DE102006055057A1

DE102006055057A1 - System und Verfahren zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten bei mehreren Maschinen

Info

Publication number: DE102006055057A1
Application number: DE102006055057A
Authority: DE
Inventors: Craig Lawrence East Peoria Koehrsen; William Charles Dunlap Sahm
Original assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Current assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2026-11-23
Also published as: AU2006241348A1; AU2006241348B2; DE102006055057B4; SE0602720L; US7747369B2; US20070142989A1; CN101005375B; SE532367C2; CN101005375A

Abstract

Systeme und Verfahren zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten bei einer oder mehreren Maschinen weisen ein Kommunikationssystem auf, welches mit der möglichen Vielzahl von Maschinen in elektrischer Verbindung miteinander und mit einem Kommunikationssystem assoziiert ist, das mit einer entfernten Stelle assoziiert ist. Die Geländedaten können aus Informationen bestimmt werden, die von Satellitenpositionsbestimmungssystemen empfangen werden. Neue Informationen, die Veränderungen an einem Arbeitsgelände durch eine oder mehrere Maschinen aufweisen, können als ein Datenteil gespeichert werden. Gesammelte Datenteile können kombiniert werden, um einen Datenblock zu bilden, der zu einer oder zu mehreren identifizierten Maschinen gesandt wird. Ein Bitmap, entsprechend jedem Datenteil, wird zu der einen identifizierten Maschine oder zu der Vielzahl von identifizierten Maschinen gesandt, um die neuen Informationen in dem Datenblock zu lokalisieren. Unter Verwendung der neuen Informationen kann die mögliche Vielzahl von identifizierten Maschinen ein zusammengesetztes Modell des Arbeitsgeländes aktualisieren, welches bei jeder der möglichen Vielzahl von identifizierten Maschinen gelegen ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Kommunikationssysteme, die von mobilen Maschinen verwendet werden, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Vorsehen eines drahtlosen Kommunikationssystems, welches Aktualisierungen von Geländedaten für Maschinen zur Änderung des Geländes nahezu in Echtzeit gestattet.

Hintergrund

Maschinen zur Veränderung des Geländes, wie beispielsweise Bulldozer, Radlader und andere Erdbewegungsmaschinen, können eine Landschaft auf einer Baustelle gemäß einem vorbestimmten Plan ändern. Der vorbestimmte Plan kann gewisse Abmessungen der Baustelle festlegen, und die Maschinen zur Veränderung des Geländes können die Landschaft gemäß dem vorbestimmten Plan verändern.

Jede Maschine kann ein an Bord liegendes Kommunikationssystem haben, einen an Bord liegenden Computer und einen Speicher, der eine Datenbank aufweist. Das an Bord liegende Kommunikationssystem kann Daten, die mit der Arbeit assoziiert sind, die von der Maschine ausgeführt wird, senden und/oder empfangen. Der an Bord liegende Computer kann Informationen bezüglich der Landschaft des Arbeitsgeländes bzw. der Baustelle und der Arbeit anzeigen, die von der speziellen Maschine ausgeführt wird. Der Speicher, der die Datenbank aufweist, kann elektronisch mit dem an Bord liegenden Computer gekoppelt sein. Das an Bord liegende Kommunikationssystem kann elektronisch mit einem Kommunikationssystem an einer entfernten Stelle kommunizieren, so dass wenn die Baustelle geographisch durch die Maschine verändert wird, ein zusammengesetztes Modell der Baustelle, welches an der entfernten Stelle gelegen ist, aktualisiert werden kann.

Das zusammengesetzte Modell stellt typischerweise eine Topographie des Arbeitsgeländes dar, wenn eine oder mehrere Maschinen die Landschaft des Arbeitsgeländes verändern. Damit jede Maschine das zusammengesetzte Modell speichert und aktualisiert, müssen typischerweise große Datenmengen zwischen den Maschinen und dem Büro ausgetauscht werden. Zusätzlich sollten die Daten oft übertragen werden, so dass das zusammengesetzte Modell auf jeder Maschine aktuell gehalten wird. Somit ist auf Grund der großen Datenmenge, die für das zusammengesetzte Modell erforderlich ist, und auf Grund der Häufigkeit, mit der solche Daten zu übertragen sind, das zusammengesetzte Modell nicht bei der Vielzahl von Maschinen in annähender Echtzeit verfügbar. Wenn die Vielfalt von Maschinen dahingehend arbeitet, dass sie die Landschaft eines Landabschnittes verändern, können daher beispielsweise die Bediener der Maschinen keine genaue Abbildung ihrer gemeinsamen Arbeit haben. Vielmehr spiegelt ein anzusehendes zusammengesetztes Modell, welches für jeden Maschinenbediener verfügbar ist, typischerweise nur Veränderungen an der Landschaft wieder, die von dieser Maschine vorgenommen werden.

Das US-Patent 5 646 844 von Gudat und anderen offenbart ein System, bei dem Informationen bezüglich des zusammengesetzten Modells für alle Maschinen, die auf dem Arbeitsgelände arbeiten, auf einer Echtzeit-Basis verfügbar gemacht werden. Die Maschinen können eine gemeinsame dynamisch aktualisierte Datenbank gemeinsam verwenden, die aktualisierte Geländedaten speichert, oder alternativ kann jede Maschine ihre eigene dynamisch aktualisierte Datenbank enthalten. Geländedaten (oder Informationen) können Arten von Daten aufweisen, die mit einem Arbeitsgelände assoziiert sind, um einen Status eines Projektes auf dem Arbeitsgelände bzw. der Baustelle zu bestimmen. Beispielsweise können Geländedaten Höhendaten, Abdeckungsdaten, Verdichtungsdaten oder die Materialart aufweisen. Eine Geländezelle, die mit den Geländedaten assoziiert ist, kann auch eine Anzeige der Zeit aufweisen. Die Anzeige der Zeit wird verwendet, um zu bestimmen, ob eine aufgenommene Geländezelle neuer als die gegenwärti gen Geländedaten in der Datenbank ist. Die Datenbank wird nur aktualisiert, wenn die hereinkommenden Daten neuer sind.

Gudat und andere offenbaren die Berechnung einer Position der Maschinen und der Veränderungen an dem Arbeitsgelände durch jede Maschine basierend auf unverarbeiteten Globalpositionsbestimmungssystempositionen (GPS-Positionen, GPS = Global Positioning System), die von einem GPS-Sensor empfangen werden, der an jeder Maschine gelegen ist. Unverarbeitete bzw. rohe GPS-Positionen sind Koordinaten, die von mehreren GPS-Satelliten übermittelt werden, typischerweise von vier (4) GPS-Satelliten, die die x-, y-, z-Positionen und die Zeit (t) darstellen. Die unverarbeiteten GPS-Positionen können von dem Computerprozessor jeder Maschine verwendet werden, um spezielle Geländedaten zu bestimmen, die mit dieser Maschine assoziiert sind, und somit die Arbeit, die von dieser Maschine auf dem Arbeitsgelände ausgeführt wird. Um die Geländedaten zu berechnen, berücksichtigt die Maschine spezielle Charakteristiken der Maschine, wie beispielsweise die Bauart der Maschine (Bulldozer, Verdichter, Bagger usw.), die Breite und Länge des Werkzeuges (beispielsweise eines Schildes) die Distanz des GPS-Sensors zum Werkzeug oder zum Erdboden und möglicherweise andere Parameter, die der Bauart der Maschine innewohnen.

Bei dem System von Gudat und anderen werden unverarbeitete GPS-Positionen von einer Maschine (beispielsweise einer aussendenden Maschine) mit anderen Maschinen (beispielsweise empfangenden Maschinen) auf dem Arbeitsgelände gemeinsam verwendet. Die aufnehmenden Maschinen verwenden die aufgenommenen unverarbeiteten GPS-Positionen der sendenden Maschinen, um spezielle Geländedaten zu berechnen, die mit der sendenden Maschine assoziiert sind, und um ein zusammengesetztes Modell mit jeder der aufnehmenden Maschinen basierend auf speziellen Geländedaten der sendenden Maschine zu aktualisieren. Um eine solche Aktualisierung auszuführen, müssen jedoch die aufnehmenden Maschinen Informationen bezüglich der speziellen Charakteristiken der sendenden Maschine speichern (beispielsweise die Art der Maschine, die Breite und Höhe des Schildes, die Distanz des GPS-Sensors der sendenden Maschine zum Boden usw.). Somit berechnen die aufnehmenden Maschinen erneut die Geländedaten bei der anfänglichen Aufnahme der unverarbeiteten GPS-Positionen. Der Prozess wird für alle Maschinen auf dem Arbeitsgelände wiederholt, und zwar durch kontinuierliches Senden von unverarbeiteten GPS-Positionen von jeder Maschine zu den anderen Maschinen des Arbeitsgeländes. Solche erneuten Berechnungen sind ineffizient. Weil jede der Maschinen auf einem speziellen Arbeitsgelände bzw. einer speziellen Baustelle die speziellen Charakteristiken von allen anderen Maschinen speichern muss, um die speziellen Geländedaten zu berechnen, die diesen Maschinen zugeordnet sind, ist darüber hinaus beträchtliche Verarbeitungszeit und beträchtlicher Verarbeitungsaufwand erforderlich, um das zusammengesetzte Modell bei jeder Maschine zu aktualisieren. Weiterhin kann die Übertragung der rohen bzw. unverarbeiteten GPS-Positionen voluminös werden, weil die unverarbeiteten GPS-Positionen unbeachtet dessen gesandt werden, ob irgendeine Arbeit an dem Arbeitsgelände durch eine spezielle Maschine ausgeführt worden ist. Entsprechend können Informationen unnötigerweise zwischen Maschinen übertragen werden (beispielsweise können unverarbeitete GPS-Positionen zwischen Maschinen übertragen werden, auch wenn keine Aktualisierung des zusammengesetzten Modells erforderlich ist).

Ebenfalls können Verzögerungen bei der Verarbeitung der GPS-Daten Fehler einleiten. Wenn beispielsweise die Verarbeitung alle 5 Sekunden auftritt, kann es Abweichungen zwischen den Geländedaten geben, die von den unverarbeiteten GPS-Positionen von einer Maschine abgeleitet werden, und den tatsächlichen Geländedaten des Arbeitsgeländes.

Das offenbarte System ist darauf gerichtet, einen oder mehrere der Nachteile der existierenden Technologie zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten auf einem Arbeitsgelände vorgesehen. Das Verfahren weist auf, eine Vielzahl von Paketen von Geländedaten zu erzeugen, die mit Veränderungen assoziiert sind, die an dem Arbeitsgelände ausgeführt werden, und die Übertragung der Vielzahl von Paketen von Geländedaten von einer ersten Maschine zu einer zweiten Maschine.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System vorgesehen, um gemeinsam Geländedaten auf einem Arbeitsgelände zu verwenden. Das System weist ein Kommunikationssystem auf, welches mit einer ersten Maschine assoziiert ist. Das Kommunikationssystem ist konfiguriert, um eine Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten entsprechend Veränderungen an dem Arbeitsgelände zu senden, die mit der ersten Maschine assoziiert sind. Das Kommunikationssystem ist auch konfiguriert, um eine Vielzahl von zweiten Paketen von Geländedaten aufzunehmen, die Veränderung an dem Arbeitsgelände entsprechen, die mit einer zweiten Maschine assoziiert sind. Das System weist weiter eine Datenbank auf, die mit der ersten Maschine assoziiert ist. Die Datenbank ist konfiguriert, um die Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten und die Vielzahl von zweiten Paketen von Geländedaten zu speichern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten in Übereinstimmung mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2A veranschaulicht ein zusammengesetztes Modell, welches eine Topographie eines Landabschnittes darstellt;
2B veranschaulicht eine Schicht, die mit dem zusammengesetzten Modell assoziiert ist;
3A veranschaulicht Blöcke und Schichten in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
3B veranschaulicht ein Snippet bzw. einen Datenabschnitt in Übereinstimmung mit einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
3C veranschaulicht ein Blockdiagramm in Übereinstimmung mit einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
4 veranschaulicht ein Bitmap in Übereinstimmung mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
5 veranschaulicht ein Bitmap in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
6 veranschaulicht einen seriellen Datenstrom in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren in Übereinstimmung mit einem weiteren Ziel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht ein System 100 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 weist Maschinen 102₁ –102_x auf, und eine entfernte Stelle oder ein Büro 107. Jede der Maschinen 102₁ –102_x kann weiter ein jeweiliges an Bord liegendes Kommunikationssystem 104₁ –104_x , eine jeweilige an Bord liegende Datenbank 105₁ –105_x und jeweilige an Bord gelegene Computer 106₁ –106_x aufweisen. Die an Bord liegenden Kommunikationssysteme 104₁ –104_x können jeweils Sensoren 114₁ –114_x aufweisen. Das Büro 107 kann weiter ein Kommunikationssystem 108, eine Geländedatenbank 109 und einen Computer 110 aufweisen. Das Kommunikationssystem 108 kann den Sensor 116 aufweisen. Das System 100 kann auf einem Arbeitsgelände 112 arbeiten.
Die Maschinen 102₁ –102_x können Verdichter, Dozer, Bagger oder andere Maschinen sein, die ausgelegt sind, um geographisch eine Landschaft eines Arbeitsgeländes bzw. einer Baustelle zu verändern. Das Büro 107 kann ein Zentralbüro oder eine andere Bezugsbasis sein, die die Arbeiten der Maschinen 102 koordiniert. Die Kommunikationssysteme 104₁ –104_x kommunizieren elektronisch mit einem Kommunikationssystem 108 des Büros 107 vorzugsweise über eine oder mehrere drahtlose Verbindungen.
Die Kommunikationssysteme 104₁ –104_x und 108 weisen bekannte Komponenten auf (beispielsweise Sensoren 114₁ –114_x und einen Sensor 116) um Daten zu empfangen und zu senden, die in Beziehung zu GPS-Positionsbestimmungsinformationen oder anderen Informationen sind, die das Gelände der Baustelle 112 anzeigen.
Die Computer 106₁ –106_x und 110 können irgendeine Bauart sein, die typischerweise in der Technik zu finden ist, und können eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM = random access memory) einen Lesespeicher (ROM = read-only memory) genauso wie Eingabe- und Ausgabevorrichtungen aufweisen (beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, externe Festplattenlaufwerke, einen Drucker oder andere bekannte Eingabe- und Ausgabevorrichtungen und Anzeigemittel, die beispielsweise einen Monitor).
Die Datenbanken 105₁ –105_x und 109 weisen herkömmliche Datenbanken auf, in denen Informationen gemäß einem spezifischen Format gespeichert sind und durch einen Computer aufzurufen sind (beispielsweise durch die Computer 106₁ –106_x und 110).
Wenn beispielsweise die Maschine 102₁ Arbeit an einer speziellen Fläche auf dem Arbeitsgelände 102 ausführt, werden Positionsdaten von Satellitenpositionsbestimmungssystemen (beispielsweise von Globalpositionsbestimmungssystemen (GPS-Systemen)) von der Maschine 102₁ aufgenommen. Insbesondere kann die Maschine 102₁ Positionsinformationen von einem GPS-Satelliten durch einen bekannten GPS-Empfänger empfangen, und kann basierend auf solchen Positionsinformationen ihre Position auf dem Arbeitsgelände 112 berechnen, genauso wie andere Informationen in Beziehung zu mit dem Arbeitsgelände in Beziehung stehenden Parameter für die Maschine 102₁ berechnen. Die mit dem Arbeitsgelände in Beziehung stehenden Parameter können die Höhe, die Verdichtung, den Erz-Status und die Abdeckung aufweisen. Zusätzlich kann jede Zelle entsprechend den berechneten Informationen auch eine Anzeige der Zeit enthalten. Die Zeit wird verwendet, um zu bestimmen, ob die hereinkommenden Informationen neuer als die archivierten Informationen sind, die in der Datenbank liegen. Falls dies so ist, wird die Datenbank mit den neuesten Informationen aktualisiert. Höheninformationen können die Höhe oder die Tiefe eines Materials auf dem Arbeitsgelände beispielsweise in Einheiten von Zentimetern aufweisen, und die Verdichtungsinformationen können das Verdichtungsniveau aufweisen, welches durch das Abzählen der Anzahl der Durchgänge nach dem Detektieren einer Steigerung der Höhe gefunden wird.
Der Erz-Status ist eine Anzeige für den gegenwärtigen Abbaustatus für eine spezielle Fläche. Der Erz-Status zeigt an, ob die gegenwärtige Fläche abgebaut wird, vollständig abgebaut worden ist oder überhaupt nicht abgebaut worden ist. Der Erz-Status kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie viel Fortschritt beim Abbau einer Erzauslegung gemacht wurde. Die Erz-Statusinformationen können in Beziehung zu einer Menge von Erz sein, die von einer oder von mehreren der Maschinen 102₁ –102_x verarbeitet worden ist. Beispielsweise können unterschiedliche Arten von Erz durch einen Lader angeordnet werden, um von dem Arbeitsgelände weg transportiert zu werden. Die Maschine 102₁ kann extra für die Verarbeitung von einer Art von Erz vorgesehen werden, und die Maschine 102₂ kann extra für die Verarbeitung einer anderen Art von Erz vorgesehen sein, und die zwei Arten von Erz können mit einem Brecher vermischt werden. Damit das Büro eines Arbeitsgeländes bzw. einer Baustelle weiß, welche Art von Erz jede Maschine verarbeitet, kann eine der Maschinen 102₁ –102_x Erzinformationen an die andere der Maschinen 102₁ –102_x übertragen. Als eine Folge kann eine Erz- Statusinformation erhalten werden, die ein Qualitätsniveau des verarbeiteten Erzes anzeigt.
Abdeckungsinformationen können in Beziehung zu der Anzahl von Durchgängen sein, die eine Maschine über eine Fläche gemacht hat, oder in Beziehung zu anderen Informationen, wie beispielsweise der Funklatenz, der Anzahl der Satelliten, die auf einer speziellen Fläche detektiert werden, die GPS-Positionsbestimmungsgenauigkeit oder eine Aktivität, die in einem Bereich ausgeführt wird, wie dieser vom Bediener ausgewählt wird.
Produktivitätsinformationen stehen im Allgemeinen in Beziehung zu einer Messung einer Menge an Arbeit, die beispielsweise von jeder Maschine 102₁ –102_x ausgeführt wird. Die Menge an Arbeit wird bestimmt durch genaue Berechnung des Volumens und der Fläche des Materials oder des Landes, welches von einer speziellen Maschine der Maschinen 102₁ –102_x bewegt wird. Da Geländedaten einer speziellen Maschine zuzuordnen sein können, beispielsweise einer Maschine 102₁ und zwar nahezu in Echtzeitgeschwindigkeit, können genaue Bestimmungen des Volumens und der Fläche des Materials bestimmt werden, welche von einer speziellen Maschine der Maschinen 102₁ –102_x bewegt wird. Somit kann die Maschine 102₁ beispielsweise nicht die Belohnung für die Arbeit empfangen die von der Maschine 102₂ ausgeführt wird.
Zusätzlich zu den Geländedaten, die bei jeder Maschine 102₁ –102_x erzeugt werden, kann jede Maschine (beispielsweise die Maschine 102₁ ) auch Geländedaten empfangen, die von anderen Maschinen auf dem Arbeitsgelände erzeugt werden, wie beispielsweise von der Maschine 102₂ . Wie genauer unten besprochen, speichert jede Maschine Geländedaten, die mit ihrer eigenen Arbeit assoziiert sind, genauso wie empfangene Geländedaten, die mit der Arbeit von anderen Maschinen assoziiert sind, um ein zusammengesetztes Model 200 zu erzeugen, welches die Topographie des Arbeitsgeländes 112 darstellt. Das zusammengesetzte Model 200 wird als nächstes genauer mit Bezugnahme auf die 2A beschrieben.
In der 2A weist das zusammengesetzte Model 200 eine Anordnung von Blöcken 202_1,1 –202_M,N auf, wobei jeder davon eine Koordinate hat, die mit einer speziellen Fläche des Arbeitsgeländes assoziiert ist (beispielsweise eine assoziierte x-, y-Koordinate in einer linearen Ebene des Arbeitsgeländes) und kann eine vorbestimmte und konfigurierbare Fläche des Arbeitsgeländes darstellen. Beispielsweise kann jeder Block 202 40 Meter mal 40 Meter des Arbeitsgeländes darstellen. Daher kann eine spezielle Stelle auf dem zusammengesetzten Model 200 schnell gefunden werden, in dem man zuerst nach einer Blockkoordinate sucht und dann die spezielle Zelle identifiziert, die zu der Stelle passt.
Die Datenstruktur, die mit jedem Block 202 assoziiert ist, weist typischerweise eine oder mehrer Schichten 300 auf, wobei jede davon einem speziellen Geländeparameter entspricht (beispielsweise Höhe, Abdeckung, Erz-Statusinformationen oder Abdeckungsinformationen). Somit kann die Schicht 300₁ , wie sie in 2B gezeigt ist, eine Höhe des Arbeitsgeländes darstellen und ist mit einem der Blöcke 202 assoziiert (beispielsweise mit dem Block 202_2,2 ). Andere Schichten können andere Parameter darstellen, wie in 3A gezeigt und unten besprochen.
Jede der Schichten weist eine zweidimensionale Anordnung von Zellen 302 auf, wobei jede davon mit einem Teil des Arbeitsgeländes assoziiert ist, der einem jeweiligen Block der Blöcke 202 entspricht. Die Schicht 300₁ kann beispielsweise die Zellen 302_1,1 –302_Q,R aufweisen. Eine dieser Zellen, beispielsweise die Zelle 302_1,1 , kann einen Einleitungsteil bzw. Kennsatz (Datei-Header) gleich einem absoluten Wert aufweisen, von dem die Werte versetzt sind, die in anderen Zellen 302 gespeichert sind (beispielsweise den Zellen 302_1,2 –302_Q,R ). Beispielsweise kann die Schicht 300₁ Höhendaten aufweisen, und die Zellen 302, die mit der Schicht 300₁ assoziiert sind, können Höhenwerte in binärer Form aufweisen, die mit entsprechenden Stellen des Arbeitsgeländes 112 assoziiert sind. Um den Höhenwert in einer speziellen Zelle zu erhalten addiert daher der Computer 106₁ den Offset- bzw. Verset zungswert in einer speziellen Zelle 302 zu dem absoluten Wert, der in der Header- bzw. Einleitungszelle 302_1,1 gespeichert ist. Entsprechend muss die Datenbank 105₁ nicht die tatsächlichen Höhenwerte speichern genauso wie tatsächliche Werte von anderen mit dem Gelände in Beziehung stehenden Parametern. Versetzungswerte werden stattdessen gespeichert, die wesentlich weniger Speicherkapazität erfordern.
3A zeigt eine Beziehung zwischen den Blöcken 202_1,1 –202_M,N und den Schichten 300₁ –300_P . Der Block 202₁ kann die Schichten 300₁ –300_P aufweisen, wobei jede davon den mit dem Arbeitsgelände in Beziehung stehenden Parametern entspricht. Verteilungsgitter, Blöcke, Schichten und Zellen, wie sie oben besprochen werden, werden auch im US-Patent 5 935 192 beschrieben, dessen Inhalte alle vollständig hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen sind.
Mit Rückbezug auf 1 werden aufgenommene Positionsdaten von den GPS-Satelliten verwendet, um mit dem Arbeitsgelände in Beziehung stehende Parameter (Geländedaten) zu bestimmen und die Geländedaten werden in der an Bord liegenden Datenbank 105₁ gespeichert. Die Geländedaten können in Form von einem zusammengesetzten Model 200 gespeichert sein, wie oben erklärt. Zusätzlich werden Veränderungen an der Topographie des Arbeitsgeländes, die beispielsweise der Maschine 102 zuzuordnen sind, getrennt durch diese Maschine in Form eines (Daten-)Schnipsels bzw. Snippets 350 gespeichert (siehe 3B) welches ein oder mehrere Datenpakete von Daten in komprimierter Form aufweist. Die Maschine 102₁ kann beispielsweise mehrere Snippets von Geländedaten, die sie erzeugt, zu einer oder mehreren Maschinen 102₂ –102_x senden. Zusammen bilden diese Snippets einen Datenblock. Die Snippets werden genauer unten erklärt. Die Snippets haben typischerweise ein ähnliches Format wie jenes der Schicht 300₁ , welche oben mit Bezug auf 2B besprochen wurde. Insbesondere zeigt 3B ein Snippet 350₁ , welches einen mit dem Arbeitsgelände in Beziehung stehenden Parameter aufweist, der mit einer speziellen Schicht 300 von einem der Blöcke 202 assoziiert ist, der mit neuen Geländedaten zu aktualisieren ist. Das Snippet 350₁ weist Zellen 352_1,1 –352_Q,R auf, die den Zellen 302_1,1 –302_Q,R entsprechen, wie von der Schicht 300_1,1 beispielsweise weist das Snippet 350 typischerweise neue Geländedaten auf, die in einer vorbestimmten Zeitperiode erzeugt worden sind, beispielsweise alle 10 Sekunden. Die neuen Geländedaten werden in jenen Snippet-Zellen gespeichert, die den Zellen der Schicht 300 entsprechen, die mit einem Teil des Arbeitsgeländes assoziiert sind, der vor kurzem verändert wurde. Entsprechend werden unter der Annahme, dass die Zellen der Schicht 300₁ Höheninformationen aufweisen, die mit Teilen einer Fläche von 40 mal 40 Quadratmetern auf dem Arbeitsgelände assoziiert sind, falls die Maschine 102₁ die Höhe von einem dieser Teile entsprechend beispielsweise der Zelle 302_2,2 verändert, die mit den veränderten Teil assoziierten Daten, d. h. die neuen Daten, in den Zellen 302_2,2 der Schicht 300₁ gespeichert werden. Zusätzlich werden die neuen Daten in einer entsprechenden Zelle gespeichert, beispielsweise der Zelle 352_2,2 des Snippets bzw. Datenteils 350.
Mehrerer Snippets 350 können in dem Datenblock über eine vorbestimmte Zeitperiode gesammelt werden und auf eine oder mehrere Maschinen 102 auf dem Arbeitsgelände 112 übertragen werden, genauso wie zum Büro 107. Auf den Empfang von Datenblöcken hin, können die empfangenden Maschinen 102 ihre jeweiligen zusammengesetzten Modelle aktualisieren. Ein Beispiel eines Datenblocks 360 ist in 3C gezeigt. Wie oben bemerkt, kann der Datenblock 360 mehrere Snippets bzw. Datenteile enthalten, beispielsweise die Snippets 350₁ –350_x , genauso wie einen Konfigurationsschlüssel 362, der das Formatieren und das Senden von Informationen bezeichnen kann, wie genauer unten besprochen wird.
Die Zeitsteuerung, wann die Snippets 350 von einer speziellen Maschine gesandt werden, kann von einer Anzahl von Faktoren abhängen, die die Größe einer Datei aufweisen, die den Datenblock enthält, oder das Zeitintervall zwischen Datenblockübergängen. Wenn die Datenblöcke zu oft gesandt werden, kann das Kommunikationsnetzwerk, welches den Computer 110 im Büro 107 und die Computer 106₁ –106_x , aufweist, übermäßig belastet wer den, wodurch die Verarbeitung von Informationen in jeder der Maschinen 102₁ –102_x verlangsamt wird.
Wenn die Datenblöcke jedoch nicht so oft gesandt werden, können Veränderungen an dem Arbeitsgelände zwischen den Datenblockübertragungen gemacht werden. Als eine Folge werden die Datenblöcke nicht genau die aktualisierten Geländedaten widerspiegeln. Die maximale Größe des Datenblockes und des Zeitintervalls zum Senden des Datenblockes von gesammelten Snippets kann durch den Konfigurationsschlüssel 362 bestimmt werden. Jede Zelle, die mit den Datenblöcken assoziiert ist, kann eine assoziierte Zeit haben, so dass wenn eine Maschine die gleiche Fläche abdeckt, die von einer anderen Maschine abgedeckt wird, die älteren Informationen nicht verwendet werden, um unkorrekt die andere Maschine zu aktualisieren.
Der Konfigurationsschlüssel 362 hat ein Datenformat, welches Felder aufweist, die Anzeigen, welche Maschinen das Snippet aufnehmen, genauso wie andere Formatierungsindikatoren. Die Konfigurationsschlüssel 362 können auch bestimmen, welche Maschinen 102 spezielle Datenblocks 360 empfangen und senden, wie beispielsweise durch Einstellung einer Adresse. Beispielsweise können eine oder mehrere Maschinen 102 zu einer Multicast- bzw. Mehrfachübertragungsgruppe gehören, die einen Datenblock 360 zueinander übertragen und voneinander empfangen. Jede Maschine in der Mehrfachübertragungsgruppe kann miteinander in Beziehung stehen, so dass jede in den gleichen Gebieten auf der Baustelle 112 arbeiten kann, und jede der Maschinen 102 in der Gruppe nimmt nur die Geländeinformationen auf, die von anderen Maschinen 102 in dieser Gruppe erzeugt werden. Somit wird, wenn das Arbeitsgelände 112 geographisch verändert wird, jede Maschine 102, die zur gleichen Gruppe gehört, mit genauen Geländedaten aktualisiert, die von den Maschinen 102 in dieser Gruppe ausgegeben werden.
Der Konfigurationsschlüssel 362 kann einen Bereich von Mehrfachübertragungsadressen aufweisen, die die Mehrfachübertragungsgruppe bezeichnen. Beispielsweise kann jeder der Maschinen als Ad ressen innerhalb eines Bereiches von Adressen in einem IP-Funknetzwerk identifiziert sein, wie beispielsweise als 224.0.0.0 bis 239.255.255.255. Die Multicast- bzw. Mehrfachübertragungsadresse zum Senden und Empfangen von Informationen kann auch einen Gruppenidentifikationsindikator aufweisen, der der Mehrfachübertragungsgruppe entspricht. Wenn Snippets 360 im Allgemeinen ausgesandt werden, nehmen jedoch alle Maschinen 102 in einer vorbestimmten Distanz die Snippets 350 auf. Beispielsweise können die Maschinen 102₂ –102_x in dem gleichen Bereich eines Arbeitsgeländes arbeiten, wie die Maschine 102₁ , und die Maschine 102₁ kann einen Datenblock zu den Maschinen 102₂ –102_x aussenden, so dass jede dieser Maschinen Informationen bezüglich der Arbeit empfängt, die von der Maschine 102₁ ausgeführt wurde.
Zusätzlich zum Mitführen von Geländedaten kann das Snippet bzw. Datenteil 350 auch Positionsinformationen einer Maschine 102 aufweisen, die dieses Snippet sendet. Beispielsweise können Positionsinformationen der aussendenden Maschine 102₁ in einem Snippet vorgesehen sein, welches zu der empfangenden Maschine 102₂ gesandt wird. Die Positionsinformationen können dann aus dem empfangenen Snippet herausgezogen werden und verwendet werden, um die Position der Maschine 102₁ zu aktualisieren, die auf einer Anzeige in der Maschine 102₂ gezeigt ist.
Wenn die Snippets in dem Datenblock 360 gesammelt werden, wird ein Bitmap 400 (siehe 4) für jedes Snippet in dem Datenblock erzeugt. Die Bitmaps werden mit dem Datenblock übertragen, so dass der Computer 106 in einer empfangenden Maschine 102 die aktualisierten Geländedaten in jedem Snippet 350 mit entsprechenden Blöcken 202 des zusammengesetzten Modells 200 und mit Schichten 300 in der empfangenden Maschine 102₁ assoziieren kann.
Wie in 4 gezeigt, hat das Bitmap 400 Zellen 402_1,1 –402_Q,R , die insgesamt als Zellen 402 bezeichnet werden. Das Bitmap 400 entspricht einem Snippet, beispielsweise dem Snippet 350₁ , und die Zellen 402_1,1 –402_Q,R entsprechen 352_1,1 –352_Q,R des Snippets 350 (siehe 3B).
Andere Bitmaps können anderen Snippets in dem Datenblock 360 entsprechen. Es kann beispielsweise andere Bitmaps geben, die den Snippets 350₂ –350_x entsprechen. Gewisse Zellen 402 können eine binäre "1" haben, um anzuzeigen, dass entsprechende Zellen 352 neue Daten haben. Andere Zellen speichern eine "0" oder sind freigelassen, was anzeigt, dass keine neuen Daten in den entsprechenden Zellen 352 des Snippets 350 vorhanden sind. Zusätzlich kann das Bitmap 400 Spaltenbits 404₁ –404_R und Zeilenbits 406₁ –406_Q enthalten, die verwendet werden können, so dass eine empfangende Maschine leichter jene Bitmap-Zellen identifizieren kann, die eine "1" enthalten und jene die dies nicht tun.
Wenn beispielsweise eine spezielle Spalte der Zellen 402 in dem Bitmap 400 eine Zelle aufweist, die auf eine "1" gesetzt ist, wird das Spaltenbit 404, welches mit dieser Zelle assoziiert ist, auch auf "1" gesetzt. Genauso, wenn eines der Zeilenbits 404 "1" ist, wird eine der Zellen 402 in der Zeile, die mit diesem Zeilenbit assoziiert ist, auch auf "1" gesetzt sein. Entsprechen kann die empfangende Maschine leicht die Bitmap-Zellen identifizieren, die eine "1" haben, und somit die entsprechende Stelle der neuen Daten in dem Snippet 350 durch eine Identifikation jener Zeilen- und Spalten-Bits mit einer "1". Es sei bemerkt, dass wenn eine Zeile oder eine Spalte des Bitmaps 400 auf "0" gesetzt ist, dann die Zeile oder Spalte die mit diesem Bit assoziiert ist, keine Zellen aufweist, die auf "1" gesetzt sind. Entsprechend kann angenommen werden, dass die entsprechende Snippet-Zeile- oder Spalte keine neuen Geländedaten aufweist.
Beispielsweise zeigt ein Spalten-Bit, welches gleich "1" ist, das zumindest eine Bitmap-Zelle, die mit der Spalte assoziiert ist, neue Daten hat. In ähnlicher Weise zeigt ein Zeilen-Bit, welches gleich "1" ist, dass zumindest eine Bitmap-Zelle die mit der Zeile assoziiert ist, neue Daten hat. Somit wird eine Kompression erreicht, weil nur die Zellen 402, wo die Spalten-Bits 404 und die Zeilen-Bits 406 "1" sind, übertragen werden.
5 veranschaulicht ein Bitmap 500, welches das Bitmap 400 genauer zeigt. In diesem Beispiel weist das Bitmap 500 eine 15 × 15-Anordnung von Zellen 502_1,1 –502_15,15 , eine Zeile von Spaltenbits 504₁ –504₁₅ und eine Spalte von Zeilenbits 506₁ –506₁₅ auf. In diesem Beispiel bilden die Zellen 502, die Spaltenbits 504 und die Zeilenbits 506 des Bitmaps 500 eine 16 × 16-Matrix.
Zellen 502 mit einer binären "1" entsprechen Snippet-Zellen, die neue Informationen enthalten. Wie oben erwähnt, ist ein Beispiel eines Snippets als Snippet 350₁ in 3B gezeigt. Beispielsweise kann die Zelle 502_1,1 , die gleich einer binären "1" ist, anzeigen, dass die Zelle 352_1,1 des Snippets 350₁ in einem übertragenen Datenblock neue Informationen hat.
Die Spaltenbits 504₁ –504₁₅ zeigen, ob es irgendwelche Zellen 502 in einer speziellen Spalte gibt, die neue Informationen haben. Beispielsweise ist das Spaltenbit 504₁ mit einer Spalte von Zellen 502 assoziiert, die die Zellen 502_1,1 , 502_2,1 , 502_3,1 , 502_4,1 , 502_5,1 , 502_6,1 , 502_7,1 , 502_8,1 , 502_9,1 , 502_10,1 , 502_11,1 , 502_12,1 , 502_13,1 , 502_14,1 und 502_15,1 aufweist. Das Spaltenbit 504₁ ist gleich einer binären "1", weil es mindestens eine Zelle 502 (beispielsweise entweder die Zelle 502_1,1 oder 502_11,1 ) in der ersten Spalte gibt, die neue Daten hat. Wenn ein spezielles Spaltenbit 504 gleich einer binären "0" ist, dann gibt es keinen neuen Daten in irgendeiner der Zellen 502, die mit dieser speziellen Spalte assoziiert ist, wie oben erwähnt. Beispielsweise sind die Zellen 502_1,4 –502_15,4 alle Blöcke und haben ein entsprechendes Spaltenbit 504₄ von "0".
In ähnlicher Weise zeigen die Zeilenbits 506₁ –506₁₅ , ob es irgendwelche Zellen 502 in einer speziellen Zeile gibt, die neue Informationen haben. Beispielsweise ist das Zeilenbit 506₁ gleich einer binären "1", weil es mindestens eine Zelle 502 gibt (beispielsweise die Zelle 502_1,1 ) in der ersten Reihe gibt, die gleich einer binären "1" ist. Wenn ein spezielles Zeilenbit 506 gleich einer binären "0" ist, dann gibt es keine neuen Daten, die mit dieser speziellen Zeile assoziiert sind.
Wie unten gezeigt werden wird, sind somit die Zellen 502 mit einem assoziierten Spaltenbit 504 und einem Zeilenbit 506 gleich einer binären "0", sind frei und müssen nicht mit dem Bitmap 500 gesandt werden, wodurch weiter die Menge der Daten verringert wird, die zwischen den Maschinen 102 gesandt wird, und wobei weiter die Größe des Bitmaps 500 komprimiert wird. Zusätzlich gestatten die Spaltenbits 504 und die Zeilenbits 506 einer empfangenden Maschine zu bestimmen, wo neue Informationen gesandt werden, so dass die empfangende Maschine nicht jede Zelle in dem Snippet lesen muss.
In Verbindung mit dem Bitmap (beispielsweise dem Bitmap 400 oder 500) wird ein Flag bzw. Zeichen gesandt, um ein bis vier Füllniveaus der neuen Informationen in dem Snippet 350₁ zu zeigen. Das Flag kann als ein zwei Bit-Byte dargestellt sein und kann gleich 00, 01, 10 oder 11 sein. Die Füllniveaus hängen davon ab, wie viel neue Daten in dem Snippet 350₁ vorhanden sind, wie genauer unten erklärt werden wird.
Im Beispiel der 5 ist das Flag 01, was anzeigt, dass das Bitmap 500 Informationen enthält, um die Stellen der neuen Daten in dem Snippet zu bestimmen, welches mit dem Bitmap assoziiert ist.
Wie in 6 gezeigt, kann das Bitmap 500 zu den Maschinen 102 als ein serieller Datenstrom 600 gesandt werden, der wie folgt dargestellt ist: 01 111000100010000 110000001010100 1000000100000011101000110; wobei ein erstes Byte 602 das Flag (01) darstellt, wobei ein zweites Byte 604 und ein drittes Byte 606 die Spalten-Bits 504₁ –504₁₅ (111000100010000) darstellen, wobei ein viertes Bit 608 und ein fünftes Bit 610 die Zeilenbits 506₁ –506₁₅ (110000001010100) darstellen, und wobei ein sechstes Byte 612, ein siebtes Byte 614, ein achtes Byte 616 und ein neuntes Byte 618 die Zellen 502 darstellen, die nicht frei sind, d. h. die Zellen 502, die weder eine "0" noch eine "1" enthalten (1000000100000011101000110). Eine Maschine 102, die den seriellen Datenstrom 600 empfängt, rekonstruiert das Bitmap 500, um die Stellen der neuen Daten in dem assoziierten Snippet zu bestimmen, wie oben besprochen. Zusätzlich, wenn die empfangende Maschine 102 bestimmt, dass die neuen Informationen schon empfangen worden sind, beispielsweise unter Verwendung eines Zeitstempels, der mit dem Snippet assoziiert ist, können die empfangenen Informationen abgelegt werden, da die neuen Informationen schon in dem zusammengesetzten Model der empfangenden Maschine 102 widergespiegelt werden.
Wie oben erwähnt kann es andere Werte für das Flag geben. Beispielsweise kann ein Flag gleich 00 darstellen, dass es keine neuen Daten zum aktualisieren des zusammengesetzten Models gibt. In diesem Fall wäre jedes Spaltenbit 404 und jedes Zeilen-Bit 406 gleich "0", und keine Aktualisierung ist erforderlich, weil keine neuen Informationen vorhanden sind. Daher wird kein Bitmap gesandt.
Ein Flag gleich "11" kann darstellen, dass das Bitmap voll ist, und das jede Zelle des Bitmaps gleich einer binären "1" ist, was anzeigt, dass es neue Daten in jeder entsprechenden Zelle des assoziierten Snippets gibt. Somit wird in diesem Zustand jede Zelle des assoziierten Snippets verwendet werden, um eine Maschine 102 zu aktualisieren, die den Datenblock empfängt, wodurch die Notwendigkeit für das Bitmap eliminiert wird. Da alle Informationen neu sind, muss nicht das gesamte Bitmap übertragen werden, was anderenfalls die Menge der Daten steigern würde, die stattdessen gesandt wird. In diesem Fall kann das Bitmap in einem Byte für das Flag beschrieben sein, und basierend auf diesem Byte aktualisiert die empfangende Maschine alle ihre existierenden Informationen mit den Informationen von allen Zellen des assoziierten Snippets.
Ein Flag gleich "10" kann einen Zustand anzeigen, wo jedes Spalten-Bit und jedes Zeilen-Bit gleich "1" ist, jedoch kann jede Zelle des Bitmaps nicht gleich "1" sein. Somit wird in diesem Zustand das Bitmap in seiner Gesamtheit gesandt (in Gegensatz dazu, wenn das Flag 602 gleich 11 ist), weil die empfangende Maschine das Bitmap verwenden können muss, um zu bestimmen, wo neue Daten gelegen sind. Ein Flag, das gleich "10" ist, kann die größte Größe eines gesandten seriellen Datenstroms darstellen, weil kein Spalten-Bit oder Zeilen-Bit gleich "0" ist, was anderenfalls weiter den seriellen Datenstrom minimieren würde. Im Gegensatz dazu kann in dem Zustand, in dem das Flag gleich "01" ist, das Bitmap minimiert werden, um nicht jene Zellen in Zeilen und Spalten einzuschließen, die assoziierte Zeilen- und Spaltenbits von "0" haben.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf 1 kann eine der Maschinen 102₁ –102_x (beispielsweise die Maschine 102₁ ) Daten von einem Satellitenpositionsbestimmungssystem aufnehmen, wie beispielsweise von einem GPS-System. Unter Verwendung der Daten, die von dem Satellitenpositionsbestimmungssystem aufgenommen werden, kann ein zusammengesetztes Model, welches mit der Maschine 102₁ assoziiert ist, aktualisiert werden, um Veränderungen an dem Arbeitsgelände wiederzuspiegeln, welche von der Maschine 102₁ ausgeführt wurden. Unter Verwendung der speziellen Geländedaten, die nach der Verarbeitung der unverarbeiteten GPS-Positionen berechnet wurden, kann die Maschine 102₁ auch Snippets bzw. Datenteile für eine vorbestimmte Zeitdauer oder bis zu einer vorbestimmten Dateigröße sammeln. Die Snippets können den speziellen Geländedaten entsprechen. Die Snippets können auch in einem Datenblock gruppiert werden und auf andere Maschinen übertragen werden (beispielsweise auf die Maschinen 102₂ –102_x ), und zwar zusammen mit einem oder mehreren Bitmaps, die Stellen in dem empfangenen Datenblock mit neuen Geländeinformationen anzeigen. Auch kann die Maschine 102₁ Datenblöcke und Bitmaps von einer oder mehreren Maschinen 102₂ –102_x aufnehmen. Weiterhin kann ein Bürocomputer auch seine Geländedatenbank unter Verwendung der übertragenen Snippet- bzw. Datenteilinformationen aktualisieren.
Die vorliegende Offenbarung verwendet mehrere Merkmale, um die Datenmenge zu verringern, die zu und von jeder der Maschinen 102 gesandt wird, um ein zusammengesetztes Model zu erzeugen, welches von Bedienern von einer der Maschinen 102₁ –102_x anzusehen ist, um genau die Arbeit wiederzuspiegeln, die auf dem Arbeitsgelände 112 ausgeführt worden ist. Beispielsweise werden aktualisierte Geländedaten zwischen Maschinen übertragen, jedoch werden typischerweise keine Daten gesandt, falls keine Veränderungen an dem Arbeitsgelände ausgeführt werden. Darüber hinaus erfordert die vorliegende Erfindung auch nicht die erneute Berechnung von Geländedaten durch jede Maschine, wodurch die Verarbeitungszeit und der Verarbeitungsaufwand verringert werden, die erforderlich sind, um das zusammengesetzte Model bei jeder Maschine zu aktualisieren. Die vorliegende Erfindung kann ein Verteilungsgitter mit absoluten Werten und Versetzungswerten verwenden, weiter ein Snippet bzw. Datenteil im Format des Verteilungsgitters, einen Datenblock, der ein oder mehrere Snippets aufweist, und ein Bitmap, welches die Stellen von neuen Daten in dem Datenblock anzeigt, wobei das Bitmap weiter komprimiert werden kann, um nur jene Stellen anzuzeigen, wo neue Daten in dem Datenblock vorhanden sind, wie oben erklärt.
Weil auch die Daten, die zu jeder und von jeder der Maschinen 102₁ –102_x übertragen werden, nicht die unverarbeiteten beziehungsweise rohen GPS-Positionen sind, sieht die vorliegende Erfindung ein System vor, bei dem jede der Maschinen 102₁ –102_x nicht die speziellen Charakteristiken von jeder Maschine auf dem Arbeitsgelände speichern muss (wie oben erklärt), um ihr zusammengesetztes Model zu aktualisieren. Die Informationen, die zwischen jeder der Maschinen 102₁ –102_x übertragen werden, stellen die neuen Geländedaten dar, d. h. die Informationen nach der Verarbeitung der unverarbeiteten GPS-Positionen, um die daraus resultierende Topographie des Arbeitsgeländes zu bestimmen. Die neuen Geländedaten können zu anderen Maschinen gesandt werden, und weil die Informationen keine weitere Verarbeitung benötigen, wie es unverarbeitete GPS-Positionen anderenfalls erfor dern würden, können die neuen Geländedaten leicht in die Datenbanken der empfangenden Maschinen unter Verwendung von bekannten Software-Programmierungstechniken gespeichert werden oder mit diesen zusammengeführt werden. Somit können Kommunikationsvorgänge schneller und effizienter ausgeführt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Geländedaten zu einer Maschine 102 (beispielsweise zur Maschine 102₁ ) übertragen werden, die in einen Bereich eintreten können, wo andere Maschinen 102 arbeiten können, und wo zuvor die Maschine 102₁ außerhalb der Reichweite der jeweiligen Kommunikationssysteme 106 der anderen Maschinen 102 war. Obwohl die Maschine 102₁ nicht vorherige Geländedaten von den anderen Maschinen 102 aufgenommen hat um die Datenbank 105₁ zu aktualisieren, kann die Maschine 102₁ beim Eintreten in den Bereich eine Anforderung an den Bürocomputer oder an die anderen Maschinen in dem Bereich senden, um gewisse Geländedaten zu übertragen, die für die Maschine 102₁ nötig sind, um ihr zusammengesetztes Model zu aktualisieren. Die Maschine 102₁ kann somit mit allen Geländedaten aktualisiert werden, die diese Maschine 102₁ benötigt, so dass die neuste Topologie des Arbeitsgeländes für den Bediener angezeigt wird. Die Art und Weise, in der die Geländedaten übertragen und gespeichert werden, ist in Übereinstimmung mit den Verfahren und Systemen, die zuvor beschrieben wurden.
7 veranschaulicht ein Flussdiagramm für ein Verfahren 700 zur gemeinsamen Verwendung der Informationen unter Maschinen, die auf einem Arbeitsgelände arbeiten, welches den Betrieb der vorliegenden Offenbarung genauer zeigt. Das Verfahren kann durch Verwendung von Computern ausgeführt werden, die in einer oder in mehreren der das Gelände verändernden Maschinen 102 vorhanden sind.
Das Verfahren 700 beginnt mit dem Schritt 702, wo eine erste Maschine Positionsdaten von einem Satellitenpositionsbestimmungssystem empfängt, wie beispielsweise rohe bzw. unverarbeitete GPS-Positionen von einem oder von mehreren GPS-Satelliten. Geländedaten werden unter Verwendung der unverarbeiteten GPS-Positionen bestimmt. Die Aufnahme der unverarbeiteten GPS-Positionen kann von dem Kommunikationssystem an Bord einer ersten Erdbewegungsmaschine (beispielsweise der Maschine 102₁ ) durch Verwendung einer bekannten 3D-Positionsbestimmungstechnologie (dreidimensional) ausgeführt werden. Mit Bezug auf 1 kann beispielsweise die Maschine 102₁ unverarbeitete GPS-Positionen von einem GPS-Satelliten unter Verwendung des Kommunikationssystems 106₁ empfangen. Die unverarbeiteten GPS-Positionen werden verwendet, um spezielle Geländedaten zu berechnen, und die Geländedaten können verwendet werden, um ein zusammengesetztes Model in der Maschine 102₁ zu aktualisieren und zu anderen Maschinen zu senden, wie genauer unten besprochen.
Im Schritt 704 werden die Geländedaten für die drahtlose Übertragung zu einer oder mehreren der das Gelände verändernden Maschinen gepackt. Die Geländedaten können als eine Sammlung von Snippets bzw. Datenteilen (einem Datenblock) gepackt werden. Wie oben erklärt, weist ein Snippet neue Informationen auf, die mit einer speziellen Maschine assoziiert sind, wenn die Maschine auf dem Arbeitsgelände bzw. der Baustelle arbeitet. Im Schritt 706 werden Maschinen identifiziert, die den Datenblock empfangen können. Beispielsweise wird der Datenblock zu speziellen Maschinen ausgesandt oder in mehrfacher Weise ausgesandt (Multicast), wie mit Bezug auf 1 erklärt. Insbesondere können die Maschinen 102₁ –102_x eine Sendegruppe bilden, die konfiguriert ist, um Geländeinformationen über einander zu empfangen, genauso wie um Geländeinformationen zueinander zu senden, und zwar gemäß einer IP-Gruppe wie weiter oben besprochen wurde. Zusätzlich kann eine Multicast- bzw. Mehrfachübertragungsgruppe ein Untersatz von Maschinen sein, wie beispielsweise die Maschinen 102₂ –102₃ .
In der Stufe 708 wird der Datenblock, der mit einer speziellen Maschine assoziiert ist, zu einer oder zu mehreren Maschinen gesandt, die im Schritt 706 identifiziert werden. Beispielsweise kann der Datenblock von der Maschine 102₁ zu einer oder zu mehreren Maschinen 102 gesandt werden. Der Datenblock kann mit einem oder mehreren Bitmaps gesandt werden, und zwar jeweils entsprechend einem oder mehreren Snippets in dem Datenblock, wie oben mit Bezug auf die 4–6 erklärt.
Im Schritt 710 werden Datenblöcke von anderen Maschinen durch die erste das Gelände verändernde Maschine empfangen. Um beispielsweise Informationen zu den Maschinen 102₂ –102_x zu senden, kann die Maschine 102₁ Datenblöcke von einer oder von mehreren dieser anderen Maschinen 102 empfangen.
Im Schritt 712 können Datenblocks, die im Schritt 710 empfangen wurden, verwendet werden, um eine an Bord liegende Datenbank der ersten Maschine zu aktualisieren. Die Datenbank kann von einem an Bord liegenden Computer aufgerufen werden, der einen Monitor zur Anwendung durch einen Bediener der Maschine aufweisen kann. Der an Bord liegende Computer kann die Daten in der Datenbank verwenden, die den neu empfangenen Datenblock aufweist, um ein zusammengesetztes Model des Arbeitsgeländes auf dem Monitor anzuzeigen. Wenn ein Bediener der Maschine Arbeit auf dem Arbeitsgelände ausführt, kann somit der Bediener das zusammengesetzte Model des Arbeitsgeländes auf der Anzeige ansehen. Wenn Datenblöcke empfangen werden, kann die Datenbank aktualisiert werden, und der an Bord liegende Computer kann das zusammengesetzte Model aktualisieren. Das aktualisierte zusammengesetzte Model kann somit nahezu in Echtzeit angezeigt werden.
Die Anzeige kann Abschnitte des Arbeitsgeländes in unterschiedlichen Farben zeigen, wobei die Farben anzeigen, ob der assoziierte Abschnitt gemäß dem vorbestimmten Plan vollendet worden ist oder nicht vollendet worden ist. Beispielsweise kann die Farbe rot zeigen, dass der Abschnitt nicht vollendet worden ist, und die Farbe grün kann zeigen, dass der Abschnitt vollendet worden ist. Wenn der Bediener sieht, dass ein spezieller Abschnitt rot ist, kann der Bediener weiter auf diesem Abschnitt arbeiten, (beispielsweise baggern, graben, auffüllen bzw. abdecken usw., und zwar abhängig von dem vorbestimmten Plan) bis die Anzeige zeigt, dass der Abschnitt die Farbe grün hat.
Wie oben erwähnt, kann das offenbarte System Vorteilhafterweise neue Geländedaten zwischen Maschinen senden, und zwar im Gegensatz zum Senden von rohen bzw. unverarbeiteten GPS-Positionen von einer sendenden Maschine, die eine weitere Verarbeitung durch jede der empfangenden Maschinen erfordern würden, um die Geländedaten zu bestimmten, die mit der sendenden Maschine assoziiert sind. Daher kann die Menge der Daten, die zwischen den das Gelände verändernden Maschinen übertragen wird, verringert werden, was eine Aktualisierung des zusammengesetzten Models für jede Maschine nahezu in Echtzeit gestattet. Darüber hinaus erfordert die vorliegende Erfindung auch nicht die erneute Berechnung von Geländedaten durch jede Maschine, wodurch die Verarbeitungszeit und der Verarbeitungsaufwand verringert werden, die erforderlich sind, um ein zusammengesetztes Model bei jeder Maschine zu aktualisieren.
Andere Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus einer praktischen Ausführung der Offenbarung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang und der Kern der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche gezeigt wird.

Claims

Verfahren zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten auf einem Arbeitsgelände, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Erzeugung einer Vielzahl von Pakten von Geländedaten, die mit Veränderungen assoziiert sind, die an dem Arbeitsgelände ausgeführt werden; und Übertragung einer Vielzahl von Paketen von Geländedaten von einer ersten Maschine zu einer zweiten Maschine.
Verfahren zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten auf einem Arbeitsgelände, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Erzeugung einer Vielzahl von Paketen von Geländedaten, die mit Veränderungen assoziiert sind, die an dem Arbeitsgelände ausgeführt werden; und Übertragung der Vielzahl von Paketen von Geländedaten von einer oder mehreren Maschinen zu einem Bürocomputer.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die eine oder die Vielzahl von Maschinen eine Anforderung für Informationen senden und ein oder mehrere Pakete von Geländedaten von einer Geländedatenbank empfangen, die auf einem Bürocomputer läuft.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiter aufweist, die Vielzahl von Geländedaten zu einer entfernten Stelle zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung die Berechnung der Geländedaten basierend auf unverarbeiteten GPS-Positionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter Folgendes aufweist: Erzeugung eines Datenblockes, der die Vielzahl von Paketen von Ge ländedaten aufweist; und Erzeugung einer Vielzahl von Bitmaps, die jeweils einem jeweiligen Paket der Vielzahl von Paketen von Geländedaten entsprechen, wobei jedes der Vielzahl von Bitmaps Stellen in dem Datenblock darstellt, die Informationen zur Aktualisierung eines zusammengesetzten Models des Arbeitsgeländes haben.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jedes Paket von Geländedaten mit einem Parameter assoziiert ist, der Höhendaten, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind, und/oder Verdichtungsdaten und/oder Abdeckungsdaten und/oder Erz-Statusinformationen anzeigt, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jedes Paket von Geländedaten mit einem Parameter assoziiert ist, der Höhendaten, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind, und/oder Verdichtungsdaten und/oder Abdeckungsdaten und/oder Erz-Statusinformationen anzeigt, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind, wobei jede Zelle, die mit jedem Paket von Geländedaten assoziiert ist, eine Anzeige der Zeit hat, und wobei die Anzeige der Zeit verwendet wird, um zu bestimmen, welche Zellen aktualisiert werden sollten, die mit der zweiten Maschine assoziiert sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jeder Datenblock einen oder mehrere Schlüssel hat, um eine maximale Größe des Datenblockes einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jeder Datenblock einen oder mehrere Schlüssel hat, um eine Zeit zum Senden des Datenblocks einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6, welches weiter aufweist, die ersten Maschinendatenblocks und Bitmaps, die mit den Datenblocks assoziiert sind, von der zweiten Maschine zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter aufweist, ein zusammengesetztes Model der ersten Maschine unter Verwendung der Bitmaps zu aktualisieren, die von der zweiten Maschine empfangen wurden, um Informationen in den Datenblocks zu lokalisieren, die von der zweiten Maschine aufgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 12, welches weiter aufweist, das zusammengesetzte Model eines Arbeitsgeländes für einen Bediener der ersten Maschine anzuzeigen, welches von jedem empfangenen Datenblock der zweiten Maschine aktualisiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Maschine eine Anforderung an die zweite Maschine sendet und ein oder mehrere Pakete von Geländedaten von der zweiten Maschine empfängt, nach dem sie in einen Bereich eingetreten ist, wo die zweite Maschine auf dem Arbeitsgelände arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 6, welches weiter aufweist, ein Flag für jedes Bitmap zu übertragen, welches eine Menge von neuen Daten anzeigt, die in dem entsprechenden Paket von Geländedaten angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiter aufweist, Informationen von einem Satellitenpositionsbestimmungssystem aufzunehmen, um Veränderungen an einem Arbeitsgelände zu bestimmen, die der ersten Maschine zuzuordnen sind.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiter aufweist, Produktivitätsinformationen, die der ersten Maschine zuzuordnen sind, durch Ver wendung von Informationen zu bestimmen, die von dem Satellitenpositionsbestimmungssystem empfangen wurden.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter aufweist, Produktivitätsinformationen, die der zweiten Maschine zuzuordnen sind, unter Verwendung von aufgenommenen Datenblöcken von der zweiten Maschine zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Pakete von Geländedaten ein Format in Übereinstimmung mit einem Verteilungsgitter haben.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Pakete von Geländedaten eine erste Zelle enthalten, die einen absoluten Wert für einen Parameter anzeigt, und eine Vielzahl von zweiten Zellen, die Versetzungen von dem absoluten Wert darstellen.
Verfahren nach Anspruch 6, welches weiter aufweist, ein zusammengesetztes Model für die zweite Maschine mit dem Datenblock und der Vielzahl von Bitmaps von der ersten Maschine zu aktualisieren.
Verfahren nach Anspruch 21, welches weiter aufweist, dass zusammengesetzte Model eines Arbeitsgeländes für einen Bediener der zweiten Maschine anzuzeigen, wobei dies von jedem aufgenommenen Datenblock von der ersten Maschine aktualisiert ist.
System zur gemeinsamen Verwendung von Geländedaten auf einem Arbeitsgelände, welches Folgendes aufweist: ein Kommunikationssystem, welches mit einer ersten Maschine assoziiert ist, wobei das Kommunikationssystem konfiguriert ist, um eine Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten entsprechend Veränderungen an dem Arbeitsgelände zu senden, die mit der ersten Maschine assoziiert sind, wobei das Kommunikationssystem konfiguriert ist, um eine Vielzahl von zweiten Paketen von Geländedaten zu emp fangen, die Veränderungen an dem Arbeitsgelände entsprechen, die mit einer zweiten Maschine assoziiert sind; und eine Datenbank, die mit der ersten Maschine assoziiert ist und konfiguriert ist, um die Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten und die Vielzahl von zweiten Paketen von Geländedaten zu speichern.
System nach Anspruch 23, wobei das Kommunikationssystem, welches mit einer ersten Maschine assoziiert ist, konfiguriert ist, um einen ersten Datenblock zu senden, wobei der erste Datenblock eine Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten aufweist, und eine Vielzahl von Bitmaps, wobei jedes davon mit einem entsprechenden einen Paket der Vielzahl von ersten Paketen von Geländedaten assoziiert ist, und wobei das Kommunikationssystem konfiguriert ist, um einen zweiten Datenblock zu empfangen, wobei der zweite Datenblock die Vielzahl von zweiten Pakten von Geländedaten aufweist, und eine Vielzahl von Bitmaps, wobei jedes davon mit einem entsprechenden einen der Vielzahl von zweiten Paketen der Geländedaten assoziiert ist; und wobei jedes der Vielzahl von Bitmaps neue Informationen identifiziert, die in dem zweiten Datenblock enthalten sind, um die Datenbank zu aktualisieren.
System nach Anspruch 24, wobei das Kommunikationssystem weiter konfiguriert ist, um Informationen von einem Satellitenpositionsbestimmungssystem aufzunehmen.
System nach Anspruch 25, wobei sowohl der erste Datenblock als auch der zweite Datenblock mit einem Parameter assoziiert sind, der den Höhendaten, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind, und/oder Verdichtungsdaten und/oder Abdeckungsdaten und/oder Erz-Statusinformationen entspricht, die mit dem Arbeitsgelände assoziiert sind.
System nach Anspruch 26, wobei sowohl der erste Datenblock als auch der zweite Datenblock einen oder mehrere Schlüssel haben, um eine maximale Größe einzustellen.
System nach Anspruch 26, wobei jedes der ersten Pakete von Geländedaten und der zweiten Pakete von Geländedaten einen oder mehrere Schlüssel haben, um eine Sendezeit einzustellen.
System nach Anspruch 24, welches weiter Folgendes aufweist: einen an Bord liegenden Computer, der mit der ersten Maschine assoziiert ist, der konfiguriert ist, um auf die an Bord liegende Datenbank zuzugreifen und um ein zusammengesetztes Geländemodel des Arbeitsgeländes unter Verwendung von Informationen zu erzeugen, die in der an Bord liegenden Datenbank gespeichert sind.
System nach Anspruch 29, wobei der an Bord liegende Computer einen Anzeigemonitor aufweist, um das zusammengesetzte Model für einen Bediener der ersten Maschine anzuzeigen.
System nach Anspruch 29, welches weiter Folgendes aufweist: eine an Bord liegende Datenbank, die mit der zweiten Maschine assoziiert ist, die konfiguriert ist, um den ersten Datenblock und den zweiten Datenblock zu speichern; und einen an Bord liegenden Computer, der mit der zweiten Maschine assoziiert ist, der konfiguriert ist, um auf die an Bord liegende Datenbank zuzugreifen, die mit der zweiten Maschine assoziiert ist, und um ein zusammengesetztes Geländemodel des Arbeitsgeländes unter Verwendung von Informationen zu erzeugen, die in der an Bord liegenden Datenbank gespeichert sind, die mit der zweiten Maschine assoziiert ist, wobei der an Bord liegende Computer, der mit der zweiten Maschine assoziiert ist, einen Anzeigemonitor aufweist, um das zusammengesetzte Model für einen Bediener der zweiten Maschine anzuzeigen.
System nach Anspruch 24, wobei das Kommunikationssystem Informationen von einem Satellitenpositionsbestimmungssystem aufnimmt, um Veränderungen an dem Arbeitsgelände zu bestimmen, die der ersten Maschine zuzuordnen sind.
System nach Anspruch 32, wobei der an Bord liegende Computer Produktivitätsinformationen, die der ersten Maschine zuzuordnen sind, unter Verwendung der Informationen bestimmt, die von dem Satellitenpositionsbestimmungssystem empfangen wurden.
System nach Anspruch 33, wobei der an Bord liegende Computer Produktivitätsinformationen bestimmt, die der zweiten Maschine zuzuordnen sind.
System nach Anspruch 24, wobei das Kommunikationssystem weiter konfiguriert ist, um ein Flag für jedes der Vielzahl von Bitmaps zu übertragen, die mit jedem ersten Paket von Geländedaten assoziiert sind, welches eine Menge von neuen Daten anzeigt, die in dem entsprechenden ersten Paket von Geländedaten angeordnet ist.
System nach Anspruch 24, wobei die erste Maschine eine Anforderung an die zweite Maschine sendet und den zweiten Datenblock und die Vielzahl von Bitmaps empfängt, die mit dem zweiten Datenblock assoziiert sind, nach dem sie in einem Bereich eingetreten ist, wo die zweite Maschine auf dem Arbeitsgelände arbeitet.