CN114979940A - 确定用于定位车辆的模型的系统和方法及可移动通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了用于确定用于定位车辆的模型的系统和方法及可移动通信设备。所述系统包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为从设备通信单元以及从相对于车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据。所述位置数据包括设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。所述一个或多个处理器还被配置为确定所述车辆的指定点的车辆空间位置。所述一个或多个处理器还被配置为生成虚拟模型。所述虚拟模型在被定位系统用于定位所述车辆时，相对于所述车辆的估计位置指示所述车辆空间位置。

Description

确定用于定位车辆的模型的系统和方法及可移动通信设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年2月16日提交的第63/149,877号美国临时申请的优先权和利益，其全文通过引用并入本文。
技术领域
本文所述发明主题的实施例涉及确定可用于使用定位系统定位车辆的车辆模型。
背景技术
对于在任何给定时间控制车队的企业，希望知道车辆的位置，尤其是沿着相同或类似路线行驶的车辆。例如，列车可具有一个或多个机车和一个或多个可选轨道车。例如，通过了解列车在轨道网络上的位置，铁路可以更安全且更有效地引导列车沿着各种路线行驶。同样，具有其他类型车辆(例如，汽车、卡车、采矿车、非公路车辆、航空车辆或海船)的车队可以更安全且更有效地沿着各自的路线行驶。此类信息可被用于车辆装载或卸载货物和/或乘客的配送场。
每个车辆可包括多个相互通信的设备或车辆的控制单元(例如，控制器)。这些设备可以包括全球导航卫星系统(GNSS)接收器，例如全球定位系统(GPS)接收器。其他设备包括惯性传感器、里程表、雷达、超声波和声学监测器。这些设备生成的数据可被用于确定车辆的位置和/或姿态。
目前，一些车辆的位置是使用一个或多个GNSS接收器确定的，这些接收器与GNSS卫星通信，以确定每个GNSS接收器的纬度、经度和海拔高度。然而，了解全球导航卫星系统接收器的空间位置不一定提供对车辆所占据的三维空间的可靠理解。例如，由GNSS卫星确定的GNSS接收器的位置可能不精确。相反，所识别的位置可以是估计值，其提供GNSS接收器位于所识别位置的几米之内的一定置信度。另一增加车辆更精确位置不确定性的问题是，GNSS接收器可在车辆上有不同的位置(例如，前部、后部或两者之间的某个位置)。例如，车辆系统中的第一辆车可具有靠近第一车辆前端的GNSS接收器，而第二辆车可具有靠近第二车辆后端的GNSS接收器。
为了对车辆的位置提供更可靠的了解，企业可以测量GNSS接收器相对于车辆前端或后端等已知点位于车辆上的位置。如今，GNSS接收器的位置可能需要人工测量，并且容易受到人为错误的影响。较高的误差方差会被结转，并对车辆位置的最终计算产生负面影响，导致计算出的位置精度低于预期。不同于当前可用的系统和方法可能是所需的。
发明内容
在实施例中，提供了一种系统，所述系统包括包含设备通信单元的可移动通信设备。所述设备通信单元可以相对于车辆定位。所述系统包括控制器。所述控制器可以包括一个或多个处理器，所述处理器可以从设备通信单元以及相对于车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据。所述位置数据可以包括设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。所述一个或多个处理器可以基于第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离来确定车辆指定点的车辆空间位置以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离。所述一个或多个处理器可以基于指定点的车辆空间位置生成车辆的虚拟模型。所述虚拟模型在被定位系统用于定位车辆时，相对于车辆的估计位置指示车辆空间位置。
在实施例中，提供了一种可移动通信设备，所述可移动通信设备可包括可获取位置数据的设备通信单元和可接收用户输入并响应于接收到所述用户输入而传送控制信号的用户界面。所述可移动通信设备可包括可从用户界面接收控制信号的一个或多个处理器。响应于接收到控制信号，所述一个或多个处理器可以是可从设备通信单元请求和接收位置数据的处理器。所述一个或多个处理器可以是以下至少一个：将设备消息传送到远程站和/或车辆，其中，所述设备消息可以包括至少一个位置数据或来自车辆的位置数据请求；或者从车辆接收车辆消息，其中，所述车辆消息可包括来自车辆的第一通信单元和第二通信单元的车辆位置数据。
在实施例中，提供了一种方法，所述方法可包括相对于车辆的指定点定位可移动通信设备。所述可移动通信设备可以包括设备通信单元。所述方法可以包括从设备通信单元以及从相对于车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据。所述位置数据可以包括设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。所述方法可包括基于第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离来确定车辆指定点的车辆空间位置。所述方法可包括基于指定点的车辆空间位置生成车辆的虚拟模型。所述虚拟模型在被定位系统用于定位车辆时，相对于车辆的估计位置指示车辆空间位置。
一个或多个实施例可包括使用虚拟模型跟踪车辆(或多个车辆，例如车队中的车辆)。例如，一个或多个实施例可包括识别车辆或多个车辆位置的定位系统。除上述之外，一个或多个实施例可以向车辆发送命令或指令。此类命令或指示可被用于控制车辆移动(例如，在更大的地理区域内或在局部区域(例如，配送场)内移动车辆)或控制车辆运行(例如，使车辆执行某些操作，例如打开车门、检查车辆状态、与其他车辆分离等)。
附图说明
现简要参考附图，其中：
图1为根据一个实施例用于确定车辆的虚拟模型的系统(例如，通信系统)的示意图，该虚拟模型表示在定位系统中该车辆所占用的空间；
图2为示出可与图1的系统一起使用的移动通信设备的示意图；
图3A为车辆的前端视图，根据一个实施例可从该前端视图生成虚拟模型；
图3B为车辆的侧视图，根据一个实施例可从该侧视图生成虚拟模型；
图4示出根据一个实施例的环境，其中，图1的系统的各个部分相互分布；
图5A为车辆的自上而下示意图，并示出根据一个实施例在获取位置数据时可定位一个装置通信单元和两个车辆通信单元的位置；
图5B为车辆的侧面示意图，并示出根据一个实施例在获取位置数据时可定位一个装置通信单元和两个车辆通信单元的位置；
图6为车辆的侧视图，示出根据一个实施例用于在车辆的前端和后端获取位置数据的两个可移动通信设备；
图7A为示出根据一个实施例的方法的流程图；
图7B示出如何使用由一个实施例生成的本地模型和几何模型生成车辆的虚拟模型；
图8示出根据一个实施例的环境，其中，定位系统使用车辆的虚拟模型定位车辆；
图9A是示出根据一个实施例的使用可移动通信设备获取位置数据的方法的流程图；以及
图9B示出可呈现给移动通信设备用户的屏幕显示的工作流程。
具体实施方式
本文所述的发明主题的实施例包括确定车辆模型的系统和方法，其能够更准确地估计车辆所在位置和/或更准确地估计车辆占用的物理空间。通过更准确的估计，可避免潜在的碰撞或其他灾难。例如，可使用对位置和/或车辆占用空间的估计来改变车辆的移动(例如，减慢、停止和/或移动到另一条路线)。此外，当前的定位系统可以使用带有附加偏移的测量，或者在估计车辆位置时，可以在估计中添加偏移。这些偏移旨在解决测量车辆时可能出现的潜在误差，或由传输位置数据的设备(例如，卫星或GPS接收器)引起的潜在误差。通过更准确地了解车辆占用的物理空间，可以减少或消除偏移。因此，可以更安全地控制交通，并更有效地控制交通(例如，通过减少装载或卸载区内车辆之间的距离，或沿着路线行驶的车辆之间的距离)。在某些情况下，在使用更准确的估计时，可以减少计算资源。
为此，实施例可利用具有通信单元(例如，天线、接收器或收发器)的可移动通信设备。可移动通信设备可以相对于车辆的指定点(例如，靠近或远离)定位，并获取用于确定指定点的空间位置的位置数据。车辆的一个或多个通信单元可被用于获取与通信单元的空间位置相对应的位置数据。空间位置组可被用于生成更准确和/或更具成本效益的车辆模型。例如，可以以更安全和/或更高效的方式监控、定位或跟踪车辆。
本文所述的主题可与诸如机车和列车之类的轨道车辆和轨道车辆系统结合使用。在一个实施例中，可移动通信设备被封装在可安装在轨道车辆上的列车末端(EOT)设备中。在另一个实施例中，可移动通信设备可以是用于轨道车辆的车头(热)系统的一部分。然而，所述主题可与其他类型的无轨车辆结合使用。例如，本文描述的主题可被用于汽车、公共汽车、卡车、采矿车、农用车、其他非公路车辆(例如，未经设计或未经法律允许在公共道路上行驶的车辆)、飞行器(例如，固定翼飞机、无人机或其他无人驾驶飞机等)、海船等。
在一些实施例中，本文所述的系统和方法可以在制造或组装车辆的至少一个过程中执行，或者在车辆经过修理、修改或更新(例如，通过将部件改装到现有车辆)的至少一个过程中执行。在其他实施例中，所述系统和方法可以在现场执行，例如，在配送场或沿着路线执行。例如，在安装新的通信单元期间，如本文所述，可以使用可移动通信设备的临时参考天线来获取测量。通过获得每个通信单元之间的测量，可以将通信单元的空间位置的虚拟模型应用于局部坐标系，例如可包括车辆表示的坐标系。例如，虚拟模型可以叠加或与局部坐标系组合以形成合并模型。合并模型可表示车辆的物理结构，或者表示可包括车辆的车辆系统的物理结构。通过这种方式，跟踪车辆(或车辆系统)的监控系统可以更准确地确定车辆的位置。
一个或多个实施例可以至少部分自动化。例如，在将可移动通信设备定位到车辆附近后，可移动通信设备的操作员(或远程系统的操作员)可以通过提供用户输入(例如，按下按钮或开关、拉动操纵杆、提供语音激活命令等)来启动该过程。或者，在一个或多个处理器确定可移动通信设备相对于车辆正确定位(例如，与指定点的已知距离)之后，可以启动该过程。一旦该过程被启动，实施例可以获取每个天线的位置数据，并确定天线之间的测量。
自动化测量过程可显著减少测量误差，并显著减少获取测量所用的时间。一些企业使用的通信系统，如车辆控制系统，可允许或假设指定误差量。车辆控制系统可以是计算机化系统，其使用车辆位置来限制或允许不同车辆的移动。例如，正型车辆控制系统(例如，正型列车控制系统)可监控车辆位置，并向不同车辆发送信号。这些信号可以基于其他车辆的位置和/或型号限制车辆移动的速度，指示车辆是否允许进入不同的路段(例如，基于使用车辆位置和/或型号确定的不同路段的空位和占用率)，等等。除非接收到来自车辆主动控制系统的信号，否则正型车辆控制系统的车载部件可以自动防止车辆以超过限制的速度移动到不同的路段等。负型车辆控制系统可监控车辆位置，并向不同车辆传送信号。这些信号可以告知车辆允许行驶的速度，禁止车辆进入不同的路段等。负型车辆控制系统的车载部件可以允许车辆移动，除非接收到禁止车辆移动的信号。
一些企业的通信系统假设的指定误差量不仅可以基于与天线位置相关的测量误差，还可以基于车辆定位过程中发生的误差(例如，设备性能引起的误差)。通过减少关于天线位置的测量误差，减少了关于车辆位置的总误差。因此，至少在某些情况下，企业可沿路线的更多部分自动控制车辆，而无需来自人工指挥的输入。
车辆系统可以是车辆组的一部分。车辆组可称为车辆组、排、车队、群、列车等。一个编组可包括两个或更多个相互机械耦合以沿着路线一起行驶的车辆。在其他实施例中，车辆系统可包括两个或更多个彼此不机械耦合、但沿着路线一起行驶的车辆。例如，两个或更多个汽车可逻辑耦合，因为当汽车作为车辆系统沿着路线一起行驶时，汽车彼此无线通信以协调彼此的移动。一个或多个实施例可以自动化方式控制车辆和/或通知操作员(车辆上或车辆下)如何控制或改变车辆的移动。特定实施例可包括控制车辆作为更大机队的无人机。在一个实施例中，车辆系统仅由单个车辆构成。
车辆系统的两个或更多个车辆可包括控制车辆以及一个或多个远程车辆。在操作中，控制车辆可以命令(例如，通过有线或无线消息)远程车辆在车辆组移动期间更改远程车辆的油门设置、制动设置、速度、功率输出等。因此，控制和远程车辆可协调牵引和制动力，以沿路线移动车辆组。
对于至少一些实施例，可移动通信设备可以至少与控制车辆通信。在一些实施例中，可移动通信设备可与至少控制车辆和一个或多个远程车辆通信。在一些实施例中，可移动通信设备可以与能够与移动通信设备通信的任何车辆通信。无论车辆如何，可移动通信设备可直接与车辆的通信单元通信，或直接与车辆的控制通信单元的本地控制单元通信。
然而，在其他实施例中，可移动通信设备可以与车辆通信的远程系统通信。在这种情况下，测量可以由车辆单独获取，也可以由移动通信设备单独获取。然后，可以将测量结果传输到远程系统。
一个或多个实施例可以使用至少三个不同的通信单元，其中，获得每个通信单元的位置数据。位置数据可以包括或用于确定相应通信单元的空间位置。例如，位置数据可以包括包含定位和定时数据的信号(例如，由卫星发射)。然后，定位和定时数据可被用于确定已知系统的空间坐标(例如，纬度、经度和高程)、用于投影到已知模型上的地图坐标、地球中心、地球、地球固定(ECEF)笛卡尔坐标、或空间代码(例如，一组数字或符号)。然而，在其他实施例中，位置数据可以包括车辆的实际空间位置。可以使用能够进行地理空间定位的系统(例如，全球或区域导航系统)来获得位置数据。尽管针对GNSS描述了特定实施例，但实施例可适用于区域导航系统或能够进行无线电导航或无线电定位的另一系统。
如本文所述，可移动通信设备(或设备通信单元)的空间位置可代表车辆的指定点的空间位置，或可用于确定指定点的空间位置。指定点可对应于车辆的表面(例如，外表面)。
空间位置是指空间中使用通信单元或更一般地使用移动通信设备或通信系统识别的点或区域。例如，GPS接收器可以仅识别由GPS卫星接收的信号确定的空间位置。因此，空间位置可对应于通信单元(例如，天线)的位置。在其他示例中，可以对通信单元进行编程(或者可以对通信单元所属的系统进行编程)，以将设备/系统的空间位置识别为距离通信单元的空间位置的预定距离。例如，机车是大型机器。位于机车前端的GPS接收器接收到的位置数据会将机车的位置识别为GPS接收器所在的位置。然而，在一些配置中，可以处理位置数据以移动最初计算的点，使得机车的已识别空间位置位于机车的中心。
在指定点的空间位置(例如，在车辆的前表面上)和通信单元的空间位置已知的情况下，可以生成基于空间位置的本地模型(例如，虚拟模型)。该本地模型可以表示三维空间中的点，其中，这些点表示车辆的指定点和车辆的通信单元的空间位置。然后，可将本地模型应用于车辆的几何模型(或局部坐标系)或车辆系统的几何模型。几何模型可包括例如车辆或车辆系统的三维形状。几何模型可包括一个或多个通信单元相对于车辆其他部件的位置，或者可以包括一个基准点，从该基准点可以确定一个或多个通信单元的位置。
通过将本地模型应用于几何模型，可以生成合并模型，该合并模型可包括获得测量的特定车辆的更精确表示。例如，如果一个或多个通信单元位于相对于车辆外部的指定位置，则通信单元的空间位置可以识别车辆的外表面的位置。以这种方式，实施例可以更精确地确定车辆前端的一个或多个表面、车辆后端的一个或多个表面和/或车辆侧面的一个或多个表面的位置。侧面可包括顶面、底面或横侧面。
因为一个或多个实施例包括多个通信单元或与多个通信单元交互，所以可以标记术语“通信单元”以区分其他通信单元。例如，实施例可以包括设备通信单元、可移动通信单元、系统通信单元、车辆通信单元、第一通信单元、第二通信单元等。标记不同的通信单元不一定具有不同的结构和/或操作能力。此外，数字标记不一定限制通信单元的数量。例如，包括第一通信单元和第二通信单元的实施例不一定仅限于两个通信单元。
可移动通信设备可包括通信单元，其可被称为设备通信单元。可移动通信单元相对于车辆定位。如本文所用，短语“相对于车辆定位”指相对于车辆的指定点定位在指定位置。指定点可以是车辆的参考点(或基准地标)。在一些实施例中，指定点通常具有相对于车辆的固定位置。指定点可代表或位于车辆的外部边界附近。指定点可位于车辆的最前表面(例如，前端)或最后表面(例如，后端)。指定点可以是车辆的最横向表面(例如，侧面)之一。但是，指定点可沿车辆的外表面或车辆内具有其他位置。
可移动通信设备或设备通信单元可位于车辆附近。如本文所用，短语“邻接”可包括与车辆的表面直接接合的可移动通信设备或通信单元，或可包括与车辆略隔开(例如，最多10厘米)的可移动通信设备或通信单元。对于可移动通信设备与车辆相邻但不接触车辆的实施例，可移动通信设备可定位在相对于指定点的预定空间位置。
可移动通信设备可具有可定位在车辆上的支撑结构。支撑结构可类似于支架、托架、三脚架或单脚架。例如，固定通信单元的单脚架的一端可以定位在机车的转向节上。然后，可将单脚架保持在直立、升高的位置和指定的方向。在这种情况下，可以计算设备通信单元和指定点之间的距离，因为已知支撑结构的尺寸并且设置了支撑结构的位置。因此，可以确定车辆的指定点的空间位置。
当相对于车辆定位时，除了获取至少两个其他通信单元的位置数据外，还获取可移动通信设备(或设备通信单元)的位置数据。至少一个或多个其他通信单元可以构成车辆的一部分。此类通信单元与车辆一起行驶，并可被用于在车辆沿路线行驶时跟踪车辆，或用于传达其他信息。例如，其他通信单元可以是例如GNSS接收器、无线电导航卫星服务(RNSS)接收器、能够在GNSS或RNSS中的至少一个内操作的多波段收发器、或者可以用于无线电导航或无线电定位的其他通信单元。
在一些实施例中，只有一个通信单元可以是车辆的一部分，两个或更多个通信单元可以是相对于车辆定位的相应可移动通信设备的一部分。例如，第一可移动通信设备可以相对于车辆的前端定位，第二可移动通信设备可以相对于车辆的后端定位。在这些实施例中，只能使用车辆的一个通信单元。然而，在其他实施例中，可以使用车辆的至少两个通信单元。例如，实施例可以使用连接到车辆的两个或更多个可移动通信设备和两个或更多个通信单元。
可移动通信设备可由操作员手持。在这些实施例中，可移动通信设备可被称为便携式通信设备。例如，便携式通信设备的尺寸、形状和重量可以允许中等身材的成年人携带该便携式通信设备。便携式通信设备的非限制性示例包括平板电脑、笔记本电脑和智能手机。因此，操作员可以在一个区域内的不同车辆之间移动(例如，配送场、分类场、装配线等)，并获取用于生成可用于跟踪车辆的模型的信息。
在获取可移动通信设备的位置数据时，操作员可以持有移动通信设备。然而，在其他实施例中，可移动通信设备可以使用可移动紧固件(例如，夹具、夹子、螺钉)临时固定到车辆上。当临时固定时，可移动通信设备可相对于车辆具有固定位置。对于这些实施例，可允许操作员将一个或多个其他可移动通信设备固定到车辆上。当移动通信设备暂时固定时，可允许操作员进入车辆内部。例如，在将一个或多个可移动通信设备临时固定到车辆上之后，操作员可以进入车辆并与用户界面交互，以使或允许车辆的通信单元获取位置数据。
然而，在其他实施例中，可移动通信设备可永久固定在车辆上。例如，操作员可以使用工具将可移动通信设备永久固定在车辆的前端或后端的固定点处。可移动通信设备可被启用以获取和传送位置数据。
可移动通信设备可包括响应于与操作员交互的用户界面。用户界面可以生成响应于操作员操作或用户界面指引的控制信号。例如，操作员可以按下按钮、触摸屏幕和/或对着麦克风说话，从而指示可移动通信设备执行一个或多个操作和/或提供执行一个或多个操作所需的信息。
可选地，可移动通信设备可以与车辆上的本地控制单元通信。在这种情况下，可移动通信设备可以作为发起本文所述的一个或多个方法的主设备或控制设备来操作。然而，在其他实施例中，本地控制单元可以用作使用可移动通信设备来获取位置数据的主控制单元或控制单元。例如，如果本地控制单元命令可移动通信设备获取位置数据，则移动通信设备可以仅请求位置数据。
本发明主题提供的至少一种技术效果可包括车辆的更可靠位置，例如在运输途中或停车时。可以实时定位车辆，例如在传统导航/定位系统的预期时间内(例如，车辆位于识别位置的1秒、2秒、10秒、1分钟或多分钟内)。有了更可靠的地理位置，企业可以更有信心地在一个区域内指挥车辆。由于多辆车的位置更可靠，可减少内置误差，以便企业可以更有效地引导车辆(例如，沿着路线行驶或装载或卸载)。对于远程控制一辆或多辆无人机等车辆的企业来说，更可靠的位置可以减少碰撞和/或使车辆之间或车辆系统之间的间隙更紧密。
图1是根据一个实施例的用于确定代表车辆占用空间的三维模型的系统(例如，通信系统)100的示意图。系统100可以包括远程站102、可移动通信设备104和车辆通信系统106。车辆通信系统可以是待跟踪车辆的通信系统。例如，车辆通信系统可以是车辆组的控制车辆的一部分，并且控制车辆与多个车辆组的远程车辆通信。
每个远程站、车辆通信系统和移动通信设备都可以配备有一个或多个通信单元、一个或多个控制单元以及一个或多个存储设备(例如，存储器)。例如，可移动通信设备可包括设备通信单元112、设备控制单元114、存储器116、输入设备118和输出设备119。通信单元具有收发器或天线113。
车辆通信系统可包括第一通信单元122、第二通信单元124、车辆控制单元128和存储器126。通信单元可具有收发机123。尽管未示出，但车辆通信系统可包括构成用户界面的至少一部分的输入设备和输出设备。类似地，远程站可包括系统通信单元132、系统控制单元134和存储器136。远程站可包括具有输入设备和输出设备的用户界面。
图1中的通信系统可包括分布式计算环境，也可以是分布式计算环境的一部分。如本文所用，“一个或多个处理器”可包括移动通信设备的至少一个处理器(例如，控制器)、车辆的至少一个处理器和远程站的至少一个处理器。实施例可以通过各种计算机系统配置来实施，包括多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等。在分布式计算环境中，任务可以由相互独立但通过通信网络连接的设备或系统执行。一个或多个设备或系统可以远程定位。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程计算机存储介质中，包括存储器存储设备。分布式计算环境可包含在一辆车(例如，机车)、车辆系统中的多辆车、车队中的其他车辆或使用无线通信的路边或中央办公室的车外。
然而，一些实施例不一定在分布式计算环境中实施。例如，一个或多个实施例可以完全在移动通信单元内、车辆通信系统内或远程站内实施。
如本文所用，“通信单元”包括接收器或收发器以及用于在一个或多个频带内无线通信(例如，通信和/或接收)消息的相关电路(例如，天线)。这些消息可以包括用于建立网络的链接消息、命令消息、确认消息、回复消息、重试消息、重复消息等。通信单元可以在预定的射频(RF)频带内并根据指定的协议进行通信。例如，通信单元可以根据一个或多个卫星导航标准进行通信，例如GPS、全球导航卫星系统(GLONASS)、北斗导航卫星系统(BDS)、伽利略、印度星座导航(NavIC)、准天顶卫星系统(QZSS)、多普勒轨道图以及由卫星(DORIS)等集成的无线电中的至少一个定位。通信单元可增强位置数据或接收增强的位置数据。增强可包括通过使用额外的外部信息来计算空间位置。
控制器或控制单元(例如，设备控制单元、车辆控制单元或系统控制单元)可包括一个或多个处理器。一个或多个处理器可以包括或表示一个或多个硬件电路，或包括、连接或两者都包括并连接一个或多个微处理器、控制器或其他基于硬件逻辑的设备的电路。一个或多个处理器可以基于存储在存储器中的程序指令(例如，软件)进行操作。除了其他操作之外，一个或多个处理器和相关联的存储器还可以执行本文描述的实施例的一个或多个操作。例如，可移动通信设备可以是个人通信设备，例如智能手机或平板电脑，其具有可以实施一个或多个实施例的应用。因此，用于执行一个或多个实施例的相同处理器和相关存储器可用于执行通常与智能手机相关联的操作。同样，车辆通信系统的一个或多个处理器可执行通常与移动车辆相关的操作(例如，指令推进系统和/或制动系统)。作为另一个示例，车辆通信系统的一个或多个处理器可以将命令消息传送给其他车辆(例如，远程车辆)。
存储器可以表示有形的非暂时性计算机可读存储介质，例如计算机硬盘驱动器或其他易失性或非易失性存储器。存储器可以存储一组或多组指令(例如，软件)，这些指令指示一个或多个处理器执行一个或多个操作。存储器可以表示以电子和/或磁性存储数据的本地设备。例如，存储器可以表示计算机硬盘驱动器、随机存取存储器、只读存储器、动态随机存取存储器、光盘驱动器等。
可选地，远程站、车辆通信系统和移动通信设备可包括具有输入设备和输出设备的用户界面。输入设备可以包括或表示触摸屏、键盘、电子鼠标、操纵杆、手持控制器、麦克风等。输出设备可以包括或表示显示屏，例如监视器，其向控制车辆的操作员提供视觉用户界面。输出设备可选地可以包括其他组件，例如音频扬声器、触觉或振动元件等。用户界面可以仅包括一个或多个输入设备、一个或多个输出设备，或者同时包括输入设备和输出设备。
图2示出了可与通信系统(如图1所示的系统)一起使用的可移动通信设备200。如图所示，可移动通信设备是一种便携式通信设备，可由一般体型的成年人轻松携带。例如，可移动通信设备可包括主体202和支撑结构204。主体代表承载通信单元206的计算设备。例如，主体的大小可类似于平板电脑、笔记本电脑或智能手机。
图2中的支撑结构是单脚架。更具体地，它是细长的杆或杆，具有固定主体的第一端或顶端208。支撑结构的第二端或底端210与第一端相对。支撑结构的可包括第二端的一部分位于机车(未示出)的耦合器或转向节212附近。支撑结构具有不确定的第一尺寸214(由分离的波浪线表示)。图2中的第一尺寸是允许将可移动通信设备定位在指定高度的长度。例如，第一尺寸可以是一米或更多，但也可以使用其他尺寸。
主体可包括外壳216和用户界面218，用户界面218可以包括输入设备220和输出设备222。在图2中，输入设备可以包括用户可选择的元件224，例如大小不同的按钮。输入设备可以包括音频接收器。如图所示，输出设备包括显示器226。输出设备可以包括音频扬声器。可选地，显示器可以是触摸式的。因此，触敏显示器可以构成用户界面的输入设备和输出设备的一部分。如本文所述，用户界面可以引导用户通过指定的工作流来获取位置数据。
图3A是根据一个实施例的车辆300的前端视图，图3B是车辆的侧视图。为了便于说明，示出了相互垂直的X、Y和Z轴。图3A和图3B示出了第一通信单元302和第二通信单元304可相对于车辆定位的一个示例。更具体地，车辆可包括车体306。车身306可包括第一(或前)端308、第二(或后)端310、第一侧312、第二侧314、顶部(或顶侧)316和底部(或底侧)318。第一和第二通信单元沿车辆的顶部定位。然而，第一和第二通信单元沿顶部具有不同的位置或定位。对于车辆可与其他车辆(例如，机车)互连的实施例，车辆可包括位于第一端或第二端的耦合器或转向节320。
第一通信单元和第二通信单元可具有相应的空间位置303、305。空间位置是三维位置，其可以用多种方式表达。例如，空间位置可以由X、Y、Z坐标、纬度、经度和高程坐标、指定模型内的地图坐标、空间代码等表示。空间位置可以是已知卫星导航系统(例如，GNSS)或其他无线电导航系统使用的那些空间位置。
在一些实施例中，第一通信单元和第二通信单元中的至少一个沿车辆的外部定位。在其他实施例中，第一通信单元或第二通信单元中的至少一个位于车辆的内部或位于车辆的车身内，使得第一通信单元和/或第二通信单元不容易看到或接近。
图4示出了根据一个实施例的环境，其中，系统400(例如，通信系统)的各个部分相互分布，但相互通信以获取用于生成车辆的虚拟模型的数据。所示的车辆系统401可包括车辆系统的车辆402、403、404，其可被称为车辆组。在所示的实施例中，这些车辆是通过非推进产生车辆408彼此间接耦合的推进产生车辆。每个推进产生车辆和非推进产生车辆机械耦合至至少一个其他车辆。车辆系统或编组可沿路线410行驶。
在所示的实施例中，推进产生车辆被示出为机车，非推进产生车辆被示出为轨道车，车辆系统被示出为列车。或者，车辆可以代表其他车辆，例如汽车、船舶等，并且车辆组可以代表这些其他车辆的分组或耦合。车辆组中车辆的数量和布置作为一个示例提供，并不意在作为对本文所述主题的所有实施例的限制。
每个推进产生车辆可包括第一通信单元412和第二通信单元414，并可彼此通信。推进产生车辆可以以多种方式布置。在一些实施例中，所述布置可以是分布式功率(DP)布置。例如，推进产生车辆可以包括向其他推进产生车辆(在本文中称为远程车辆)发出命令消息的控制车辆。“控制”和“远程”的名称并不表示车辆组中推进产生车辆的空间位置，而是用于指示哪个推进产生车辆正在传送(例如，传输、广播或传输和广播的组合)命令消息，以及哪个推进产生车辆正在使用命令消息受到远程控制。例如，控制车辆可以或不可以布置在车辆组的前端(例如，沿着车辆组的行驶方向)。此外，远程车辆无需与控制车辆分离。例如，远程车辆可与控制车辆直接耦合，或可通过一个或多个其他远程车辆和/或非推进产生车辆与控制车辆分离。
命令信息可以指导远程车辆的操作。这些指导可包括指导远程车辆的推进子系统以指定速度和/或功率水平移动的推进命令、指导远程车辆以指定水平应用制动器的制动命令和/或其他命令。控制车辆发出命令信息，以协调推进产生车辆提供的牵引力和/或制动力。这可推动车辆沿着路线行驶。适当的路线可包括轨道、道路、水道等，部分取决于车辆类型和最终用途。除了命令消息和链接消息外，控制车辆或一个或多个远程车辆可以传送包括位置数据的位置消息。
还示出，所述系统可包括一个或多个可移动通信设备420以及可选的远程站422。所述系统可获取由至少第一卫星431、第二卫星432和第三卫星433广播的位置数据。然而，在其他实施例中，可以使用更少或更多的卫星，或者可以使用其他广播设备。第一和第二通信单元可以从一个或多个卫星接收位置数据(例如，定位和定时数据)。车辆可包括车辆通信系统424，其具有以通信方式耦合到通信单元的至少一个处理器425。车辆通信系统和/或通信单元可以使用位置数据来计算第一通信单元的空间位置和第二通信单元的空间位置。或者，车辆通信系统的至少一个处理器可以部分处理位置数据，并将位置数据传送给另一个系统。或者，车辆可以在不进行任何处理的情况下将位置数据传送给另一个系统。其他系统可以是例如可移动通信设备或远程站。
如图所示，所述车辆中两个车辆具有位于该车辆的前端426处的可移动通信设备。在一些实施例中，可移动通信设备的用户可以在不同的车辆之间移动，并分别获取一个或多个车辆的位置数据。每个车辆的位置数据可被用于生成车辆的虚拟模型，该模型可被用于在定位系统中定位车辆。
为了获取每个车辆的位置数据，可在可移动通信设备和至少一辆车或远程站之间建立通信链路。通信链路可以由两个实体之间的通信握手(communication handshake)来定义。例如，从移动通信设备到远程站的第一消息的通信(例如，链接消息)，随后从远程站到移动通信设备的第二消息的成功通信(例如，确认消息)，可以是建立通信链路的通信握手。可选地，可以通过在两个实体之间使用的专用通信信道来建立通信链路。例如，指定的频率或频带可以定义通信链路。
在一些实施例中，车辆通信系统、可移动通信设备或远程站中的至少两个在彼此之间建立通信链路。例如，可移动通信设备可以与每个车辆通信系统建立通信链路，并与远程站建立通信链路。或者，可移动通信设备可以与控制车辆(或引导车辆)的车辆通信系统建立通信链路，并与远程站建立通信链路。或者，可移动通信设备可以仅与可移动通信设备当前正在测量的车辆通信系统建立通信链路，或者仅与控制车辆的车辆通信系统建立通信链路。或者，可移动通信设备可以仅与远程站建立通信链路。
在第一实体和第二实体之间建立通信链路(例如，在移动通信设备和远程站之间，在移动通信设备和车辆通信系统之间，或在车辆通信系统和远程站之间)，第一实体可以向第二实体传送链接消息。链接消息可以包括与第二实体相关联的唯一标识代码。例如，车辆可与对应于该车辆的唯一车辆代码相关联。在一个实施例中，唯一标识代码可以不与其他实体相关联或以其他方式标识其他实体。在接收链接消息的第二实体处，如果链接消息中的唯一标识代码匹配、与第二实体相关联、或以其他方式标识第二实体，则第二实体可将确认消息传送回第一实体。第一和第二实体之间的通信链路可以响应于第二实体接收到的链接消息和第一实体接收到的确认消息而建立。或者，一旦在第二实体接收到链接消息，就可以建立第一和第二车辆之间的通信链路，而不需要在第一实体接收到确认消息。
链接信息可以通过远程站、车辆通信系统或可移动通信设备进行通信。同样，确认消息可以通过远程站、车辆通信系统或可移动通信设备进行通信。在一些实施例中，可以至少部分自动地建立通信链路。例如，在打开应用时，远程站可以自动向一个或多个移动通信设备发送链接消息。可移动通信设备的用户可被提示做出响应(例如，“与远程站建立通信链路？”)。如果确认，可移动通信设备可以传送确认消息。或者，可移动通信设备可以响应于接收到链接消息而自动发送确认消息。
作为另一示例，可移动通信设备的用户可以提供用户输入。响应于用户输入，可移动通信设备可将链接消息传送到车辆或远程站中的至少一个。在接收到确认消息时，可移动通信设备的用户可以开始用于获取用于生成车辆虚拟模型的位置数据的工作流。
对于一些实施例，当传送链接消息或确认接收到链接消息时，用户可能在车辆上。响应于操作员对远程车辆上的用户界面的操作，用户界面生成用于传送链接消息或用于指示已接收到链接消息的信号。
图5A和图5B示出了固定在车辆的车身506上的车辆500、第一通信单元502和第二通信单元504的不同视图。为了便于说明，车辆是相对于相互垂直的X、Y和Z轴示出的。第一和第二通信单元可以是能够用于其他目的的车载通信单元。例如，车辆的车辆通信系统可以使用第一和第二通信单元与远程站、另一车辆或车辆系统的车辆(例如，命令消息、回复消息、链接消息等)或与独立移动的其他车辆通信。
图5A和图5B示出了具有设备通信单元510的可移动通信设备508。可移动通信设备具有支撑结构516，其将设备通信单元提升到更高的高度，使得例如设备通信单元可以具有用于接收位置数据的无障碍路径。在获取位置数据之前，设备通信单元相对于车辆定位，或者更具体地，相对于车辆的指定点518定位。设备通信单元位于设备空间位置520，第一通信单元位于第一空间位置522，第二通信单元位于第二空间位置524。
每个通信单元(例如，从一个或多个卫星)获取位置数据，以确定通信单元的相应空间位置。通信单元可以同时或彼此相差数秒钟地获取位置数据。然而，应理解，通信单元可以在单独的时间获取位置数据。可选地，通信单元可以在指定的时间周期(例如，10秒、30秒、1分钟或多分钟)内多次获取位置数据，并使用来自多次获取的位置数据确定相应单元的空间位置(例如，平均空间位置)。
在已知不同通信单元的空间位置的情况下，可以获取设备通信单元相对于第一通信单元和相对于第二通信单元的相对位置。例如，一个或多个实施例可以确定第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离541、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离542、以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离543。可以确定从设备通信单元到指定点的点-设备间隔距离544。例如，在已知移动通信设备的尺寸的情况下，当可移动通信设备以指定方式相对于车辆定位时，可以计算点-设备间隔距离。例如，可移动通信设备可定位为使得支撑结构的一端与车辆接合(例如，在耦合器处)，并且使得支撑结构平行于Z轴延伸。因此，可以确定指定点相对于第一通信单元和第二通信单元的相对位置。
设备通信单元与车辆的指定点垂直对齐的实施例可通过减少计算次数和潜在测量误差来减少计算车辆空间位置时的潜在误差。
图6是车辆600的侧视图，示出了用于在车辆的前端612和后端614获取位置数据的两个可移动通信设备602、604，尽管其他实施例可以在车辆的不同位置获取位置数据。该车辆包括第一通信单元622和第二通信单元624。在所示的实施例中，每个可移动通信设备可以包括设备主体606、通信单元608(例如，天线)、将设备主体和通信单元互连的电缆610以及支撑结构605。
设备通信单元相对于车辆定位，使得设备通信单元的空间位置相对于指定点632、634定位。例如，设备通信单元被定位成与前端的表面或后端的表面对齐。在所示的实施例中，支撑结构是可临时固定至车辆的平台或框架。在这些实施例中，支撑结构可以将通信单元保持在相对于车辆的固定位置。例如，支撑结构可包括与车辆的表面接合的紧固件(例如，卡环、夹具、夹子、螺钉等)和/或磁铁。紧固件和/或磁铁可适用于将支撑结构和通信单元保持在相对于车辆的固定位置。
设备主体可类似于便携式通信设备，例如笔记本电脑、平板电脑或智能手机。设备主体通过电缆可通信地耦合到设备通信单元。或者，设备主体可以与设备通信单元无线通信。如本文所述，设备通信单元和车辆通信单元可以获得用于确定相应通信单元的空间位置的位置数据。在已知空间位置的情况下，可以确定指定点的车辆空间位置。
图7A是示出根据一个实施例的方法700的流程图。方法700可由通信系统(例如，图1所示的通信系统)或通信系统的一个或多个子系统来执行。根据实施例，每个子系统可以作为控制实体或主实体操作，其他实体可以作为从实体操作。例如，可以使用可移动通信设备、至少一个车辆和远程站来执行所述方法。可选地，所述方法可以由远程站发起或引导，一个或多个可移动通信设备以及一个或多个车辆响应于来自远程站的请求。可选地，实施例可以由具有一个或多个车辆的移动通信设备执行，并且可选地，另一移动通信设备响应于来自移动通信设备的请求。或者，实施例可以由车辆执行，一个或多个可移动通信设备响应于来自车辆的请求。
在702处，相对于车辆定位可移动通信设备。例如，可移动通信设备可定位为使得设备通信单元与车辆的指定点相邻。或者，设备通信单元可以被定位在车辆的指定表面附近，该指定表面具有例如相对于指定点的已知相对位置。
在704，例如，在通信系统的一个或多个处理器处可以接收位置数据。一个或多个处理器可以包括可移动通信设备的至少一个设备处理器、车辆的至少一个车辆处理器、或者远程站的至少一个远程或站处理器。在特定实施例中，公共实体从每个通信单元接收位置数据。例如，移动通信设备可以从设备通信单元以及车辆的第一和第二通信单元接收位置数据。或者，远程站可以从设备通信单元以及车辆的第一和第二通信单元接收位置数据。在另一个实施例中，车辆通信系统从设备通信单元以及第一和第二通信单元接收位置数据。
在706，可以确定设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。例如，每个空间位置可以包括通过多个卫星接收的定时数据计算的经度、纬度和海拔。在一些实施例中，空间位置由通信单元或与通信单元相关联的实体确定。例如，可移动通信设备的至少一个设备处理器可以确定设备通信单元的空间位置，并且车辆通信系统的至少一个车辆处理器可以确定第一和第二通信单元的空间位置。在其他实施例中，通信单元的空间位置由公共实体确定。例如，远程站可以从设备通信单元以及第一和第二通信单元接收位置数据，并分别确定设备空间位置、第一空间位置和第二空间位置。
在708处，可以使用空间位置生成虚拟模型。车辆的虚拟模型可由定位系统使用。更具体地，虚拟模型提供相对于车辆的估计位置定位的一个或多个点。更具体地，车辆的估计位置通常对应于由第一通信单元、第二通信单元或能够接收位置数据(例如，位置和定时数据等)的另一通信单元识别的空间位置。在有用的时间段内(例如，实时)已知使用中的通信单元的空间位置的情况下，虚拟模型可以识别车辆的指定点。
例如，虚拟模型可以基于车辆的指定点的车辆空间位置。车辆空间位置基于设备空间位置、第一空间位置和第二空间位置。在特定实施例中，车辆空间位置基于第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离、以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离。
在一些实施例中，虚拟模型基于多个模型，其中，来自至少两个模型的数据以某种方式组合。图7B示出了一个这样的示例。例如，虚拟模型724可以基于车辆的本地模型720和至少一个几何模型722。本地模型表示车辆的外边界(例如，外表面或外部特征)，该边界由本文所述实施例确定的至少一个边界点726定义。在一些实施例中，边界点对应于指定点的车辆空间位置。本地模型可包括用于车辆通信单元的至少一个点。在图7B中，本地模型可包括代表车辆第一通信单元和第二通信单元的点727和点728。
可选地，本地模型和几何模型可以相互注册。几何模型表示车辆的至少表示车辆物理结构的一部分的另一个模型。然而，几何模型可以不使用由本文所述的移动通信设备获取的位置数据来生成。相反，几何模型可以基于例如制造商的规范或图纸或另一建模过程(例如，图像分析)。
几何模型可包括至少一个其他边界点。例如，图7B中的几何模型包括沿前端定位的五个边界点731、732、733、734和735以及表示两个车辆通信单元的两个点736和737。为了注册本地模型和几何模型，可以识别每个模型的至少两个公共点或共享点。共享点指的是车辆的同一地标或特征。在所示的实施例中，共享点包括对应于第一和第二通信单元的点，它们是用于第一通信单元的点727、736、用于第二通信单元的点728、737以及用于车辆的指定点的点726、733。为了注册或组合模型，可以处理(压缩或拉伸)本地模型或几何模型中的至少一个，使得共享点彼此重合。由于本地模型特定于关注的车辆，并且基于实际数据，因此在注册或以其他方式组合两个模型时，本地模型可占主导地位。
注册几何模型和本地模型以形成虚拟模型，虚拟模型可包括指定的边界点和至少一个其他边界点。在图7B中，虚拟模型的点数与几何模型的点数相等。然而，在注册/组合过程中，虚拟模型中的一个或多个点相对于另一个模型发生了移动。
在其他实施例中，边界点可以具有相对于指定点的已知相对位置。本地模型可包括横向延伸至车辆端部的多个边界点。例如，边界点可以延伸穿过保险杠的前表面或后表面。至少一个边界点对应于车辆空间位置。其他边界点可具有相对于车辆空间位置的已知位置。例如，如果指定点可位于前端的中心，则未使用设备通信单元确定的其他边界点可分布在指定点的任一侧。因此，虚拟模型中示出的边界可以使用有限的点集定义车辆的边界或外表面。以这种方式，可以使用不需要过多计算资源的车辆模型。
在其他实施例中，本地模型最多为两个点，例如，指定点和表示车辆通信单元之一的点。在这些实施例中，指定点相对于车辆通信单元的估计位置定位，并且可以被跟踪以确保车辆不会与其他车辆碰撞。然而，在其他实施例中，本地模型最多是三个点，例如，指定点和代表两个车辆通信单元的两点。
返回到图7A，可选地，所述方法可以返回到在702相对于另一车辆的指定点重新定位可移动通信设备，并且所述方法可以再次执行一次或多次。
在生成多个虚拟模型后，虚拟模型可被用于在附图标记710处生成具有多个车辆的车辆系统的系统模型。如本文所述，车辆系统的至少两个车辆可以具有虚拟模型。可以通过以某种方式组合第一车辆的虚拟模型和第二车辆的虚拟模型等来生成系统模型。
在附图标记712处，定位系统可使用虚拟模型来确定车辆的位置。定位系统可以是传统和/或众所周知的无线电导航系统(例如，GNSS或RNSS)或专有导航系统。在一些实施例中，车辆的位置可以不由单个点表示。相反，车辆位置可以由两个或三个点确定。例如，车辆位置可由表示前端的点、表示车辆通信单元(例如，GPS接收器)的点和表示后端的点确定。在其他实施例中，车辆位置仅由单个点表示，例如车辆的前端或后端。在任一个示例中，实施例可监控车辆的位置，使得车辆与物体或交叉路线保持安全距离。
图8示出了一种环境，其中，车辆系统800具有相互机械耦合的第一(或引领)车辆801和第二(或拖拉)车辆802。在车辆系统的整个操作过程中，具有定位系统805的远程设备804可以跟踪一辆或两辆车辆的位置和/或跟踪车辆系统的位置。为此，定位系统可以使用具有一个或多个边界点的虚拟模型。在所示的实施例中，虚拟模型包括三个或四个边界点。在图8中，第一辆车可包括四个边界点811、812、813、814，第二辆车可包括三个边界点821、822、823。可以跟踪每个边界点，或者只跟踪一个或多个边界点。
在一个或多个实施例中，本文描述的虚拟模型能够更准确地估计车辆的位置。因此，定位系统可允许车辆系统靠近物体或交叉点。例如，实施例可允许在位置A而不是位置B处停止边界点811。位置A与交叉点或物体842之间的间隙841可短于位置B与交叉点或物体之间的间隙843。
图9A是示出根据一个实施例的方法900的流程图，并参考图9B进行描述，图9B示出了可呈现给一个或多个实施例的用户的屏幕显示的工作流930。尽管以下将描述仅可移动通信设备的显示器呈现屏幕显示的方法，但应理解，其他实施例可以利用车辆中的显示器或远程站的显示器向用户呈现一个或多个屏幕显示。
为了获取用于生成车辆虚拟模型的位置数据，在步骤902，可需要在可移动通信设备、车辆和/或远程站之间建立通信链路。可移动通信设备的用户界面可显示屏幕提示步骤932，询问用户是否希望请求通信链路中的至少一个，从而将链接消息传送到另一系统，或同意与另一系统的通信链路，从而传送确认消息。在一些实施例中，请求和/或确认可以自动发生。例如，如果用户已经在可移动通信设备上发起了本地应用，则可以假设用户想要建立通信链路。或者，屏幕提示可成像潜在通信链路的选项。例如，屏幕提示可显示可与之通信的多个车辆或显示远程站可用。
可选地，在步骤904，可以识别关注的车辆，并且在步骤906，可以将关注的车辆分配给车辆系统。关注的车辆是用户希望获取用于生成虚拟模型的位置数据的车辆。标识和分配操作可以在稍后发生，或者用户可以请求操作。例如，可以向用户呈现屏幕提示步骤934，并从用户请求标识信息。可以向用户呈现请求信息的单个查询。例如，屏幕提示步骤934可请求车辆标识号、车辆类型或车辆的其他标识特征。类似地，屏幕提示步骤936可呈现给用户并请求车辆系统的标识信息。此类标识信息可包括车辆系统的目的地、车辆数量、轨道线等。
在标识车辆和分配车辆系统的情况下，可移动通信设备获取的位置数据可与具有标识信息的其他系统通信。
屏幕提示步骤938可要求用户确认用户希望开启获取位置数据或以其他方式映射车辆相对于通信单元的指定点。在步骤908，可标识车辆的指定点。车辆可具有多个潜在指定点，和/或当多个指定点可用时，用户可以选择仅标识一个指定点。根据具体情况，获取一个指定点可能比获取另一个指定点更容易。因此，可以向用户呈现屏幕提示步骤940，并请求用户标识将要定位的一个或多个指定点。例如，可以向用户呈现车辆类型的一个或多个图像。可选地，图像可以包括高亮显示的点或指示潜在指定点的区域。用户输入可以标识所述一个指定点或多个指定点。
在步骤910，设备通信单元相对于车辆定位。在特定实施例中，屏幕提示步骤942可指示用户以指定方式定位通信单元。例如，取决于可用的支撑结构，屏幕提示步骤942可以指示用户如何保持通信单元。
在步骤912，所述方法可查询通信单元是否正确定位，如果没有，则在步骤914提供重新定位通信单元的指令。对于一些实施例，例如具有与设备主体集成的通信单元的实施例，屏幕提示步骤944可指示用户重新定向通信单元，例如通过移动、倾斜或旋转。当通信单元具有正确位置时，屏幕提示步骤946可指示用户以静止方式保持通信单元，直到获取位置数据。
在步骤916，所述方法可确认已接收到位置数据。例如，屏幕提示步骤948可以通知用户已经接收到位置数据。在步骤918，如屏幕提示步骤950所示，所述方法可查询是否应针对同一车辆或另一车辆上的另一指定点重复所述方法。如果是这样，可以重复所述方法。
在一些实施例中，在映射所需指定点的数量时，屏幕提示步骤952可询问是否应将位置数据传送到另一系统，例如远程站。
在一个或多个实施例中，提供了一种系统，所述系统可包括包含设备通信单元的可移动通信设备。所述设备通信单元可以相对于车辆定位。所述系统可以包括具有一个或多个处理器的控制器，所述控制器可以从设备通信单元以及相对于车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据。所述位置数据可以包括设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。处理器可以基于第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离来确定车辆指定点的车辆空间位置。所述处理器可以基于指定点的车辆空间位置生成车辆的虚拟模型。所述虚拟模型在被定位系统用于定位车辆时，相对于车辆的估计位置指示车辆空间位置。
在一个或多个方面，所述处理器可以生成表示车辆的外边界的本地模型。所述本地模型可以包括例如基于指定点的车辆空间位置的指定边界点。在生成虚拟模型时，所述处理器可以将本地模型和车辆的几何模型相互注册。所述几何模型可包括例如表示沿车辆的外边界的至少一个其他点的至少一个其他边界点。所述虚拟模型可以包括指定的边界点和至少一个其他边界点。
可选地，外边界可以表示车辆的前表面、车辆的后表面或车辆的在前表面和后表面之间延伸的侧表面中的至少一个。
在一个或多个方面，所述虚拟模型可包括基于指定点的车辆空间位置的指定边界点，并表示车辆的前端或后端。所述处理器可以使用指定的边界点确定车辆与物体或交叉路线之间是否存在安全距离。
在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可以包括一个或多个处理器中的至少一个设备处理器。所述系统可以包括远程站，所述远程站可以包括一个或多个处理器中的至少一个站处理器。可选地，所述可移动通信设备的至少一个设备处理器可以传送虚拟模型、几何模型、一起注册的几何模型和虚拟模型、设备空间位置、第一空间位置、第二空间位置或车辆空间位置中的至少一个。
在一个或多个方面中，所述车辆是第一车辆，所述位置数据是第一位置数据，所述设备空间位置是第一设备空间位置，所述车辆空间位置是第一车辆空间位置，所述虚拟模型是第一虚拟模型。在设备通信单元从第一车辆移动并相对于第二车辆的第二指定点定位之后，所述处理器可以从设备通信单元以及相对于第二车辆定位的至少第三通信单元和第四通信单元接收第二位置数据。所述第二位置数据可以包括设备通信单元的第二设备空间位置、第三通信单元的第三空间位置和第四通信单元的第四空间位置。所述一个或多个处理器可以基于第三空间位置和第四空间位置之间的第四距离、第二设备空间位置和第三空间位置之间的第五距离以及第二设备空间位置和第四空间位置之间的第六距离来确定第二指定点的第二车辆空间位置。所述一个或多个处理器可基于第二指定点的第二车辆空间位置生成第二车辆的第二虚拟模型。所述第二虚拟模型在被定位系统用于定位第二车辆时，相对于第二车辆的估计位置指示第二车辆空间位置。
可选地，所述一个或多个处理器可以使用第一虚拟模型和第二虚拟模型生成具有第一和第二车辆的车辆系统的系统模型。在一个或多个方面中，所述一个或多个处理器可以从输入设备接收用户输入，并且响应于接收到所述用户输入，将车辆分配至具有多个车辆的车辆系统或车队和/或将车辆类型分配至车辆。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可包括可接收用户输入的用户界面。所述用户界面可以响应于接收到用户输入而从设备通信单元传送对位置数据的请求。
在一个或多个方面，所述可移动通信设备可将消息传送至车辆的本地控制单元。所述消息可以请求来自第一和第二通信单元的位置数据。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可包括可接收用户输入的用户界面。所述用户界面响应于接收到用户输入，可以将指定点分配至车辆的结构特征，或者在移动通信设备相对于车辆定位时识别移动通信设备的相对位置。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可包括传感器组件，用于确定可移动通信设备的高度和/或可移动通信设备相对于车辆的位置。所述处理器可以从传感器组件接收位置数据，并通知所述可移动通信设备的操作员所述可移动通信设备相对于车辆正确定位。
在一个或多个实施例中，提供了一种可移动通信设备，所述可移动通信设备可包括可获取位置数据的设备通信单元和可接收用户输入并响应于接收到所述用户输入而传送控制信号的用户界面。所述可移动通信设备可包括可从用户界面接收控制信号的处理器。响应于接收到控制信号，所述处理器可以从设备通信单元请求并接收位置数据。所述处理器可将设备消息传送至远程站或车辆中的至少一个。所述设备消息可以包括位置数据或来自车辆的位置数据请求中的至少一个。所述处理器可从车辆接收车辆信息。所述车辆消息可以包括来自车辆的第一通信单元和第二通信单元的车辆位置数据。
在一个或多个方面中，所述可移动通信设备的处理器在从设备通信单元请求位置数据之前，可以确认移动通信设备具有相对于指定点的指定位置。在一个或多个方面中，所述一个或多个处理器响应于用户输入，可将车辆分配至具有多个车辆的车辆系统或车队。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可以包括用于在固定位置将可移动通信设备固定至车辆的紧固件。
在一个或多个实施例中，提供了一种方法，所述方法可包括相对于车辆的指定点定位可移动通信设备。所述可移动通信设备可以包括设备通信单元。所述方法可以包括从设备通信单元以及从相对于车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据。所述位置数据可以包括设备通信单元的设备空间位置、第一通信单元的第一空间位置和第二通信单元的第二空间位置。所述方法可包括基于第一空间位置和第二空间位置之间的第一距离、设备空间位置和第一空间位置之间的第二距离以及设备空间位置和第二空间位置之间的第三距离来确定车辆指定点的车辆空间位置。所述方法可包括基于指定点的车辆空间位置生成车辆的虚拟模型。所述虚拟模型在被定位系统用于定位车辆时，相对于车辆的估计位置指示车辆空间位置。
在一个或多个方面，所述方法可包括生成表示车辆的外边界的本地模型。本地模型可以包括基于指定点的车辆空间位置的指定边界点。所述方法可以包括生成虚拟模型，将车辆的本地模型和几何模型相互注册。所述几何模型可以包括表示沿车辆的外边界的至少一个其他点的至少一个其他边界点。所述虚拟模型可以包括指定的边界点和至少一个其他边界点。在一个或多个方面中，外边界表示车辆的前表面、车辆的后表面或车辆在前表面和后表面之间延伸的侧表面中的至少一个。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可将设备空间位置、第一空间位置、第二空间位置或车辆空间位置通知所述虚拟模型。
在一个或多个方面中，所述车辆是第一车辆，所述位置数据是第一位置数据，所述设备空间位置是第一设备空间位置，所述车辆空间位置是第一车辆空间位置，所述虚拟模型是第一虚拟模型。所述方法可包括相对于第二车辆的第二指定点定位可移动通信设备。所述方法可以包括从设备通信单元以及从相对于第二车辆定位的至少第三通信单元和第四通信单元接收第二位置数据。所述第二位置数据可以包括设备通信单元的第二设备空间位置、第三通信单元的第三空间位置和第四通信单元的第四空间位置。所述方法可以包括基于设备通信单元的第二设备空间位置来确定车辆上第二指定点的第二车辆空间位置。所述方法可包括基于第三空间位置和第四空间位置之间的第四距离、第二车辆空间位置和第三空间位置之间的第五距离以及第二车辆空间位置和第四空间位置之间的第六距离生成第二车辆的第二虚拟模型。
在一个或多个方面，所述方法可包括从输入设备接收用户输入，并响应于接收到所述用户输入，将车辆分配至具有多辆车辆的车辆系统或车队，和/或将车辆类型分配至车辆。可选地，所述方法可以包括使用第一虚拟模型和第二虚拟模型生成具有第一和第二车辆的车辆系统的系统模型。可选地，所述方法可以包括在可移动通信设备的用户界面处接收用户输入，以及响应于接收到所述用户输入而从设备通信单元发送位置数据的请求。在一个或多个方面中，所述方法可以包括从设备通信单元向车辆的本地控制单元发送消息，其中，所述消息请求来自第一和第二通信单元的位置数据。在一个或多个方面中，所述可移动通信设备可包括可接收用户输入的用户界面，所述方法可包括响应于接收到用户输入，当可移动通信设备相对于车辆定位时，将指定点分配至车辆的结构特征和/或识别可移动通信设备的相对位置。
描述是说明性的，没有限制性。例如，实施例(和/或其方面)可以相互结合使用。此外，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明主题的教导而不脱离其范围。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在定义本发明主题的参数，但它们绝不是限制性的，并且是示例性实施例。在回顾上述描述后，许多其他实施例对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明主题的范围应当参照所附权利要求书以及这些权利要求书所享有的全部等同物范围来确定。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的纯语言等价物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不打算对其对象施加数字要求。
在结合附图阅读时，将更好地理解上述对本发明主题的某些实施例的描述。在附图示出各种实施例的功能块的图示的程度上，功能块不一定指示硬件电路之间的划分。因此，例如，可以在单个硬件(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等)中实现一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)。类似地，这些程序可以是独立的程序，可以作为子例程合并到操作系统中，可以是安装的软件包中的功能，等等。各种实施例不限于附图中所示的布置和工具。
如本文所用，以单数形式叙述并以词语“一”开头的要素或步骤应理解为不排除复数形式的所述要素或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明主题的“一个实施例”的引用不意在被解释为排除包含所述特征的附加实施例的存在。此外，除非明确说明相反，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定属性的一个或多个要素的实施例可以包括不具有该属性的附加此类要素。
本书面描述使用示例来公开本发明主题的几个实施例，并使本领域的普通技术人员能够实践本发明主题的实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。本发明主题的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的普通技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的文字语言没有差异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性差异的等效结构要素，则它们意在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于确定用于定位车辆的模型的系统，包括：
可移动通信设备，包括设备通信单元，所述设备通信单元被配置为相对于车辆定位；
控制器，具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
从所述设备通信单元以及相对于所述车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据，所述位置数据包括所述设备通信单元的设备空间位置、所述第一通信单元的第一空间位置以及所述第二通信单元的第二空间位置；
基于所述第一空间位置和所述第二空间位置之间的第一距离、所述设备空间位置和所述第一空间位置之间的第二距离以及所述设备空间位置和所述第二空间位置之间的第三距离，确定所述车辆的指定点的车辆空间位置；以及
基于所述指定点的车辆空间位置，生成所述车辆的虚拟模型，所述虚拟模型在被定位系统用于定位所述车辆时，相对于所述车辆的估计位置指示所述车辆空间位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述一个或多个处理器还被配置为：生成表示所述车辆的外边界的本地模型，所述本地模型包括基于所述指定点的车辆空间位置的指定边界点，
所述一个或多个处理器还被配置为：在生成所述虚拟模型时，将所述本地模型和所述车辆的几何模型相互注册，所述几何模型包括表示沿所述车辆的外边界的至少一个其他点的至少一个其他边界点，所述虚拟模型包括所述指定边界点和所述至少一个其他边界点。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述虚拟模型包括基于所述指定点的车辆空间位置的指定边界点，并表示所述车辆的前端或后端，
所述一个或多个处理器还被配置为：使用所述指定边界点来确定所述车辆是否与物体或相交路线保持安全距离。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动通信设备包括所述一个或多个处理器的至少一个设备处理器，所述系统还包括远程站，所述远程站包括所述一个或多个处理器的至少一个站处理器，其中：
所述可移动通信设备的至少一个设备处理器被配置为，传送所述虚拟模型、所述几何模型、一起注册的所述几何模型和所述虚拟模型、所述设备空间位置、所述第一空间位置、所述第二空间位置或所述车辆空间位置中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述车辆是第一车辆，所述位置数据是第一位置数据，所述设备空间位置是第一设备空间位置，所述车辆空间位置是第一车辆空间位置，所述虚拟模型是第一虚拟模型，
所述一个或多个处理器还被配置为，在所述设备通信单元从所述第一车辆移动并相对于第二车辆的第二指定点定位之后：
从所述设备通信单元以及相对于所述第二车辆定位的至少第三通信单元和第四通信单元接收第二位置数据，所述第二位置数据包括所述设备通信单元的第二设备空间位置、所述第三通信单元的第三空间位置和所述第四通信单元的第四空间位置；
基于所述第三空间位置和所述第四空间位置之间的第四距离、所述第二设备空间位置和所述第三空间位置之间的第五距离以及所述第二设备空间位置和所述第四空间位置之间的第六距离，确定所述第二指定点的第二车辆空间位置；以及
基于所述第二指定点的第二车辆空间位置，生成所述第二车辆的第二虚拟模型，其中，当所述第二虚拟模型被所述定位系统用于定位所述第二车辆时，相对于所述车辆的估计位置指示所述第二车辆空间位置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为接收来自输入设备的用户输入，并响应于接收到的所述用户输入，将所述车辆分配至具有多个车辆的车辆系统或车队和/或将车辆类型分配至所述车辆。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动通信设备包括被配置为接收用户输入的用户界面，所述用户界面被配置为响应于接收到所述用户输入而从所述设备通信单元传送对所述位置数据的请求。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动通信设备被配置为向所述车辆的本地控制单元传送消息，所述消息请求来自所述第一通信单元和所述第二通信单元的位置数据。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动通信设备包括被配置为接收用户输入的用户界面，所述用户界面响应于接收到所述用户输入，被配置为：
将所述指定点分配至所述车辆的结构特征；或
当所述可移动通信设备相对于所述车辆定位时，识别所述可移动通信设备的相对位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动通信设备包括用于确定所述可移动通信设备的姿态和/或所述可移动通信设备相对于所述车辆的位置的传感器组件，所述一个或多个处理器还被配置为从所述传感器组件接收位置数据，并通知所述可移动通信设备的操作员所述可移动通信设备相对于所述车辆正确定位。
11.一种可移动通信设备，包括：
设备通信单元，被配置为获取位置数据；
用户界面，被配置为接收用户输入，并且响应于接收到所述用户输入，传送控制信号；以及
一个或多个处理器，被配置为从所述用户界面接收所述控制信号，其中，响应于接收到所述控制信号，所述一个或多个处理器被配置为从所述设备通信单元请求和接收所述位置数据，所述一个或多个处理器还被配置为以下至少一个：
将设备消息传送至远程站和/或所述车辆，所述设备消息包括所述位置数据和/或来自所述车辆的对位置数据的请求；或
从所述车辆接收车辆消息，所述车辆消息包括来自所述车辆的第一通信单元和第二通信单元的所述车辆的位置数据。
12.根据权利要求11所述的可移动通信设备，其中，所述一个或多个处理器还被配置为，在请求来自所述设备通信单元的所述位置数据之前，确认所述可移动通信设备具有相对于所述指定点的指定位置。
13.根据权利要求11所述的可移动通信设备，其中，所述一个或多个处理器还被配置为，响应于用户输入，将所述车辆分配至具有多个车辆的车辆系统或车队。
14.根据权利要求11所述的可移动通信设备，其中，所述可移动通信设备包括用于在固定位置将所述可移动通信设备固定至所述车辆的紧固件。
15.一种用于确定用于定位车辆的模型的方法，包括：
相对于车辆的指定点定位可移动通信设备，所述可移动通信设备包括设备通信单元；
从所述设备通信单元以及从相对于所述车辆定位的至少第一通信单元和第二通信单元接收位置数据，所述位置数据包括所述设备通信单元的设备空间位置、所述第一通信单元的第一空间位置以及所述第二通信单元的第二空间位置；
基于所述第一空间位置和所述第二空间位置之间的第一距离、所述设备空间位置和所述第一空间位置之间的第二距离以及所述设备空间位置和所述第二空间位置之间的第三距离，确定所述车辆的指定点的车辆空间位置；以及
基于所述指定点的车辆空间位置，生成所述车辆的虚拟模型，所述虚拟模型在被定位系统用于定位所述车辆时，相对于所述车辆的估计位置指示所述车辆空间位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，
所述方法还包括，生成表示所述车辆的外边界的本地模型，所述本地模型包括基于所述指定点的车辆空间位置的指定边界点，
所述方法还包括，用于生成所述虚拟模型，将所述本地模型和所述车辆的几何模型相互注册，所述几何模型包括表示沿所述车辆的外边界的至少一个其他点的至少一个其他边界点，所述虚拟模型包括所述指定边界点和至少一个其他边界点，其中，所述外边界表示所述车辆的前表面、所述车辆的后表面或所述车辆的在所述前表面和所述后表面之间延伸的侧表面中的至少一个。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述可移动通信设备被配置为传送所述虚拟模型、所述设备空间位置、所述第一空间位置、所述第二空间位置或所述车辆空间位置中的至少一个。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述车辆是第一车辆，所述位置数据是第一位置数据，所述设备空间位置是第一设备空间位置，所述车辆空间位置是第一车辆空间位置，所述虚拟模型是第一虚拟模型，所述方法还包括：
相对于第二车辆的第二指定点，定位所述可移动通信设备；
从所述设备通信单元以及从相对于所述第二车辆定位的至少第三通信单元和第四通信单元接收第二位置数据，所述第二位置数据包括所述设备通信单元的第二设备空间位置、所述第三通信单元的第三空间位置和所述第四通信单元的第四空间位置；
基于所述设备通信单元的第二设备空间位置，确定所述车辆上的所述第二指定点的第二车辆空间位置；
基于所述第三空间位置和所述第四空间位置之间的第四距离、所述第二车辆空间位置和所述第三空间位置之间的第五距离以及所述第二车辆空间位置和所述第四空间位置之间的第六距离，生成所述第二车辆的第二虚拟模型。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法包括从输入设备接收用户输入，并响应于接收到所述用户输入，将所述车辆分配至具有多个车辆的车辆系统或车队和/或将车辆类型分配至所述车辆，其中，所述方法还包括使用所述第一虚拟模型和所述第二虚拟模型生成具有所述第一车辆和所述第二车辆的车辆系统的系统模型。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述可移动通信设备的用户界面处接收用户输入，以及
响应于接收到用户输入，从所述设备通信单元发送对所述位置数据的请求。
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