CN108387869B - 用于确定至少一辆工业卡车的位置的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在具有多个固定无线电站的区域中确定至少一个工业卡车的位置的系统中发送数据的方法，所述多个固定无线电站响应于位置确定信号而发送位置信号，其中所述工业卡车具有移动无线电站，具有以下方法步骤：‑通过所述移动无线电站向所述固定无线电站发送位置确定信号，‑响应于接收到的位置确定信号，每次通过所述固定无线电站发送位置信号，‑通过所述移动无线电站接收来自至少三个固定无线电站的多个位置信号，‑将车辆数据形式的附加数据附加到位置确定信号，和/或将区域数据的形式的附加数据附加到位置信号，‑在接收到所述位置确定信号和/或所述位置信号之后评估所述附加数据，并且‑从至少三个接收到的位置信号确定当前车辆位置。

Description

用于确定至少一辆工业卡车的位置的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于在具有多个固定无线电站的区域中确定至少一个工业卡车的位置的方法。同样地，本发明涉及一种用于确定至少一个工业卡车的位置的系统。
背景技术
已知很多不同的途径来确定仓库区域和其他限定环境中工业卡车的位置。例如，已知将RFID应答器放置在地板中。当一辆工业卡车驶过时，工业卡车的位置可以以这种方式传送给它。在无线电工程领域中，已知例如传播时间测量结果和/或入射角度测量结果用以确定工业卡车相对于固定不动安装的单元的位置。
从DE 10 2009 004 854 B4已知一种方法和系统，用于确定工业卡车的位置，其中使用了多轴陀螺传感器，特别是陀螺仪。
从DE 10 2001 018 520 A1已知一种用于利用工业卡车接近储料仓的方法，其中检测到工业卡车的当前位置，并且为当前的位置设置与待接近的仓的高度相匹配的预选提升高度值。
从DE 10 2009 013 671 A1已知一种用于确定工业卡车的位置的装置。在这种情况下，多个光源定位在预定的位置处，并且由光源发射出清楚地标识光源的光束。工业卡车通过包含彼此相对的角度来评估入射光束，以确定其在三个光源之间的当前位置和方位。
从移动机器人技术中已知SLAM方法(即时定位与地图构建)，SLAM方法作为来自激光扫描仪或照相机的图像的基础，可以识别自然或人造的地标，自我定向前往地标，并计算相对于地标的位置。在无线电工程领域，卫星支持的GPS(全球定位系统)使得能够进行世界范围内的户外定位。在内部，固定在已知位置处的发射和接收设备使得能够例如通过原点区(cell of origin)、相对信号强度、角度确定(到达角)、时间差(到达时间差TDoA)的测量结果以及运行时间测量结果ToF进行定位。在确定无线电方法时，总是需要移动台(标签,tags)和固定无线电站(锚,anchors)的基础设施。固定的无线电站也被称为信标。与有线通信网络相比，无线电网络的数据交换带宽要小得多。
发明内容
本发明的目的是在用来在具有多个固定无线电站的区域中确定至少一个工业卡车的位置的系统中创建用于全面数据交换的方式。
该目的根据本发明通过具有来自权利要求1的特征的方法和具有来自权利要求7的特征的系统来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
提供了根据本发明的方法，该方法旨在用于在用于确定区域中的至少一个工业卡车的位置的系统中发送数据。用于确定所述位置的系统是无线电支持的系统，其中多个固定无线电站响应于位置确定信号发送位置信号。工业卡车拥有移动无线电站。在这一语境下，术语“位置”包括该区域中的工业卡车的空间位置以及工业卡车在这一位置的方位。位置信号识别用于发送的固定无线电站，并允许移动无线电站确定到固定无线电站的距离。固定和移动无线电站被设计为能够接收和发送无线电信号的接收和发送单元。在根据本发明的方法中，位置确定信号由移动无线电站发送到固定无线电站。固定无线电站每个都响应于所接收到的位置确定信号发送位置信号。位置信号由移动无线电站接收，其中移动无线电站至少接收来自三个固定无线电站的位置信号。在根据本发明的方法中，将呈车辆数据形式的附加数据附加到位置确定信号。同样地，区域数据可以替代地或另外地附加到由固定无线电站发送的位置信号。区域数据包含关于与固定无线电数据相关联的空间区域的数据。利用位置确定信号和/或位置信号来评估附加数据，不论它是附加的车辆数据还是附加的区域数据。根据本发明的方法从至少三个接收到的位置信号中确定当前的车辆位置。根据本发明的方法的特别优点是可以在设计用于确定位置的无线电网络中交换呈车辆数据和区域数据为形式的附加数据。所述数据由此与位置数据密切相关，并因此可以在工业卡车或固定无线电站中相应地进一步处理。利用根据本发明的方法，单个无线电网络被用于位置确定和数据发送。
在根据本发明的方法的优选实施例中，车辆数据包含关于如下数据记录的至少一项：工业卡车的当前位置、工业卡车的车速、工业卡车的转向角度和/或有关负载、升程高度、其电池充电状态以及车灯是否打开或关闭的工业卡车操作数据。车辆数据被附加到由移动无线电站发送的位置确定信号。包含在车辆数据中的数据记录可以由一个或多个用于接收的固定无线电站分开，并且例如由固定无线电站经由有线网络转发或处理。关于当前位置、车辆速度和转向角度的数据记录在这方面非常有用，用于及时地发现工业卡车即将发生的碰撞或严重聚集。关于负载、升程高度、电池充电状态和灯光的操作数据也可以集中处理，例如在向工业卡车分配订单时将其考虑在内。
在该方法的另一个优选实施例中，所述车辆数据包含用于固定无线电站的至少一个控制命令，所述至少一个控制命令控制连接到所述固定无线电站的致动器。控制命令例如可以旨在打开或关闭内部照明，或例如打开或关闭门通道。尤其是结合工业卡车的位置数据，可以发出取决于位置的控制命令。
在根据本发明的方法的优选实施方式中，区域数据包含数据记录，该数据记录包含来自分配给相应的固定无线电站的传感器的传感器数据、来自与相应的无线电站相关联的可切换设备的状态数据、或者来自与相应的固定无线电站相关联的固定仓库设备的操作数据。区域数据内的传感器数据可以涉及例如亮度、光线、温度等。该数据使得工业卡车可以将其车辆参数(例如最大允许车辆速度等)适配于检测到的传感器数据。关于状态数据的数据记录包括诸如仓库门的可切换设备和在仓库中可切换的其他设备。关于操作数据的数据记录涉及例如固定系统设备，诸如在具体仓库区域中设置的固定输送机系统等。工业卡车中的传感器数据、状态数据和操作数据使得可以对数据作出适当的反应，向驾驶员发出警告信号，并调整车辆参数，诸如最大允许高速、升程高度等。
在根据本发明的方法的优选实施方式中，所述区域数据包含用于工业卡车的至少一个控制命令，所述至少一个控制命令经过或不经过驾驶员确认来控制所述工业卡车中的功能。这样的控制命令可以是例如在工业卡车中打开灯或者降低工业卡车的最大允许速度的命令。
在根据本发明的方法的优选实施方式中，固定无线电单元将接收到的关于车辆数据的数据记录转发给更高级别的控制单元。这允许发送通过定位确定的该区域中的当前状况，特别是可以在当前汇总关于具有其位置的各个工业卡车的车辆数据。
在优选实施例中，固定无线电站被设计成彼此发送和接收数据。以这种方式，数据可以在除了工业卡车之外的无线电网络内交换。优选地，包括固定无线电站以及移动无线电站的每个无线电站被分配唯一的地址，该地址使得能够在工业卡车之间进行有针对性的数据交换。固定无线电站也可以彼此具体交换数据。因此，例如，当仅各个固定无线电站通过有线连接到另一个数据网络时，数据可以在固定无线电站之间通过无线电进行交换。
根据本发明的目的还通过用于确定至少一个工业卡车的位置的系统来实现。该系统具有多个固定的无线电站，这些固定的无线电站被设计为响应于位置确定信号而发送位置信号。每个工业卡车都具有移动无线电站，该移动无线电站设计为发送位置确定信号并且接收来自无线电站的位置信号。而且，每个工业卡车都具有评估单元，该评估单元被设计为将呈车辆数据形式的附加数据附加到待发送的位置确定信号，并且将区域数据与接收到的位置信号分离。评估单元还从至少三个接收到的位置信号中确定当前车辆位置。根据本发明的系统的区别在于，固定无线电站的位置信号可以在评估单元的协助下从车辆数据和区域数据分离。
在优选实施例中，所述评估单元被设计为将以下数据记录中的至少一项作为车辆数据附加到所述位置确定信号：当前车辆位置；车速；转向角度；和关于负载、升程高度、电池充电状态或车灯的操作数据。评估单元还被设计成将作为车辆数据的、用于固定无线电站的至少一个控制命令附加到位置确定信号，所述控制命令控制连接到固定无线电站的致动器。除了在固定无线电站中接入致动器之外，还可以在固定无线电站中接入传感器。就此而言，评估单元优选被设计成确定以下数据记录中的至少一项作为区域数据：
-来自与相应的固定无线电站相关联的传感器的传感器数据，
-来自与相应的固定无线电站相关联的可切换设备的状态数据，以及
-来自与相应的固定无线电站相关联的固定仓库设备的操作数据。
在另一个优选实施例中，所述评估单元被设计成从所述区域数据获得至少一个控制命令，并且将其转发给车辆控制器，以便经过或不经过驾驶员确认来控制所述工业卡车的功能。区域数据定义了某些区域中的车辆功能，并且可以在工业卡车中触发相应的激活。
在优选实施例中，设有更高级别的控制单元，所述固定无线电站向所述更高级别的控制单元转发所接收到的数据记录。
在优选的发展中，无线电站被设计为彼此交换数据。这涉及到移动无线电站以及固定无线电站。
附图说明
下面更详细地解释本发明的优选实施例。在以下：
图1示出了具有连接到其移动无线电单元的不同链路的两个工业卡车以及在不同实施例中的三个示意性描绘的固定无线电单元的示意图；和
图2示出了具有三个固定无线电单元的仓库。
具体实施方式
图1示出了具有移动无线电单元12的工业卡车10的示意图。移动无线电单元12具有示意性描绘的天线14。示意性描绘的工业卡车10具有车辆控制器16，该车辆控制器16经由内部电缆连接到移动无线电单元12。除了有线连接和基于CAN总线的连接之外，还可以设置无线连接。
同样示意性描绘的工业卡车20具有带有天线24的移动无线电单元22。车辆控制器26经由CAN总线28连接到移动无线电单元22。
固定无线电单元也被称为锚。锚30、32、34布置在空间固定的仓库区域中。每个锚具有天线，通过天线可以发送和接收无线电信号。固定无线电站30经由局域网(LAN)连接到仓库中的其他数据处理，并且因此可以例如访问仓库管理系统的数据。
固定无线电单元32与致动器36通信。致动器36可以经由固定无线电单元32通过来自车辆的相应无线电命令致动。因此，例如接近的工业卡车可以触发打开仓库门。
固定无线电单元34连接到传感器，该传感器使得可以将在仓库中检测到的诸如亮度和温度的传感器值转发给仓库中的工业卡车。
图2示出了用于两个工业卡车10和20的无线电定位的示意图。工业卡车20已经经由其移动无线电站向固定无线电站30、32、34依次发送位置确定信号。原则上也可以发送由三个或更多固定无线电站30、32、34接收的单个位置确定信号。固定无线电站30、32、34在预定时间之后用位置信号进行响应。到固定无线电单元的距离可以由响应必须等待的时间跨度确定。时间跨度由每个固定无线电站已知的始终恒定的响应时间跨度和无线电信号的传播时间构成。时间跨度对应于移动无线电站和固定无线电站之间距离的两倍。工业卡车20的位置可以由到至少三个固定无线电单元的距离确定。在这种情况下，三个固定无线电单元的位置对于工业卡车20是已知的。
根据本发明，在工业卡车中，车速和转向角度被发送到移动无线电站。由车辆自身的CAN总线28或经由为其设置的线路18进行发送。在工业卡车中，通过无线电进行的位置确定通过使用卡尔曼滤波器补充关于车速和转向角度的当前数据并且被处理成精确的位置信息。
用于精确位置确定的系统还具有以下优点：取决于位置的信号可以生成以用于工业卡车的行为。例如，可以在许多其他工业卡车所处的并且正在其中移动的区域中减少车速。工业卡车的位置也可以在工业卡车自身之间或者通过固定无线电单元在工业卡车之间进行交换，其中移动被识别，并且如果车辆的密度过大，则车辆速度可以降低。
如同固定无线电单元那样，在这种情况下也可以通过测量传播时间来确定相对于其他车辆的距离。
在根据本发明的数据传输中，工业卡车20将车辆数据发送到固定无线电站30、32和34。同时，区域数据可以由固定无线电站30、32、34发送到工业卡车20。
当前位置和车速以及转向角度例如可以发送到工业车辆20的车辆数据中。以这种方式，可以辨识是否存在与车辆10碰撞的风险，以及是否工业卡车20正接近位于固定无线电单元32附近的货架39、38。关于负载、升程高度、电池充电状态和灯光的操作数据可以由固定无线电站30、32、34收集，并且例如与工业卡车20的当前位置一起转发到更高级别的车队管理系统或物流分析。在这种情况下，将数据与工业卡车的位置信息相关联是特别有利的。
与工业卡车20接收到的区域数据一起，也可以将例如指示仓库门40是否打开或者是否启用固定输送系统42的数据发送到工业卡车20。
除了固定无线电站和工业卡车之间的上述数据交换之外，工业卡车和固定无线电站之间的数据交换也是可能的。关于图1，这意味着当例如传感器37向固定无线电站34报告错误时，可以通过无线电链路将该错误转发到固定无线电站30，以便经由网络35从那里转发到更高级别的计算机单元。
优选地，根据本发明的系统的所有无线电单元由唯一地址识别，使得网络的所有参与者之间的通信是可能的并且可寻址的。
附图标记列表
10 工业卡车
12 移动无线电单元
14 天线
16 车辆控制
18 线路
20 工业卡车
22 无线电单元
24 天线
26 车辆控制
28 CAN总线
30 固定无线电单元
32 固定无线电单元
34 固定无线电单元
35 网络
36 致动器
37 传感器
38 货架
39 货架
40 仓库门
42 传送系统

Claims (15)

1.一种用于在系统中发送数据的方法，所述系统用于在具有多个固定无线电站的区域中确定至少一个工业卡车的位置，所述多个固定无线电站响应于位置确定信号而发送位置信号，其中所述工业卡车具有移动无线电站，所述方法具有以下步骤：
-通过所述移动无线电站向所述固定无线电站发送位置确定信号，
-在每种情况下，响应于所接收到的位置确定信号，通过所述固定无线电站发送位置信号，
-通过所述移动无线电站接收来自至少三个固定无线电站的多个位置信号，
-将呈车辆数据形式的附加数据附加到所述位置确定信号，和/或将呈区域数据形式的附加数据附加到所述位置信号，
-在接收到所述位置确定信号和/或所述位置信号之后评估所述附加数据，以及
-从至少三个接收到的位置信号确定当前车辆位置，
其特征在于，所述区域数据包含以下数据记录中的至少一项：
-来自与相应的固定无线电站相关联的传感器的传感器数据，以及
-来自与相应的固定无线电站相关联的可切换设备的状态数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆数据包含以下数据记录中的至少一项：
-当前车辆位置，
-车速，
-转向角度，和
-关于负载、升程高度、电池充电状态或车灯的操作数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述车辆数据包含用于固定无线电站的至少一个控制命令，所述用于固定无线电站的至少一个控制命令控制连接到所述固定无线电站的致动器。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述区域数据包含以下数据记录：
来自与相应的固定无线电站相关联的固定仓库设备的操作数据。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述区域数据包含用于工业卡车的至少一个控制命令，所述用于工业卡车的至少一个控制命令经过或不经过驾驶员确认来控制所述工业卡车中的功能。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固定无线电站将接收到的关于车辆数据的数据记录转发给更高级别的控制单元。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固定无线电站被设计为在彼此之间发送和接收数据。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述移动无线电站被设计为在彼此之间交换数据。
9.一种用于确定至少一个工业卡车的位置的系统，其中所述系统具有多个固定无线电站，所述多个固定无线电站被设计为响应于位置确定信号而发送位置信号，其中每个所述工业卡车具有移动无线电站，所述移动无线电站被设计为发送位置确定信号并且接收来自所述固定无线电站的位置信号，并且每个所述工业卡车具有评估单元，所述评估单元被设计成将呈车辆数据形式的附加数据附加到待发送的位置确定信号并且从所接收的位置信号中分离出区域数据，其中所述评估单元还从至少三个接收的位置信号中确定当前的车辆位置，
其特征在于，所述评估单元被设计为将以下数据记录中的至少一项确定为区域数据：
-来自与相应的固定无线电站相关联的传感器的传感器数据，以及
-来自与相应的固定无线电站相关联的可切换设备的状态数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述评估单元被设计为将以下数据记录中的至少一项作为车辆数据附加到所述位置确定信号：当前车辆位置；车速；转向角度；和关于负载、升程高度、电池充电状态或车灯的操作数据。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述评估单元被设计为向所述位置确定信号提供用于连接到所述固定无线电站的致动器的、作为车辆数据的至少一个控制命令。
12.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述评估单元被设计为将以下数据记录确定为区域数据：来自与相应的固定无线电站相关联的固定仓库设备的操作数据。
13.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述评估单元被设计成从所述区域数据获得至少一个控制命令，并且将从所述区域数据获得的所述至少一个控制命令转发给车辆控制器，以便经过或不经过驾驶员确认来控制所述工业卡车中的功能。
14.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，设置有更高级别的控制单元，所述固定无线电站向所述更高级别的控制单元转发所接收到的数据记录。
15.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述无线电站被设计为在彼此之间交换数据。
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