Способ и система определения точного местонахождения промышленного транспортного средства

Способ и система определения точного местонахождения промышленного транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения в целом относятся к автоматизации промышленных транспортных средств и, более конкретно, к способу и системе определения точного местонахождения промышленного транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Различные организации осуществляют на регулярной основе работу различных предприятий для решения задач, связанных с поставками и/или с запросами на поставку. Например, малые и большие компании, государственные организации и/или другие организационные единицы используют различные системы управления запасами и перемещениями этих запасов (например, сырьевые материалы, товары, машины и т.п.) в различных физических средах (например, на складах, в холодильных помещениях, на заводах и фабриках, в магазинах и т.п.). Транснациональные компании могут создавать склады в одной стране для хранения сырья, из которого производятся товары, перемещаемые для хранения на складе в другой стране для распространения на местных рынках. Склады должны быть хорошо организованы, чтобы поддерживать и/или улучшать производство и продажи. Если не обеспечивается оптимальная доставка сырья на завод, то производится меньше товаров. Таким образом, будут недополучены доходы за непроизведенные товары, в результате чего не будут компенсированы расходы на сырье.

[0003] К сожалению, физическая среда, такая как, например, складские помещения, накладывает различные ограничения, которые затрудняют своевременное выполнение различных задач. Складские помещения и другие совместно используемые площади должны быть безопасными для персонала. Некоторые работники управляют мощным оборудованием и промышленными транспортными средствами, такими как, вильчатые погрузчики, которые могут нанести людям тяжелые повреждения, в том числе и со смертельным исходом. Тем не менее, участие рабочих необходимо для управления промышленными транспортными средствами для выполнения различных производственных задач, таких как перемещение поддонов с товарами с одних мест на другие места в складских помещениях. В большинстве складов используется большое количество вильчатых погрузчиков, управляемых водителями, для перемещения различных грузов. Для повышения производительности на этих складах просто увеличивают количество таких погрузчиков, и, соответственно, увеличивается число водителей.

[0004] Для смягчения вышеуказанных проблем на некоторых складах используют оборудование автоматизации выполнения этих задач. Например, на этих складах могут использоваться автоматизированные промышленные транспортные средства, такие как вильчатые погрузчики, для перемещения грузов по различным маршрутам. При автоматизации промышленных транспортных средств ключевым требованием является возможность определения точного местонахождения транспортного средства на складе, и для обеспечения выполнения этой задачи часто используется большое количество датчиков для определения положения транспортного средства (координаты x, y и ориентация) в физической среде. В одном из решений для измерения расстояний до определенных маркеров используется поворачивающийся лазер или неподвижная камера. Однако недостаток такого решения заключается в необходимости проведения топографических работ в среде для измерения глобальных координат маркеров, что увеличивает время развертывания системы и ее стоимость. В другом решении используются трехмерные датчики, такие как трехмерные лазеры и/или камеры, для определения местонахождения промышленных транспортных средств. Однако в таком решении необходимо выполнять сложные вычисления, объем которых увеличивается при использовании увеличенных массивов информации, и в тех случаях когда используются опорные карты, необходимы значительные расходы и затраты времени на создание и проверку точности таких карт.

[0005] Поэтому существует потребность в способе и системе определения точного местонахождения с использованием двухмерных датчиков на промышленном транспортном средстве.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложены способ и система определения точного местонахождения промышленного транспортного средства, включающие: обработку по меньшей мере одного входного сообщения от множества датчиков, причем указанное по меньшей мере одно входное сообщение содержит информацию, относящуюся к наблюдаемым деталям окружающей обстановки; получение измерений положения, связанных с промышленным транспортным средством, в соответствии по меньшей мере с одним входным сообщением датчика, причем множество датчиков включает двухмерный лазерный сканер и по меньшей мере один другой датчик, выбранный из группы, состоящей из одометра, ультразвукового датчика, компаса, акселерометра, гироскопа, инерциального измерительного блока и датчика изображений; и обновление состояния транспортного средства с использованием измерений его положения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Для того чтобы можно было лучше понять вышеуказанные особенности настоящего изобретения, кратко охарактеризованного в предыдущем разделе, ниже приводится подробное описание изобретения на примерах некоторых вариантов, которые иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типичные варианты осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничения его объема, поскольку возможны и другие, в равной степени эффективные, варианты.

[0007] Фигура 1 - схематический вид в перспективе физической среды, в которой могут быть реализованы различные варианты осуществления настоящего изобретения.

[0008] Фигура 2 - схематический вид в перспективе вильчатого погрузчика, предназначенного для навигации в физической среде для выполнения различных задач по одному или нескольким вариантам.

[0009] Фигура 3 - структурная блок-схема системы, обеспечивающей определение точного положения промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам.

[0010] Фигура 4 - функциональная блок-схема системы, обеспечивающей определение точного местонахождения промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам.

[0011] Фигура 5 - схема, иллюстрирующая ошибки, связанные с движением транспортного средства внутри физической среды, по одному или нескольким вариантам

[0012] Фигура 6 - схема двухмерного лазерного сканера, осуществляющего сканирование в пределах зоны обзора по одному или нескольким вариантам.

[0013] Фигуры 7А, 7В - схемы взаимодействия, иллюстрирующие процесс определения местонахождения для промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам.

[0014] Фигура 8 - пример временной диаграммы, иллюстрирующей обработку входного сообщения датчика по одному или нескольким вариантам.

[0015] Фигура 9 - часть схемы обработки входного сообщения датчика по одному или нескольким вариантам.

[0016] Фигура 10 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая процесс определения местонахождения, а также составления и поддержания карты для определения местонахождения промышленного транспортного средства внутри физической среды по одному или нескольким вариантам.

[0017] Фигура 11 - блок-схема способа, обеспечивающего определение точного местонахождения промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам.

[0018] Фигура 12 - блок-схема способа обновления состояния транспортного средства для промышленного транспортного средства с использованием фильтра по одному или нескольким вариантам.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] На фигуре 1 представлен схематический вид в перспективе физической среды 100, в которой могут быть реализованы различные варианты настоящего изобретения.

[0020] В некоторых вариантах физическая среда 100 содержит транспортное средство 102, соединенное с мобильным компьютером 104, центральный компьютер 106, а также группу 108 датчиков. Группа 108 датчиков содержит множество устройств для анализа различных объектов в физической среде 100 и передачи данных (например, двухмерных данных дальности, трехмерных данных дальности, информации изображений, видеоданных, данных о пройденном расстоянии (одометрических данных), данных ультразвукового дальномера, данных акселерометра, данных гироскопа, данных инерциального измерительного блока и т.п.) в мобильный компьютер 104 и/или в центральный компьютер 106, как это будет описано ниже. Группа 108 датчиков включает различные датчики, такие как, например, лазерные дальномеры, кодовые датчики положения, ультразвуковые дальномеры, камеры, датчики давления, компас, акселерометры, гироскопы, инерциальные измерительные блоки и т.п.

[0021] Физическая среда 100 содержит также пол 110, на котором расположено множество объектов. Эти объекты включают поддоны 112, множество единиц 114 хранения и/или другие объекты, указанные ниже. Физическая среда 100 также содержит различные препятствия (не показаны), мешающие нормальной работе транспортного средства 102. Некоторые объекты могут представлять собой препятствия для транспортных средств при их движении по различным маршрутам (например, по заранее запрограммированным или динамически расчитываемым маршрутам), если такие объекты нарушают выполнение задачи.

[0022] Физическая среда 100 также содержит множество маркеров 116. Множество маркеров 116 показаны как объекты, прикрепленные к потолку или к полу 110, однако они могут быть расположены и в других местах физической среды 100. В некоторых вариантах маркеры 116 представляют собой маячки, которые обеспечивают навигацию в физической среде, как это описано ниже. Множество маркеров 116, а также другие объекты, находящиеся в физической среде 100, являются деталями окружающей обстановки. Мобильный компьютер 104 извлекает информацию по этим деталям и определяет точное текущее положение транспортного средства.

[0023] Физическая среда 100 может быть складом или холодильным помещением для складирования множества единиц 114 хранения, подготавливаемых для транспортировки. На складе могут быть погрузочно-разгрузочные площадки для погрузки и разгрузки множества единиц хранения, транспортируемых коммерческими транспортными средствами, по железной дороге, по воздуху и/или по воде. Единицы 114 хранения обычно представляют собой различные товары, продукты, и/или сырьевые материалы, и т.п. Например, множество единиц 114 хранения могут быть потребительскими товарами, размещенными на стандартных ISO-поддонах, установленных вильчатыми погрузчиками на стеллажи, для последующей доставки в розничные магазины. Транспортное средство 102 участвует в обеспечении такой доставки путем перемещения потребительских товаров в указанные места, из которых их могут забрать коммерческие транспортные средства (например, грузовые автомобили) для последующей доставки этих товаров в один или несколько пунктов назначения.

[0024] В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения транспортное средство 102 может быть транспортным средством с автоматическим управлением, таким как автоматический вильчатый погрузчик, который приспособлен для обработки и/или перемещения множества единиц 114 хранения по полу НО. Транспортное средство 102 использует один или несколько подъемных органов, таких как вилочный захват, для подъема одного или нескольких единиц 114 хранения с последующей их транспортировкой по некоторому маршруту для размещения в заданном месте. В других вариантах одна или несколько единиц 114 хранения могут быть размещены на поддоне 112, который поднимается транспортным средством 102 и перемещается в заданное место.

[0025] Поддон 112 представляет собой плоскую транспортную конструкцию для удерживания товаров в устойчивом положении при подъеме транспортным средством 102 и/или другим подъемным устройством (например, устройством для подъема поддонов и/или фронтальным погрузчиком). Поддон 112 является несущим основанием для грузов, обеспечивающим их эффективную перевалку и хранение. Различные поддоны 112 могут использоваться в системе стеллажей (не показаны). В некоторых системах стеллажей используются роликовые или гравитационные транспортеры для подачи вперед одной или нескольких единиц 114 хранения на одном или нескольких поддонах 112. Один или несколько поддонов 112 подаются вперед, пока они не будут остановлены замедляющим устройством, физическим ограничителем или другим поддоном 112.

[0026] В некоторых вариантах мобильный компьютер 104 и центральный компьютер 106 - это вычислительные устройства, управляющие транспортным средством 102 для выполнения различных задач в физической среде 100. Мобильный компьютер 104 приспособлен для соединения с транспортным средством 102. Мобильный компьютер 104 может также принимать и объединять данные (например, информацию лазерного сканера, информацию изображений и/или другие данные от различных датчиков), поступающие из группы 108 датчиков. Различные программные модули в мобильном компьютере 104 управляют работой компонентов оборудования, связанного с транспортным средством 102, как это будет описано ниже.

[0027] На фигуре 1 иллюстрируется производственная площадка с вильчатыми погрузчиками, снабженными различными датчиками, такими как лазерные сканеры, кодовые датчики положения или камеры. Как это будет описано ниже, мобильный компьютер 104 рассчитывает изменение положения транспортного средства, используя ряд измерений, таких как число оборотов колеса. С колесами соединен один или несколько датчиков, обеспечивающих независимое измерение расстояния, пройденного каждым колесом, и по этой информации рассчитывается расстояние, пройденное транспортным средством (одометрическая информация). В других вариантах для измерения пройденного расстояния может использоваться инерциальный измерительный блок. Один или несколько двухмерных лазерных сканеров обеспечивают информацию о деталях физической среды 100 в форме измерений дальности до них и соответствующих углов, под которыми эти детали видны с транспортного средства 102. По информации, полученной от лазерных сканеров, мобильный компьютер 104 просчитывает характеристики деталей окружающей обстановки, то есть, определяет прямые линии, углы, дуги, маркеры и т.п. Камера может обеспечивать трехмерную информацию, включая измерения высоты. По данным, полученным от камеры, можно также на основе различных характеристик, таких как цвет, размер, глубина, положение, ориентация, текстура и т.п., определить ориентиры в дополнение к выделенным деталям.

[0028] Используя фильтр (например, обобщенный калмановский фильтр (EKF)), мобильный компьютер 104 воспроизводит положение транспортного средства в плоскости (координаты x, y и направление движения транспортного средства 102) как плотность распределения вероятности. Одометрическая информация используется для обновления расчетного положения транспортного средства, и детали окружающей обстановки, полученные по информации лазерных сканеров, могут быть сравнены с известной картой, которая содержит известные детали, и/или с перечнем динамических деталей, которые поддерживаются фильтром, для коррекции ошибок определения положения транспортного средства.

[0029] На фигуре 2 представлен схематический вид в перспективе вильчатого погрузчика 200, который может использоваться для выполнения различных задач в физической среде по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0030] Вильчатый погрузчик 200 (то есть, автопогрузчик с вертикальной рамой, автоштабелер, погрузчик с боковым выдвижным грузоподъемником или вильчатый подъемник) представляет собой промышленный электрокар, который может иметь разную грузоподъемность и используется для подъема и транспортировки различных объектов. В некоторых вариантах вильчатый погрузчик 200 приспособлен для перемещения одного или нескольких поддонов (например, поддонов 112 на фигуре 1) с единицами хранения (например, единицами 114 хранения, указанными на фигуре 1) по маршрутам в физической среде (например, в физической среде 100 на фигуре 1). Маршруты могут быть рассчитаны заранее или рассчитываются динамически при получении задач. Вильчатый погрузчик 200 может въезжать в зону хранения, в которой размещено множество поддонов, для размещения или извлечения поддона. Вильчатый погрузчик 200 многократно въезжает в зону хранения и помещает поддон на консольные рычаги или на направляющие балки.

[0031] Вильчатый погрузчик 200 имеет вилы с двумя или несколькими зубцами для подъема и перемещения единиц хранения в физической среде. Вместо двух или нескольких зубцов вильчатый погрузчик 200 может иметь одну или несколько металлических стоек (не показаны) для подъема специфических грузов (например, рулонов ковров, катушек проволоки и/или т.п.). В одном из вариантов вильчатый погрузчик 200 имеет гидравлические телескопические вилы, которые обеспечивают возможность размещения двух или более поддонов друг за другом, без проходов между этими поддонами.

[0032] Вильчатый погрузчик 200 по одному или нескольким вариантам может также включать различные исполнительные механизмы с механическим, гидравлическим и/или электрическим приводом. В некоторых вариантах вильчатый погрузчик 200 снабжен одним или несколькими гидравлическими механизмами (на фигуре 2 не указаны), которые обеспечивают боковое и/или вращательное движение двух или более зубцов вил. В одном из вариантов вильчатый погрузчик 200 содержит гидравлический исполнительный механизм для сближения и раздвижения зубцов вил. В другом варианте вильчатый погрузчик 200 содержит механический или гидравлический компонент для сжатия транспортируемых грузов (например, бочки, кеги, рулоны бумаги и/или т.п.).

[0033] Вильчатый погрузчик 200 может быть соединен с мобильным компьютером 104, который содержит программные модули для управления работой вильчатого погрузчика 200 в соответствии с одной или несколькими задачами. Вильчатый погрузчик 200 также соединен с различными датчиками (например, с группой 108 датчиков фигуры 1), которые передают информацию измерений (например, двухмерные данные дальности, информацию изображений, трехмерные данные дальности и т.п.) в мобильный компьютер 104 для извлечения информации, связанной с деталями окружающей обстановки. Эти датчики могут быть установлены на вильчатом погрузчике 200 в любом месте внутри или снаружи погрузчика или же могут быть установлены в известных местах физической среды 100. Типовые варианты вильчатого погрузчика 200 обычно содержат двухмерные лазерные сканеры 204, установленные на каждой стороне погрузчика, и/или кодовые датчики 206 положения, прикрепленные к каждому колесу 208. В других вариантах вильчатый погрузчик 200 содержит камеру 202, и/или двухмерный лазерный сканер 204, и/или кодовый датчик 206 положения. Кодовые датчики 206 положения обеспечивают информацию, относящуюся к движению транспортного средства. Датчики, установленные снаружи погрузчика, могут включать лазерные сканеры или камеры, размещенные таким образом, чтобы можно было получить как можно больше информации, помогающей осуществлять операции погрузчика в автоматическом режиме. Внешние датчики могут включать ограниченное количество приемопередатчиков и/или других активных или пассивных средств, с помощью которых автоматизированное транспортное средство может определять свое примерное положение и/или осуществлять фильтрацию для определения своего состояния.

[0034] В некоторых вариантах количество датчиков (например, лазерных сканеров, лазерных дальномеров, кодовых датчиков положения, датчиков давления и т.п.), а также их положение на вильчатом погрузчике 200 зависят от транспортного средства, и местонахождение этих датчиков на погрузчике влияет на обработку информации измерений. Например, если все лазерные сканеры размещены в местах, координаты которых могут быть определены, группа 108 датчиков может обрабатывать эту информацию и приводить ее к центральной точке для вильчатого погрузчика 200 или к другой общей системе координат. Далее, группа 108 датчиков может объединять информацию сканирования, получаемую от нескольких лазеров, в информацию сканирования одного виртуального лазера, которая может использоваться различными программными модулями для управления вильчатым погрузчиком 200.

[0035] На фигуре 3 приведена структурная блок-схема системы 300 определения точного положения промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам. В некоторых вариантах система 300 включает мобильный компьютер 104, центральный компьютер 106 и группу 108 датчиков, причем компоненты системы 300 связаны друг с другом по сети 302.

[0036] Мобильный компьютер 104 может быть вычислительным устройством (например, таким как настольный компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, iPad и т.п.), содержащим центральный процессор 304, различные вспомогательные схемы 306 и запоминающее устройство 308. Центральный процессор 304 может содержать один или несколько микропроцессоров или микроконтроллеров, которые обеспечивают обработку данных и их промежуточное хранение. Различные вспомогательные схемы 306 обеспечивают работу центрального процессора 304 и могут содержать тактовые генераторы, шины, источники питания, схемы ввода/вывода и т.п. Запоминающее устройство 308 включает постоянное ЗУ, оперативное ЗУ, ЗУ на магнитных дисках, ЗУ на оптических дисках, съемные устройства хранения информации и т.п. Запоминающее устройство 308 может содержать различные данные, такие как очередь 310 по приоритету, содержащую входные сообщения 312 датчиков и отметки 312 времени, данные 316 измерений датчиков и информацию 318 о состоянии транспортного средства. Каждая отметка 314 времени указывает момент времени измерения для соответствующего входного сообщения 312 датчика. Запоминающее устройство 308 содержит различные программные модули, такие как модуль 320 навигации в физической среде.

[0037] Центральный компьютер 106 представляет собой вычислительное устройство (например, настольный компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, iPad и т.п.), содержащее центральный процессор 322, различные вспомогательные схемы 324 и запоминающее устройство 326. Центральный процессор 322 может содержать один или несколько микропроцессоров или микроконтроллеров, которые обеспечивают обработку данных и их промежуточное хранение. Различные вспомогательные схемы 324 обеспечивают работу центрального процессора 322 и могут содержать тактовые генераторы, шины, источники питания, схемы ввода/вывода и т.п. Запоминающее устройство 326 включает постоянное ЗУ, оперативное ЗУ, ЗУ на магнитных дисках, ЗУ на оптических дисках, съемные устройства хранения информации и т.п. Запоминающее устройство 326 содержит различные программные модули, такие как управляющая программа 328, а также различные данные, такие как данные 330 задач и данные 332 карты.

[0038] Сеть 302 представляет собой систему связи, которая соединяет компьютеры по проводам, по кабелю, по волоконно-оптическому кабелю и/или по каналам беспроводной связи, и работа которой обеспечивается различными известными компонентами сетей, такими как концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Сеть 302 может использовать различные хорошо известные протоколы для обмена информацией между ресурсами сети. Например, сеть 302 может быть частью сети Интернет или интрасети, использующей различные инфраструктуры связи, такие как Ethernet, WiFi, WiMax, GPRS и т.п., а также может включать "облачные" инфраструктуры, платформы и приложения.

[0039] Группа 108 датчиков соединена с мобильным компьютером 104, который соединен с автоматическим транспортным средством, таким как вильчатый погрузчик (например, вильчатый погрузчик 200 фигуры 2), с возможностью обмена информацией. Группа 108 датчиков содержит множество датчиков 332 для контроля физической среды и получения различной информации, которая записывается мобильным компьютером 104 как входные сообщения 312 датчиков (или просто "входные сообщения"). В некоторых вариантах группа 108 датчиков может содержать любую комбинацию датчиков, таких как, один или несколько лазерных сканеров, кодовые датчики положения, камеры, датчик пройденного расстояния, ультразвуковой датчик, компас, акселерометр, гироскоп, инерциальный измерительный блок, формирователь изображений и т.п. Например, лазерный сканер может быть двухмерным лазерным сканером, который закреплен неподвижно на корпусе вильчатого погрузчика, чтобы его поле обзора покрывало зону возле вильчатого погрузчика. Множество датчиков 332 (например, таких как датчики 108, камеры 202, лазерные сканеры 204, кодовые датчики 206 положения и т.п.) могут быть распределены по физической среде в неподвижных и/или подвижных точках.

[0040] В некоторых вариантах данные 316 измерений датчиков включают объединения информации датчиков, которые представляют собой измерения множества датчиков, относящиеся к физической среде. Объединенные данные датчиков могут включать информацию, связанную со статическими и/или динамическими деталями окружающей обстановки. В некоторых вариантах данные 316 измерений датчиков корректируются с учетом ошибок времени и/или движения, чтобы определить текущее положение транспортного средства и обновить информацию 318 о состоянии транспортного средства, как это будет описано ниже.

[0041] Очередь 310 по приоритету содержит данные измерений датчиков в течение некоторого интервала времени в форме входных сообщений 312 датчиков вместе с указанием источников данных и отметками 314 моментов времени измерения. В некоторых вариантах модуль 320 навигации в физической среде вводит входные сообщения 312 датчиков в очередь 310 в соответствии с их приоритетом. В некоторых вариантах модуль 320 навигации в физической среде использует различные характеристики, такие как, например, момент времени получения, для установления приоритета каждого входного сообщения 312.

[0042] Информация 318 о состоянии транспортного средства описывает одно или несколько состояний (например, предыдущее и/или текущее состояния) транспортного средства в различные моменты k_i времени. В некоторых вариантах информация 318 о состоянии транспортного средства содержит оценку его положения (координаты x, y и ориентация), которая может указываться в настоящем описании как расчетное положение транспортного средства. В некоторых вариантах информация 318 о состоянии транспортного средства включает обновление расчетного положения, определяемое с учетом предыдущего положения транспортного средства, одометрических данных и/или измерений двухмерных лазерных сканеров. В некоторых вариантах информация 318 о состоянии транспортного средства включает его скорость и другие параметры его движения. Другим параметром движения, например, является временная характеристика, представляющая ошибку лазерного сканирования, связанную с движением транспортного средства.

[0043] Модуль 320 навигации в физической среде использует фильтр (например, такой как обобщенный калмановский фильтр) для получения расчетного положения на основе предыдущего состояния транспортного средства с последующим обновлением расчетного положения на основе данных 310 измерений положения. На основе данных одометрии, полученных из группы 108 датчиков, таких как кодовый датчик положения, прикрепленный к колесу, или другой информации о положении, например, полученной от инерциального измерительного блока, модуль 320 навигации в физической среде вычисляет текущее состояние транспортного средства. Модуль 320 навигации в физической среде по известному диаметру колеса вычисляет расстояние, пройденное промышленным транспортным средством 102 из его предыдущего положения. В другом варианте кодовый датчик положения может непосредственно измерять окружную скорость колеса и передавать измерения в модуль 320 навигации в физической среде. Эта информация о пройденном расстоянии вместе с ранее вычисленным состоянием используется для определения нового расчетного состояния транспортного средства. Модуль 320 навигации в физической среде может также использовать фильтр для оценки погрешностей и/или шумов, связанных с текущим состоянием транспортного средства (например, с его положением).

[0044] Модуль 320 навигации в физической среде обращается к очереди 310 по приоритету и рассматривает входные сообщения 312 датчиков в порядке моментов времени получения. В некоторых вариантах модуль 320 навигации в физической среде реорганизует (например, сортирует) входные сообщения 312 датчиков перед обновлением информации 318 о состоянии транспортного средства. Входные сообщения 312 датчиков должны сортироваться в соответствии с внутренними задержками в системе и/или с характеристическими задержками измерений, связанными с датчиками. Каждый источник данных имеет измеряемую внутреннюю задержку в системе, которая может использоваться для определения момента времени измерения. Обработка реорганизованных входных сообщений 312 датчиков обеспечивает определение точного местонахождения и картографирования, поскольку порядок, в котором считываются входные сообщения 312 датчиков, будет соответствовать порядку, в котором информация была получена датчиками 332.

[0045] В некоторых вариантах модуль 320 навигации в физической среде осуществляет обновление измерений в порядке моментов времени измерения, а не времени получения информации измерения. На основе предыдущего состояния транспортного средства и расчетного текущего положения модуль 320 навигации в физической среде осуществляет слияние данных для интегрирования имеющейся одометрической информации и корректировки расчетного текущего положения. Модуль 320 навигации в физической среде использует расчетное текущее положение для обновления информации 318 о состоянии транспортного средства точным положением транспортного средства (координаты x, y и направление движения).

[0046] На фигуре 4 приведена функциональная блок-схема системы 400 определения точного местонахождения промышленного транспортного средства по одному или нескольким вариантам. Система 400 содержит мобильный компьютер 104, который соединен с промышленным транспортным средством, таким как вильчатый погрузчик, а также с группой 108 датчиков. Различные программные модули в мобильном компьютере 104 вместе формируют модуль навигации в физической среде (например, модуль 320 навигации фигуры 3).

[0047] Мобильный компьютер 104 содержит различные программные модули (компоненты) для выполнения функций навигации, такие как модуль 402 определения местонахождения, модуль 404 карты, модуль 408 коррекции и контроллер 410 транспортного средства. Мобильный компьютер 104 обеспечивает определение точного положения промышленного транспортного средства и может обновлять информацию 406 карты данными, относящимися к деталям окружающей обстановки. Модуль 402 определения местонахождения содержит разные компоненты, такие как фильтр 414 и модуль 416 извлечения деталей для определения состояния 418 транспортного средства. Модуль 404 карты содержит различную информацию, такую как динамические детали 422 и статические детали 424 окружающей обстановки. Модуль 404 карты также содержит различные компоненты, такие как модуль 420 отбора деталей.

[0048] В некоторых вариантах модуль 408 коррекции обрабатывает входные сообщения одного или нескольких датчиков и анализирует содержащуюся в них информацию измерений. Модуль 408 коррекции исключает искажения, вызванные ошибками, связанными с движением и задержками информации, перед обработкой информации фильтром 414.

[0049] На фигуре 5 иллюстрируется схема двухмерного лазерного сканера 204, осуществляющего сканирование 500 в пределах зоны обзора по одному или нескольким вариантам. Как уже указывалось, вильчатый погрузчик 200 может двигаться в определенном направлении (например, вперед) в процессе лазерного сканирования 500. Как это описано ниже, мобильный компьютер (например, мобильный компьютер 104 фигуры 1) выполняет программный модуль 320 навигации в физической среде, который корректирует данные лазерного сканирования для учета движения транспортного средства, что обеспечивает точное определение его местонахождения.

[0050] Двухмерный лазерный сканер 204 осуществляет сканирование в зоне обзора между границами P₁ и P₂ в интервале T_s 502 времени сканирования. В другом варианте, когда двухмерный лазерный сканер представляет собой лазер, вращающийся по часовой стрелке для измерения дальности в диапазоне от P₁ до P₂, он может обеспечивать в интервале T_s 502 времени сканирования массив дискретных отсчетов дальность-азимут с указанием моментов времени измерения. Интервал времени, необходимый для обработки данных лазерного сканера, запоминается как время T_p обработки. Затем данные сканирования лазера передаются в обрабатывающий фильтр в форме входного сообщения датчика в интервале T_t 506 времени передачи. Вместе интервалы T_s 502, T_p 504 и T_t 506 составляют время задержки между измерением и обработкой данных фильтром для обновления состояния транспортного средства. Модуль навигации в физической среде учитывает эту задержку, используя постоянную величину (например, сумму величин, равных половине интервалов T_s 502, T_p 504 и T_t 506). Если интервал T_p 504 времени не может быть рассчитан, поскольку неизвестно время внутренней обработки лазера, то в фильтре для оценки величины T_p 504 используется время, связанное с готовностью входного сообщения датчика для обработки, и период лазерного сканирования.

[0051] На фигуре 6 приведена схема, иллюстрирующая ошибки, связанные с движением транспортного средства 102 внутри физической среды 100 по одному или нескольким вариантам. На этой схеме транспортное средство 102 показано приближающимся к детали окружающей обстановки, например, к стенке 604, в процессе сканирования разными датчиками, такими как, например, вращающиеся двухмерные лазерные сканеры. Транспортное средство 102 начинает свое движение в позиции 600, перемещается вперед по прямой линии и останавливается в положении 602, и в процессе го движения лазерные сканеры осуществляют сканирование. Движение транспортного средства 102 приводит к искажениям в информации лазерного сканера, в результате чего координаты различных деталей окружающей обстановки будут получены с ошибками. Движение транспортного средства в процессе сканирования приводит к угловой ошибке 608 направления стенки, в результате чего расчетное положение 606 стенки 604 будет отличаться от действительного. Специалистам в данной области техники будет понятно, что вращение лазерного сканера может быть причиной более сложных искажений положения наблюдаемых деталей, которые, если их не корректировать, будут приводить к существенным ошибкам в определении расчетного положения транспортного средства. Эти ошибки увеличиваются с увеличением скорости транспортного средства.

[0052] Модуль навигации в физической среде собирает данные движения транспортного средства, такие как одометрические данные, в интервале T_s 502 времени сканирования и корректирует данные двухмерного лазерного сканера. В некоторых вариантах информация движения транспортного средства включает параметры, обеспечивающие определение расстояния и/или направления движения, которые используются для корректировки координат, относящихся к различным деталям окружающей обстановки. После устранения искажений, вызванных движением транспортного средства, модуль навигации в физической среде использует интервал T_s 502 времени для обновления предыдущего расчетного положения транспортного средства и определения его текущего состояния.

[0053] В некоторых вариантах модуль 408 коррекции вводит одно или несколько входных сообщений датчиков в очередь. Затем модуль 408 коррекции сортирует входные сообщения датчиков в соответствии с откорректированными моментами времени измерения. Когда входное сообщение датчика, поступающее из запускающего источника данных, становится доступным модулю 408 коррекции, модуль 402 определения местонахождения выполняет процесс обновления над сообщениями в очереди, в результате чего остающиеся данные датчиков вводятся в измерения положения для определения текущего положения транспортного средства. Наприм