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1、(10)申请公布号 CN 102414578 A (43)申请公布日 2012.04.11 CN 102414578 A *CN102414578A* (21)申请号 201080018842.X (22)申请日 2010.03.29 12/453,038 2009.04.28 US G01S 19/26(2006.01) G01S 19/13(2006.01) (71)申请人 卡特彼勒公司 地址 美国伊利诺伊州 (72)发明人 AM多尼利 CL科伊赫森 KL斯塔顿 J斯图布尔 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 苏娟 朱利晓 (54) 发明名称 用于移动机械的位置。
2、监控系统 (57) 摘要 本发明提供一种包括移动机械 (20) 和中央 控制站(30)的系统(10)。 移动机械包括通信装置 (70) 和位置监控系统 (50)， 位置监控系统包括能 够从定位卫星 (40) 接收位置数据并产生位置信 号的接收器 (55)。位置监控系统还包括具有能够 测量移动机械的参数和运动信号的传感器 (61， 62， 63)的惯性导航单元(60)。 位置监控系统还包 括能够接收位置信号和运动信号、 检测位置信号 的不可用性、 计算位置参数、 确定参数的第一值和 第二值之间的差是否超过预定阈值、 以及产生报 警信号的控制器 (65)。中央控制站能够与控制器 通信、 接收位置信。
3、号和 / 或运动信号并监控移动 机械的位置。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.10.27 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/029009 2010.03.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/129111 EN 2010.11.11 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 4 页 CN 102414592 A1/3 页 2 1. 一种系统 (10)， 包括 ： 移动机械 (20)， 该移动机械包括通信装置 (70) 和与所述移动机械相联的位置监控系。
4、 统 (50)， 所述位置监控系统包括 ： -接收器(55)， 其能够从定位卫星(40)接收位置数据并根据接收的位置数据产生位置 信号， 所述接收器机载地定位在所述移动机械上 ； - 惯性导航单元 (60)， 其包括能够测量与所述移动机械的运动相关的参数并根据测量 的参数产生运动信号的传感器 (61， 62， 63)， 所述惯性导航单元机载地定位在所述移动机械 上 ； 和 - 控制器 (65)， 其与所述接收器和所述惯性导航单元相关并能够 ： 在所述位置信号可用时接收所述位置信号 ； 接收所述运动信号 ； 检测所述位置信号的不可用性 ； 根据所接收的运动信号和在检测到所述位置信号不可用之前接收。
5、的位置信号计算用 于所述移动机械的位置参数 ； 确定由所述位置信号确定的参数的第一值和由所述运动信号确定的同一参数的第二 值之间的差是否超过预定阈值 ； 并且 在确定所述差超过预定阈值后产生报警信号 ； 以及 中央控制站 (30)， 其能够 ： 经所述通信装置与所述控制器通信 ； 经所述通信装置接收所述位置信号和 / 或所述运动信号 ； 且 监控所述移动机械的位置。 2. 如权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述传感器包括能够测量所述移动机械的速度的 速度传感器 (61)、 能够测量所述移动机械的加速度的加速度传感器 (62) 和能够测量所述 移动机械的运动方向的方向传感器 (63) 中的至。
6、少一个。 3. 如权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述控制器能够在确定由所述位置信号确定的参 数和由所述运动信号确定的同一参数之间的差没有超过预定阈值时保存所述位置信号。 4. 如权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述控制器还能够确定是否进行自我诊断， 并在进 行自我诊断后且在确定所述差没有超过预定阈值后将接收的位置信号作为最后的位置信 号保存。 5. 如权利要求 1 所述的系统， 其中， 所述控制器还能够将从所述定位卫星接收的位置 信号作为从所述定位卫星接收的最后位置信号保存， 并根据接收的运动信号和在检测到所 述位置信号不可用之前接收的最后位置信号计算所述位置参数。 6. 如权利要求。
7、 1 所述的系统， 其中， 所述位置监控系统还包括能够提供与所述移动机 械的运动相关的位置数据的基于地面的定位系统 (75)， 其中所述控制器还能够 ： 计算同一参数的第三值 ； 比较同一参数的所述第一值、 第二值和第三值 ； 以及 确定所述第一值、 第二值和第三值中的任何一个与所述第一值、 第二值和第三值中的 剩下两个之间的差是否超过预定阈值。 7. 一种系统 (10)， 包括 ： 权 利 要 求 书 CN 102414578 A CN 102414592 A2/3 页 3 移动机械 (20)， 该移动机械包括通信装置 (70) 和与所述移动机械相联的位置监控系 统 (50)， 所述位置监控。
8、系统包括 ： -接收器(55)， 其能够从定位卫星(40)接收位置数据并根据接收的位置数据产生位置 信号， 所述接收器机载地定位在所述移动机械上 ； - 惯性导航单元 (60)， 其包括能够测量与所述移动机械的运动相关的参数并根据测量 的参数产生运动信号的传感器 (61， 62， 63)， 所述惯性导航单元机载地定位在所述移动机械 上 ； 和 - 控制器 (65)， 其与所述接收器和所述惯性导航单元相关并能够 ： 在所述位置信号可用时接收所述位置信号 ； 接收所述运动信号 ； 检测所述位置信号的不可用性 ； 根据所接收的运动信号和在检测到所述位置信号不可用之前接收的位置信号计算用 于所述移动机。
9、械的位置参数 ； 确定由所述位置信号确定的参数的第一值和由所述运动信号确定的同一参数的第二 值之间的差是否超过预定阈值 ； 并且 在确定所述差超过预定阈值后产生报警信号 ； 以及 中央控制站 (30)， 其能够 ： 经所述通信装置与所述控制器通信 ； 经所述通信装置接收所述位置信号和 / 或所述运动信号 ； 且 监控所述移动机械的位置 ； 其中， 所述位置监控系统还包括能够提供与所述移动机械的运动相关的位置数据的基 于地面的定位系统 (75)， 其中所述控制器还能够 ： 计算同一参数的第三值 ； 比较同一参数的所述第一值、 第二值和第三值 ； 以及 确定所述第一值、 第二值和第三值中的任何一个。
10、与所述第一值、 第二值和第三值中的 剩下两个之间的差是否超过预定阈值， 并且， 所述控制器还能够确定是否要进行自我诊断， 并在进行自我诊断后且在确定所 述第一值、 第二值和第三值中的任何一个与所述第一值、 第二值和第三值中的剩下两个之 间的差没有超过预定阈值后将接收的位置信号作为最后的位置信号保存。 8. 如权利要求 7 所述的系统， 其中， 所述控制器还能够根据所接收的运动信号和在检 测到所述位置信号不可用之前接收的最后保存的位置信号计算位置参数。 9. 一种系统 (10)， 包括 ： 移动机械 (20)， 该移动机械包括通信装置 (70) 和与所述移动机械相联的位置监控系 统 (50)， 。
11、所述位置监控系统包括 ： -接收器(55)， 其能够从定位卫星(40)接收位置数据并根据接收的位置数据产生位置 信号， 所述接收器机载地定位在所述移动机械上 ； - 惯性导航单元 (60)， 其包括能够测量与所述移动机械的运动相关的参数并根据测量 的参数产生运动信号的传感器 (61， 62， 63)， 所述惯性导航单元机载地定位在所述移动机械 上 ； 和 权 利 要 求 书 CN 102414578 A CN 102414592 A3/3 页 4 - 控制器 (65)， 其与所述接收器和所述惯性导航单元相关并能够 ： 在所述位置信号可用时接收所述位置信号 ； 接收所述运动信号 ； 检测所述位置。
12、信号的不可用性 ； 根据所接收的运动信号和在检测到所述位置信号不可用之前接收的位置信号计算用 于所述移动机械的位置参数 ； 确定由所述位置信号确定的参数的第一值和由所述运动信号确定的同一参数的第二 值之间的差是否超过预定阈值 ； 并且 在确定所述差超过预定阈值后产生报警信号 ； 以及 中央控制站 (30)， 其能够 ： 经所述通信装置与所述控制器通信 ； 经所述通信装置接收所述位置信号和 / 或所述运动信号 ； 且 监控所述移动机械的位置 ； 其中， 所述控制器还能够 ： 基于根据从所述定位卫星接收的位置数据产生的位置信号的可用性选择第一导航模 式或第二导航模式 ； 和 确定是否要进行自我诊断。
13、， 并在进行自我诊断后和确定所述差没有超过所述预定阈值 后将接收的位置信号作为最后的位置信号保存。 10. 如权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述传感器包括能够测量所述移动机械的速度的 速度传感器 (61)、 能够测量所述移动机械的加速度的加速度传感器 (62) 和能够测量所述 移动机械的运动方向的方向传感器 (63) 中的至少一个。 权 利 要 求 书 CN 102414578 A CN 102414592 A1/7 页 5 用于移动机械的位置监控系统 技术领域 0001 本发明整体涉及位置监控系统， 更具体地涉及用于移动机械的位置监控系统。 背景技术 0002 已经在移动机械、 例如土。
14、方机械中采用位置监控系统来监控机械的位置和引导机 械的行驶。典型的位置监控系统包括机载地定位在移动机械上以从多个 GPS 卫星接收位置 数据的 GPS( 全球定位系统 ) 接收器。在一些情况下， 例如当机械行驶在隧道中时， GPS 信 号可能会变得不可用。在这些情况下， 可以采用惯性导航系统来补充 GPS 系统并为移动机 械提供位置数据。 这种惯性导航系统通常包括各种惯性传感器， 例如速度传感器、 加速度传 感器、 回转仪等。 0003 公 开 于 2008 年 5 月 8 日 的 Takaoka 等 人 的 美 国 专 利 申 请 公 开 文 献 No.2008/0109166A1( 166。
15、 公开文献 ) 中描述了一种导航系统。 166 公开文献的导航系统 包括接收并处理 GPS 信号的 GPS 处理部分以及加速度传感器。当 GPS 信号变得不可用时， 基于加速度传感器提供的加速度信号和通过在 GPS 信号变得不可用之前从之前接收的 GPS 信号获悉各种参数的运算处理单元的获悉部分提供的获悉结果计算位置数据。 0004 尽管 166 公开文献的导航系统可在 GPS 信号变得不可用时提供自发的位置数据， 但该导航系统是有问题的。例如， GPS 处理部分和加速度传感器中的至少一个可能会发生 故障并提供错误位置数据， 而 166 公开文献的导航系统可能不具有诊断和检测这种故障的 能力。。
16、 0005 本发明旨在对现有技术进行改进。 发明内容 0006 一方面， 本发明涉及一种系统。 该系统包括移动机械， 该移动机械包括通信装置和 与移动机械相关的位置监控系统。 位置监控系统包括能够从定位卫星接收位置数据并根据 接收的位置数据产生位置信号的接收器。接收器机载地定位在移动机械上。位置监控系统 还包括惯性导航单元， 惯性导航单元包括能够测量与移动机械的运动相关的参数并根据测 量的参数产生运动信号的传感器。惯性导航单元机载地定位在移动机械上。位置监控系统 还包括与接收器和惯性导航单元相关的控制器。 控制器能够在位置信号可用时接收位置信 号、 接收运动信号、 和检测位置信号的不可用性。 。
17、控制器还能够根据所接收的运动信号和在 检测到位置信号不可用之前接收的位置信号计算用于移动机械的位置参数、 确定由位置信 号确定的参数的第一值和由运动信号确定的同一参数的第二值之间的差是否超过预定阈 值、 并在确定所述差超过预定阈值后产生报警信号。 所述系统还包括中央控制站， 其能够经 通信装置与控制器通信、 经通信装置接收位置信号和 / 或运动信号、 以及监控移动机械的 位置。 0007 另一方面， 本发明涉及一种系统。 该系统包括移动机械， 该移动机械包括通信装置 和与移动机械相关的位置监控系统。 位置监控系统包括能够从定位卫星接收位置数据并根 说 明 书 CN 102414578 A CN。
18、 102414592 A2/7 页 6 据接收的位置数据产生位置信号的接收器。接收器机载地定位在移动机械上。位置监控系 统还包括惯性导航单元， 惯性导航单元包括能够测量与移动机械的运动相关的参数并根据 测量的参数产生运动信号的传感器。惯性导航单元机载地定位在移动机械上。位置监控系 统还包括与接收器和惯性导航单元相关的控制器。 控制器能够在位置信号可用时接收位置 信号、 接收运动信号、 和检测位置信号的不可用性。 控制器还能够根据所接收的运动信号和 在检测到位置信号不可用之前接收的位置信号计算用于移动机械的位置参数、 确定由位置 信号确定的参数的第一值和由运动信号确定的同一参数的第二值之间的差是。
19、否超过预定 阈值、 并在确定所述差超过预定阈值后产生报警信号。 所述系统还包括中央控制站， 其能够 经通信装置与控制器通信、 经通信装置接收位置信号和 / 或运动信号、 以及监控移动机械 的位置。 位置监控系统还包括能够提供与移动机械的运动相关的位置数据的基于地面的定 位系统。控制器还能够计算同一参数的第三值、 比较同一参数的第一值、 第二值和第三值、 以及确定第一值、 第二值和第三值中的任何一个与第一值、 第二值和第三值中的剩下两个 之间的差是否超过预定阈值。控制器还能够确定是否要进行自我诊断， 并在进行自我诊断 后且在确定第一值、 第二值和第三值中的任何一个与第一值、 第二值和第三值中的剩。
20、下两 个之间的差没有超过预定阈值后将接收的位置信号作为最后的位置信号保存。 附图说明 0008 图 1 是具有示例性位置监控系统的一种示例性公开的系统的示意图 ； 0009 图 2 是图 1 公开的位置监控系统的示例性操作的图解说明 ； 0010 图 3 是图 1 公开的位置监控系统的示例性操作的图解说明 ； 以及 0011 图 4 是图 1 公开的位置监控系统的示例性操作的图解说明。 具体实施方式 0012 图 1 是一种示例性系统 10 的示意图。系统 10 可广泛地用在各种应用中， 例如矿 场和建筑场地等的移动机械管理。系统 10 可以是联网工地。系统 10 可以包括至少一个移 动机械 。
21、20。系统 10 还可以包括被构造成与移动机械 20 通信的中央控制站 30， 例如通过经 由有线或无线装置向移动机械 20 发送信号和从移动机械 20 接收信号。中央控制站 30 可 以定位在工地或者可以远程定位。 0013 系统 10 可包括位置监控系统 50， 位置监控系统可包括被构造成为移动机械 20 和 / 或中央控制站 30 提供位置数据的至少一个定位系统或装置。例如， 位置监控系统 50 可 包括全球定位系统 (GPS)45， 全球定位系统可包括能够与至少一个 GPS 卫星 40 通信的接收 器 55。接收器 55 可以机载地定位在移动机械 20 上并且被构造成从 GPS 卫星 。
22、40 接收位置 数据。接收器 55 可根据接收的 GPS 位置数据产生定位信号。可以想到， 接收器 55 也可向 GPS 卫星 40 发送信号。当来自卫星 40 的 GPS 信号对于接收器 55 来说变得不可用， 例如当 移动机械 20 行驶在隧道内时， 可以产生表示 GPS 信号不可用的信号， 例如通过接收器 55 产 生此信号。 0014 位置监控系统50还可包括用于监控移动机械20的位置的至少一个或多个额外的 定位系统。例如， 位置监控系统 50 可包括惯性导航单元 60。 0015 惯性导航单元 60 可以机载地定位在移动机械 20 上。惯性导航单元 60 可包括被 说 明 书 CN 。
23、102414578 A CN 102414592 A3/7 页 7 构造成测量与移动机械 20 的运动相关的一个或多个参数的一个或多个传感器。在如图 1 所示的一种实施方式中， 惯性导航单元60可包括速度传感器61、 加速度传感器62和转向方 向传感器 63。速度传感器 61 能够测量移动机械 20 的速度。加速度传感器 62 能够测量移 动机械 20 的加速度。转向方向传感器 63 能够测量移动机械 20 的转向或运动方向。可以 想到， 惯性导航单元 60 可包括其他类型的传感器， 并可以包括更多或更少个传感器。例如， 在一些实施方式中， 惯性导航单元 60 可不包括速度传感器 61。在一些。
24、实施方式中， 惯性导 航单元60可包括另外的传感器， 例如被构造成测量移动机械20的位置的海拔的气压计、 被 构造成测量移动机械 20 的行驶距离的里程表， 等等。在一些实施方式中， 惯性导航单元 60 可包括回转仪， 其可包括加速度传感器 62 作为部件。 0016 在一些实施方式中， 位置监控系统 50 还可包括被构造成确定移动机械 20 的运动 参数 ( 例如位置、 速度、 加速度、 海拔、 角速度、 俯仰速度等 ) 的基于地面的定位系统 75。基 于地面的定位系统 75 可以是任何合适的基于地面定位系统， 例如基于激光的定位系统。基 于地面的定位系统 75 可包括站 80、 接收装置 。
25、95 以及多个装置 90。站 80 能够发送和 / 或 接收信号， 并能够与接收装置 95 和装置 90 中的至少一个通信。 0017 接收装置 95 可以机载地定位在移动机械 20 上以接收来自站 80 的信号。装置 90 可以是传感器、 发送器或接收器， 并且可以定位在地面上的多个位置处。装置 90 可以与接 收装置 95 和 / 或站 80 通信以确定移动机械 20 的运动参数。基于地面的定位系统 75 可与 中央控制站 30 通信。例如， 站 80、 装置 90 和接收装置 95 中的至少一个可以向中央控制站 30 发送测量的运动参数。中央控制站 30 也可向站 80、 装置 90 和。
26、接收装置 95 中的至少一 个发送指令信号。可以想到， 基于地面的定位系统 75 可以是任何合适的基于地面系统， 例 如基于地面的激光定位系统， 并且可包括更多或更少个部件。 0018 位置监控系统 50 可包括控制器 65。控制器 65 可机载地定位在移动机械 20 上， 或 者可定位在其他合适的位置， 例如中央控制站30。 移动机械20可包括被构造成与中央控制 站 30 通信的通信装置 70。控制器 65 可以是现有的机械控制器或者移动机械 20 机载的独 立控制器。 控制器65可以与各种系统和装置， 例如接收器55、 通信装置70和惯性导航单元 60 中的至少一个通信。控制器 65 还可。
27、与站 80、 装置 90 和接收装置 95 中的至少一个通信。 控制器 65 和其他系统或装置之间的通信可以以本领域已知的有线或无线方式进行。如图 1 所示， 控制器 65 可以与设置在惯性导航单元 60 内的传感器 ( 例如速度传感器 61、 加速度 传感器 62 和 / 或转向方向传感器 63) 通信。控制器 65 可被构造成在 GPS 信号可用时接收 接收器 55 产生的位置信号。当 GPS 信号对于接收器 55 来说变得不可用时， 控制器 65 也可 接收接收器 55 产生的表示 GPS 信号不可用的信号。因此， 控制器 65 能够检测 GPS 信号的 可用性和 / 或不可用性。 00。
28、19 控制器65还可被构造成接收惯性导航单元60基于感测到的运动参数产生的运动 信号， 例如分别由速度传感器61、 加速度传感器62和/或转向方向传感器63产生的表示移 动机械 20 的速度、 加速度和 / 或行驶方向的信号。控制器 65 可对接收的运动信号进行处 理并计算与移动机械 20 的位置有关的参数。控制器 65 还可经由通信装置 70 从中央控制 站 30 接收指令信号。相反， 控制器 65 可经由通信装置 70 向中央控制站 30 发送信号， 例如 表示移动机械 20 的位置的位置信号、 报警信号等。 0020 在一种实施方式中， 控制器 65 还可被构造成接收基于地面的定位系统 。
29、75 产生的 说 明 书 CN 102414578 A CN 102414592 A4/7 页 8 定位信号。在一种实施方式中， 基于地面的定位系统 75 产生的定位信号可以被发送到中央 控制站 30， 中央控制站然后将定位信号经由通信装置 70 发送给控制器 65。在一种实施方 式中， 控制器 65 可定位在中央控制站 30 内， 并可在中央控制站 30 处接收从基于地面的定 位系统 75 发送的定位信号。 0021 工业实用性 0022 图2的流程图示意性地说明了公开的位置监控系统50的一种示例性操作过程。 在 步骤 110， 位置监控系统 50 可确定 GPS 信号是否可用。可通过控制器。
30、 65 来确定 GPS 信号是 否可用。在正常操作条件下， 即当 GPS 信号可用时， 接收器 55 可从 GPS 卫星 40 接收位置数 据， 并根据接收的位置数据产生位置信号。接收器 55 可将位置信号发送给控制器 65。当 GPS信号变得对于接收器55不可用时， 例如当移动机械20行驶在隧道内时， 接收器55可产 生表示 GPS 不可用的信号， 并可将表示不可用的信号发送到控制器 65。因此， 控制器 65 可 根据接收器 55 产生的信号检测或确定 GPS 信号的不可用性。 0023 如果GPS信号是可用的(是， 步骤110)， 位置监控系统50可执行例如GPS导航模式 ( 步骤 13。
31、0) 以为移动机械 20 的运动提供位置数据。如果 GPS 信号不可用 ( 否， 步骤 110)， 则位置监控系统 50 可执行例如惯性导航模式 ( 步骤 120) 以为移动机械 20 的运动提供位 置数据。控制器 65 可以被构造成根据 GPS 信号可用性的判断选择惯性导航模式 ( 第一导 航模式 ) 或者 GPS 导航模式 ( 第二导航模式 )。下文将讨论 GPS 导航模式和惯性导航模式 的细节。在完成 GPS 导航模式 ( 步骤 130) 和惯性导航模式 ( 步骤 120) 后， 位置监控系统 50可例如通过控制器65确定是否继续引导或监控移动机械20的运动(步骤140)。 如果控 制器。
32、 65 确定继续引导或监控移动机械 20 的运动 ( 是， 步骤 140)， 则位置监控系统 50 可继 续该过程的步骤 110-140。如果控制器 65 确定不继续引导或监控移动机械 20 的运动 ( 否， 步骤 140)， 则位置监控系统 50 可如图 2 所示终止该过程。 0024 图 3 示意性地说明了图 2 中所示的步骤 120 中的惯性导航模式的一种示例性操作 过程。 示例性的惯性导航模式可在GPS信号不可用时执行。 控制器65可从例如像存储器的 数据存储装置找回之前保存的 GPS 位置信号 ( 步骤 210)。在一种实施方式中， 保存的 GPS 位置信号包括在检测到 GPS 信号。
33、不可用之前最后保存的 GPS 位置信号。替代地， 在一些实 施方式中， 保存的 GPS 位置信号可包括在检测到 GPS 信号不可用之前的多个保存的 GPS 位 置信号。 在步骤220， 与移动机械20的运动相关的参数可通过惯性导航单元60的惯性传感 器来测量。运动信号可由惯性传感器根据测量的运动参数产生 ( 步骤 230)。例如， 速度传 感器 61 可测量移动机械 20 的速度并产生表示测量的速度的信号。加速度传感器 62 可测 量移动机械 20 的加速度并产生表示测量的加速度的信号。转向方向传感器 63 可测量移动 机械 20 的运动方向并产生表示测量的运动方向的信号。这些信号可从惯性导航。
34、单元 60 发 送到控制器65以进行处理(步骤240)。 可以想到， 惯性传感器可连续测量运动参数并产生 表示测量的参数的信号， 或者可以根据预定的时间间隔测量运动参数并产生信号。 0025 仍参照图 3， 在步骤 250 中， 控制器 65 可根据惯性导航单元 60 的惯性传感器产生 的运动信号和所找回的保存的 GPS 位置信号， 例如在检测到 GPS 信号不可用之前最后保存 的由接收器 55 接收的 GPS 位置信号， 计算位置数据。计算的位置数据可包括移动机械 20 的当前位置和 / 或与移动机械 20 的运动相关的任何合适的参数， 例如估计的运动方向、 速 度、 加速度等。计算的位置数。
35、据可以被提供用来引导移动机械 20 的运动 ( 步骤 260)。例 说 明 书 CN 102414578 A CN 102414592 A5/7 页 9 如， 控制器 65 可将计算的位置数据经有线或无线通信装置提供给移动机械 20 的操作者或 者经通信装置 70 提供给位于中央控制站 30 中的远程操作者。 0026 位置监控系统 50 可监控完成步骤 260 后或者替代地完成步骤 260 前任何合适时 间时 GPS 信号是否可用。位置监控系统 50 可确定 GPS 信号是否可用 ( 步骤 270)。如果 GPS 信号仍然不可用 ( 否， 步骤 270)， 则位置监控系统 50 可继续执行步。
36、骤 220-270， 利用惯性导 航单元 60 为移动机械 20 提供位置数据。可以想到， 当在 GPS 信号不可用的情况下重复步 骤220-270时， 位置数据的计算可基于之前计算的位置数据、 找回的在检测到GPS信号不可 用之前保存的 GPS 信号和惯性传感器当前测量的运动参数中的至少一个来进行。如果 GPS 信号变得可用 ( 是， 步骤 270)， 则位置监控系统 50 可进行图 2 的步骤 130 中所示的 GPS 导 航模式 ( 步骤 280)， 并可如图 3 所示终止惯性导航模式。 0027 图 4 示意性地说明了图 2 的步骤 130 中所示的示例性 GPS 导航模式。在该示例性。
37、 GPS 导航模式中， 接收器 55 可从 GPS 卫星 40 接收 GPS 位置数据 ( 步骤 300)。接收器 55 可 根据接收的 GPS 位置数据产生 GPS 位置信号 ( 步骤 310)。GPS 位置信号可从接收器 55 发 送到控制器 65。控制器 65 可接收来自接收器 55 的 GPS 位置信号并确定是否执行自我诊 断 ( 步骤 315)。如果控制器 65 确定不执行自我诊断 ( 否， 步骤 315)， 则控制器 65 可处理 接收的 GPS 位置信号并保存接收的 GPS 位置信号。在一种实施方式中， 控制器 65 可将接收 的 GPS 位置信号作为最后接收的 GPS 信号保存。
38、 ( 步骤 320)。可以想到， 为了确定是否执行 自我诊断， 控制器 65 可接收来自移动机械 20 的操作者或者来自中央控制站 30 的操作者的 输入。 如果没有自我诊断要执行(否， 步骤315)， 则GPS位置信号可进一步被提供给例如中 央控制站 30 或者通过控制器 65 处理以引导移动机械 20 的运动 ( 步骤 325)。可以想到， 步 骤 325 可在步骤 320 之前执行。在如图 4 所示的实施方式中， 在完成步骤 325 后， GPS 导航 模式可以终止。在终止 GPS 导航模式后， 位置监控系统 50 可执行步骤 140， 如图 1 所示。 0028 仍参照图 4， 如果控。
39、制器 65 确定要执行自我诊断 ( 是， 步骤 315)， 控制器 65 可根 据接收的 GPS 位置信号计算参数 C 的第一值 ( 步骤 330)。参数 C 可以是可根据接收的 GPS 位置信号和惯性传感器产生的运动信号计算的任何合适参数。例如， 参数 C 可以是移动机 械 20 的当前位置或者移动机械 20 运动的速度、 加速度和 / 或转向方向。 0029 惯性导航单元60可通过一个或多个惯性传感器测量与移动机械20的运动相关的 参数 ( 步骤 335)。例如， 速度传感器 61 可测量移动机械 20 的速度， 加速度传感器 62 可测 量移动机械 20 的加速度， 转向方向传感器 63。
40、 可测量移动机械 20 的转向或行使方向。惯性 导航单元 60 可产生表示测量的运动参数的运动信号并将运动信号发送到控制器 65( 步骤 340)。控制器 65 可接收并处理惯性导航单元 60 产生的运动信号。控制器 65 可根据接收 的运动信号计算同一参数 C 的第二值 ( 步骤 345)。替代地， 在一些实施方式中， 惯性导航 单元60可包括能够处理惯性传感器产生的运动信号并计算同一参数C的第二值的处理器。 处理器计算的同一参数 C 的第二值接着被发送到控制器 65， 以与步骤 330 中根据 GPS 信号 计算的同一参数 C 的第一值进行比较。 0030 在根据GPS位置信号计算同一参数。
41、C的第一值(步骤330)和根据运动信号计算第 二值 ( 步骤 345) 后， 控制器 65 可计算同一参数 C 的第一值和第二值之间的差 ( 步骤 350)。 控制器 65 可确定所述差是否超过预定阈值 ( 步骤 355)。例如， 控制器 65 可确定分别根据 GPS位置信号和运动信号计算的移动机械20的位置的差是否超过预定阈值。 如果所述差大 说 明 书 CN 102414578 A CN 102414592 A6/7 页 10 于预定阈值 ( 是， 步骤 355)， 例如表示 GPS 接收器 55 和惯性导航单元 60 中的一个发生故 障， 控制器65可确定是否要继续和重复自我诊断。 如果。
42、控制器65、 移动机械20的操作者或 者中央控制站 30 处的操作者确定继续自我诊断， 可以重复步骤 330-355。如果确定不继续 自我诊断 ( 否， 步骤 365)， 控制器 65 可产生报警信号 ( 步骤 370)， 并将报警信号经通信装 置 70 发送到中央控制站 30( 步骤 375)。在报警信号被发送到中央控制站 30 后， 可以终止 GPS 导航模式。报警信号可表示 GPS 接收器 55 或者惯性导航单元 60 中的至少一个可能工 作不正常， 因此需要进一步诊断、 修复或者更换。 0031 回头参照步骤 355， 如果同一参数 C 的第一值和第二值之间的差没有超过预定阈 值 ( 。
43、否， 步骤 355)， 控制器 65 可将接收的 GPS 位置信号例如保存在像存储器的存储装置中 ( 步骤 360)。在一种实施方式中， 控制器 65 可将接收的 GPS 位置信号作为最后接收的 GPS 信号保存。接收的 GPS 位置信号可以被提供用来引导移动机械 20 的运动 ( 步骤 325)。例 如， 接收的 GPS 位置信号可以经通信装置 70 发送到中央控制站 30， 或者可以显示在机载地 位于移动机械 20 上的显示器上。在完成步骤 325 后， 可以终止 GPS 导航模式。 0032 在一些实施方式中， GPS 45、 惯性导航单元60和基于地面的定位系统75全部可以 一起用来监。
44、控移动机械 20 的位置。例如， 中央控制站 30 或者控制器 65 可接收 GPS 45、 惯 性导航单元60和基于地面的定位系统75中的每一个产生的位置数据并可根据接收的位置 数据诊断一个或多个系统是否操作不正常。控制器 65 可根据基于地面的定位系统 75 产生 的位置数据计算同一参数 C 的第三值。控制器 65 可利用所有的 GPS 45、 惯性导航单元 60 和基于地面的定位系统 75 提供的位置数据确定是否要进行自我诊断。自我诊断可以根据 第一值、 第二值和第三值进行。控制器 65 可比较同一参数 C 的第一值、 第二值和第三值并 确定第一值、 第二值和第三值中的任何一个之间与第一。
45、值、 第二值和第三值中的剩下两个 之间的差是否超过预定阈值。 例如， 如果第二值和第三值彼此接近， 并且第一值与第二值和 第三值之间的差超过预定阈值， 则控制器 65 可确定第一值可能不正确或无效。这可以表示 GPS 45 可能操作不正常， 因此接收器 55 提供的位置数据对于监控和引导移动机械 20 的运 动来说可能是不可靠的。在这种情况下， 当 GPS 信号例如由于 GPS 信号的不可用性而无效 时， 惯性导航单元 60 和基于地面的定位系统 75 中的至少一个可为监控和引导移动机械 20 的运动提供位置数据。另一方面， 如果同一参数 C 的第一值、 第二值和第三值之间的差在 预定阈值内，。
46、 可表示 GPS 45、 惯性导航单元 60 和基于地面的定位系统 75 都操作正常， 因此 GPS 45、 惯性导航单元 60 和基于地面的定位系统 75 中的每一个提供的位置数据都可用来 引导移动机械 20 的运动。控制器 65 可在进行自我诊断后并在确定第一值、 第二值和第三 值中的任何一个与第一值、 第二值和第三值中的剩下两个之间的差不超过预定阈值后将接 收的 GPS 位置信号作为最后的 GPS 信号保存。这可确保提供用来引导移动机械 20 的位置 数据的正确性。 0033 公开的位置监控系统可用在任何移动机械中来监控移动机械的位置和 / 或引导 移动机械的运动。在 GPS 位置信号不。
47、可用时， 惯性导航单元和基于地面的定位系统中的至 少一个可以为引导移动机械的运动提供位置数据。当 GPS 位置信号可用时， 惯性导航单元 和基于地面的定位系统中的至少一个可以检验 GPS 信号是否有效。可以有规律地进行自动 的自我诊断以确保GPS信号和/或由惯性导航单元和基于地面的定位系统中的至少一个提 供的其他定位信号的有效性。另一方面， 自我诊断也可以表示任何定位系统是否合适地工 说 明 书 CN 102414578 A CN 102414592 A7/7 页 11 作。公开的位置监控系统可增强移动机械 20 的位置监控的可靠性和质量。 0034 本领域技术人员将会认识到可以对公开的位置监。
48、控系统进行多种修改和变型。 通 过考虑说明书和这里公开的实施方式的实践， 本领域技术人员将清楚其他实施方式。说明 书和实施例仅仅意于被认为是示例性的， 本发明的真正范围由权利要求书指明。 说 明 书 CN 102414578 A CN 102414592 A1/4 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 102414578 A CN 102414592 A2/4 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 102414578 A CN 102414592 A3/4 页 14 图 3 说 明 书 附 图 CN 102414578 A CN 102414592 A4/4 页 15 图 4 说 明 书 附 图 CN 102414578 A 。