以在中央处理设备上运行。
d)梯段IoA控制器1320：该梯段的控制器可以在挖掘机1116上运行。该实体停留在该岛内，但是卡车和其它车辆可能有规律地过渡。
e)采掘面装载IoA控制器1308：用于采掘面挖掘的控制器与梯段岛控制器1320一起方便地运行在挖掘机上。这允许此二者之间固定的有线高带宽通信。
3.4.采矿图像编纂
图15示出该例子的MPCS 1502。该系统的一个可能的部署配置具有如图15中例示的各种MPC装置，这些MPC装置为：
a)采矿MPC 1508：该MPC装置是MPC层级1506的核心，并且包含全局采矿操作图像。它可以通过与采矿岛控制器1314的有线高带宽连接运行在中央处理设备上。在该例子中，它仅具有一个连接的插件1510，用于使MPCS 1502外的系统和操作者能够访问融合的MPC信息。
b)道路MPC 1512：道路MPC装置提取道路区域的信息。它可以通过与道路岛控制器1318的有线高带宽连接运行在中央处理设备上。它包含具有以下功能的模型插件：
1、道路监视1514：利用来自车辆的道路表面数据更新地下几何模型；
2、装置姿态1516：利用车辆姿态信息更新设备模型；
3、道路xIC 1518：使能够与道路岛控制器1318接口。这使岛控制器1318能够访问融合的MPC信息，并且允许道路MPC 1512访问来自控制器1318的轨迹信息。
c)工厂MPC 1520：工厂MPC装置提取工厂区域的信息。它可以通过与工厂岛控制器1316的有线高带宽连接，在位于工厂的处理设备上运行。它包含具有以下功能的模型插件：
1、工厂监视1522：利用来自工厂的实时化验信息更新地上模型；
2、设备姿态1524：利用车辆姿态信息更新设备模型；
3、工厂xIC 1526：使能够与工厂岛控制器1316接口。这使岛控制器1316能够访问融合的MPC信息，并且允许工厂MPC 1520访问来自控制器的轨迹信息。
d)梯段MPC 1528：梯段MPC提取梯段区域的信息。它可以通过与梯段加载岛控制器1320和采掘面加载岛控制器1306二者的有线高带宽连接运行在挖掘机上的处理设备上。它包含具有以下功能的模型插件：
1、梯段监视1530：当材料被挖掘时，使用铲斗扫描来更新地下和地上模型。
2、设备姿态1532：利用车辆姿态信息更新设备模型。
3、梯段xIC 1534：使能够与梯段加载岛控制器1320接口。这使岛控制器1320能够访问融合的MPC信息，并且允许梯段MPC 1528访问来自控制器1320的轨迹信息。
4、采掘面加载xIC 1536：使能够与采掘面加载岛控制器1308接口。这使岛控制器1308能够访问融合的MPC信息，并且允许MPC 1528访问来自控制器1308的轨迹信息。
该例子中的梯段岛1106和采掘面装载岛1108被配置成在同一MPC实例1528上操作，以减少运行的MPC的数目并且因此减少该系统的复杂性。然而，可选的策略是具有额外的用于采掘面装载岛1108的MPC实例，并且接受额外的计算和复杂要求。
3.5.系统集成
图16图示了MPCS 1502和MCS 1304之间的连接链路。当每个xIC实例被创建时，它向MPC实例注册xIC插件。
工厂xIC 1316在链路1602上向工厂MPC 1520注册工厂xIC插件模型1526。道路xIC 1318在链路1604上向道路MPC 1512注册道路xIC插件模型1518。梯段加载xIC 1320和采掘面加载xIC 1308分别在链路1606和1608上向梯段MPC 1520注册梯段xIC插件模型1534和采掘面加载xIC插件模型1536。
通过这些链路，控制器从每个MPC实例接收最新状态信息，并且将规划的轨迹信息发送到每个MPC实例。在该例子中，梯段加载IoA 1106和采掘面加载IoA 1108二者连接到同一MPC实例1528。由于这两个岛控制器都部署在同一实体挖掘机上，所以此二者可以使用公共的MPC实例1528。重要的是，MPC实例1528应该部署在与控制器1320、1308相同的物理位置处，并且通过硬连线链路连接以提供两个通信链路1606、1608，因为它们形成控制环的一部分。
图17例示采矿1110中的实体MCS 1304(包括卡车1112、推土机1114和挖掘机1116)和MPCS 1502之间的控制环。为了清楚，将图16中例示的MPCS 1502和MCS 1304之间的通信概括为单个链路1702。
将控制信息发送到实体的xIC实体插件模型包括卡车插件1306、1326、1312、推土机插件1328和挖掘机插件1310。在通信链路1706上传送该信息。然后将来自实体的信息发送到MPC插件：道路映射插件1514、设备姿态插件1516、道路xIC插件1518、梯段监视插件1530、设备姿态插件1532、梯段xIC插件1534和采掘面加载xIC 1536。该信息在实体和MPC插件之间的通信链路1704上发送，并且被用于融合成适当的MPC模型。这示范了采矿中的实体MCS 1304和MPCS 1502之间的控制环。
图18例示该例子中的MAS 1800的所有元件如何形成集成系统。由整个采矿地点1110定义的自动化岛由MAS 1800控制。MAS 1800包括MPS 1202、MCS 1304和MPCS 1502。在如图14中所示的双向通信链路1402上进行MPS 1202和MCS之间的通信。在双向通信链路1802上进行MPS 1202和MPCS 1502之间的通信，以向MPCS 1502提供有关管理MPC实例的信息和有关实体的任务规划的信息，并且向MPS 1202提供有关MPCS配置的信息以及来自地下模型、地上模型和设备模型的信息(参见表3)。如参照图16描述的，在通信链路1702上进行MCS 1304和MPCS 1502之间的通信：MCS 1304接收有关MPC实例的信息和来自设备模型、地下模型和地上模型的信息；MPCS 1502接收关于MCS配置、实体的轨迹规划以及任务状态的信息(参见表5)。
图中例示的以及上面描述的实施例涉及采矿应用。应该理解，存在与集成自主控制相关的许多其它应用领域，包括林业和农业。图2的自主系统可被用于在一个区域内建立具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的各种应用中控制设备的自主操作。
在采矿应用中，术语“地下信息”是指与地下材料的几何、地球物理和地质有关的信息以及与挖掘前已经发生的或者将要发生的开采活动有关的信息。地下或者未挖掘的材料是还没有被挖掘的材料。几何信息代表与采矿、梯段等的位置和几何结构有关的信息。它还包括与现有的或者将被钻探的孔的位置以及它们的尺度有关的信息。这构成钻探图案。此外，几何信息还可以具有与在孔中提供的炸药的数量和成份有关的相关信息。使用地下信息，可以估计地下材料的数量和库存。地下信息还可以包括采矿的不同地带的化学和机器性质。所有地下信息都被融合以形成地下模型。
在农业应用中，术语“地下信息”可以指关注的区域中的土壤和有经济价值的植物或农作物。地下模型通过感测获得要求的区域上的几何、化学成分和农作物健康的集成图像。更一般地，术语“地下信息”分类为“预提取”信息、“预干涉”信息或者“预处理”信息，并且是指在连续重估条件下的动态过程中在一些起始参考点或者相对起始参考点处描述一区域的信息。该区域资源可以例如是经过下面提到的设备的干涉或处理的矿、农业资源或者林业资源。在更宽泛的意义上，“地下信息”不在文字上局限于与“地”有关的信息，而是可以例如指海洋资源。
在本描述中，将第二类信息称为“地上信息”。在采矿应用中，“地上信息”是指与提取到的或者地上的材料，包括贮存和处理中的材料，有关的信息。该信息包括但不限于地上材料的地球物理、化学和等级以及它在采矿中的位置。使用地上信息，可以估计地上材料的库存和数量。地上信息被融合以形成地上模型。
在农业应用中，地上信息可以例如描述收获的农作物。更一般地，地上信息分类为“后提取”信息、“后处理”信息或者“后干涉”信息，该信息描述从地下(预提取)信息描述的环境提取或收获的材料。在一些应用中，地上标注不在文字上涉及“地”，而是可以例如指收获的海洋资源。
词语“设备信息”是指与资源处理应用中使用的多个设备有关的信息。设备是在将材料从地下或预处理环境过渡到地上或者后处理环境中使用的器械。例如，在采矿操作的背景下，“设备信息”是指与采矿中或者其操作者使用的多件设备有关的信息。设备信息包括但不局限于设备的数目、位置、状态、部署和类型。它还包括调度和后勤信息。所有设备信息被融合以形成设备模型。
术语“自动(automatic)”是指执行通常被严格限定的具体定义的任务的系统或处理。“自动”暗指遵循一组限定的规则并且以限定的方式对限定的刺激作出反应。“自动化系统”是具有一些自动组件或性质的系统。
术语“自主(autonomous)”是指更复杂的系统，因为该系统能够响应于未知的次级，并且在没有它们的环境的完备知识的情况下也能够起作用。典型地，自主系统不需要人类干预就能响应于其环境中至少一些可不预知的变化。
关于地下信息、地上信息和设备信息的三个模型可被用于形成在监视和开发采矿等环境中使用的全面集成图像。该模型还可以应用于林业和农业应用中用于估计的信息的融合，例如，地下信息如土壤性质与地上信息如农作物或收获收据的融合。在该例子中，设备或操作单元可以包括拖拉机、犁以及其它农业设备。
类似地，地下信息的融合还可被用于排水或灌溉应用。进一步的应用还可以包括用于估计海洋或其它液体的性质的信息的融合。海洋的例子包括使用地下信息来估计海洋温度和盐度等性质。“地上”类型估计可涉及包括从海洋提取到的鱼或矿物的任何海洋资源。在海洋应用中，设备实体可以例如包括渔船、网和潜艇，并且“地下”模型可以例如包括声纳建模。
在本说明书中，术语“融合”是指组合来自多个源的信息以创建数据模型，或者将新信息与已有的数据模型的信息结合以更新该数据模型。所述多个源可以是同类的也可以是不同类的源。来自多个源的信息典型地具有不同的特征，例如数据精度，但是提供关于相同勘测参数的信息，例如描述物体位置的坐标。融合来自不同类的源例如多个传感器的信息的理由是提高从勘测值估计的值的精度。信息的融合还可以指用新信息更新旧信息，例如用车辆的新位置替换车辆的位置。信息的融合可以使用融合算法。后处理模型或者地上模型以及设备模型的一个实现可以使用卡尔曼过滤器、信息过滤器或者用于信息融合的颗粒管理器。然而，也可以应用任何其它融合算法。
应该理解，在说明书中公开和限定的发明延伸到文本或图中提到的或显然的两个或两个以上的个别特征的所有可选择的组合。所有这些不同组合构成本发明的各种备选方面。
表12：缩写列表
  AHT   Autonomous Haul Truck，自主拖运卡车
  AP   Access Point，接入点
  BIF   Banded Iron Formation，带状铁建造
  CAES   Computer Aided Earthmoving Picture，计算机辅助土方图像
  COP   Common Operating Picture公共操作图像
  HLSA   High Level System Architecture，高级系统结构
  ID   Identification，标识
  IoA   Island of Automation，自动化岛
  JP   Job Planner，作业规划器
  MAS   Mine Automation System，采矿自动化系统
  MCS   Mine Control System，采矿控制系统
  MP   Mine Planner，采矿规划器
  MPC   Mine Picture Compliation，采矿图像编纂
  MPCS   Mine Picture Compliation System，采矿图像编纂系统
  MPS   Mine Planning System，采矿规划系统
  OEM   Original Equipment Manufacturer，原始设备制造商
  PVA   Position，Velocity，Attitude，位置、速度、姿势
  ROC   Remote Operations Centre，远程操作中心
  TP   Task Planner，任务规划器
  UML   Unified Modelling Language，统一建模语言
  VPN   Virtual Private Network，虚拟专用网络
表13：控制系统术语
Figure BDA0000119476150000411
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收与移动设备单元有关的不同类数据；
c)将与所述移动设备单元有关的接收到的所述数据与所述移动设备单元所处的固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述多个固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述自主操作用于从所述区域提取至少一个资源，并且其中所述固定地带的所述数据表示和所述地理区域的所述公共数据表示都包括从由以下模型构成的组中选择的模型：
描述所述地带或区域以及所述地带或区域内的所述至少一个资源的预提取模型；
描述在所述地带或区域中操作的设备的设备模型；以及
描述在所述地带或区域内提取到的材料的后提取模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预提取模型包括所述地带或区域的空间描述。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述预提取模型包括所述至少一个资源在所述地带或区域中的分布的估计。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
将来自所述数据表示的信息提供给控制所述区域内的所述自主操作的控制系统。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括定义与所述固定地带的层级组织相对应的所述数据表示的层级结构。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
接收指定至少一个固定地带的更新后的边界的信息。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述地理区域包括采矿。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的方法，其中接收到的所述数据包括描述所述至少一个资源的、从由所述资源的化学、物理、地质、地球物理、矿物学和环境性质构成的组中选择的信息。
10.根据权利要求11所述的方法，其中所述预提取模型包括所述至少一个资源的分布和等级的描述。
11.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中所述地理区域选自于由农业区域、林业区域和海洋区域构成的组。
12.一种用于生成环境的模型的系统，在所述环境中部署了多个设备单元以便从所述环境提取至少一个资源，其中所述环境被划分成具有按操作限定的地理边界的固定地带的层级，所述系统包括：
管理单元，用于配置与所述固定地带相对应的多个模型编纂器，每个模型编纂器包括从由以下建模单元构成的组中选择的建模单元：
a)预提取建模单元，被配置成从第一群不同类传感器接收数据、并将所述数据融合成描述对应固定地带的预提取模型；
b)设备建模单元，被配置成接收与在所述对应固定地带中操作的所述设备单元中的一个或多个有关的设备数据、并将所述设备数据组合成设备模型；以及
c)后提取建模单元，被配置成从第二群传感器接收数据、并将所述数据融合成描述提取到的材料的后提取模型。
13.根据权利要求12所述的系统，包括与所述环境相对应的模型编纂器，与所述环境相对应的所述模型编纂器被配置成将与所述固定地带相对应的所述模型编纂器的模型集成为所述环境的公共表示。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中与所述固定地带相对应的所述模型编纂器包括使得在所述对应固定地带中操作的设备的数据系统和所述模型编纂器之间能够通信的接口模块。

Claims (19)

1.一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接收不同类数据包括接收描述部署在所述区域中的至少一个设备单元的数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤b)包括接收与移动设备单元有关的数据，并且步骤c)包括将与所述移动设备单元有关的数据与所述移动设备单元所处的固定地带相关联。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述自主操作用于从所述区域提取至少一个资源，并且其中所述固定地带的所述数据表示和所述地理区域的所述公共数据表示都包括从由以下模型构成的组中选择的模型：
描述所述地带或区域以及所述地带或区域内的所述至少一个资源的预提取模型；
描述在所述地带或区域中操作的设备的设备模型；以及
描述在所述地带或区域内提取到的材料的后提取模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预提取模型包括所述地带或区域的空间描述。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述预提取模型包括所述至少一个资源在所述地带或区域中的分布的估计。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
将来自所述数据表示的信息提供给控制所述区域内的所述自主操作的控制系统。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括定义与所述固定地带的层级组织相对应的所述数据表示的层级结构。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
接收指定至少一个固定地带的更新后的边界的信息。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述地理区域包括采矿。
11.根据权利要求4至10中的任一项所述的方法，其中接收到的所述数据包括描述所述至少一个资源的、从由所述资源的化学、物理、地质、地球物理、矿物学和环境性质构成的组中选择的信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述预提取模型包括所述至少一个资源的分布和等级的描述。
13.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中所述地理区域选自于由农业区域、林业区域和海洋区域构成的组。
14.一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的设备，该设备包括：
a)用于接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息的装置；
b)用于接收描述所述区域的不同类数据的装置；
c)用于将接收到的所述数据与相应固定地带相关联的装置；
d)用于将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示的装置；以及
e)用于将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示的装置。
15.一种用于生成环境的模型的系统，在所述环境中部署了多个设备单元以便从所述环境提取至少一个资源，其中所述环境被划分成具有按操作限定的地理边界的固定地带的层级，所述系统包括：
管理单元，用于配置与所述固定地带相对应的多个模型编纂器，每个模型编纂器包括从由以下建模单元构成的组中选择的建模单元：
a)预提取建模单元，被配置成从第一群不同类传感器接收数据、并将所述数据融合成描述对应固定地带的预提取模型；
b)设备建模单元，被配置成接收与在所述对应固定地带中操作的所述设备单元中的一个或多个有关的设备数据、并将所述设备数据组合成设备模型；以及
c)后提取建模单元，被配置成从第二群传感器接收数据、并将所述数据融合成描述提取到的材料的后提取模型。
16.根据权利要求15所述的系统，包括与所述环境相对应的模型编纂器，与所述环境相对应的所述模型编纂器被配置成将与所述固定地带相对应的所述模型编纂器的模型集成为所述环境的公共表示。
17.根据权利要求15或16所述的系统，其中与所述固定地带相对应的所述模型编纂器包括使得在所述对应固定地带中操作的设备的数据系统和所述模型编纂器之间能够通信的接口模块。
18.一种计算机程序，所述计算机程序包括用于控制数据处理系统的操作的机器可读代码，所述代码在所述数据处理系统上执行，以执行一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
19.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括记录在机器可读记录介质上的用于控制数据处理系统的操作的机器可读代码，所述代码在所述数据处理系统上执行，以执行一种用于生成地理区域的数据表示作为在所述区域内进行自主操作的辅助的方法，所述方法包括：
a)接收指定在所述区域内具有按操作限定的地理边界的多个固定地带的信息；
b)接收描述所述区域的不同类数据；
c)将接收到的所述数据与相应固定地带相关联；
d)将与所述固定地带相关联的接收到的所述数据融合成所述固定地带的数据表示；以及
e)将所述固定地带的所述数据表示集成为所述地理区域的公共数据表示。
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