CN112513957A - 用于在情境感知环境中确认存在的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在情境感知环境中确认存在的方法,包括以下步骤：利用至少一个情境感知机构检测情境感知设备是否在预定的范围或距离内。所述方法还包括：在正移动的车辆范围内的车辆设备或人员设备向所述车辆设备或人员设备发送确认请求。在正移动的车辆设备在预定的持续时间内没有接收到来自另一车辆或工人的确认的情况下，正移动的车辆自动停止。在正移动的车辆设备从所述预定的范围内的所有设备接收到确认的情况下，正移动的车辆的设备认为该情境是无危险的，并且该车辆可以沿着其路径继续。

Description

用于在情境感知环境中确认存在的方法和系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求标题为“用于在情境感知环境中确认存在的方法和系统(Methodand system for acknowledging presence in a context-aware environment)”并且于2019年7月23日在美国专利商标局提交的美国临时专利申请第62/702,313号的优先权权益，该美国临时专利申请的内容并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及安全设备、装置和/或系统的领域，并且更具体地是，涉及通常用于采矿环境或封闭环境中的接近警告和防撞设备、装置和/或系统的领域。

发明背景

许多地下矿井在全世界被开发并运营。尽管通常采用安全措施来防止这些矿井中的车辆、机器、人员和/或障碍物之间的涉及碰撞的事故，但不幸的是，事故经常发生。

为了将碰撞风险降至最低，越来越多地部署了防撞系统。这些系统有各种构造，并且使用各种技术，全都有其固有的优点和缺点。

在地下矿井环境中变得流行的一种类型的防撞系统涉及使用典型的三种类型的防撞设备，其被构造成分别安装到车辆、人员和障碍物。这些设备被构造用以：当它们在彼此的通信范围内时，形成特殊对等无线网络，并且因此，如果基于所接收到的信号强度、渡越时间(time of flight)、雷达、激光或磁场从各种传感器检测到接近，则可以向彼此发送接近警告。

然而，即使这些类型的防撞系统能够提供有价值的警告以提高矿区的安全性，但这些系统在发送接近警告之前仍然没有考虑携带该设备的人或车辆所处的情境。因此，即使情境不允许发送，这些系统仍经常导致接近警告的发送。

无危险接近警告的非限制性示例包括：当人员是同一辆或另一辆车辆的乘客时向车辆操作员通知处于区域中的人员、当人员在避难所或其它遮蔽区域时向车辆操作员通知处于区域中的人员、当车辆停放在车库中时向车辆操作员通知处于区域中的车辆，以及当车辆停止或不运行时向人员通知处于区域中的车辆。

即使情境感知避免系统提供了区分无危险情况、危险情况和非常危险或危急情况的能力，尽管系统识别出了危险、非常危险或危急情况的情境，但是一些情况仍可能是安全的。例如，在诸如矿工的人在正移动的车辆的预定范围内的情况下，即使该人处于安全环境中，车辆仍将自动停止。当一个人在封闭空间内，但仍在车辆的范围内被识别出时，可能会出现这种情况。这种情况在采矿环境中可能每天发生多次，因此可能导致重大的效率损失。

因此，鉴于上述情况，需要一种专门为地下矿井建造的改进的防撞系统以及相关设备和方法，其将至少减轻使用防撞设备的系统的一些缺点。

发明内容

现有技术的缺点通常通过一种用于在情境感知环境中确认存在的方法来减轻，该方法包括以下步骤：利用至少一个情境感知机构来检测情境感知设备是否在预定的范围或距离内。该方法还包括处于正移动的车辆范围内的车辆设备或人员设备向车辆设备或人员设备发送确认请求。在正移动的车辆设备在预定持续时间内没有接收到来自另一车辆或工人的确认的情况下，正移动的车辆自动停止。在正移动的车辆设备从所述预定的范围内的所有设备接收到确认的情况下，正移动的车辆的设备认为情境是无危险的，并且该车辆可以沿着其路径继续。

在本发明的另一方面，提供了一种用于在情境感知环境中确认存在的系统。该系统包括被配置成通过网络(例如通过对等网络)彼此连接的多个情境感知防撞设备。正移动的车辆包括被配置用以向车辆的路径范围内的所有其它设备发送确认请求的车辆设备。接收到确认请求的每个设备被配置用以：当操作员(例如行人或车辆乘客)认为他们处于安全区域时，操作员传送确认响应。在接收到确认响应时，正移动的车辆被构造用以在已经确认的设备附近移动，而不需自动停止。

在本发明的一个方面，提供了一种用于在情境感知环境中使用第二情境感知设备来确认第一情境感知设备的存在的方法。该方法包括：利用第二情境感知设备检测第一情境感知设备是否在第二情境感知设备的预定距离内；当在所述预定距离内检测到第一情境感知设备时，第二情境感知设备向第一情境感知设备发送确认请求；如果在安全环境中，则第一情境感知设备向第二情境感知设备发送确认；以及在从第一情境感知设备接收到确认时，第二情境感知设备认为情境是无危险的。

该方法还可以包括：如果在从第二情境感知设备向第一情境感知设备发送确认请求起的预定持续时间之后没有接收到确认，则该情境被识别为极度危险。

该方法还可以包括当在预定持续时间之前的一段持续时间之前没有接收到确认时，该情境被识别为危险的。该方法还可以包括：第二情境感知设备在所述预定持续时间的结束之前向第一情境感知设备发送另一个确认请求。

第二情境感知设备可以处于移动中。该方法还可以包括：当情境是极度危险的时，停止移动。

第二情境感知设备可以在车辆中。该方法还可以包括：当情境危险时，自动停止车辆。该方法还可以包括：当情境无危险时。继续车辆的移动。该方法还可以包括：当情境危险时，减慢车辆的移动。

该方法还可以包括：计算正移动的第二情境感知设备与第一情境感知设备之间的距离。

第一情境感知设备可以在车辆中或者可以由人佩戴。

情境感知环境可以包括多个第一情境感知设备，当第二情境感知设备从所述预定的距离内的每个第一情境感知设备接收到确认时，情境是无危险的。该方法还可以包括：显示从每个第一情境感知设备接收到确认的剩余时间。

在本发明的另一方面，提供了一种用于在情境感知环境中确认存在的系统。该系统包括网络和多个情境感知设备，所述情境感知设备包括被配置用以通过所述网络与其它情境感知设备通信的至少一个第一情境感知设备，所述第一情境感知设备被配置用以向另一情境感知设备发送确认。情境感知设备还包括至少一个第二情境感知设备，其被配置用以通过所述网络与其它情境感知设备通信，其中第一情境感知设备被配置用以向第二情境感知设备发送确认，并且其中第二情境感知设备被配置用以检测第一情境感知设备在第二情境感知设备的预定距离内的存在，并且在从第一情境感知设备接收到确认时，认为情境是无危险的。

第二情境感知还可以被配置成：如果在从第二情境感知设备向第一情境感知设备发送确认请求起的预定持续时间之后没有接收到确认，则该情境是极度危险的。第二情境感知设备可以在车辆内，或者车辆可以被配置用以：当情境是极度危险的时，自动停止。

第二情境感知设备可以被配置用以：在预定持续时间之前没有接收到确认时，将情境识别为危险的。第二情境感知设备位于车辆内，并且车辆被构造用以：当情境危险时，自动减速。

第一情境感知设备可以在车辆内。车辆可以包括被配置用以显示接收到确认请求的界面。该界面可以被配置用以触发对接收到的确认请求的响应的传送。

第二情境感知设备可以使用射频通信范围来检测第一情境感知设备。第一情境感知设备还可以被配置用以：当接收到正接近的第二情境感知设备的通知时，生成警报。

第一情境感知设备可以集成到帽灯中。帽灯可以被配置成：当第一情境感知设备从第二情境感知设备接收到确认请求时，闪烁。帽灯可以配置成被切换打开或关闭，帽灯的切换触发第一情境感知设备发送对所接收到的确认请求的确认。

该系统可以包括多个第一情境感知设备，第二情境感知设备被配置用以：在从每个第一情境感知设备接收到确认时，将情境识别为无危险的。

本发明的其它和进一步的方面和优点将在理解将要描述的说明性实施例后是显而易见的或者将在所附权利要求书中示出，并且在实践中使用本发明时，本领域技术人员将会想到这里未提及的各种优点。

附图说明

参考附图，本发明的上述和其它方面、特征和优点将从以下描述中变得更加明显，在附图中：

图1A和图1B是用于检测受限区域中的人的现有技术系统的图示。

图2是用于在情境感知环境中确认存在的方法的实施例中检测人的图示。

图3是用于在情境感知环境中确认存在的方法的实施例中检测车辆的图示。

图4是用于在情境感知环境中确认存在的方法的实施例中提示确认人的图示。

图5是用于在情境感知环境中确认存在的方法的实施例中未确认人的图示。

图6是用于在情境感知环境中确认存在的方法的实施例中确认人的图示。

具体实施方式

下文将描述用于在情境感知环境中确认存在的新颖方法和系统。尽管根据具体的说明性实施例描述了本发明，但是应当理解，这里描述的实施例仅仅是示例性的，并且本发明的范围不旨在受此限制。

作为预备事项，相关领域的普通技术人员(“普通技术人员”)将容易理解，本发明具有广泛的实用性和应用。此外，被论述和识别为“优选”的任何实施例被认为是实施本发明的最佳模式的一部分。在提供本发明的完整且可实现的公开内容中，也可以出于附加说明的目的讨论其它实施例。此外，本发明的实施例可以结合本文公开的本发明的方面中的仅一个方面或多个方面；本文公开的特征中的仅一个特征或多个特征；或它们的组合。因此，本文隐含地公开了许多实施例，并且这些实施例落入被认为是本发明的范围内。

因此，例如，本文描述的各种过程或方法的步骤的任何次序和/或时间顺序是说明性的而非限制性的。因此，应当理解，尽管各种过程或方法的步骤可以以次序或时间顺序示出和描述，但是任何这样的过程或方法的步骤不限于以任何特定的次序或顺序执行，除非另有说明。实际上，这种过程或方法中的步骤通常可以以各种不同的次序和顺序进行，同时仍然落入本发明的范围内。因此，本发明提供的专利保护范围旨在由所授予的权利要求书来限定，而不是由本文阐述的描述来限定。

此外，重要的是要注意，本文中使用的每个术语指的是普通技术人员基于本文中该术语的上下文使用理解该术语所指的含义。若在本文中使用的术语的含义——如普通技术人员基于该术语的上下文使用所理解的——以任何方式不同于该术语的任何特定词典定义的范围内，则意图以普通技术人员所理解的术语的含义为准。

仅就与美国有关的任何权利要求的解释而言，任何权利要求要素都不能根据35U.S.C.112(f)进行解释，除非在该权利要求要素中实际使用了明确的短语“用于…的装置”或“用于…的步骤”，因此该法定条文旨在并应适用于对该权利要求要素的解释。对于包括先决条件步骤的任何方法权利要求，这种方法要求在所要求保护的方法的执行期间满足先决条件并且至少执行一次该步骤。

当在本文中用于连接条目列表时，“或”表示“至少一个条目”，但不排除列表中的多个条目。因此，对“具有奶酪或饼干的野餐篮子”的引用描述的是“具有奶酪但没有饼干的野餐篮子”、“具有饼干但没有奶酪的野餐篮子”和“既具有奶酪又具有饼干的野餐篮子”。当在本文中用于连接条目列表时，“和”表示“列表中的所有条目”。因此，对“具有奶酪和饼干的野餐篮子”的引用描述的是“具有奶酪的野餐篮子，其中该野餐篮子还具有饼干”，还描述了“具有饼干的野餐篮子，其中该野餐篮子还具有奶酪”。

在本发明的上下文中提及的情境感知防撞设备通常部署在包括不同类型的设备的类型的防撞系统内，所述不同类型的设备被构造成分别安装到移动车辆和机械、固定的危险物或障碍物以及人员，或者由移动车辆和机械、固定的危险物或障碍物携带，例如在公开号为US2015/0274072A1的美国专利申请中公开的设备和系统，该申请的内容并入本文。

通常，这种防撞系统包括三种类型的设备，即：1)安装到移动车辆和机械(统称为“车辆”)的车辆设备，2)安装到障碍物和其它固定的危险物(统称为“障碍物”)的障碍物设备，以及3)由人员(例如车辆操作员、工人、矿工等)携带的人员设备。

在操作中，各种设备将直接(例如，通过对等网络)或间接(例如，通过通信网络)相互通信。一旦进行通信，则当借助于各种方法(例如，通信范围、所接收到的信号强度、渡越时间、雷达、磁场、基于激光的位置识别等)检测到接近时，各种设备将能够向彼此发送接近警告。

现在参考图1A和图1B，在典型的现有技术中，示出了使用情境感知防撞设备的系统的场景。在位于地下矿井的这种场景下，装备有至少一个车辆设备100的车辆在装备有人员设备200的人或工人20的方向上循环(参见图1A)。车辆设备100被配置用以检测一定范围内的其它情境感知设备，并且当车辆10在另一车辆设备10或人员设备20的预定距离内时自动停止(参见图1B)。

这种示例性系统有一些缺点。其中，在图1A和图1B所示的场景中，即使工人20处于安全环境中但是在被认为是极度危险的车辆10的预定范围内，车辆10仍将在检测到工人20在预定范围内时自动停止。工人20然后必须移动到车辆10向前移动的极度危险范围之外，从而导致时间损失和效率降低。在一些其它情况下，如果所述操作员没有系好他的安全带，则车辆10的意外和突然停止可能会将操作员弹出车辆10。这种情况可能再次降低效率，并且甚至可能明显导致严重伤害。

现在参考图2至图6，示出了用于在情境感知环境中确认存在的方法。该方法通常包括以下步骤：利用至少一个情境感知机构检测情境感知设备100、200是否在预定的范围或距离内(参见图2和图3)。该方法还包括：处于正移动的车辆10的所述预定的范围内的车辆设备100或人员设备200向车辆设备100或人员设备200发送确认请求(参见图4)。在正移动的车辆设备100在预定持续时间内没有接收到来自另一车辆30或工人10的确认的情况下，正移动的车辆10自动停止(参见图5)。在正移动的车辆设备100从所述预定的范围内的所有设备100和200接收到确认的情况下，正移动车辆的设备100认为情境是无危险的，并且车辆10可以沿着其路径继续(参见图6)。

回过来参考图2和图3，该方法还可以包括：在所述预定的范围内检测一个或多个情境感知设备。情境可以关联于各个范围。作为示例，情境可以是正移动的车辆10正朝着人20或另一车辆30的预定危险范围移动。在这种情境中，向具有正移动的车辆将要穿越的预定范围的每个设备发送确认请求。

现在参考图4，正移动的车辆10可以包括界面110，该界面110示出了预定的范围内的其它设备100、200。向所述预定的范围内的每个设备发送确认请求的步骤还可以包括：显示从所述预定的范围内存在的每个设备100、200接收到确认的剩余时间112。发送确认请求的步骤还可以包括：计算正移动的车辆10与作为同一网络的一部分的不同设备100、200之间的距离。

在一些实施例中，各种设备100、200直接(例如，通过对等网络)或间接(例如，通过通信网络)彼此通信。一旦进行通信，则当借助于各种方法(例如，通信范围、所述接收到的信号强度、渡越时间、雷达、磁场、基于激光的位置识别等)检测到接近时，各种设备将能够向彼此发送接近警告。

在本实施例中，各种设备100、200经由对等通信彼此直接通信。此外，在本实施例中，设备100、200之间的接近度主要通过各种设备之间的射频通信范围来检测。在这种意义上，在本实施例中，接近度检测的范围可以从当设备在没有直接视线的拐角周围时的低至25米变化到当设备具有直接视线时的高达100米。

现在参考图5，如果在预定持续时间内被请求进行确认的人20或车辆30没有向正移动的车辆10的设备100发送确认响应，则正移动的车辆10被配置成自动停止。

在一些实施例中，正移动的车辆10可以被配置成：在接近从设备100、200接收到确认的时间段的持续时间的结束时，自动减速。

现在参考图6，如果在所述预定的范围内并且已经发送了确认请求的所有设备100、200确实向正移动的车辆10的设备100发送了确认响应，则认为危险被清除，并且正移动的车辆10可以在极度危险区域内移动，而不需自动停止。

在一些实施例中，危险仅在预定持续时间内被认为被清除。因此，如果正移动的车辆10在预定持续时间内没有远离或移出极度危险区域，则正移动的车辆10被配置成自动停止。

在一些实施例中，正移动的车辆10移出或离开已清除的极度危险区域的预定持续时间可以是60秒。因此，该特定设备200与车辆10的接近将不会触发车辆10的减速或停止。可以理解的是，这种持续时间可以进行修改，以适应系统的其它场景或其它需求。

在其它实施例中，在类似的场景中，正移动的车辆10的设备100可以被配置用以在用以离开极度危险区域的预定持续时间的结束之前向所述极度危险区域内的设备100、200发送另一个确认请求。再次，如果在预定持续时间的结束之前没有从极度危险区域内的设备100、200接收到确认响应，则正移动的车辆10停止。

在一些实施例中，情境感知碰撞设备200被结合到用户20的帽灯中。当设备200接收到正接近的车辆的通知时，在设备200上产生警报。在一些实施例中，帽灯可以开始闪烁，以向用户20指示已经接收到确认请求。如果用户20处于安全位置或者指示他处于安全位置，则设备200被配置用以向正移动的车辆10的设备100发送确认响应。

作为示例，用户20可以切换打开帽灯、切换关闭帽灯并再次切换打开帽灯，以触发设备200向正移动的车辆10发送确认响应。可以理解的是，用于触发向正移动的车辆10传送确认响应的任何其它方法都在本发明的范围内。作为示例，可以使用切换打开和/或关闭帽灯的任何其它次序，或者帽灯可以包括适于向正移动的车辆10发送确认响应的一个或多个按钮。

在正移动的车辆10将穿过的范围内的一组用户20中的多于一个用户20接收到确认请求的示例中，如果所有用户20向正移动的车辆10发送确认响应，则车辆将能够在用户20附近通过该组用户，而不需减速或停止。

在另一车辆30处于正移动的车辆10将要穿过的范围内的示例中，另一车辆30的设备100被配置用以接收确认请求。在一些实施例中，另一车辆30包括模块或单元，该模块或单元包括被配置用以显示接受到确认请求的界面。在这样的实施例中，所述界面被配置用于车辆30的乘客触发向正移动的车辆10的设备100传送对确认请求的响应。该界面可以是任何类型的已知用户界面设备，例如基于按钮的界面、基于触摸的界面和/或使用手势识别技术。

在多于一个的用户20和/或车辆30在正移动的车辆10将穿过的范围内并接收到确认请求的示例中，如果所有的用户20和/或车辆30都向正移动的车辆10发送确认响应，则车辆将能够在用户20和/或车辆30附近通过用户20和车辆30组，而不需减速或停止。

该方法还可以包括自动检测用户20或车辆30处在安全区域内，例如通过地理定位或任何其它手段来确定用户20或车辆处在安全区域内。

尽管在上文中已经详细描述了本发明的说明性的且目前优选的实施例，但是应当理解，本发明的构思可以以不同的方式实施和使用，并且所附权利要求书旨在被解释为包括这样的变化，除非受到现有技术的限制。

Claims (30)

1.一种用于在情境感知环境中使用第二情境感知设备来确认第一情境感知设备的存在的方法，所述方法包括：

a)利用所述第二情境感知设备检测所述第一情境感知设备是否在所述第二情境感知设备的预定距离内；

b)当在所述预定距离内检测到所述第一情境感知设备时，所述第二情境感知设备向所述第一情境感知设备发送确认请求；

c)如果在安全环境中，则所述第一情境感知设备向所述第二情境感知设备发送确认；

d)当从所述第一情境感知设备接收到确认时，所述第二情境感知设备认为情境是无危险的。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：如果在从所述第二情境感知设备向所述第一情境感知设备发送确认请求起的预定持续时间之后没有接收到确认，则所述情境被识别为极度危险的。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：当在预定持续时间之前的一段持续时间之前没有接收到确认时，所述情境被识别为危险的。

4.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：在所述预定持续时间的结束之前，所述第二情境感知设备向所述第一情境感知设备发送另一确认请求。

5.根据权利要求1所述的方法，所述第二情境感知设备处于移动中。

6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：当所述情境是极度危险的时，停止所述移动。

7.根据权利要求5所述的方法，所述第二情境感知设备在车辆中。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：当所述情境危险时，自动停止所述车辆。

9.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：当所述情境无危险时，继续所述车辆的移动。

10.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：当所述情境危险时，减慢所述车辆的移动。

11.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：计算正移动的所述第二情境感知设备与所述第一情境感知设备之间的距离。

12.根据权利要求1所述的方法，所述第一情境感知设备在车辆中。

13.根据权利要求1所述的方法，所述第一情境感知设备由人佩戴。

14.根据权利要求1所述的方法，所述情境感知环境包括多个第一情境感知设备，在所述第二情境感知设备从所述预定距离内的所述第一情境感知设备中的每一个第一情境感知设备接收到确认时，所述情境是无危险的。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：显示从所述第一情境感知设备中的每一个第一情境感知设备接收到确认的剩余时间。

16.一种用于在情境感知环境中确认存在的系统，所述系统包括：

a)网络；

b)多个情境感知设备，所述多个情境感知设备包括：

i)至少一个第一情境感知设备，所述至少一个第一情境感知设备被配置用以通过所述网络与其它的情境感知设备通信；

ii)所述第一情境感知设备被配置用以向另一情境感知设备发送确认；和

iii)至少一个第二情境感知设备，所述至少一个第二情境感知设备被配置用以通过所述网络与其它的情境感知设备通信；

其中所述第一情境感知设备被配置用以向所述第二情境感知设备发送确认；

其中所述第二情境感知设备被配置用以：

检测所述第一情境感知设备在所述第二情境感知设备的预定距离内的存在；和

当从所述第一情境感知设备接收到确认时，认为情境是无危险的。

17.根据权利要求16所述的系统，所述第二情境感知设备还被配置成：如果在从所述第二情境感知设备向所述第一情境感知设备发送确认请求起的预定持续时间之后没有接收到确认，则所述情境是极度危险的。

18.根据权利要求17所述的系统，所述第二情境感知设备位于车辆内。

19.根据权利要求18所述的系统，所述车辆被配置用以：当所述情境是极度危险的时，自动停止。

20.根据权利要求17所述的系统，所述第二情境感知设备被配置用以：在预定持续时间之前没有接收到确认时，将所述情境识别为危险的。

21.根据权利要求20所述的系统，所述第二情境感知设备位于车辆内，并且所述车辆被配置用以：当所述情境危险时，自动减速。

22.根据权利要求16所述的系统，所述第一情境感知设备位于车辆内。

23.根据权利要求22所述的系统，所述车辆包括被配置用以显示接收到所述确认请求的界面。

24.根据权利要求23所述的系统，所述界面被配置用以触发对所接收到的确认请求的响应的传送。

25.根据权利要求16所述的系统，所述第二情境感知设备使用射频通信范围来检测所述第一情境感知设备。

26.根据权利要求16所述的系统，所述第一情境感知设备被配置用以：当接收到正接近的第二情境感知设备的通知时，生成警报。

27.根据权利要求16所述的系统，所述第一情境感知设备被集成到帽灯中。

28.根据权利要求27所述的系统，所述帽灯被配置用以：当所述第一情境感知设备从所述第二情境感知设备接收到确认请求时，闪烁。

29.根据权利要求28所述的系统，所述帽灯被配置成被切换打开或关闭，所述帽灯的切换触发所述第一情境感知设备发送对所接收到的确认请求的确认。

30.根据权利要求16所述的系统，所述系统包括多个第一情境感知设备，所述第二情境感知设备被配置用以：在从所述第一情境感知设备中的每一个第一情境感知设备接收到确认时，将所述情境识别为无危险的。

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