CN105279296B - 用于测量仓的内容物的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了用于测量仓的内容物的方法和系统。公开了一种方法、非暂时性计算机可读介质和系统，该系统包括：置信水平模块，其被布置为响应于检测信号，计算被估计的上表面的点，且将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；其中，所述检测信号由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射内容物的上表面的至少一部分而产生；以及估计器，其被布置为基于被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平来计算上表面的估计。

Description

用于测量仓的内容物的方法和系统

技术领域

本发明涉及库存的监测和过程的测量，且更特别涉及用于测量仓的内容物的系统和方法。

背景技术

对液体库存的监测通常是简单的。相比之下，对由堆在如筒仓的仓内的颗粒物组成的散装固体库存的监测往往很难。这些散装固体库存的例子包括用于建筑的水泥和沙子、粮食、化肥等。仓内的散装材料的水平的测量是一个尚未完全解决的问题。仓内的状况通常是不利的(灰尘、极端的温度等)和存储在仓内的散装材料的内容物往往没有平坦的表面且不总是各向同性的。其他的困难来自于使用的仓形状的广泛种类和一些仓内的易爆环境。

本文使用的术语“仓”的范围包括用于散装颗粒固体的任何储存容器，其结构限定了用于容纳和存储固体的内部容积。这样的仓可能会在上面封闭、下面封闭和四周封闭，如当仓是筒仓、器皿或槽的情况，或者可能是上面开口或一个或多个侧面开口。在下面的本发明的详细描述中使用的“仓”的例子是筒仓；但是对本领域的那些技术人员将明显的是如何将本发明的原理应用到任何类型的仓。

已知五种主要的方法用于如筒仓的仓的内容物的连续测量。

机电(yo-yo)水平传感器主要由在一卷带的一端的砝码构成。砝码被允许在筒仓内下降到内容物的顶表面所位于的深度。当砝码被定位于内容物的顶部时，带内的张力松弛。砝码然后缩回至顶部设置点。内容物的高度根据缩回砝码所需的时间或根据测得的带的长度推断出。

诸如yo-yo传感器的机械设备是不可靠的。它们易被灰尘堵塞和被筒仓内的诸如泵和杆的障碍物卡住。

超声水平传感器基于超声波发射和接收原理工作。来自发射机的高频声波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有有限的范围且在存在灰尘时工作欠佳。此外，这种装置需要定制设计以用于不同类型的筒仓。

雷达水平传感器基于电磁波发射与接收原理工作。来自发射机的电磁波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这类传感器复杂且昂贵。

电容传感器测量两个金属杆之间的电容或金属杆和地面之间的电容。由于筒仓的内容物具有与空气不同的介电常数，电容根据所述两杆之间或杆与地面之间的内容物的顶表面的水平进行变化。这样的传感器趋于不准确且对湿度和存储在筒仓中的材料的类型敏感。

以上讨论的所有现有技术的传感器对内容物的形状不敏感，因此在称为“形成圆锥形”的共同现象存在的情况下是不准确的，该现象在散装颗粒固体通过仓的底部撤出时发生：其顶点在撤出点的正上方的倒锥形孔趋于在散装颗粒固体中形成。在散装颗粒固体被从顶部添加到仓时，发生类似的现象：固体往往堆积在其顶点在固体的插入点的正下方的圆锥中。这些传感器在具有复杂的几何形状的仓中及在存在障碍物的情况下工作欠佳。

重量计通过测量保持筒仓的杆中的张力来测量移动筒仓及其内容物的重量。这种仪表的安装复杂，而且它们只适用于具有金属腿的移动筒仓。

对于能够克服目前已知的方法的上述缺点的测量诸如筒仓的仓的内容物的方法存在广泛认可的需要，且具有这种方法将是非常有利的。特别是，在现有技术中未知三维绘制仓的内容物的上表面。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于估计仓的内容物的上表面的系统，该系统可包括：置信水平模块，其被布置为响应于检测信号，计算被估计的上表面的点，且将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；其中，所述检测信号可以由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射内容物的上表面的至少一部分而产生；以及估计器，其可以被布置为基于所述被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平来计算上表面的估计。

所述辐射脉冲可以是声能量脉冲且接收机接收声能量脉冲的回波。

所述系统可以包括接收机和发射机中的至少一种。

所述系统可以包括接收机和发射机。

置信水平模块可以包括模糊逻辑引擎。

估计器可以包括：插值模块，其可以被布置为计算上表面的建议估计；以及扩增模块，其可以被布置为响应于被估计的上表面的点的非二元置信水平，扩增所述上表面的建议估计以提供被扩增的估计。

插值模块和扩增模块可以被布置为以迭代的方式进行操作，以逐渐增加在计算所述上表面的建议估计和被扩增的建议估计时，待被考虑的被估计的上表面的点的数量。

插值模块和扩增模块可以被布置为以迭代的方式进行操作，以将被估计的上表面的点的数量按在一个迭代到另一个迭代之间单个被估计的上表面的点的方式逐渐增加。

插值模块和扩增模块以置信水平的递减顺序选择被估计的上表面的点。

插值模块应用自然邻点插值。

所述系统可以包括参考点模块，所述参考点模块可以被布置为计算仓外部的参考点；其中估计器可以被布置为响应于被估计的上表面的点、与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平和参考点，计算上表面的估计。

参考点模块可以被布置为响应于被估计的上表面的点且响应于与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平，计算参考点。

参考点模块可以被布置为计算乘积的总和，每一个乘积等于每一个被估计的上表面的点的高度乘以与被估计的上表面的点相关的非二元置信水平；以及被布置为响应于乘积的总和，设置参考点的高度。

参考点模块可以被布置为，将参考点设置在离仓的一个距离处，该距离响应于仓的尺寸。

所述距离是仓的宽度的一部分。

所述系统，其中每一个非二元置信水平选自置信水平的连续范围。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于估计仓的内容物的上表面的计算机化方法，该计算机化方法可包括：响应于检测信号，计算被估计的上表面的点；将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；基于被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平，通过估计器计算上表面的估计；其中，所述检测信号可以由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射内容物的上表面的至少一部分而产生。

所述辐射脉冲可以是声能量脉冲，且所述接收机接收声能量脉冲的回波。

所述方法可包括，通过接收机接收声能量脉冲的回波，以及响应于所述回波产生检测信号。

所述方法可包括，通过发射机朝向内容物的上表面发射声能量脉冲。

所述方法可包括，通过应用模糊逻辑算法，将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联。

所述方法可包括：通过插值模块计算上表面的建议估计；通过扩增模块响应于被估计的上表面的点的非二元置信水平，扩增上表面的建议估计以提供被扩增的估计。

所述方法可包括重复下列阶段：选择至少一个新的被估计的上表面的点；在考虑至少一个新的被估计的上表面的点和之前选择的被估计的上表面的点时，通过插值模块，计算上表面的新的建议估计；通过扩增模块，扩增上表面的新的建议估计以提供新的被扩增的估计，其中扩增响应于至少一个新的被估计的上表面的点的每一个非二元置信水平。

所述方法可包括，在每一次重复所述阶段时，选择单个新的被估计的上表面的点。

所述方法可包括，以置信水平的递减顺序选择至少一个新的被估计的上表面的点。

通过插值模块计算新的建议估计可包括应用自然邻点插值。

所述方法可包括，计算仓的外部的参考点；其中，通过估计器计算上表面的估计还响应于参考点。

参考点的计算响应于被估计的上表面的点，且响应于与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平。

参考点的计算可包括：计算乘积的总和，每个乘积等于每个被估计的上表面的点的高度乘以与被估计的上表面的点相关的非二元置信水平；以及响应于乘积的总和，设置参考点的高度。

所述方法可包括，将参考点设置在离仓的一个距离处，所述距离响应于仓的尺寸。

所述离仓的距离是仓的宽度的一部分。

所述方法，其中每一个非二元置信水平选自置信水平的连续范围。

根据本发明的一个实施例，提供了一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储有使计算机系统执行以下操作的指令：响应于检测信号，计算被估计的上表面的点；将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；以及基于被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平，通过估计器计算上表面的估计；其中，所述检测信号可以由接收机响应于使用发射机发射的辐射脉冲照射内容物的上表面的至少一部分而产生。

所述辐射脉冲可以是声能量脉冲，且所述接收机接收声能量脉冲的回波。

附图说明

视为本发明的主题在说明书的结尾部分特别指出和明确提出。然而，本发明，关于组织和操作方法及其目的、特征和优点，通过结合附图阅读，并参照下面的详细描述，可以被最好地理解，在附图中：

图1是本发明的系统的高层的示意性框图；

图2是具有安装在筒仓的天花板上的图1的系统的筒仓的局部剖视图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的方法；

图4示出了根据本发明的一个实施例的图3的方法的各个阶段；

图5示出了根据本发明的一个实施例的方法；及

图6A-6D示出了根据本发明的各个实施例的上表面的建议的估计；

将要理解的是，为了说明的简单和清晰，图中所示的元素不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，某些元素的尺寸可能相对于其他元素被放大。此外，在认为适当的地方，参考数字可能在附图中被重复以指示相应的或类似的元素。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节以提供对本发明的深入理解。然而，本领域的技术人员将理解的是，可在没有这些具体的细节的情况下实施本发明。在其他情况下，众所周知的方法、程序和组件没有被详细描述以避免使本发明晦涩难懂。

视为本发明的主题在说明书的结尾部分特别指出和明确提出。然而，本发明，关于组织和操作方法及其目的、特征和优点通过结合附图阅读并参照下面的详细描述可以被最好地理解。

将理解的是，为了图示的简单和清晰，图中所示的元素不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，某些元素的尺寸可以相对于其他元素被放大。此外，在认为适当的地方，参考数字可能在附图中被重复以指示相应的或类似的元素。

在说明书中对系统的任何引用应准用于可由系统执行的方法。

因为本发明所说明的实施例大部分可以使用本领域技术人员所熟知的电子组件和电路实现，为了理解和评估本发明的基本概念，且为了不使本发明的讲解混淆或混乱，细节将不会以更大的篇幅被阐释，除非如上所说明的认为是有必要的。

在说明书中对方法的任何引用应准用于可执行该方法的系统，且应准用于存储一旦由计算机执行导致该方法的执行的指令的非暂时性的计算机可读介质。

在说明书中对系统的任何引用应准用于可由系统执行的方法，应准用于存储一旦由计算机执行导致该方法的执行的指令的非暂时性的计算机可读介质。

本发明是用于测量储存在诸如筒仓、开口仓、圆顶等的仓中的材料的量的系统。具体地说，本发明可用于监测筒仓中的库存。

根据本发明的内容物测量的原理和操作通过参考附图和相应的描述可以被更好地理解。

图1示出了根据本发明的一个实施例的系统10。

系统10包括置信水平模块20和估计器30。这些模块可以属于(或可以形成)计算机系统。

图1图示了系统10还包括接收机50和发射机40。值得注意的是，系统10内包括的任何这些组件是可选的。

置信水平模块20可以被布置为，响应于检测信号，计算被估计的上表面的点，且被布置为将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联。检测信号是接收机(如接收机50)响应于声能量脉冲的回波而产生的，回波由接收机50接收，而声能量脉冲由发射机(如发射机40)朝向内容物的上表面发射。

声能量脉冲可能宽到足以覆盖而无需扫描内容物的上表面的相对较大的区域—与可以被窄截面射频或窄截面(约10度的孔径)超声波覆盖的更窄得多的区域相比。值得注意的是，本发明可以准用于大(约60-80度的孔径)截面的射频脉冲(例如1GHz射频脉冲)或使用射频的扫描系统或使用超声波的扫描系统。声能量脉冲可以具有2-7赫兹之间的频率。

估计器30可以被布置为，基于被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平，计算上表面的估计。

系统10可以执行方法100和200中的任何一种和这些方法的阶段的任何组合。

图2是根据本发明的一个实施例的具有安装在筒仓300的天花板302上的且面对内容物的上表面90的系统10的筒仓300的局部剖视图。

系统10旨在协助估计内容物80的体积。

筒仓300的形状和尺寸可以被提前知道(可以被输入到系统)，从而内容物80的整个外边界(除了内容物80的上表面)都是已知的。

(图1中的)发射机40和接收机50是由三个不共线的声收发机70实现的。这种声收发机的非限制性例子在美国专利8091421中示出，该美国专利通过引用并入本文。值得注意的是，收发机的数量可以不同于三，且可以使用射频和超声辐射。

每一声收发机70可以包括发射路径和接收路径。发射路径可以包括脉冲整形器71、调制器72和换能器(扬声器)73而接收路径可以包括换能器(麦克风)74、解调器75、脉冲压缩器76和后处理器77，如在标题为“Variable length ranging and direction-findingsignals constructed from beamlimited kernals and sparse spreading sequences”、序列号为13/041461、提交日期为2011年7月3日的美国专利申请中示出的，该美国专利申请通过引用并入本文。

脉冲整形器71从内核生成基带脉冲。调制器72使用基带脉冲调制载波。换能器73将调制的载波作为发射的声脉冲56朝向内容物的上表面90发出到支持载波传播的介质。

回波58从上表面90反射并被换能器74接收。解调器75解调回波以提供接收的基带脉冲的表示。

脉冲压缩器76通过反卷积压缩基带脉冲的表示。脉冲压缩提供了是原始内核的时移表示的压缩脉冲。后处理器77将后处理应用于压缩脉冲和将上表面90的多个点的范围推断为声脉冲56和回波58的往返行程传播时间的结果的一半。

通过利用收发机70的不同组合来发射声脉冲和接收回波来获取方向信息。

一个或多个收发机70可以在任何给定的时间点作为发射机操作且可以将声能量的脉冲(声脉冲)56朝向仓300的内容物80的上表面90发出。

声脉冲56在图2中被用符号表示为从一个收发机70发出的波形。从上表面90反射回到收发机70的声脉冲56的回波由图2中的箭头58表示。

由作为接收机50操作的收发机70接收到的回波58反过来又可以产生代表内容物80的上表面90的形状的检测信号。

检测信号可以响应回波的到达时间，回波到达不同收发机的时间之间的关系，和收发机的空间布局。

图2示出了作为模糊逻辑引擎22的置信水平模块。

估计器30被示出为包括插值模块32，该插值模块32被布置为计算上表面的建议估计；且被示出为包括扩增模块34，该扩增模块34被布置为响应于被估计的上表面的点的非二元置信水平来扩增上表面的建议估计，以提供被扩增的估计。

插值模块32和扩增模块34可以被布置为以迭代的方式进行操作，以在计算上表面的建议估计和被扩增的建议估计时，逐渐增加待被考虑的被估计的上表面的点的数量。

根据本发明的一个实施例，系统也可以包括参考点模块60，所述参考点模块60被布置为计算仓外部的参考点；其中估计器被布置为响应于被估计的上表面的点、与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平和参考点，计算上表面的估计。

图2还示出了这些参考点66。

图3示出了根据本发明的一个实施例的方法100。

方法100开始于由发射机朝向仓的内容物的上表面发射声能量的脉冲的阶段110。

阶段110之后可以是由接收机接收声能量脉冲的回波和响应于回波产生检测信号的阶段120。

声能量脉冲的发射和回波的接收的非限制性的例子在美国专利8091421中被提供，该美国专利通过引用并入本文。

阶段120之后是阶段130，在阶段130，响应于检测信号，计算被估计的上表面的点。检测信号可以由接收机响应于声能量脉冲的回波产生，回波被接收机接收，而声能量脉冲被发射机朝向内容物的上表面发射。

每一个被估计的上表面的点是内容物的上表面的点的位置的估计。上表面是三维实体且每个估计可以包括三个坐标——如x轴、y轴和z轴的坐标。z轴坐标可以被选择以表示上表面的点的估计高度。

值得注意的是，阶段130可以被应用来准用于非笛卡尔坐标系(例如，极坐标系)，且对笛卡尔坐标系的参考仅仅是作为示例被提供。

被估计的上表面的点可以涉及形成整个上表面的点的子集的一组上表面的点。这组点可以以有序的网格或无序的网格被布置，且其组成可以以均匀的方式或非均匀的方式被分散开。通常，属于该组中的点是朝向接收机反射或散射相对强的回波的点。这些点可以是内容物的上表面的极端的点(局部极小点、局部极大点)、内容物的上表面的边缘或弯曲部等等。

阶段130之后是将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联的阶段140。

非二元置信水平在其具有比2个水平更多甚至更可能的值的这个意义上是非二元的。非二元置信水平可以从一个或多个连续的和/或非连续的置信水平中选出。可能的非二元置信水平的数值可以是10、20、30、40、50、60、70、80、90、100，以及甚至更多。

被估计的上表面的点的非二元置信水平可以反映内容物的上表面的点的位置的估计的精准性(预期的、估计的或实际的)。

非二元置信水平可以指每一个位置或位置的坐标——而为了阐释的简便，假定根据单个的估计上表面的点证实单个的非二元置信水平。进一步假定的是，非二元置信水平指被估计的上表面的点的估计高度的精准性。

被估计的上表面的点的非二元置信水平可以通过模糊逻辑引擎应用模糊逻辑算法来计算出。

被估计的上表面的点的非二元置信水平可以响应于其他上表面的点的估计位置、上表面的期望斜率、仓的形状、仓的入口位置和/或仓的出口位置等等。

上表面的期望斜率可以基于内容物的特性(如，内容物的化学组成、物理属性(如，内容物组分的形状、大小和硬度))来估计出。

期望斜率也可以响应于以下因素被计算出：仓的形状和大小、仓的出口和入口的大小和位置、仓的通风、向仓中插入内容物或从仓中移除内容物的用时等等。

被估计的上表面的点的非二元置信水平可以与被估计的上表面的点的之前的估计相关或与其他被估计的上表面的点的之前的估计相关。例如，随着时间的推移保持实质上相同的被估计的上表面的点，可以被提供比提供给随着时间的推移不保持实质上相同的被估计的上表面的点的非二元置信水平更高的非二元置信水平。非二元置信水平可以响应于随着时间的推移被估计的上表面的点的估计位置的偏差(如，标准偏差)。

然而，根据另一示例，被估计的上表面的点的非二元置信水平可以响应于之前被估计的上表面的点的估计误差。误差可以关于上表面的点的实际位置被计算出。可选地，误差可以响应于上表面的点的位置(如响应于检测信号(其可以在方法100的阶段130的之前的迭代期间被计算出)计算出的)和在上表面的估计的上表面的点的位置(其可以是方法100之前的迭代的最终结果)之间的差而被计算出。

值得注意的是，阶段130和140可以部分重叠或同时被执行。因而，被估计的上表面的点的计算可以包括将非二元置信水平与每个被估计的上表面的点相关联。

阶段140之后是阶段150，在阶段150，通过估计器，基于被估计的上表面的点和与每个被估计的上表面的点相关联的非二元置信水平，计算内容物的上表面的估计。

阶段150可以包括阶段151和阶段152，在阶段151，通过插值模块计算上表面的建议估计；以及在阶段152，响应于被估计的上表面的点的非二元置信水平，通过扩增模块扩增上表面的建议估计以提供扩增的估计。

阶段150还可以包括阶段153，在阶段153，根据它们的置信水平排序被估计的上表面的点。

阶段150可以包括阶段154-157的多个迭代。阶段153和阶段154-157在图4中示出。这些阶段通过上表面的建议估计520和上表面的被扩增的建议估计(如图6A-6D中所设置的)的示例被进一步阐释。

阶段154可以包括选择在阶段154-157的之前的迭代期间未被选择的至少一个被估计的上表面的点(将被称为一个或多个选择的被估计的上表面的点)。

选择可以响应于被估计的上表面的点的置信水平而做出，例如，选择可以开始于具有最高的置信水平的被估计的上表面的点，并按递减顺序继续。

具有相同置信水平的上表面的点之间的选择可以随机地、伪随机地、根据预定方案等等做出。

阶段154之后可以是阶段155，在阶段155，通过插值模块，在考虑至少一个选择的被估计的上表面的点和之前选择的被估计的上表面的点(如果有的话)时，计算上表面的新的建议估计。

阶段155可包括使用至少一个选择的被估计的上表面的点更新在阶段154-157的最后前一次迭代期间计算出的上表面的被扩增的估计。

图6A示出了内容物的上表面的被扩增的估计510。其包括具有(x1，y1，z1)的坐标(未显示)的点511。被扩增的估计510被参考点66(位于筒仓外部)限制，如椭圆502所示，其表示筒仓的水平横截面。

图6B示出了内容物的上表面的新的建议估计520。新的建议估计520被参考点66限制，且由曲线522示出从由参考点66形成的假想椭圆延伸。新的建议估计520具有被估计的上表面的点521，点521具有(x1，y1，z2)的坐标(未显示)。其比点511更高。

阶段155可以包括应用自然邻点插值。自然邻点插值是本领域所熟知的，而无需其他解释。其可以被用于对二维或三维的对象进行插值。自然邻点插值是由Robin Sibson开发的且基于一组离散的空间点的沃罗努瓦剖分。值得注意的是，其他的插值方法可以被应用，诸如克里金法(krigging)、径向基等。

这组离散的点可以属于在阶段154-157的最后前一次迭代期间计算出的上表面的被扩增的估计，且更新可以涉及计算当考虑一个或多个选择的被估计的上表面的点时在被扩增的估计中引起的变化。

阶段155之后可以是阶段157，在阶段157，通过扩增模块，扩增上表面的新的建议估计，以提供上表面的新的扩增的估计，其中扩增响应于至少一个新的被估计的上表面的点的每个非二元置信水平。

扩增可以包括计算每个选择的被估计的上表面的点的位置的扩增估计。这个计算可以包括对被估计的上表面的点的位置与由上表面的新的建议估计所反映的点的位置之间的差应用线性函数或非线性函数。

例如，如果选择的被估计的上表面的点具有坐标(x1，y1，z1)，而上表面的新的建议估计的对应的点(具有相同的x轴和y轴坐标)的高度具有不同的高度z2，那么扩增的被估计的上表面的点应该具有响应于z1和z2之间的关系的高度z3，且也可以响应于被估计的上表面的点的置信水平CL1。例如，z3可以通过应用诸如z3＝z1+CL1*(z2-z1)的线性函数被计算出。

图6C和6D示出了上表面的两个不同的新的扩增的估计530和540。

上表面的新的扩增的估计530比上表面的新的扩增的估计540更接近于新的建议估计520。差异来源于关于被估计的上表面的点521的置信水平做出的不同假定。图6C表示比图6D的置信水平更高的置信水平。

这种差异也由点511、521和531之间的空间关系与点511、521和541之间的空间关系的差异来表示。

阶段156之后可以是阶段157，在阶段157，确定是跳到阶段154还是结束迭代。例如，如果足够(至少预定数量的)的被估计的上表面的点被选择(例如，所有被估计的上表面的点被选择)，那么过程可以结束，否则其可以被确定为跳到阶段154且选择新的被估计的上表面的点。

阶段150之后可以是阶段160，在阶段160，基于内容物的上表面的估计和仓的大小和形状，计算内容物的体积。

图5图示了根据本发明的一个实施例的方法200。

方法200通过计算或接收参考点以及通过在插值期间利用这些参考点而与方法100不同。

方法200可以从阶段110开始。阶段110之后可以是阶段120。阶段120之后可以是阶段130。阶段130之后可以是阶段140。

阶段140之后可以是阶段250，在阶段250，计算或接收参考点。参考点可以位于仓的外部，但相对接近仓以便影响上表面的建议估计。

阶段250可以包括，响应于被估计的上表面的点，和响应于与每个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平，计算参考点。

参考点的计算包括计算乘积的总和，每个乘积等于每个被估计的上表面的点的高度乘以与被估计的上表面的点相关联的非二元置信水平；以及响应于乘积的总和设置参考点的高度。

阶段250可以包括将参考点设置在离仓的一个距离处，该距离响应于仓的尺寸。该离仓的距离可以是仓的宽度的一部分。如果仓具有圆形的横截面，则该距离可以是圆形横截面的直径的一部分。

阶段250之后可以是阶段150’。

阶段150’包括，通过估计器，基于参考点、被估计的上表面的点和与每个被估计的上表面的点相关联的非二元置信水平，计算上表面的估计。

阶段150’之后可以是阶段160。

在之前的方法100和200中包括阶段110和120，这些阶段可以不包括在方法100和200中，而由计算机系统来执行，该计算机系统可以位于接近或远离接收机50和发射机40的位置。

本发明也可用在计算机系统上运行的计算机程序实现，其至少包括用于当在如计算机系统的可编程装置上运行时，执行根据本发明的方法步骤的代码部分，或使可编程装置能够执行根据本发明的设备或系统的功能。

计算机程序是如特定的应用程序和/或操作系统的指令列表。计算机程序可例如包括下列中的一个或多个：子程序、函数、程序、对象方法、对象实现、可执行的应用程序、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库、和/或被设计为用于在计算机系统上执行的其他的指令序列。

计算机程序可以内部存储在非暂时性的计算机可读介质上。全部或部分的计算机程序可以永久地、可移除地提供在计算机可读介质上或远程耦合到信息处理系统。计算机可读介质可以包括，例如但不限于，任何数量的下列项：磁性存储介质，包括磁盘和磁带存储介质；光存储介质，如压缩盘介质(例如，CD-ROM、CD-R等)和数字视频磁盘存储介质；非易失性存储介质，包括基于半导体的存储单元，如闪存、EEPROM、EPROM、ROM；铁磁的数字存储器；MRAM；易失性存储介质，包括寄存器、缓存器或高速缓存、主存储器、RAM等。

计算机过程通常包括执行(运行)程序或程序的一部分，当前的程序值和状态信息，及由操作系统用于管理过程的执行的资源。操作系统(OS)是管理计算机的资源共享及为程序员提供用于访问那些资源接口的软件。操作系统处理系统数据和用户的输入，并通过将任务和内部系统资源作为服务分配给系统的用户和程序并进行管理来做出响应。

计算机系统可以例如包括至少一个处理单元、相关的存储器和大量的输入/输出(I/O)设备。在执行计算机程序时，计算机系统根据计算机程序处理信息并通过I/O设备产生结果的输出信息。

在前述说明中，本发明已参考本发明的实施例的具体实例进行了描述。但是，将明显的是，各种修改和变化可以在不脱离由附属权利要求提出的本发明的更广泛的精神和范围下做出。

此外，在说明书和权利要求书中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”，“上方”、“下方”等，如果有的话，是用于描述的目的且不一定用于描述永久的相对位置。应理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，使得本文描述的本发明的实施例例如能够在与本文示出的那些或以其他方式描述的不同的其它方向操作。

本领域技术人员将认识到逻辑块之间的界限只是说明性的且替代实施例可以合并逻辑块或电路元件或将功能的替代分解叠加在各种逻辑块或电路元件上。因此，应理解，本文描述的架构只是示例性的，而事实上实现相同的功能的许多其他结构可以实现。

实现相同的功能的组件的任何布置被有效地“关联”，使得实现预期的功能。因此，在此相结合以实现特定的功能的任何两个组件可以被看作彼此“相关”，使得实现预期的功能，而不考虑架构或中间组件。同样，如此相关联的任何两个组件也可以被看作是彼此“可操作地连接”、或“可操作地耦合”以实现预期的功能。

此外，本领域技术人员将认识到，上文描述的操作之间的界限仅仅是说明性的。多个操作可以组合成单一的操作，单一的操作可分布在另外的操作中且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。此外，替代的实施方案可以包括特定操作的多个实例，且操作的顺序可在各种其他实施方式中改变。

例如，在一个实施例中，所示的例子可被实现为位于单一的集成电路上或同一装置中的电路。另外，实例可以实现为以合适的方式相互连接的任意数量的单独的集成电路或单独的设备。

例如，实例或它的一部分，可以实现为如用任何适当类型的硬件描述语言编写的，物理电路或可转换成物理电路的逻辑表示的软件或代码表示。

而且，本发明并不限于用非可编程硬件实现的物理设备或单元，但也可以应用在能够通过根据适当的程序代码进行操作来执行所需的设备功能的可编程设备或单元中，如大型机、小型机、服务器、工作站、个人计算机、笔记本计算机、个人数字助理、电子游戏、汽车和其他嵌入式系统、手机和各种其他无线设备，在该申请中共同表示为‘计算机系统’。

然而，其他的修改、变化和替换也是可能的。因此，说明书和附图应被视为说明性而非限制性的。

在权利要求中，置于括号内的任何参考符号不应解释为对权利要求的限制。词语“包括(comprising)”不排除与权利要求中列出的那些元素或步骤不同的其他元素或步骤的存在。此外，本文使用的“一(a)”或“一(an)”被定义为一个或多个。同时，在权利要求中使用的诸如“至少一个(at least one)”和“一个或多个(one or more)”的引导性短语不应被解释为暗示由不定冠词“一(a)”或“一(an)”引导的另一权利要求元素将包含这样被引导的权利要求元素的任何特定的权利要求限制到只包含一个这样的元素的发明，即使在相同的权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”和如“一(a)”或“一(an)”的不定冠词时。这同样适用于定冠词的使用。除非另有说明，诸如“第一”和“第二”的术语用于在这样的术语描述的元素之间任意区分。因此，这些术语不一定表明这些元素的时间优先级或其他优先级。某些措施在相互不同的权利要求中陈述的纯事实并不表明这些措施的组合不能被利用。

在该专利申请中涉及的任何系统、装置或设备包括至少一个硬件组件。

虽然本文已经示出和描述了本发明的某些特征，对于本领域技术人员而言，现在将容易想到许多修改、替换、改变和等效物。因此，可以理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有这些修改和改变。

Claims (34)

1.一种用于估计仓的内容物的上表面的系统，所述系统包括：

置信水平模块，其被布置为响应于检测信号，计算被估计的上表面的点，且被布置为将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；其中，所述检测信号由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射所述内容物的上表面的至少一部分而产生；以及

估计器，其被布置为基于所述被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的所述非二元置信水平来计算所述上表面的估计。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述辐射脉冲是声能量脉冲，且所述接收机接收所述声能量脉冲的回波。

3.根据权利要求1所述的系统，包括所述接收机和所述发射机中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的系统，包括所述接收机和所述发射机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述置信水平模块包括模糊逻辑引擎。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述估计器包括：

插值模块，其被布置为计算所述上表面的建议估计；以及

扩增模块，其被布置为响应于所述被估计的上表面的点的非二元置信水平，扩增所述上表面的建议估计以提供被扩增的估计。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述插值模块和所述扩增模块被布置为以迭代的方式进行操作，以逐渐增加在计算所述上表面的所述建议估计和被扩增的建议估计时待被考虑的被估计的上表面的点的数量。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述插值模块和所述扩增模块被布置为以迭代的方式进行操作，以按照一个迭代到另一个迭代之间增加单个被估计的上表面的点的方式将被估计的上表面的点的数量逐渐增加。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述插值模块和所述扩增模块以置信水平的递减顺序选择所述被估计的上表面的点。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述插值模块应用自然邻点插值。

11.根据权利要求1所述的系统，包括参考点模块，所述参考点模块被布置为计算所述仓的外部的参考点；其中所述估计器被布置为响应于所述被估计的上表面的点、与每一个被估计的上表面的点相关的所述非二元置信水平和所述参考点，计算所述上表面的估计。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述参考点模块被布置为响应于所述被估计的上表面的点，且响应于与每一个被估计的上表面的点相关的所述非二元置信水平，计算参考点。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述参考点模块被布置为计算乘积的总和，每一个乘积等于每一个被估计的上表面的点的高度乘以与所述被估计的上表面的点相关的非二元置信水平；以及被布置为响应于所述乘积的总和设置所述参考点的高度。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述参考点模块被布置为，将所述参考点设置在离所述仓的一个距离处，所述距离响应于所述仓的尺寸。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，离所述仓的所述距离是所述仓的宽度的一部分。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，每一个非二元置信水平选自置信水平的连续范围。

17.一种用于估计仓的内容物的上表面的计算机化方法，包括：

响应于检测信号，计算被估计的上表面的点；

将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；

基于所述被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的所述非二元置信水平，通过估计器计算所述上表面的估计；

其中，所述检测信号由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射所述内容物的上表面的至少一部分而产生。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述辐射脉冲是声能量脉冲，且所述接收机接收所述声能量脉冲的回波。

19.根据权利要求18所述的方法，包括响应于所述回波产生所述检测信号。

20.根据权利要求17所述的方法，包括通过所述发射机朝向所述内容物的上表面发射声能量脉冲。

21.根据权利要求17所述的方法，包括通过应用模糊逻辑算法，将所述非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联。

22.根据权利要求17所述的方法，包括：

通过插值模块计算所述上表面的建议估计；以及

通过扩增模块响应于所述被估计的上表面的点的非二元置信水平，扩增所述上表面的建议估计，以提供被扩增的估计。

23.根据权利要求22所述的方法，包括重复下列阶段：

选择至少一个新的被估计的上表面的点；

在考虑所述至少一个新的被估计的上表面的点和之前选择的被估计的上表面的点时，通过所述插值模块，计算所述上表面的新的建议估计；

通过所述扩增模块扩增所述上表面的新的建议估计以提供新的被扩增的估计，其中所述扩增响应于所述至少一个新的被估计的上表面的点的每一个非二元置信水平。

24.根据权利要求23所述的方法，包括在每次重复所述阶段时，选择单个新的被估计的上表面的点。

25.根据权利要求23所述的方法，包括以置信水平的递减顺序选择所述至少一个新的被估计的上表面的点。

26.根据权利要求23所述的方法，其中，通过所述插值模块计算所述新的建议估计包括应用自然邻点插值。

27.根据权利要求17所述的方法，包括计算所述仓的外部的参考点；其中，通过估计器计算所述上表面的估计还响应于所述参考点。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述参考点的计算响应于所述被估计的上表面的点，且响应于与每一个被估计的上表面的点相关的非二元置信水平。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述参考点的计算包括：计算乘积的总和，每个乘积等于每个被估计的上表面的点的高度乘以与所述被估计的上表面的点相关的非二元置信水平；以及响应于所述乘积的总和设置所述参考点的高度。

30.根据权利要求27所述的方法，包括将所述参考点设置在离所述仓的一个距离处，所述距离响应于所述仓的尺寸。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，离所述仓的所述距离是所述仓的宽度的一部分。

32.根据权利要求17所述的方法，其中，每一个非二元置信水平选自置信水平的连续范围。

33.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储有使计算机系统执行以下操作的指令：

响应于检测信号，计算仓的内容物的上表面的被估计的上表面的点；

将非二元置信水平与每一个被估计的上表面的点相关联；以及

基于所述被估计的上表面的点和与每一个被估计的上表面的点相关的所述非二元置信水平，通过估计器计算所述上表面的估计；

其中，所述检测信号由接收机响应于使用由发射机发射的辐射脉冲照射所述内容物的上表面的至少一部分而产生。

34.根据权利要求33所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述辐射脉冲是声能量脉冲，且所述接收机接收所述声能量脉冲的回波。