用于确定工作现场中的情境意识的方法与流程

1.本发明涉及一种用于确定工作现场中情境意识的方法。


背景技术：

2.不同类型的工作机械可以用在不同的土方工作现场或施工现场，例如，用于将土壤或岩石材料从一个位置移动到另一个位置，或者提升或降低用于施工的材料。此类工作现场的示例包括例如用于建筑物的地下结构施工工作现场或房屋施工工作现场以及道路施工工作现场，此类工作现场形成典型工作现场的一些示例。像那样的工作机械例如是挖掘机和移动式起重机。
3.工作机械和工作机械的工作工具应该能够非常准确地定位在工作现场，以便正确地执行设计的操作。可以向工作机械的操作员显示关于工作机械及其工具的准确位置的信息，使得操作员在控制工具和机械时使用该信息。当机械及其工具的准确位置信息在其被用于半自动或全自动工作机械中时是特别重要的，即，工作机械在不被机械的操作员持续控制的情况下操作(至少一段时间)，从而所述机械的操作员没有立即纠正机械或其工具的可能的错位。
4.通常，机械的自动定位可以基于：例如，卫星定位系统gnss(全球导航卫星系统)，例如，gps(us)、glonass(ru)、galileo(eu)或compass(cn)。替代地，工作机械的定位可以通过定位到工作现场的全站仪来提供。
5.然而，在每一个工作现场都不一定有任何或足够精确的卫星定位系统可用，或者可用的定位系统不够精密，无法高精度地确定机械的位置和方向。用高精度系统改装旧的机械不一定非常具有成本效益。此外，在工作现场设置全站仪定位系统可能很费力，尤其是如果全站仪定位系统每天或每天多次从工作现场拆除。
6.除了工作机械在工作现场中的准确定位之外，还应了解工作现场的状况或状态，提供描述工作现场中的情境意识的信息，这将促进工作机械的有效操作和工作现场的进展。
7.因此，需要简单的定位解决方案，所述解决方案还提高工作现场中的情境意识。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种新的用于确定工作现场中的情境意识的方法。
9.本发明的特征为独立权利要求的特征。
10.在本发明中，为了确定工作现场中的情境意识，机械在工作现场中的位置和方向的确定与提供工作现场的条件或状态的知识组合。
11.工作机械在工作现场中的定位以及对工作现场的条件或状态的获取提供了描绘工作现场中的情境意识的信息，促进了工作机械的有效运行和工作现场的进展。这允许控制工作机械以也考虑到其它工作机械和交替情况或意外事件，这些情况或意外事件不仅发生在当前正在进行的工作任务的执行过程中，也发生在以后要执行的工作任务中。
12.在从属权利要求中公开了本发明的一些实施例。
13.根据用于确定工作现场中的情境意识的方法的实施例，所述方法包括；将至少一个环境建模设备设置为以下至少一者：在机械上或在机械的外部；，将至少一个跟踪设备设置为以下至少一者：在机械上或在机械的外部；由至少一个跟踪设备获取数据；由至少一个环境建模设备获取数据；由至少一个位置确定单元接收与至少一个跟踪设备有关的数据和与至少一个环境建模设备有关的数据；并且由至少一个位置确定单元至少部分地基于所接收的数据确定机械在工作现场中的位置和方向。
14.根据所述方法的实施例，所述方法还包括：由至少一个位置确定单元至少部分地基于所接收的数据确定以下至少一者：机械在工作现场中的行驶方向或替代行驶方向。
15.根据所述方法的实施例，所述方法还包括确定以下至少一者：机械在工作现场中的所确定的位置和方向的准确性水平或有效性。
16.根据所述方法的实施例，与至少一个跟踪设备有关的数据包括以下至少一者：跟踪标记点相对于跟踪设备的位置，跟踪参考点相对于跟踪设备的位置，跟踪设备的倾角，跟踪设备的走向，跟踪设备的稳定性，跟踪设备在机械坐标系、工作现场坐标系或世界坐标系中至少一个中的位置和方向，或先前的至少一者的准确性水平或有效性中的至少一个。
17.根据所述方法的实施例，与至少一个环境建模设备有关的数据是以下至少一者：空间数据，跟踪标记点相对于环境建模设备的位置，跟踪参考点相对于环境建模设备的位置，环境建模设备的倾角，环境建模设备的走向，环境建模设备的稳定性，环境建模设备在机械坐标系、工作现场坐标系或世界坐标系中至少一个中的位置和方向、或先前的至少一者的准确性水平或有效性中的至少一个。
18.根据所述方法的实施例，空间数据包括以下至少一者：图形数据、点云数据或隐式或显式参考相对于以下至少一者的位置的数据：工作现场或地球。
19.根据所述方法的实施例，所述方法还包括：由至少一个环境建模单元接收材料配送的指示、由与覆盖要放置材料的区域的至少一个环境建模设备有关的第一数据确定的材料配送基地、以及由与覆盖要放置材料的区域的至少一个环境建模设备有关的第二数据确定的材料配送完成；并由至少一个环境建模单元至少部分地保存关于材料配送的指示、材料配送基地以及材料配送完成的数据，作为配送的材料。
20.根据所述方法的实施例，所述方法还包括：由至少一个环境建模单元接收与相应区域的工作时期或工作阶段中的至少一个相关的一个或更多个指示、以及与至少一个环境建模设备有关的数据；并且其中，通过考虑一个或更多个指示，从与至少一个环境建模设备有关的数据中导出相应区域的地理参考空间数据，并至少部分地保存地理参考空间数据。
21.根据所述方法的实施例，至少部分地保存地理参考空间数据的步骤还包括：至少部分地基于从至少一个环境建模设备所接收的数据来确定要保存其地理参考空间数据的区域，以及保存确定要保存的区域的地理参考空间数据。
22.根据所述方法的实施例，至少部分地基于从至少一个环境建模设备所接收的数据确定要保存其地理参考空间数据的区域的步骤包括：检测至少一个环境建模设备的地理参考空间数据无障碍的区域，并视为无障碍区域，所述方法还包括：将机械在工作现场中的所确定的位置和方向的当前准确性与机械在工作现场中的所确定的位置和方向在先前保存的地理参考空间数据的时间内的准确性进行比较，以及当前准确性是否几乎相同，更新无
障碍区域中所保存的地理参考空间数据。
23.根据所述方法的实施例，所述方法还包括：由确定机械在工作现场中的位置和方向的至少一个位置确定单元解析与以下至少一者有关的数据：跟踪设备、环境建模设备、对象或另一个机械；以及将所解析的数据传输作为以下至少一者：与相应跟踪设备、环境建模设备、对象或另一机械有关的数据的一部分，或能够由至少一个位置确定单元接收的数据。
24.根据所述方法的实施例，所述方法还包括通过以下方式初始化跟踪设备：如果跟踪设备设置在机械或另一机械中的至少一个上，确定跟踪设备在机械坐标系或工作现场坐标系中的至少一个中的位置和方向，以及如果跟踪设备设置在任何机械的外部，确定跟踪设备在工作现场坐标系中的位置和方向。
25.根据所述方法的实施例，所述方法还包括通过以下方式初始化环境建模设备：如果环境建模设备设置在机械或另一机械中的至少一个上，确定环境建模设备在机械坐标系或工作现场坐标系中的至少一个中的位置和方向，以及如果环境建模设备设置在任何机械的外部，确定环境建模设备在工作现场坐标系中的位置和方向。
26.根据所述方法的实施例，所确定的情境意识是：空间数据、地理参考空间数据、区域工作时期数据、区域工作阶段数据、竣工数据中的至少一者，任何机械在工作现场中的位置、方向、行驶方向或替代行驶方向中的至少一者，静止的或移动的至少之一的、要避免的或感兴趣的至少之一的机械、障碍物或对象中的至少一个的位置、方向或行驶方向或替代行驶方向或者周围环境中的至少一者。
27.根据所述方法的实施例，至少一个跟踪设备相对于跟踪设备跟踪以下至少一者的位置：工作现场中的至少一个参考点、附接到机械的至少一个标记点或附接到机械、障碍物或对象中的至少一个的任何其它可跟踪标记；以及至少一个环境建模设备相对于至少一个环境建模设备跟踪以下至少一者的位置：工作现场中的至少一个参考点、附接到机械的至少一个标记点、附接到机械、障碍物或对象中的至少一个的任何其它可跟踪标记、或与工作现场有关的空间数据。
28.根据所述方法的实施例，所述方法还包括：确定机械在工作现场中的所确定的位置和方向的最低准确性水平；确定高于最低准确性水平的阈值水平，并且其中，如果准确性水平低于阈值水平，并且如果可以在不移动下托架的情况下执行正在进行的工作任务，则用于移动机械下托架的控制装置被禁用。
29.根据所述方法的实施例，与至少一个跟踪设备或至少一个环境建模设备中的至少一个有关的数据包括以下至少一者：由相应设备获取的数据、来自安装在相应设备上的传感器的数据、来自安装在所述设备的附接点上的传感器的数据、由任何位置确定单元或任何设备中的至少一个通过跟踪相应设备或由于与相应设备有关的任何计算的结果两种方式之中的至少一种解析的数据、或者先前的至少一者的准确性水平或有效性。
30.根据所述方法的实施例，如果至少一个跟踪设备设置在工作现场上，并且如果其包括用于使用一个或更多个gnss天线跟踪所述跟踪设备的位置的跟踪装置，则跟踪设备还包括以下至少一者作为跟踪装置：摄像机、立体摄像机、激光雷达、雷达或测速仪。
31.根据所述方法的实施例，由至少一个位置确定单元确定机械在工作现场中的位置和方向附加地至少部分地基于从安装在机械或另一机械中的至少一个上的一个或更多个传感器接收的数据，其中，传感器包括以下至少一者：机械或另一机械中的至少一个的位
置、方向、倾斜度、走向或行驶距离。
32.根据所述方法的实施例，所述机械是挖掘机，并且，由至少一个位置确定单元确定机械在工作现场中的位置和方向附加地至少部分地基于从安装在机械或另一机械中的至少一个的上托架上的一个或更多个传感器接收的数据，其中，传感器包括以下至少一者：机械或另一机械中的至少一个的上托架的位置、方向、倾斜度或走向。
附图说明
33.在下文中，将参照附图通过优选实施例更详细地描述本发明，其中
34.图1示意性地示出了挖掘机的侧视图；
35.图2示意性地示出了工作现场的俯视图；
36.图3示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的定位系统的一些组件；
37.图4示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的方法的实施例；
38.图5示意性地示出了具有许多参考点的参考标记，所述参考点将布置在工作现场中，用于确定机械在工作现场中的位置和方向；
39.图6示意性地示出了具有许多标记点的标记，所述标记点布置在机械上，用于确定机械在工作现场中的位置和方向；
40.图7示意性地示出了跟踪设备的实施例；
41.图8示意性地示出了可能布置在机械和/或跟踪设备中的传感器；
42.图9示意性地示出了跟踪设备的一些可能的跟踪状态；
43.图10示意性地示出了第二工作现场的俯视图；
44.图11示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的另一个方法的实施例；
45.图12示意性地示出了第三工作现场的俯视图；
46.图13示意性地示出了第四工作现场的俯视图；
47.图14示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向以及工作现场中的情境意识的定位系统的一些组件；
48.图15示意性地示出了用于确定机械在工作现场中的位置和方向的另一方法的实施例；
49.图16示意性地示出了与至少一个跟踪设备有关的数据；
50.图17示意性地示出了与至少一个环境建模设备有关的数据；以及
51.图18示意性地示出了描绘工作现场中的情境意识的数据。
52.为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施例。在附图中相似的附图标记表示相似的元件。
具体实施方式
53.图1是在工作现场13处的挖掘机1的示意性侧视图，在工作现场13中，挖掘机1要被操作。挖掘机1是工作机械的一个示例，所述工作机械可以与所公开的方法和定位系统以及用于确定工作现场13中的情境意识的方法结合使用。工作现场13包括主动工作即将在其处
进行的至少一个区域或空间。根据工作现场13的性质或特征，工作现场13除了主动工作即将在其处进行的区域或空间之外，还可以包括一个或更多个区域或空间，通常是周围区域或空间，其可以影响主动工作即将在其处进行的区域或空间处的操作，和/或主动工作即将在其处进行的区域或空间处进行的操作可以影响所述区域或空间。尤其是在城市环境中，工作机械可能需要在实际或官方确定的工作现场的外部工作，因此，在本说明书中，工作现场13可以延伸超出表示实际或官方确定的工作现场的区域和/或空间几米，因此需要跟踪或检测实际或官方确定的工作现场附近的障碍物和行人。此外，工作现场13还可以包括工作现场13周围的至少一些部分，这些周围没有例如通过作为工作现场13的一部分的相应视觉信息标志明确指示。
54.挖掘机1包括可移动托架2，所述可移动托架包括：下方托架2a(即，下托架2a)和上托架2b。下托架2a包括履带，但是可替代地设置有轮子。上托架2b通过上托架2b的旋转轴3连接到下托架2a。上托架2b可以围绕旋转轴线4相对于下托架2a旋转，正如用箭头r示意性地示出的。旋转轴线4与旋转轴3的中心轴线重合。
55.挖掘机1还包括连接在上托架2b处的动臂5，由此动臂5布置为与上托架2b一起转动。动臂5可以至少包括第一动臂部件5a。动臂5还可以包括其他动臂部件，例如，第二动臂部件5b。动臂5可以相对于上托架2b升高和降低，正如用箭头l示意性地示出的。
56.第二动臂部件5b可以通过接头6连接到第一动臂部件5a，允许第二动臂部件5b围绕第一动臂部件5a转动，正如用箭头t6示意性地示出的。在第二动臂部件5b的远端处，存在工作工具，在这种情况下为铲斗7，并且在铲斗7与第二动臂部件5b之间，可以存在接头8，允许铲斗7围绕第二动臂部件5b转动，正如用箭头t8示意性地示出的。例如，与接头8连接，还可以存在允许铲斗沿侧向倾斜的接头或机构。
57.在托架2上，可以存在用于挖掘机1的操作员10的控制室9。控制室9可以例如设置有移动布置，所述移动布置允许相对于托架2调节控制室9的竖直位置。
58.挖掘机1还包括至少一个控制单元11，所述控制单元配置为响应于接收到的控制动作来控制挖掘机1的操作，例如，托架2、动臂5和铲斗7的操作。
59.如果挖掘机1旨在能够利用一种基于卫星的定位系统gnss(全球导航卫星系统)，则挖掘机1还可以包括诸如天线12的多个卫星接收装置。天线12可以例如放置在上托架2b上。
60.图2示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中，挖掘机1即将操作。在图2的示例中，在工作现场13处存在挖掘机1以及定位系统ps的一些设备，所述定位系统用于确定挖掘机1(或者可替代地，一些其他机械)在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。此外，挖掘机1的控制系统可以包括其自身的机械坐标系mcs，由此机械坐标系mcs可以用布置在机械中的标记点mp来固定到机械，使得由定位系统ps提供的定位允许机械坐标系mcs相对于工作现场坐标系wcs进行识别。在图1中示意性地示出了工作现场坐标系wcs和机械坐标系mcs。图3进而示意性地示出了定位系统ps的实施例，该定位系统ps带有与定位系统ps有关的一些附加设备。
61.定位系统ps包括至少一个参考标记rm，即，设置在工作现场13中的一个或更多个参考标记rm。布置在工作现场13中的参考标记rm可以例如是阿鲁科标记(aruco marker)、二维码、发光标记、反光标记、棱镜等。每个参考标记rm提供至少一个参考点rp，即，一个或
更多个参考点rp，由此，在工作现场13中存在至少一个参考点rp，所述参考点在工作现场坐标系wcs中确定，用于确定机械的位置和方向。为了清楚起见，在本说明书中，确定和/或定义和/或计算工作现场和/或坐标系中的机械和/或设备的方向是指：确定所需的三个角度，例如，滚转、俯仰和偏转，以准确地确定机械和/或设备在工作现场和/或坐标系中的位置。因此，当机械和/或设备的至少一个点和/或地点(所述点和/或地点在其自己的坐标系中已知)的位置被确定或可以被确定，并且该机械和/或该设备的方向被确定或可以被确定时，该机械和/或该设备可以准确地被固定和/或放置和/或设置和/或定位到工作现场或坐标系中。
62.在图2的示例中，示意性地示出了设置或布置在工作现场13中的三个参考标记rm，即，第一参考标记rm1、第二参考标记rm2和第三参考标记rm3。每个参考标记rm1、rm2、rm3包括一个参考点rp，即，第一参考标记rm1包括第一参考点rp1，第二参考标记rm2包括第二参考点rp2，并且第三参考标记rm3包括第三参考点rp3。特定参考点rp可以由例如阿鲁科标记中的特定点或由发光标记中的特定发光装置提供。在图5的示例中示意性地示出了具有三个参考点rp(即，第一参考点rp1、第二参考点rp2和第三参考点rp3)的参考标记rm。每个参考点rp都是可识别的，并且参考点rp的位置在工作现场坐标系wcs中是确定的。因此，具有参考点rp的识别数据，可以确定参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置。
63.定位系统ps还包括设置在机械上(即，挖掘机1中)的至少一个标记ma，即，一个或更多个标记ma。布置在机械上的标记ma可以例如是阿鲁科标记、二维码、诸如光学跟踪的发光标记、反光标记等。每个标记ma提供至少一个标记点mp，即，一个或更多个标记点mp，由此在机械上存在至少一个标记点mp，用于确定机械的位置和方向。每个机械的每个标记点mp都是可识别的，并且标记点mp的位置在机械坐标系mcs中是确定的，使得定位和识别标记点mp的定位系统ps就可以定位机械坐标系mcs，即，机械。因此，具有标记点mp的识别数据，可以确定标记点mp在机械坐标系mcs中的位置。
64.在图1的示例中，示意性地示出了布置在机械上的两个标记ma，即，第一标记ma1和第二标记ma2。每个标记ma1、ma2包括一个标记点mp，即，第一标记ma1包括第一标记点mp1，并且第二标记ma2包括第二标记点mp2。例如，特定标记点mp可以由阿鲁科标记中的特定点或由发光标记中的特定发光装置提供。在图6的示例中，示意性地示出了具有三个标记点mp(即，第一标记点mp1、第二标记点mp2和第三标记点mp3)的标记ma。
65.定位系统ps还包括至少一个跟踪设备ta，即，布置在工作现场中的一个以上的跟踪设备ta。跟踪设备ta跟踪或监视参考点rp和标记点mp，尤其是识别数据和其在工作现场13中相对于跟踪设备ta的位置。基于跟踪的初始化，跟踪设备ta跟踪至少一个识别的参考点rp在工作现场13中的位置和至少一个识别的标记点mp在机械中的位置。因此，通过使用至少一个参考点rp的识别数据，定位系统ps能够定位工作现场坐标系wcs中的参考点rp；通过使用至少一个标记点mp的识别数据，定位系统ps能够定位机械坐标系mcs中的标记点mp；并且，在定位系统ps跟踪了至少一个识别的参考点rp和至少一个识别的标记点mp相对于其的位置之后，定位系统ps能够确定机械坐标系mcs(即，机械)在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。跟踪设备ta包括至少一个跟踪装置td，即，一个或更多个跟踪装置td，以提供跟踪设备ta与参考点rp和标记点mp之间的视觉通信。此外，跟踪设备ta包括用于接收和/或发送信息的装置，例如，输入输出单元。
66.通过跟踪设备ta与相应的参考点rp和标记点mp之间的视觉通信来进行或执行跟踪或监视。在图2的示例中，存在布置在工作现场13中的两个跟踪设备ta，即，第一跟踪设备ta1和第二跟踪设备ta2。第一跟踪设备ta1包括三个跟踪装置，即，第一跟踪装置td1、第二跟踪装置td2和第三跟踪装置td3，以在某个时刻提供第一跟踪装置td1与第一参考点rp1之间的第一视觉连接td1_rp1、第二跟踪装置td2与第二参考点rp2之间的第二视觉连接td2_rp2、以及第三跟踪装置td3与第三参考点rp3之间的第三视觉连接td3_rp3。另外，第二跟踪装置td2被布置成提供第二跟踪装置td2与第二标记点mp2之间的第四视觉连接td2_rm2。第二跟踪设备ta2包括两个跟踪装置，即，第四跟踪装置td4和第五跟踪装置td5，所述第四跟踪装置td4提供第四跟踪装置td4与第一标记点mp1之间的第五视觉连接td4_mp1，所述第五跟踪装置td5提供第五跟踪装置td5与第二标记点mp2之间的第六视觉连接td5_mp2。另外，第五跟踪装置td5被布置成提供第五跟踪装置td5与第二参考点rp2之间的第七视觉连接td5_rp2。
67.在图2的实施例中，示出了两个跟踪设备，即，第一跟踪设备ta1和第二跟踪设备ta2，所述第一跟踪设备ta1设置有三个跟踪装置td1、td2、td3，以在某个时刻跟踪参考点rp1、rp2、rp3的位置和第二标记点mp2的位置，所述第二跟踪设备ta2设置有两个跟踪装置td4、td5，以在某个时刻跟踪标记点mp1、mp2的位置和第二参考点rp2的位置。然而，跟踪设备ta1、ta2中的每一个可以仅包括单个跟踪装置，以跟踪相应的参考点rp1、rp2、rp3的位置和标记点mp1、mp2的位置。此外，定位系统可以仅包括单个跟踪设备，所述单个跟踪设备具有一个或更多个跟踪装置td，以跟踪参考点rp1、rp2、rp3和标记点mp1、mp2的位置。此外，如果两个或更多个跟踪设备ta(例如，ta1、ta2)相对于彼此处于已知的方向和位置，则对应于具有一个跟踪设备ta和两个或更多个跟踪设备ta(例如，ta1、ta2)的所有跟踪装置td(例如，td1、td2、td3、td4、td5)的布置，由此，在ta1仅设法跟踪参考点rp和ta2仅设法跟踪标记点mp的情况下，所有获取的数据的组合能够确定机械在工作现场13中的位置和方向。
68.跟踪装置td1、td2、td3、td4、td5是能够在跟踪设备ta与至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp之间建立或提供视觉连接的装置。根据一个实施例，跟踪装置是摄像机、立体摄像机、激光雷达或测速仪。
69.摄像机和/或立体摄像机可以装备有具有这样焦点的透镜或物镜，使得摄像机和/或立体摄像机能够与基本上保持在摄像机和/或立体摄像机附近或距离摄像机和/或立体摄像机较远的对象(例如，位于工作现场13中距离摄像机和/或立体摄像机基本上比机械远得多的对象)建立精确的视觉连接。因此，摄像机和/或立体摄像机可以能够向基本上远离跟踪设备ta的对象提供变焦效果(zooming effect)。
70.根据跟踪设备ta的实施例，跟踪设备ta包括摄像机或一些其他跟踪装置td、以及摄像机或一些其他跟踪装置的底座b，由此跟踪设备ta可以被设置在工作现场13中的地面处的特定固定位置处。图7在左侧示意性地示出了这种跟踪设备ta。
71.为了使用一个摄像机或一些其他跟踪装置td、跟踪设备ta获得高准确性，被跟踪的参考点rp和标记点mp应该彼此相距更远和/或它们可以离跟踪设备ta不太远。使用一个摄像机，优选地，应该有形成平面的至少四个参考点rp以及也形成平面的至少四个标记点mp。在跟踪设备ta中使用两个、三个或更多个跟踪装置td，跟踪设备ta与参考点rp和标记点mp之间的距离可以更长，并且被跟踪的参考点rp和标记点mp的数量可以更少。换句话说，跟
踪装置td越多，则被跟踪的参考点rp越多，被跟踪的标记点mp越多，并且跟踪设备ta与被跟踪的参考点rp和被跟踪的标记点mp之间的距离越小，准确性越高。记住，被跟踪的参考点rp的位置相互比较会影响准确性，以及被跟踪的标记点mp的位置相互比较会影响准确性。优选地，具有多个跟踪装置td(即，一个或更多个跟踪装置)的每个跟踪设备ta持续地跟踪至少一个参考点rp和至少一个标记点mp。
72.根据跟踪设备ta的另一个实施例，跟踪设备ta可以包括能够在工作现场13的边界之内移动的底座，由此可以容易地改变跟踪设备ta在工作现场13中的位置。这种跟踪设备ta例如可以是设置有两个或更多个跟踪装置td的无人机。无人机的控制单元可以以不允许无人机超出工作现场13的边界的方式配置。在确定机械在工作现场13中的位置和方向的过程中，优选地无人机是静止的。替代地，仅在不超过关于所请求的机械的位置和方向的准确性的阈值水平的时候，无人机可以是静止的。
73.跟踪设备ta的底座b是可调节的，由此，可以通过调整底座b的对齐来调整跟踪设备ta的对齐。因此，根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪装置td可以安装在可调节底座上。跟踪装置td的可调节底座允许：通过例如考虑机械将要工作的区域和/或最近参考点rp的位置而方便地调整底座b的方向以及由此跟踪装置td的方向。
74.根据定位系统的实施例，跟踪设备ta包括装置，所述装置用于获取关于可调节底座b上的每一个跟踪装置td相对于跟踪设备ta的方向的数据。当跟踪装置td相对于跟踪设备ta的方向已知时，可以准确地确定机械的位置和方向。底座b的调整可以是自动的或远程控制的，但也可以是手动操作的，由此在底座b中可以有刻度，以指示底座b的方向，例如，在旋转方向上例如每隔5到15度可选择的安装点。
75.定位系统ps还包括至少一个位置确定单元pdu，即，一个或更多个位置确定单元pdu。位置确定单元pdu包括用于接收由至少一个跟踪设备ta获取的数据的接收装置。由至少一个跟踪设备ta获得的数据包括：识别数据，其用于识别参考点rp和标记点mp以及其相对于跟踪设备ta的位置(即，相对于检测的跟踪设备ta的位置识别的参考点rp的位置和相对于检测的跟踪设备ta位置识别的标记点mp的位置)，所述识别数据将工作现场坐标系wcs中的每个特定参考点rp和机械坐标系mcs中的每个特定标记点mp与每个参考点rp和每个标记点mp相对于跟踪设备ta的相应的位置数据相关联。
76.相对于跟踪设备位置的位置例如是跟踪设备的坐标系中的三维坐标。替代地，位置可以是工作现场坐标系wcs中的三维坐标和/或机械坐标系mcs中的三维坐标。
77.位置确定单元pdu还包括：确定装置，其用于至少部分地基于接收到的数据(即，至少部分地基于由跟踪设备ta获取的数据)来确定机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。如果也存在可用的固定在机械上的机械坐标系mcs，则机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向可以转换为机械坐标系mcs中的工作现场的位置和方向，以实施要由机械执行的工作任务。
78.至少一个位置确定单元pdu可以通过硬件和软件的组合来实现。所述实现包括：输入/输出单元，其用于与连接到位置确定单元pdu的其他装置通信；以及微处理器或一些其它处理装置，其能够执行计算机程序，该计算机程序被配置为处理由位置确定单元pdu接收的数据。所述实现还可以包括至少一个存储单元，该存储单元用于至少临时储存由位置确定单元pdu接收的数据和/或要从位置确定单元pdu发送的数据。
79.至少一个位置确定单元pdu可以例如驻留于任何有线或无线网络、和/或机械和/或至少一个跟踪设备ta可访问的计算机中。当位置确定单元pdu驻留于任何有线或无线网络可访问的计算机中时，可以自由选择位置确定单元pdu的物理位置，因此，位置确定单元pdu可以在工作现场13的内部或外部。当位置确定单元pdu驻留于机械中时，可以例如在机械的控制单元11中实现。当位置确定单元pdu驻留于至少一个跟踪设备ta中时，跟踪设备ta被配置为包括实现位置确定单元pdu的操作的必要装置。
80.在至少一个位置确定单元pdu驻留于任何有线或无线网络可访问的计算机中或至少一个跟踪设备ta中的情况下，或者在至少一个位置确定单元pdu不驻留于机械的控制单元中的情况下，该机械包括至少一个控制单元，例如，控制单元11，该控制单元获取关于机械的位置和方向的数据，其中，控制单元被配置为选择至少一个位置确定单元pdu，从其接收机械在工作现场13中的确定的位置和方向。
81.根据实施例，至少一个位置确定单元pdu包括用于接收由机械获取的数据的接收装置。由机械获取的数据可以例如关于由至少一个传感器sm(图1)获取的数据，所述传感器即有可能安装在机械中用以确定机械的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向(heading)的一个或多个传感器sm。后面更详细地讨论有可能安装在机械中的一个或更多个传感器sm。
82.当确定机械在工作现场13中的位置和方向时，至少一个标记点mp布置在机械上，并且至少一个参考点rp布置在工作现场13中。所述方法还包括：在工作现场13中布置至少一个跟踪设备ta，用以通过跟踪参考点rp位置并且通过跟踪标记点mp相对于跟踪设备ta的位置来获取数据。由跟踪设备ta获取的数据从跟踪设备ta传输到位置确定单元pdu。位置确定单元pdu至少部分地基于从跟踪设备ta接收到的获取的数据来确定机械在工作现场13中的位置和方向。图4示意性地示出了用于确定机械在工作现场13中的位置和方向的方法的实施例。
83.跟踪设备ta在工作现场13处的安装可以仅通过将跟踪设备ta布置在工作现场13中来实现，并且之后，跟踪设备ta自身可以跟踪或找到工作现场13中的至少一个参考点rp和至少一个标记点mp，并获取有关至少一个参考点rp和至少一个标记点mp在工作现场13中的位置的数据。因此，与一般已知的速测仪或类似装置不同，无需在工作现场13中精确地调整或定位跟踪设备ta。
84.基本上，跟踪设备ta被配置为找到在跟踪设备ta的操作范围内的所有参考点rp和标记点mp。如果在工作现场13中没有设置任何参考点rp或任何标记点mp，则跟踪设备ta不能从至少一个参考点rp和/或从至少一个标记点mp获取数据，并且将因此没有提供关于至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp的位置的相应数据。在跟踪设备ta布置在工作现场13中并且不能识别任何参考点rp和/或标记点mp的情况下，跟踪设备可以通过任何已知装置来发出信号。此外，跟踪设备可以通过任何已知装置发出从其当前位置能够识别到多少参考点和/或标记点mp的信号。因此，将跟踪设备ta布置在工作现场中的人员可以得到关于该人员将跟踪设备ta布置到什么地方的反馈。反馈可以指示跟踪设备ta的当前位置可达到的准确性水平。
85.跟踪设备ta开始协助确定机械的位置和方向的最低要求是识别至少一个参考点rp并跟踪其相对于跟踪设备的位置，并识别至少一个标记点mp和跟踪其相对于跟踪设备的
位置，并将关于被跟踪的参考点rp识别和被跟踪的标记点mp识别以及它们相对于跟踪设备的跟踪位置的数据传输到至少一个位置确定单元pdu。如果没有满足最低要求，则跟踪设备ta可以指示它。
86.此外，除了由跟踪设备ta传输到位置确定单元pdu的所有信息之外，位置确定单元pdu需要获取已识别的参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置信息，并且需要获取已识别的标记点mp位置在机械坐标系mcs中的位置信息。关于参考点rp在工作现场坐标系wcs中的位置信息和标记点mp在机械坐标系mcs中的位置信息可以通过位置确定单元pdu以任何已知方法来接收。
87.为了开始确定机械的位置和方向，位置确定单元pdu可能需要附加信息。所需的附加信息取决于位置确定单元pdu从跟踪设备ta接收多少信息。
88.因此，关于布置跟踪设备ta，需要被布置为使得其能够识别至少一个参考点rp和至少一个标记点mp。布置跟踪设备ta的人员可能意识到机械未到达工作现场13，因此，如果跟踪设备ta通知它找不到任何标记点mp，则该人员可以忽略该信息。或者，如果某个临时屏障阻止跟踪设备ta识别一个或更多个参考点rp，并且导致跟踪设备ta不能识别任何参考点rp的情况，则该人员可以忽略该信息并意识到跟踪仅在临时屏障被移开之后才可以开始。
89.根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪设备ta包括至少一个传感器sta(图7)，即，一个或更多个传感器sta，该传感器用于确定跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。包括关于跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向的信息的数据也被认为是由跟踪设备ta获取的数据，由此，由跟踪设备ta获取并传送到位置确定单元pdu的数据还可以包括这样的数据：其包括关于跟踪设备ta的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向的信息。
90.根据定位系统ps的实施例，机械包括至少一个传感器sm(图1)，即，一个或更多个传感器sm，该传感器用于确定机械的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。机械中的传感器还可以包括与确定机械的工作工具的方向有关的传感器。本实施例的效果是，在跟踪设备ta与工作现场13中的至少一个参考点rp和/或机械中的至少一个标记点mp之间缺少视觉通信(例如，由于机械与至少一个参考点rp和/或标记点mp之间发生障碍)的情况下，由于机械中的至少一个传感器sm获取的信息，机械仍然能够持续(至少持续一段时间)其操作。例如，在跟踪设备ta与至少一个参考点rp和/或标记点mp之间发生障碍之前，机械可以保持在已经由位置确定单元pdu确定的其当前状态，并且继续确定或跟踪工作工具相对于机械的位置。机械能够继续其操作多长时间段可以取决于当前任务所需的准确性以及在机械与至少一个参考点rp和/或至少一个标记点mp之间发生障碍之前由跟踪设备ta获取的数据。时间段也可以取决于机械中的至少一个传感器sm的准确性以及存在多少传感器sm。与其(机械中的传感器还可以包括与确定机械的工作工具的方向有关的传感器)有关的另一个效果是，如果一个或更多个标记点mp驻留于没有固定连接到机械部件的位置(例如，机械坐标系mcs定位的原点)，则位置确定单元pdu需要关于该位置相对于机械坐标系mcs如何定向或者在确切跟踪时间内机械坐标系mcs中的标记点mp的位置是什么的信息。例如，可以从挖掘机1的动臂5处找到这种位置，例如，图1的mp2驻留于此处。
91.机械和/或跟踪设备ta中的一个或更多个传感器可以是以下至少一个：陀螺仪、加速度计、倾斜仪、磁罗盘、卫星罗盘、角度传感器、位置传感器、钟摆、水平仪测量装置和任何
其它传感器(例如，摄像机传感器、激光接收器/探测器或激光雷达)，所述其它传感器适用于确定一个对象和彼此附接的一个或更多个对象两者中的至少一个的位置、定位和方向中的至少一个。图8示意性地示出了这些传感器中的一些。例如，当考虑挖掘机1时，本文的术语对象是指动臂5、其动臂部件5a、5b和工作工具，例如，铲斗7。在挖掘机1中，传感器优选地以这样的方式选择，即能够确定下方托架2a和上托架2b的相互方向，以及动臂5和/或其部件5a、5b和工作工具(例如，铲斗7)相对于下方托架2a和上托架2b的方向。例如，当考虑挖掘机1时，本文的术语对象是指跟踪设备ta中的跟踪装置td的相互方向以及跟踪装置td及其可能的底座b的相互方向。
92.根据实施例，跟踪设备ta进一步获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据。跟踪设备的稳定性描述了由跟踪设备获取的数据的可靠性。
93.根据用于获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据的实施例，跟踪设备ta包括至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度计，用于确定跟踪设备ta的稳定性。至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度计可以用于例如确定跟踪设备ta的摆动或抖动、描绘跟踪设备ta的稳定性的跟踪设备ta的摆动或抖动量，进而，跟踪设备ta的稳定性描述由跟踪设备ta获取的数据的准确性。
94.根据用于获取与跟踪设备ta的稳定性有关的数据的另一个实施例，可以从由跟踪设备ta获取的关于至少一个参考点rp的数据连续地观察到。根据这样的实施例，例如，位置确定单元pdu可以被配置为确定由跟踪设备ta获取的数据的变化，并且在变化显著(即，高于执行工作所需的准确性)的情况下，可以假定参考点rp和跟踪设备ta中的至少一个正在摆动或抖动，由此，由跟踪设备ta获取的数据的准确性可能低于预期。是否显著取决于当前所需的准确性。例如，可以在为工作现场13设置的建筑信息模型(bim模型)中设置特定工作任务的准确性。位置确定单元pdu可以例如以毫米和/或度来表示变化水平，并且操作员可以在准确性降低时将其考虑在内。替代地，pdu可以分析由跟踪设备ta获取的数据，并向操作员指示变化的原因。
95.根据实施例，要确定跟踪设备ta的跟踪状态。跟踪设备ta的跟踪状态描述跟踪设备ta的当前普遍操作状态。跟踪设备ta的跟踪状态可以基于由跟踪设备ta获取的数据来确定。跟踪设备ta的操作可以至少包括状态：激活、跟踪、正态、待定和退出，这些状态中的一个阶段盛行一时。图9示意性地示出了跟踪设备ta的一些可能的跟踪状态。
96.当跟踪设备ta处于激活状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并将获取的数据传输到位置确定单元pdu。然而，跟踪设备ta不提供关于获取的数据的准确性、可靠性或有效性的任何指示。
97.当跟踪设备ta处于跟踪状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并且从安装在跟踪设备ta上的传感器sta获取数据，并将获取的数据传输到位置确定单元pdu。此外，例如，基于如上所公开的获取的数据的量和/或确定的准确性，跟踪设备ta主动意识到它能够准确地(即，足够正确地)跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点。替代地，基于在跟踪设备ta上安装的传感器sta(以上公开的)的数量和种类，可以确定在每种情况下要跟踪的参考点rp和/或标记点mp的最小数量，以能够认为跟踪设备ta处于跟踪状态。因此，如果跟踪到至少最少数量的参考点rp和/或标记点mp，则跟踪设备处于跟踪状态，否则它处于某个其它状态。
98.当跟踪设备ta处于正态状态时，跟踪设备ta通过跟踪参考点rp和标记点mp的位置来获取数据，并将获取的数据向前传输到位置确定单元pdu。此外，跟踪设备ta意识到它正在正确地操作，但是由于某种原因，不能验证跟踪设备ta的正确操作。其中一个原因可能是，当处于跟踪状态时，没有满足被跟踪参考点rp的最小数量，但是，例如，安装在跟踪设备ta上的传感器能够验证：在被跟踪的参考点rp低于最小数量的情况发生之后，跟踪设备ta的稳定性没有改变到较低的水平。这种情况的原因可以是，例如，在一个或更多个被跟踪的参考点rp与跟踪设备ta之间行走的人。如果这种情况持续太久，则跟踪状态将被视为激活状态，或者，例如，有人接近跟踪设备ta以关闭它。
99.当跟踪设备ta处于退出状态时，跟踪设备ta停止操作。例如，它可能已经关闭。
100.当跟踪设备ta处于待定状态时，跟踪设备ta正在初始化其操作并将其状态从退出状态改变为跟踪状态或激活状态。
101.根据实施例，跟踪设备ta被配置为确定其跟踪状态，并且跟踪设备ta进一步被配置为向位置确定单元pdu传输跟踪状态和/或跟踪状态的变化。因此，跟踪设备ta可以包括必要的数据处理装置，以识别其状态并向其传输状态信息。
102.根据实施例，机械基于位置的特征的可用性取决于跟踪状态。根据本实施例，根据跟踪设备ta的跟踪状态，有可能根本没有任何位置数据可用于机械，或者位置数据不足以用于要求高准确性的工作任务，由此，不能执行要求利用(所需准确性高于当前可用准确性的)位置数据的工作任务，但仍有可能执行要求准确性等于或低于当前可用准确性的一些其它工作任务。此外，一些工作任务可能在最低准确性水平上要求高确定性，因此，如果跟踪状态为“不跟踪”，则这些工作任务可能不可用。替代地，如果机械具有协助位置确定单元pdu的许多传感器sm，则至少激活和正态跟踪状态例如在短时间之前所述状态一直被跟踪的情况下也可能足够了。
103.根据实施例，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过以下至少一个来确定：a)通过跟踪与跟踪设备ta有关的至少三个参考点rp来获取数据；b)除了获取与跟踪设备ta的倾斜度有关的数据之外，还通过跟踪与跟踪设备ta有关的一到两个参考点rp来获取数据，以及c)通过确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置来获取数据。
104.根据实施例，因此，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp获取数据来确定。这些参考点可以不位于沿三维观察到的一条线上。在三维空间中，参考点rp离一条直线越远，达到的准确性越好。如果跟踪设备ta不包括用于确定跟踪设备ta的倾斜度的任何传感器sta，则需要在三维空间中不位于一条直线上的至少三个参考点rp，使得必要的数据可用，以达到能够在工作现场坐标系中跟踪机械的水平。正如上所讨论的，该状态可以称为跟踪。
105.除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp来获取数据，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过以下来确定：除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta向北的方向中的至少一个有关的数据之外，通过跟踪相对于跟踪设备ta的两个参考点rp获取数据。因此，在本实施例中，通过例如以上所述的一些方法来获取跟踪设备ta的倾斜度信
息和/或从跟踪设备ta向北的方向，由此，仅跟踪两个参考点rp就足以确定跟踪设备ta达到能够在工作现场坐标系wcs中跟踪机械的跟踪状态。
106.应注意的是，在跟踪设备ta的倾斜度用于跟踪两个参考点rp的情况下，相对于地球引力场，参考点可能不驻留于另一个之上，或平行于另一个参考点——如果是，则向北的方向仍未解决。因此，在这种情况下，参考点之间的距离越远(以角度测量)，或者越垂直，获得的准确性越好。
107.此外，应注意的是，在从跟踪设备ta向北的方向用于跟踪两个参考点rp的情况下，参考点可能不驻留于距离地球相同的高度处，这意味着相对于地球引力场处于同一水平处——如果是，则跟踪设备ta的倾斜度仍未解决。因此，在这种情况下，参考点rp距离处于地球的相同高度(即相对于地球引力场在同一水平处)越远(以角度测量)，或与其越平行，则获得的准确性越好。
108.除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp来获取的数据，和/或除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta向北的方向中的至少一个有关的数据之外通过跟踪相对于跟踪设备ta的两个参考点rp获取的数据，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过以下来确定：除了获取与跟踪设备的倾斜度有关的数据和与从跟踪设备向北的方向有关的数据之外，通过跟踪相对于跟踪设备ta的一个参考点rp来获取数据。因此，在本实施例中，通过例如以上所述的一些方法来获取跟踪设备ta的倾斜度信息和从跟踪设备ta向北的方向，由此，仅跟踪一个参考点rp就足以确定跟踪设备ta达到能够在工作现场坐标系wcs中跟踪机械的跟踪状态。
109.除了或者替代地通过跟踪相对于跟踪设备ta的至少三个参考点rp获取的数据，和/或除了获取与跟踪设备ta的倾斜度和从跟踪设备ta向北的方向中的至少一个有关的数据之外通过跟踪相对于跟踪设备ta的两个参考点rp获取的数据，和/或除了获取与跟踪设备的倾斜度有关的数据和获取与从跟踪设备向北的方向有关的数据之外通过跟踪相对于跟踪设备ta的一个参考点rp获取的数据之外，跟踪设备ta达到能够准确跟踪工作现场坐标系wcs中的任何种类的点和/或地点的跟踪准确性水平的跟踪状态可以通过以下来确定：获取通过确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置的数据。在本实施例中，跟踪设备ta中的至少两个天线12确定至少四个卫星相对于跟踪设备ta的位置。图7在右侧示意性地示出了具有两个天线12的跟踪设备ta。当少于四个卫星时，除非跟踪设备ta包括两个以上的天线12，否则获取的数据不能提供准确的信息。在本实施例中，跟踪设备ta可以配备有至少两个天线12，而不是为工作现场中的所有机械都配备至少两个天线12。此外，关于本实施例，根据该跟踪设备ta配备有至少两个天线12，至少两个天线12中的至少一个可以驻留于工作现场13中。在本实施例中，需要例如通过使用跟踪设备ta的跟踪装置td中的至少一个来相对于跟踪设备ta光学地定位驻留于工作现场13中的天线12。
110.根据上述关于跟踪设备ta达到能够跟踪在工作现场坐标系wcs中的机械的水平(即跟踪状态)的实施例，在达到该水平之后，如果跟踪设备ta能够确定它保持了其稳定性，那么尽管没有在每一时刻都满足最低要求，但是可以保持该水平。类似地，根据上述实施例，有可能检测跟踪状态是否改变或者跟踪状态是否处于待定状态或退出状态。
111.根据实施例，通过跟踪一个或更多个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来获取数
据，伴随着通过半自动和/或自动识别一个或更多个参考点rp的初始位置。
112.当一个或更多个参考点rp的初始位置被半自动识别时，操作员10在工作现场13处找到至少一个参考点rp，并引导跟踪设备ta聚焦到该至少一个参考点rp。替代地，操作员10可以将跟踪设备ta指向包括至少一个参考点rp的区域，并且跟踪设备ta本身在工作现场13处识别至少一个参考点rp并聚焦到至少一个参考点rp。例如，操作员10可以在参考点rp的菜单或数据库中选择至少一个参考点rp作为特定的至少一个识别的参考点rp，或者定位系统ps本身在参考点rp的菜单或数据库中识别至少一个参考点rp。例如，可以将参考点rp的菜单或数据库从云服务检索到挖掘机1的控制单元11中，由此它们可以通过至少一个位置确定单元pdu从挖掘机1检索到。
113.当一个或更多个参考点rp的初始位置被自动识别时，跟踪设备ta本身在工作现场13处识别必要数量的参考点rp，并将包括工作现场信息的数据库中的信息分配给它们。
114.半自动和/或自动识别一个或更多个参考点rp的初始位置可以由挖掘机1的控制单元11和/或由跟踪设备ta和/或由位置确定单元pdu控制。进行一个或更多个参考点rp的初始位置的识别，以便将参考点rp个体化到位置确定单元pdu，并且检索关于每个识别的参考点rp的位置信息，使得位置确定单元pdu能够正确地操作。关于工作现场13中的每个参考点rp的位置信息可以使用无线或有线i/o装置输入和/或可以从任何已知位置(例如，工作现场计算机、云服务和/或可被任何有线或无线网络访问的任何计算机或存储介质)检索。
115.根据实施例，跟踪设备ta基于获取的数据来进一步确定跟踪设备ta本身的位置和方向，并且，从跟踪设备ta传输到至少一个位置确定单元pdu的获取的数据至少包括：跟踪设备ta的位置和方向数据、关于至少三个标记点mp的跟踪数据以及由此可以确定跟踪设备ta的跟踪状态的数据。跟踪设备ta可以能够例如使用以上公开的传感器来确定其位置和方向。之后，位置确定单元pdu基于从跟踪设备传输到位置确定单元pdu的获取的数据来确定机械的位置和方向。本实施例适用于这样的机械：其不包括任何传感器，或仅包括与在其中确定机械的位置和方向有关的几个传感器，但是，包括位置确定单元pdu。基于本文公开的特征，机械，尤其是其中的位置确定单元pdu接收足够的数据，以能够确定机械的位置和方向以及所确定的位置和方向的准确性。根据本实施例，跟踪设备ta预先确定其自身的位置，使得其不需要瞬间意识到基于其确定的位置和方向的数据。此外，根据本实施例，跟踪设备ta可以用作其它跟踪设备ta的临时参考点。在这种情况下，临时参考点应通过一些众所周知的方式指示何时可以用作临时参考点。因此，跟踪设备可以包括相应的临时参考标记，所述临时参考标记包括至少一个临时参考点，因此，位置信息应该是可用的，同样地，关于以上公开的每个参考点rp的位置信息也是可用的。
116.根据实施例，位置确定单元pdu进一步确定机械的确定的位置和方向的准确性水平，并且基于确定的准确性水平，机械提供至少一个以下选项：a)启用在当前准确性水平下选择的操作模式；b)如果当前准确性水平低于关于所选机械的操作模式的阈值水平或落在其之下，则指示操作员；以及c)禁用需要机械的更精确位置和方向的操作模式。根据本实施例，机械的操作模式(即，机械的工作任务)可以基于机械执行特定工作任务所需的机械的位置和方向的准确性来分类。如果机械的当前位置或方向准确性不足以执行特定的工作任务，则避免机械执行该特定的工作任务，直到位置和方向准确性足够高，或者至少可以通知操作员可能不会记录该特定的工作任务和/或认为该特定的工作任务已完成，因为位置和
方向准确性不高于该工作任务要求的阈值水平。认为位置准确性越高，获取的参考点rp和标记点mp数据越多，数据越新，获取的数据就越通用。位置准确性还取决于：其数据被获取的参考点rp和标记点mp彼此之间有多近，以及这些参考点rp和标记点mp相对于彼此的位置，以及还有哪些传感器信息(，例如以上所述公开的倾斜度和/或向北的方向)可用。
117.如果存在关于参考点rp和标记点mp既基本上接近跟踪设备ta又基本上远离跟踪设备ta的位置和方向数据都，则获取的参考点rp和标记点mp数据是通用的。除了包含参考点rp和标记点mp数据的信息之外，定位准确性还可以取决于与从机械及其传感器接收到的机械的稳定性和倾斜度有关的可能信息。
118.根据定位系统ps的实施例，至少一个跟踪设备ta包括至少一个测速仪，并且至少一个标记点mp是可以由测速仪检测的棱镜或标牌(tag)。此外，根据本实施例，机械包括位于相对于至少一个标记点mp已知位置中的至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器，并且，至少一个位置确定单元pdu还包括接收装置，该接收装置用于接收与至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器相对于至少一个标记点mp的位置有关的数据，并且用于接收来自至少一个陀螺仪和/或至少一个加速度传感器的数据。机械中的陀螺仪提供关于机械方向变化以及在某些情况下向北的方向的信息，陀螺仪能够通过上托架2b相对于下方托架2a旋转几圈来学习例如挖掘机1的上托架2b的方向。机械中的加速度传感器提供有关地球引力场方向的信息，从而提供有关机械的倾斜度的信息。因此，在本实施例中，也存在可用的来自陀螺仪和/或加速度传感器的数据，这些数据可以用于定义在测速仪的操作周期之间机械的位置和方向的变化。
119.根据确定机械在工作现场13中的位置和方向的方法的实施例，工作现场13配备有至少一个参考点rp，并且所述方法包括：在机械上设置跟踪设备ta，通过确定工作现场13中的至少一个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来用跟踪设备ta跟踪机械，将来自跟踪设备ta的数据传输到与跟踪有关的位置确定单元pdu，并且由位置确定单元pdu至少部分地基于从跟踪设备ta接收到的数据来确定机械在工作现场13中的位置和方向。根据本实施例，机械本身(例如，挖掘机1)设置有跟踪设备ta，所述跟踪设备被布置成通过确定工作现场13中的至少一个参考点rp相对于跟踪设备ta的位置来跟踪机械。图10示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中机械设置有跟踪设备ta，由此在跟踪设备ta的跟踪装置td与参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td_rp。图11示意性地示出了根据用于确定机械在工作现场13中的位置和方向的本实施例的方法。在本实施例中，可以省略旨在设置到机械的标记点mp或者可以使用机械坐标系mcs中已知的一个或更多个标记点mp来验证重新附接到机械上的跟踪设备ta是否驻留于与先前附接时相同的位置和方向处，并因此，使之有可能在一天的工作之后分离跟踪设备ta。
120.根据实施例，跟踪装置td可以是激光雷达，其可以是机械式激光雷达或固态激光雷达。由于与机械式激光雷达相比时固态激光雷达的视场较窄，所以特定应用所需的固态激光雷达的数量可能高于机械式激光雷达的数量。然而，当与机械式激光雷达的价格相比时，所需的固态激光雷达可能更高的数量会因其超低的价格而得到补偿。
121.如果跟踪装置td是激光雷达，则选择相应的参考点rp，使得激光雷达能够检测到参考点rp。例如，参考点rp可以包括多个球，即，一个或更多个球。如果单个参考标记rm包括作为参考点rp的单个球，则工作现场13处的不同参考标记rm可以包括相对于其它参考标记
rm不同尺寸的球，因此，每个参考标记rm和对应的参考点rp相对于其中的其他参考标记rm和相应的参考点rp是唯一的。例如，形成相应的参考点rp的球的直径可以选择为5cm、10cm、15cm、
……
、或2cm、4cm、6cm、8cm、
……
、或3cm、6cm、9cm，12cm、
……
等。球的尺寸及其相互直径差可以根据工作现场13处跟踪装置td与参考点rp之间的实际距离来选择。
122.根据实施例，如果在工作现场13处有几个参考标记和相应的参考点rp，则每个参考点rp可以包括尺寸相同但布置不同的许多球，或者尺寸不同而布置相同或不同的许多球，以使每个参考点rp唯一，使得参考点rp与其它参考点rp区分开来。
123.根据实施例，如果在工作现场13处有几个参考标记rm和相应的参考点rp，则每个参考点rp可以包括尺寸相同的许多球，此外，还有许多球(即，一个或更多个球)，它们具有不同的尺寸，以区分每个参考点rp与其它参考点rp。代替一个或更多个不同尺寸的球，参考点rp可以通过应用于参考点中的代码而彼此区分。例如，代码可以是由适当的传感器机械可读的，或者代码可以手动储存在适当的菜单或数据库中，由此，可以基于代码确定工作现场13处特定参考点rp的位置。参考点rp的代码和相应的参考点rp的位置可以被指示给定位系统ps，使得定位系统ps即使在第一次成功定位之后也能够以基本上中等水平的准确性将参考点rp彼此区分开来，从而防止在其对齐的每次改变之后需要重新定位它们。
124.根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括通过确定跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向来初始化跟踪设备ta的跟踪状态。根据本实施例，可以通过将跟踪设备ta设置在机械上并且允许跟踪设备ta检查或验证其相对于机械的位置来引入跟踪设备ta。
125.根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括由位置确定单元pdu指示与由从跟踪设备ta接收的数据所实现的机械的位置和方向有关的当前准确性水平。与由从跟踪设备ta接收的数据所实现的机械的位置和方向有关的准确性水平(如果准确性水平低)可能导致要求高准确性水平的工作任务无法执行或完成，只要准确性水平不够高。
126.根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括：确定与要实现的机械的位置和方向有关的准确性水平，即高于预先确定的最小阈值水平；由位置确定单元检测关于机械的位置和方向的更高准确性水平的需要；并且由位置确定单元从跟踪设备获取附加跟踪数据。根据本实施例，例如，通过机械的控制单元、位置确定单元pdu或驻留例如在云服务或工作现场计算机中的建筑信息建模(bim)模型，可以基于机械要执行的特定工作任务，或者基于操作员提供的信息，来确定关于要实现的机械的位置和方向的准确性水平，作为最小阈值水平。之后，位置确定单元pdu可以检测关于机械的位置和方向的更高准确性水平的需要，并从跟踪设备ta获取附加跟踪数据。可以从跟踪设备ta半自动和/或自动地获取附加跟踪数据。
127.从跟踪设备ta半自动地获取附加跟踪数据包括：布置位置确定单元pdu，以提供以下至少一个：指示操作员10需要跟踪设备ta检测至少一个参考点rp，指示操作员需要跟踪设备ta检测另一个参考点rp，并且指示操作员需要跟踪设备ta检测至少一个另外的参考点rp，由此，操作员可以根据所述指示来操作机械。因此，从跟踪设备ta获取附加跟踪数据包括，在跟踪设备ta不能检测到任何参考点rp的情况下，从至少一个参考点rp的位置和方向检索信息，或在跟踪设备ta已经跟踪的参考点rp不能提供足够的信息以足够准确地确定机
械在工作现场13中的位置和方向的情况下，从至少一个附加参考点rp的位置和方向检索信息。
128.根据用于从跟踪设备ta半自动地获取附加跟踪数据的方法的实施例，机械上的跟踪设备ta的设置包括，将机械上的跟踪设备ta设置在可调节底座b上，由此，操作员10可以根据从位置确定单元pdu接收到的指示来操作可调节底座b，并且在可调节底座b的每次操作之后，通过确定跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向来初始化跟踪设备ta的跟踪状态。根据本实施例，操作员10可以通过操作可调节底座b来调整跟踪设备ta，以找到或定位打算由跟踪设备ta跟踪的至少一个参考点rp。
129.根据用于从跟踪设备ta自动地获取附加跟踪数据的方法的实施例，机械上的跟踪设备ta的设置包括：将机械上的跟踪设备ta设置在可调节底座b上，并且，通过由跟踪设备ta和位置确定单元pdu中的至少一个控制可调节底座b来自动地获取来自跟踪设备ta的附加跟踪数据。根据本实施例，跟踪设备ta和位置确定单元pdu中的至少一个被配置为调整可调节底座b，使得跟踪设备ta找到或定位打算由跟踪设备ta跟踪的至少一个参考点rp。
130.根据所述方法的实施例，其中，机械设置有跟踪设备ta，所述方法还包括：将一个或更多个附加跟踪设备ta设置到工作现场13，并且为机械配备机械坐标系mcs中已知的至少一个标记点mp；通过跟踪相对于相应的一个或更多个附加跟踪设备ta的参考点rp和标记点mp位置，由一个或更多个附加跟踪设备ta获取数据；将从一个或更多个附加跟踪设备ta获取的数据传输到至少一个位置确定单元pdu；并且由至少一个位置确定单元pdu至少部分地基于从跟踪设备和一个或更多个附加跟踪设备中的至少一个接收的数据来确定机械在工作现场坐标系wcs中的位置和方向。换句话说，在本实施例中，在工作现场13处设置一个或更多个附加跟踪设备ta，并且在机械上设置至少一个标记点mp，标记点mp打算由至少一个附加跟踪设备ta跟踪。图12示意性地示出了工作现场13的俯视图，其中机械设置有第一跟踪设备ta1，并且工作现场13设置有第二跟踪设备ta2，由此，在机械上设置的第一跟踪设备ta1中的第一跟踪装置td1与工作现场13中的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td1_rp，并且在设置在工作现场13中的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与设置在机械中的标记ma处的标记mp之间存在视觉连接td2_mp，并且在设置在工作现场13中的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与工作现场13中的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td2_rp。
131.根据包括一个或更多个附加跟踪设备ta的方法的实施例，跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向的确定，可以使用附加跟踪设备ta中的一个来确定。根据本实施例，设置在机械中的跟踪设备ta的位置和方向的确定，可以使用附加跟踪设备ta中的一个在机械坐标系mcs中确定。
132.上面已经介绍了用于确定尤其是机械在工作现场13中的位置和方向的一些应用。为了获得关于工作现场13的条件或状态的有价值的知识，无论是靠近工作机械还是远离工作机械，例如工作现场13的一部分的区域处或工作现场的整个区域处，附加的措施可以与确定机械在工作现场13中的位置和方向组合，以确定工作现场13中的情境意识。工作现场13中的情境意识是：对工作机械在工作现场13中的位置和方向的了解，对任何其它工作机械的位置和方向的了解，对材料、工具、人员、动物或在工作现场中驻留和/或移动的任何对象的了解，以及对工作现场13的条件或状态的了解。在未准确地了解工作机械在工作现场
13中的位置和方向的情况下，驻留于机械中的设备可以不能确定工作现场或其部分的当前条件或状态，并且由此不能确定工作现场中或其部分中的情境意识。另一方面，如果已准确地确定了有关工作现场的条件或状态的情境意识，则机械可以使用该信息帮助准确地确定其在工作现场中的位置和方向。在以下实施例中，已经提出了用于确定工作现场13中的情境意识的解决方案，其中，机械在工作现场13中的位置和方向的确定可以通过使用描述工作现场13的当前条件或状态的知识的信息来用于控制机械。此外，确定机械的位置和方向可以是用于一些其它机械、对象或人的情境意识的重要部分，因为关于机械的所确定的位置和方向的数据可以作为情境意识可供其他者使用。
133.根据用于确定工作现场13中的情境意识的方法的实施例，至少一个环境建模设备em设置在以下至少一者：机械上或机械外部，即，设置在机械上和/或机械外部。此外，至少一个跟踪设备ta设置在以下至少一者：机械上或机械外部，即，设置在机械上和/或机械外部。此后，由至少一个跟踪设备ta并由至少一个环境建模设备em获取数据。由至少一个位置确定单元pdu接收与至少一个跟踪设备ta有关的数据以及与至少一个环境建模设备em有关的数据。至少部分地基于所接收的数据，由至少一个位置确定单元pdu确定机械在工作现场13中的位置和方向。类似的实施例在图13、图14和图15示意性地示出，其中，图13示意性地示出了第四工作现场13的俯视图，图14示意性地示出了还用于确定工作现场13中的情境意识的定位系统ps的一些组件，并且图15示意性地示出了用于确定工作现场13中的情境意识的方法的一些步骤。应注意的是，可以由一个或更多个机械的一个或更多个位置确定单元pdu使用与至少一个跟踪设备和/或至少一个环境建模设备有关的数据，由此布置在一个机械中的至少一个跟踪设备和/或至少一个环境建模设备可以由至少一个另一机械开发或利用。
134.图13示意性地示出了带有机械的第四工作现场13的俯视图，该机械是挖掘机1并设置有第一跟踪设备ta1，并且工作现场13设置有第二跟踪设备ta2，使得：在机械上设置的第一跟踪设备ta1中的第一跟踪装置td1与在工作现场13中设置的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td1_rp，并且在工作现场13中设置的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与在机械中设置的标记ma处的标记点mp之间存在视觉连接td2_mp，以及在工作现场13中设置的第二跟踪设备ta2中的第二跟踪装置td2与在工作现场13中设置的参考标记rm处的参考点rp之间存在视觉连接td2_rp。第一跟踪设备ta1表示设置在机械上的跟踪设备，并且第二跟踪设备ta2表示设置在机械外部的跟踪设备。在图13的实施例中，第二跟踪设备ta2设置在工作现场13中，但第二跟踪设备ta2也可以设置在另一机械上，并因此可能也能够在工作现场13中移动。在图13的实施例中，跟踪设备ta1、ta2布置成获取用于确定机械在工作现场13中的位置和方向的数据。根据实施例，此外，仅一个跟踪设备ta1、ta2可用。
135.图13的实施例还包括许多环境建模设备em。为了更具体，存在第一环境建模设备em1和第二环境建模设备em2。第一环境建模设备em1设置在机械上。第二环境建模设备em2在机械外部，设置在工作现场13中，但第二环境建模设备em2也可以设置在另一机械上，并且因此也可能能够在工作现场13中移动。根据实施例，此外，仅一个环境建模设备em1、em2可用。环境建模设备em1、em2布置成获取与工作现场13或其一部分有关的数据。该数据可以至少部分地用于确定机械或任何其他机械在工作现场13中的位置和方向。
136.在图13的示例中，第一环境建模设备em1布置成：通过第一环境建模设备em1与第
一对象ob1之间的第一数据获取连接em1_ob1，获取与工作现场13中的第一对象ob1有关的数据。第一环境建模设备em1还布置成：通过第一环境建模设备em1与第二对象ob2之间的第二数据获取连接em1_ob2，获取与工作现场13中的第二对象ob2有关的数据。第二环境建模设备em2还布置成：通过第二环境建模设备em2与第二对象ob2之间的第三数据获取连接em2_ob2，获取与工作现场13中的第二对象ob2有关的数据。用圆锥形式在图13中示意性地示出相应的数据获取连接。由至少一个环境建模设备em1、em2获取的数据用于提供描绘工作现场13或其一部分的当前或目前状态的工作现场13的模型。所述模型可以是地理参考空间数据模型，或者稍后也被称为模型，其中描述工作现场13的当前或目前状态的数据是可用的。
137.根据实施例，在至少一个参考点和/或至少一个标记点可以被跟踪、和/或可以用相同装置检测周围区域作为工作现场的空间数据或与工作现场有关的数据的情况下，根据提供数据获取的实际设备，至少一个跟踪设备ta和至少一个环境建模设备em可以是同一个设备，例如立体摄像机。跟踪参考点和/或标记点可以与以下同时和/或在不同时间执行：检测周围区域作为工作的空间数据或与工作有关的空间数据，并将所检测的空间数据中已保存的部分保存到模型。
138.环境建模设备em1、em2可以包括例如摄像机、立体摄像机、激光雷达、雷达或测速仪，作为建模或跟踪装置。因此，由环境建模设备提供的环境建模设备与相应对象之间的数据获取连接可以是可视的或非可视的。例如在通过使用由至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em获取的数据来确定机械的位置和方向被阻止或被认为不可靠或被阻止用于提供有用的附加信息(例如，用于确定机械的预期和/或非预期移动)的情况下，结合环境建模设备，还有惯性测量单元，其包括例如加速度计、陀螺仪或磁强计或以上公开的一些其它传感器中的至少一个，可以应用于确定环境建模设备的角速率和/或方向和/或影响其的力，以维持或改进机械的位置和方向的确定。此外，环境建模设备em或者包括或者连接到允许接收和/或发送信息的装置，例如输入输出单元。
139.第一对象ob1和第二对象ob2是工作现场13中的对象，在控制机械的运行时可以影响或考虑这些对象。因此，它们可以是仅对机械的控制有一些影响的对象，或者被机械执行的操作积极影响的对象。对象ob1、ob2可以在工作现场13的一部分处位于工作现场13中，其中，要由机械执行的主动工作即将进行。替代地，至少一个对象ob1、ob2可以在工作现场13的一部分的外部位于工作现场13中，其中，要由机械执行的主动工作即将进行，但该部分仍可能对要由机械执行的工作有一些间接影响，和/或可能受到在工作现场13的该部分处要由机械执行的工作的间接影响，在工作现场的该部分处即将由机械进行主动工作。因此，所述对象可以是固定的永久性对象的对象，诸如岩石、岩体或建筑物，其打算留在工作现场13中的位置，或从工作现场13中移除，或者是其中施工的对象，或只是地面的表面轮廓。替代地，所述对象可以是仅临时设置在工作现场13中的一些位置处，但稍后将被移除到另一位置的对象，诸如要在相关施工工作中使用的材料。所述对象还可以是形成机械定位系统ps的一部分的对象，诸如由或者至少一个跟踪设备和/或至少一个环境建模设备跟踪的参考标记rm或标记ma。可以存在在工作现场13中要被监测或跟踪的任意数量的此类对象。为了确定情境意识，可以通过提供环境建模的装备或设备对这些物体的当前或目前状态及其进展进行建模。
140.图14示意性地示出了在图13和图15的实施例中应用的定位系统ps的实施例。本文所应用的定位系统ps基本上类似于图3所示的，但附加地包括与情境意识的确定有关的组件，诸如环境建模设备em和为许多环境建模设备em提供中央单元的环境建模单元emu。
141.至少一个跟踪设备ta布置成获取尤其是与机械在工作现场13中的位置和方向的确定有关的数据。通过用于接收与至少一个跟踪设备有关的数据的接收装置，在位置确定单元pdu中接收与至少一个跟踪设备ta有关的数据。与至少一个跟踪设备ta有关的数据可以包括：例如由跟踪设备ta获取的数据，以及与相应至少一个跟踪设备ta自身的倾斜度和/或方向和/或位置信息有关的数据，机械可以利用这些数据来确定其自身的位置和/或方向。在本说明书的后面将更详细地考虑与至少一个跟踪设备有关的数据。
142.在本说明书的后面还将更详细地考虑的与至少一个环境建模设备em有关的数据，可以包括：由至少一个环境建模设备em获取的数据、和/或相应至少一个环境建模设备em自身的倾斜度和/或方向和/或位置信息、和/或有关工作现场的可用早期数据。有关工作现场的可用早期数据可以是，例如，建筑物信息模型(bim模型)或工作现场的空间数据或与工作现场有关的空间数据、或者先前数据的组合。工作现场的空间数据或与工作现场有关的空间数据或地理参考空间数据可以是例如描述工作现场或其上一部分的当前或目前状态的数据，或者更一般地说，可以是隐式或显式参考相对于工作现场13或地球中至少一个的位置的数据。因此，此类数据可以是，例如关于通过向模型共享其到达工作现场的位置或时间将碎石运至工作现场的卡车的数据，以及因此共享数据可以影响挖掘机操作员在接下来几分钟或几小时内如何计划使用他的/她的工作时间。此外，共享的并视为与工作现场有关的空间数据也可以是关于碎石的附加信息，例如，其颜色、荷载总重、湿度、温度等。
143.工作现场的当前或目前状态可以至少包括关于工作现场的各个区域的工作时期、操作或阶段的信息，其中，工作现场可能已被划分为必要的小区域，例如，材料堆可以构成具有已知工作时期以及关于材料堆的附加信息的一个区域。工作现场的当前或目前状态可以进一步包括关于工作现场中的对象和/或工作机械的信息或与工作现场相关联的信息。例如，订购并在某个时间到达工作现场的材料堆需要在工作现场处要被放置的区域。工作现场的当前或目前状态可以进一步包括在工作现场中工作的人员，并且每个人都可以与位置数据相关联。
144.地理参考空间数据可以形成例如数据库、数据结构和/或模型。或者，地理参考空间数据可以形成和/或组织和/或结构化为具有特定数据结构和/或模型的数据库。所述模型指的是地理参考空间数据模型，后面也被称为模型。例如，所述模型可以与bim模型类似。数据库、数据结构和/或模型被设计为用于与应用程序和/或用户交互，并由授权用户和/或授权操作员和/或授权系统和/或授权应用程序访问。例如，可以从工作现场中常用的许多跟踪设备、环境建模设备、测量设备中获取数据，并且该数据可以包括：例如工作现场的参考点rp、在工作现场中运行或与工作现场相关联的机械的标记点、或者任何其它可跟踪标记，所述标记附接到以下中的至少一个：机械、障碍物或在工作现场上工作的人员的装备。操作员可经由数据库、数据结构或模型获得关于参考点rp、标记点mp和任何其它可跟踪标记的识别数据。通过用于接收与至少一个环境建模设备em有关的数据的接收装置，在位置确定单元pdu中接收与至少一个环境建模设备em有关的数据。位置确定单元pdu配置成至少部分地基于所接收的数据(即与至少一个跟踪设备ta和至少一个环境建模设备em有关的数
据)来确定机械在工作现场13中的位置和方向。除了所接收的数据(即与跟踪设备和环境建模设备有关的数据)之外，位置确定单元pdu还可以通过用于接收由机械获取的数据的接收装置从机械接收数据，当位置确定单元pdu确定机械在工作现场13中的位置和方向时可以考虑该数据。
145.以上解决方案提供机械在工作现场中的位置和方向的确定。这意味着，在工作现场确定位置和方向之后，机械可以将其位置和方向信息作为地理参考空间数据提供给工作现场13中的其它操作员，例如其它跟踪设备和/或环境建模设备，以在获取数据时用作情境意识信息。另一方面，在确定机械在工作现场中的位置和方向之后，机械自身意识到其在地理参考空间数据中的位置和方向，因此它可以在地理参考空间数据模型中观察其周围环境，并根据bim模型执行工作任务，并更新有关所执行的工作任务的地理参考空间数据模型，以及观察向地理参考空间数据模型或模型提供其位置和方向信息的机械的位置和方向。作为用于开始确定机械的位置和方向的程序并且然后根据机械的系统安装(例如，传感器数量等)为其自身和其他操作员以及模型提供工作现场13中的情境意识的初始数据，需要由跟踪设备ta所检测的至少一个参考点rp的位置和方向，或者环境建模设备em可以检测到被标记或被确认为足够准确的地理参考空间数据，以能够确定机械在工作现场13中的位置和方向。此后，可以执行确定在工作现场13的bim模型中的位置和方向，并向模型提供有关机械的情境意识，以供其他操作员使用，以及用于更新模型和/或有关所执行的工作任务的bim模型。尽管该机械通常位于工作现场中其即将进行主动工作的部分中，但有时机械的至少一部分可能伸出工作现场中的部分之外，例如，用于达到建筑工程中使用的材料。为了响应于至少一个跟踪设备ta和至少一个环境建模设备em的利用，还可以在此类情况下执行确定机械在工作现场中的位置和方向。应注意的是，机械的位置和方向通常可以足够准确地确定，尽管并非跟踪设备ta和环境建模设备em都能够获取关于确定机械的位置和方向的有价值数据。通常，存在来自机械的传感器的数据、来自至少一个跟踪设备ta的传感器的数据、来自至少一个环境建模设备em的传感器的数据、由至少一个跟踪设备ta获取的数据和由至少一个环境建模设备em获取的数据的足够组合，以导致足够准确地确定机械的位置和方向。例如，许多不同的组合能够使在至少一个跟踪设备ta或至少一个环境建模设备em前行走或站立的路过人员不会无法确定机械在工作现场中的位置和方向，并因此中断要求机械准确位置和方向的工作任务，或无法确定有关工作现场中的机械的情境意识。此外，通过利用至少一个环境建模设备em，还可以获取其可能受到影响的数据，以响应于机械在即将进行主动工作的工作现场的部分中执行的工作以及其周围的对象，由此也可能检测到会在工作现场13发生的各种负面影响，例如下倾断层。该解决方案适用于：机械的所有操作情况，即当执行工作时基本上静止的机械、在同一位置处工作但基本上没有从一个位置移动到另一个位置的机械，以及主动或基本上主动从一个位置移动到另一个位置的机械。
146.根据实施例，至少部分地基于所接收的数据，由至少一个位置确定单元pdu确定机械在工作现场13中的行驶方向或替代行驶方向。本实施例的效果是，可以基于由至少一个环境建模设备em和由至少一个跟踪设备ta获取的数据来确定正在移动的机械的确切行驶方向。如果机械是挖掘机，则挖掘机具有两个主要行驶方向，两个方向附加地与同时转弯一起或不与同时转弯一起，所有这些选项至少部分基于所接收的数据而可被检测到。本实施例的另一效果是，由机械创建的情境意识数据可以包括模型中关于机械可以以多快的速度
移动到哪个方向的信息。因此，例如，在机械附近工作的自动车辆将选择一条经过机械的路线，所述路线可以不被机械打断。此外，如果人员处于机械的某个扇区，所述扇区是机械可以快速移动的扇区中的一个，他/她例如因为他/她背靠机械而没有注意，他/她可能被告知或警告。
147.根据实施例，进一步确定机械在工作现场13中所确定的位置和方向的准确性等级或有效性中的至少一个，即准确性等级和/或有效性。
148.通过所使用的许多环境建模设备、通过所使用的许多跟踪设备、以及通过所使用的许多参考点和标记点、并通过所使用的检测周围环境的区域、以及通过所跟踪位置与跟踪设备之间的距离，以及还通过如以上在本说明书中所述的其他因素，诸如通过跟踪设备ta的稳定性，可以影响机械在工作现场中所确定的位置和方向的可达到的准确性水平。此外，当前天气可以影响可达到的准确性水平，以及用作跟踪设备和/或环境建模设备的设备。此外，检测到周围环境的区域产生影响，因为例如，与例如存储一个或多个大型工作工具(临时)的停车场相比，平坦停车场包含可用环境建模设备跟踪的目标要少得多。此外，准确性水平可能越高，对所获取数据的误差源进行建模就越好。
149.在机械在工作现场中所确定的位置和方向的有效性上，在机械优选地基本上连续移动的情况下，其可能受到至少一个环境建模设备和至少一个跟踪设备足够频繁地获取数据的影响，使得所确定的位置和方向将不基于非常旧的数据。如果机械的所确定的位置和方向是基于布置在特定机械或工作现场中的跟踪设备ta和/或环境建模设备em获取的数据，并且机械附加地设置有其自身的传感器，则通过机械中的传感器提供的数据，可以提高相应设备获取的数据的有效性。这允许在使用至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em获取的被阻止或认为不可靠的数据来确定机械的位置和方向的情况下，继续执行工作任务。在这种情况下，设备获取的数据不一定需要是非常新的。然而，如果机械的所确定的位置和方向是基于由布置在另一机械中的跟踪和/或环境建模设备获取的数据，则由该另一机械中的设备获取的数据应该是非常新的，即所获取数据的时间戳应该是非常新的，优选地尽可能新的，因为要确定其位置和方向的机械通常不能验证或提高所获取数据的有效性，因为不能检测用于获取数据的设备附接到的另一机械的位置或方向的任何变化。另一方面，可以从布置在另一台机械中的设备获取数据的机械也可以接收例如与这些设备有关的数据，这些数据可以指示数据的准确性和/或有效性。
150.根据实施例，与至少一个跟踪设备ta有关的数据包括以下至少一者：跟踪标记点mp相对于跟踪设备ta的位置，跟踪参考点rp相对于跟踪设备ta的位置，跟踪设备ta的倾角，跟踪设备ta的走向，跟踪设备ta的稳定性，跟踪设备ta在机械坐标系mcs、工作现场坐标系wcs或世界坐标系wlcs中至少一个中的位置和方向，或先前的至少一者的准确性水平或有效性中的至少一个。图16示意性地示出了与根据本实施例的至少一个跟踪设备ta有关的数据。与至少一个跟踪设备ta有关的数据还可以包括本文未具体公开的其他信息。因此，与跟踪设备ta有关的数据还可以包括跟踪设备ta自身的位置和/或方向数据，该数据可以在操作员不知道的情况下被接收，并且可以被机械利用以确定其自身的位置和/或方向。如上所述，本文中讨论的数据可以由布置在例如每个跟踪设备ta附接到的同一机械中的设备和/或传感器提供，或者本文中讨论的数据可以由布置在例如每个跟踪设备ta附接到的另一机械中的设备和/或传感器提供。替代地，本文中讨论的数据可以由前述数据的组合提供，使
得如果设备或传感器提供至少一个信息，则可以将其添加到与跟踪设备ta有关的数据中，或者，如果另一设备或传感器提供另一至少一个信息，则也可以将其添加到与跟踪设备ta有关的数据中。此外，如果两个或更多个设备或传感器提供相同的信息，例如，跟踪设备ta的倾斜度，则这两个或更多个信息可以例如通过平均或加权平均等数学方式组合，或者可以选择将这两个或更多个信息中的哪一个添加到与跟踪设备ta有关的数据中，例如，选择被认为更准确和/或更有效的一个。
151.跟踪标记点mp相对于跟踪设备ta的位置以及跟踪参考点rp相对于跟踪设备ta的位置可以如上文结合本描述中的其他实施例所公开的确定。
152.跟踪设备ta的倾角、跟踪设备ta的走向和跟踪设备ta的稳定性可以由布置在如以上在本说明书中公开的跟踪设备ta中的传感器来确定，或替代地，如果跟踪设备ta在机械坐标系mcs中的位置和方向已知，则由布置在机械中的传感器来确定。跟踪设备ta的位置和方向可以由工作现场坐标系wcs中的三维坐标以及倾角和走向角(诸如滚转、俯仰和偏航)和/或上述机械坐标系mcs中的三维坐标以及倾角和走向角(如滚转、俯仰和偏航)来确定。替代地，或者除此之外，跟踪设备ta的位置和方向可以由世界坐标系wlcs中的三维坐标以及倾角和走向角(诸如滚转、俯仰和偏航)来确定，所述世界坐标系例如是基于卫星的定位系统gnss。
153.在与至少一个跟踪设备ta有关的数据的准确性水平或有效性上，其可能被所使用的许多跟踪设备、被所使用的许多参考点和标记点以及它们与跟踪设备之间的距离以及被如上所述的其他因素，诸如跟踪设备ta的稳定性以及至少一个跟踪设备ta和跟踪设备ta中和/或机械中可能的传感器足够频繁地获取数据影响。
154.根据实施例，与至少一个环境建模设备有关的数据是以下至少一个：空间数据，跟踪标记点mp相对于环境建模设备em的位置，跟踪参考点rp相对于环境建模设备em的位置，环境建模设备em的倾角，环境建模设备em的走向，环境建模设备em的稳定性，环境建模设备em在机械坐标系mcs、工作现场坐标系wcs或世界坐标系wlcs中至少一个中的位置和方向，或先前的至少一者的准确性水平或有效性中的至少一个。图17示意性地示出了与根据本实施例的至少一个环境建模设备em有关的数据。与至少一个环境建模设备em有关的数据还可以包括本文未具体公开的其他信息。因此，与环境建模设备em有关的数据还可以包括环境建模设备em自身的位置和/或方向数据，该数据可以在操作员不知道的情况下被接收，并且可以被机械利用以确定其自身的位置和/或方向。如上所述，本文中讨论的数据可以由布置在例如每个环境建模设备附接到的同一机械中的设备和/或传感器提供，或者本文中讨论的数据可以由布置在例如每个环境建模设备em附接到的另一机械中的设备和/或传感器提供。替代地，本文中讨论的数据可以由前述数据的组合提供，使得如果设备或传感器提供至少一个信息，则可以将其添加到与环境建模设备em有关的数据中，或者，如果另一设备或传感器提供另一至少一个信息，则也可以将其添加到与环境建模设备em有关的数据中。此外，如果两个或更多个设备或传感器提供相同的信息，例如，环境建模设备em的倾斜度，则这两个或更多个信息可以例如通过平均或加权平均等数学方式组合，或者可以选择将这两个或更多个信息中的哪一个添加到与环境建模设备em有关的数据中，例如，选择被认为更准确和/或更有效的一个。
155.环境建模设备em跟踪和/或检测的空间数据可以是原始数据或预处理数据，这些
数据可以涉及整个工作现场13或其特定部分。如本说明书前面所述，空间数据包括例如与整个工作现场13有关的数据，或与工作现场13的特定部分有关的数据，该部分可以是讨论的机械将在其中主动运行的同一部分或工作现场13的另一部分。空间数据可以包括工作现场或其特定部分的表面轮廓、永久或临时对象，诸如房屋建筑或储藏室、岩石、岩体、树木、工作机械或辅助工作机械、工作现场中或其特定部分处使用的材料等。这些对象可以包括可见和不可见的对象，不可见的对象例如是地下管道或电力线。空间数据还可以包括工作现场或其特定部分的环境条件，诸如温度、湿度和降雨深度，例如每小时或每天。与工作现场或其特定部分有关的空间数据还可以包括与工作现场或其特定部分有关的、可以由至少一个可用设备检测的其他信息。
156.跟踪标记点mp相对于环境建模设备em的位置以及跟踪参考点rp相对于环境建模设备em的位置可以与跟踪标记点mp和跟踪参考点rp相对于跟踪设备ta的位置类似的方式确定。在这方面，本说明书中关于跟踪设备ta的上述规范也适用于环境建模设备em。
157.环境建模设备em的倾角、环境建模设备em的走向和环境建模设备em的稳定性可以由布置在环境建模设备em中的传感器确定。在这方面，以上图7中与跟踪设备ta和其中的传感器有关的规范和实施例也适用于环境建模设备em。替代地，如果环境建模设备em在机械坐标系mcs中的位置和方向是已知的，则环境建模设备em的倾角、环境建模设备em的走向和环境建模设备em的稳定性可以由布置在机械中的传感器确定。
158.类似于以上的跟踪设备ta，环境建模设备em的位置和方向可以由工作现场坐标系wcs中的三维坐标以及倾角和走向角(诸如滚转、俯仰和偏航)和/或机械坐标系mcs中的三维坐标以及倾角和走向角(如滚转、俯仰和偏航)来确定。替代地，或者除此之外，环境建模设备em的位置和方向可以由世界坐标系wlcs中的三维坐标以及倾角和走向角(诸如滚转、俯仰和偏航)来确定。
159.与环境建模设备em有关的信息可以以多种方式用于对工作现场13进行建模，以确定工作现场13中的情境意识。与要执行的特定工作任务有关，获得的情境意识可以例如包括关于工作任务开始之前工作现场13或其一部分的初始状态的信息，以及执行特定工作任务之后的最终结果的信息。附加地，情境意识可以包括关于执行工作任务期间工作现场13或其一部分的中间阶段的信息，以及获取与工作任务的执行期间出现的偏差有关的信息，诸如与最初不可见但在工作任务的执行期间出现或变得可见的对象有关的信息，诸如在挖掘工作期间变得可见的地下岩石或岩体。所公开的用于确定情境意识的解决方案允许通过所提供的设备对在当前工作任务的执行期间已经出现的对象进行测量或建模，进而允许对未来工作任务进行可能的规划，例如移除岩石或岩体。
160.在与至少一个环境建模设备ta有关的数据的准确性水平或有效性上，其可能被所使用的许多环境建模设备、被所使用的许多参考点和标记点以及被检测的周围环境的区域、以及被它们与环境建模设备之间的距离以及被如上所述的其他因素，诸如环境建模设备em的稳定性以及至少一个环境建模设备em和环境建模设备em中和/或机械中可能的传感器足够频繁地获取数据影响。因此，上述关于与至少一个跟踪设备ta有关的数据的准确性水平或有效性的描述也适用于与至少一个环境建模设备em有关的数据的准确性水平或有效性。
161.还可以通过确定所获取的数据的平均信息，来提高由至少一个环境建模设备em获
取的数据的准确性以及由至少一个跟踪设备ta获取的数据的准确性。在至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em被布置在机械中且长时间保持在一个单一位置的情况下，这是特别有用的方式，由此，只要机械在所述单个数据信息的获取期间保持在同一位置处，就可以确定在不同时刻获取的几个单个数据信息的平均信息。
162.在至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em被布置在移动机械中的情况下，也可以应用平均信息的确定，只要要跟踪或监测的至少一个点或对象在获取所述单个数据信息期间保持相同。
163.此外，可以应用加权平均值，以用于提高所获取数据的准确性。根据本实施例，由保持更靠近要监测的对象的设备获取的数据可以比由保持更远离要监测的对象的设备获取的数据具有更高的权重。在机械移动的情况下，这可以用来提高尤其是获取数据的准确性。
164.准确确定情境意识可能还需要正确同步确定的机械位置和方向，以及对工作现场13或其一部分进行建模的数据，并提供与工作现场13中的情境意识有关的数据。在机械在一个位置保持长时间的情况下，非常精确的同步对于准确确定情境意识并不重要，因为机械没有移动。然而，在移动机械的情况下，同步的重要性增加，以确保机械的确定位置和方向与工作现场13或其一部分的数据建模之间的正确符合性。因此，尤其是对于移动机械，即使在毫秒的时间段内，也可以获取所需的数据，以便机械的确定位置和方向与工作现场13或其一部分的数据建模之间正确同步。在这种情况下，确定机械位置和方向的数据获取与对工作现场13或其一部分进行建模之间的实时性也没有最终要求，只要它们可以相互同步。
165.如果至少一个跟踪设备ta和至少一个环境建模设备em是同一设备，则确定机械位置和方向的获取数据和对工作现场13进行建模获取的数据自动同步。
166.根据实施例，空间数据包括以下至少一个：图形数据、点云数据或隐式或显式参考相对于工作现场13或地球中至少一个的位置的数据。根据本实施例，描述空间数据的数据，尤其是与工作现场13中的物理对象有关的空间数据，可以通过图形数据(即通过利用图片)和/或通过点云数据来表示，由此，物理对象可以通过点云来描述。尽管空间数据的特定数据项的内容及其表示方式不同，但每个特定数据项可以与相对于工作现场13或地球的位置的隐式或显式参考相结合，从而允许在工作现场的特定位置处分配特定数据项的信息。显式参考可以是例如工作现场坐标系wcs中或世界坐标系wlcs中的位置，而隐式参考可以是例如环境建模设备在环境建模设备坐标系中看到的点云的位置，其位置和方向在工作现场坐标系wcs中或在世界坐标系wlcs中都是已知的。
167.根据实施例，所述方法还包括：由至少一个环境建模单元emu接收材料配送的指示，由与覆盖待放置材料区域的至少一个环境建模设备em有关的第一数据确定的材料配送基地，以及由与覆盖待放置材料区域的至少一个环境建模设备em有关的第二数据确定的材料配送完成，并且由至少一个环境建模单元emu至少部分地保存关于材料配送的指示、材料配送基地以及材料配送完成的数据，作为配送的材料。应注意的是，第一数据和第二数据可以由不同的至少一个环境建模设备em来确定。
168.材料配送的指示可以包括：材料的实际配送的信息或数据，即进行材料配送的日期和时间、以及配送的材料的产品说明。材料配送的指示可以包括：与配送的材料的内容有
关的其他信息，诸如配送的材料的类型或等级、和/或配送的材料的数量和/或重量、和/或配送的材料的体积和/或颜色，作为配送的材料的单独信息或产品说明的一部分。
169.为了响应于打算将材料配送到工作现场13的区域或其中的特定部分的区域，覆盖该区域的至少一个环境建模设备em被配置成：确定将要配送的材料被放置的区域处的材料配送基地。换句话说，根据本实施例，至少一个环境建模设备em被配置成：确定例如将要配送的材料被放置在工作现场13的该区域的表面轮廓。以后，这允许：当配送的材料被移动到另一个地方时(例如当用于其最终用途时)，对工作机械进行控制，使得基本上所有配送的材料(但优选地不是配送基地的材料)将从放置配送的材料的材料配送基地移除，从而使材料配送基地与材料配送之前基本保持一致。与材料配送基地有关的信息提供了与覆盖要放置材料的区域的至少一个环境建模设备em有关的第一数据。
170.响应于材料已配送到工作现场13或其中的特定部分，覆盖该区域的至少一个环境建模设备em被配置成：确定与材料配送完成有关的信息，即描述完成或结束材料配送的信息，诸如一堆碎石。例如，这允许设计后期工作阶段，诸如安排碎石铺设，以控制相应的工作机械。与材料配送完成有关的信息提供了与覆盖要放置材料的区域的至少一个环境建模设备em有关的第二数据。
171.由至少一个环境建模单元emu将有关材料配送的指示、材料配送基地和材料配送完成的数据的至少部分保存为描述材料配送完成或结束及其特征的配送材料。
172.根据实施例，所述方法还包括：由至少一个环境建模单元emu接收一个或更多个指示，所述指示与工作现场的区域数据有关，即与工作现场的一部分的区域有关的数据，并包括与例如工作现场的一部分的相应区域中的工作时期和/或工作阶段有关的信息。附加地，至少一个环境建模单元emu接收与至少一个环境建模设备em有关的数据，并通过考虑一个或更多个指示，它是从与至少一个环境建模设备em有关的数据中导出的，是相应区域的地理参考空间数据，并且至少部分地将地理参考空间数据保存到例如模型中。
173.根据本实施例，至少一个环境建模单元emu被配置成：例如从工作现场管理所使用的应用接口接收与工作现场13的多个部分的相应区域的工作时期和/或工作阶段有关的一个或更多个指示。这些指示可以包括与在工作现场13中或在其特定部分处已执行或目前正在执行的工作时期或操作有关的信息。替代地，或除此之外，这些指示可以包括与工作现场13或其特定部分的阶段有关的信息，即工作现场13或其特定部分的进度水平。工作现场13的不同部分处的工作的进度可能不同。此外，至少一个环境建模单元emu被配置成接收与至少一个环境建模设备em有关的数据，与以上已在本说明书中更详细地讨论的至少一个环境建模设备em有关的数据。
174.此外，至少一个环境建模单元emu被配置成：考虑一个或更多个指示，并且从与至少一个环境建模设备em有关的数据中导出工作现场13的多个部分的相应区域的地理参考空间数据，并且至少部分地将地理参考空间数据保存到模型中或地理参考空间数据模型中。除非利用位置确定单元pdu中可能的存储单元，至少一个环境建模单元emu可以包括至少一个存储单元，以至少临时地存储所保存的数据。例如，数据和/或模型可以保存到工作现场计算机和/或云服务和/或适合存储数据和/或模型的任何其它存储器、数据库或数据结构。
175.地理参考空间数据指的是空间数据(以上已对此进行了更详细的讨论)，但该空间
数据进一步与更具体或更准确的位置信息相结合，以确定或建立空间数据项或对象在工作现场中或其特定部分中的位置。地理参考空间数据的一个重要部分是竣工数据，其描述工作现场中或其特定部分中的工作的进度阶段或水平。
176.根据实施例，至少部分地保存地理参考空间数据的步骤还包括：至少部分地基于从至少一个环境建模设备所接收的数据来确定要保存其地理参考空间数据的区域，以及保存确定要保存的区域的地理参考空间数据。地理参考空间数据的区域在本文指的是工作现场中的区域。如果从要保存到模型中的工作现场的停车空间区域获取了新的地理参考空间数据，并且该区域中储存了附加的挖掘机铲斗，则描述附加的挖掘机铲斗的点云将不保存为该区域的碎石水平，而铲斗旁边的区域可以保存为点云，如果从该区域的历史中得知工作时期是将碎石填充到bim模型中指示的水平，则该点云描述该碎石水平。因此，根据本实施例，并非所有地理参考空间数据都要保存，而是例如要保存检索到的数据中的区域，例如操作员自己的工作区域(诸如操作员正在工作的路基的部分)。此外，环境建模单元emu可以具有与路基相邻部分有关的指示，操作员的同事正在该部分工作。同事或工作现场管理人员可以对操作员收集的有关同事正在工作的路基部分的地理参考空间数据感兴趣，因此，操作员的环境建模设备还可以保存到达路基相邻部分的地理空间数据，但可能不保存超出其路基组合工作区域的区域。此外，还可以保存与项目或对象有关的此类地理参考空间数据，这些数据可以对确定工作机械的位置和方向产生影响，以推进工作现场的进度。因此，例如，如果描述临时留在工作现场中的人员或车辆的点云不对考虑工作现场进度确定工作机械的位置和方向产生任何影响，则不一定会保存这些点云。可以由机械的操作员提供或协助不保存数据的选择，或者利用例如神经网络应用程序不保存数据的选择可以是完全自动的。如有必要，可以在机械的控制中利用其他应用程序，诸如机械控制级应用程序，例如以避免工作机械与所述种类的临时对象之间的任何碰撞。例如，可以将所述检测的临时对象收集到它们自己的数据库或数据结构中。此外，例如，位于工作现场中或与工作现场有关的工具和/或材料也可以被收集到它们自己的数据库或数据结构中。
177.根据实施例，至少部分地基于从至少一个环境建模设备接收的数据来确定要保存的地理参考空间数据的区域的步骤包括：检测区域，在所述区域中，至少一个环境建模设备的地理参考空间数据是无障碍的，并将该区域视为无障碍区域。此外，比较机械在工作现场中的确定的位置和方向的当前准确性与在先前保存的地理参考空间数据的时间内机械在工作现场中的确定的位置和方向的准确性，以及当前准确性是否高于大致相同的准确性，更新无障碍区域中保存的地理参考空间数据。在本上下文中的更新数据包括以下至少一个：替换、重写、调整、添加或使用已知的数学方法平均数据，诸如例如平均或加权平均。
178.在本实施例中，确定由至少一个环境建模设备em提供的地理参考空间数据中的无障碍区域(即提供关于工作现场或其特定部分的实际阶段的信息的区域)，例如，在至少一个环境建模设备em的捕获视图中没有出现任何临时障碍物的区域。由位置确定单元pdu根据地理参考空间数据中的这些无障碍区域、机械在工作现场13中的当前或目前位置和方向以及机械的位置和方向的准确性来确定。此外，由位置确定单元pdu将与机械在工作现场13中的当前位置和方向有关的准确性与机械关于先前保存或存储的地理参考空间数据的位置和方向的准确性进行比较。为了响应于以上几乎相同的与机械的当前位置和方向有关的准确性(即在确定准确性时考虑裕度或误差)，以及至少与与先前保存的地理参考空间数据
有关的机械的位置和方向的准确性相同或甚至更好的准确性，所保存的地理参考空间数据被更新，即替换、重写、调整、添加或使用已知数学方法平均(例如，无障碍区域中的平均或加权平均)。此外，当满足准确性标准时，可以进一步确定每个准确性水平的阈值水平，以确定在每种情况下应该如何更新地理参考空间数据。例如，该阈值水平可以是确定的准确性水平中的裕度误差。例如，如果确定工具在工作现场坐标系中的实际位置在20mm内，则阈值可能为20mm、40mm或甚至80mm。阈值的使用确保了非常微小或可忽略的变化，即地理参考空间数据的区域中低于阈值的变化不会启动重写或替换先前保存的地理参考空间数据，但可能启动例如用先前保存的地理参考空间数据对地理参考空间数据进行平均或加权平均。如果该变化高于确定的阈值，则该更新可以是替换或重写地理参考空间数据，因为在这种情况下，应假定在环境中发生了变化。
179.根据实施例，由确定机械在工作现场中的位置和方向的至少一个位置确定单元解析关于以下至少一个的数据：跟踪设备、环境建模设备、对象或另一个机械；并且将所解析的数据作为以下至少一个传输：与相应跟踪设备、环境建模设备、对象或另一机械有关的数据的一部分、或能够由至少一个位置确定单元接收的数据。
180.根据本实施例，确定机械在工作现场13中的位置和方向的至少一个位置确定单元pdu可以解析，即，例如，结合其自身的测量数据来确定与以下至少一个有关的数据：例如跟踪设备ta、环境建模设备em、对象或另一机械。对象可以是要避免的对象，诸如障碍物，或者是要接近或感兴趣的对象，诸如要在工作中使用的材料。在该解析之后，所解析的数据被传输到例如工作现场计算机和/或云服务和/或存储器、数据库或数据结构，其适合于保存数据作为以下至少一个：与相应跟踪设备ta、环境建模设备em、对象或另一机械有关的数据的一部分、和/或能够由至少一个位置确定单元pdu接收的数据。有关此类所解析的数据的准确性和/或有效性取决于与提供此类数据有关的每个传感器和/或设备的准确性和有效性。例如，如果当时由布置在机械上的环境建模设备em结合从安装在机械上的传感器接收的数据确定解析该数据的机械的位置和方向，则所解析的数据的准确性和/或有效性取决于：为确定机械的位置和方向而获取的数据组合的准确性和有效性，以及与该解析有关的任何其它数据的准确性和有效性。这里，由环境建模设备em获取的数据的准确性例如取决于：机械在跟踪时是否稳定，以及被跟踪的周围环境或被跟踪的参考点或其它可跟踪标记的距离是近还是远，以及它们中有多少被跟踪，以及它们的位置被确定得有多准确。
181.根据实施例，通过以下方式进一步初始化跟踪设备：如果跟踪设备设置在机械或另一机械中的至少一个上，确定跟踪设备在机械坐标系或工作现场坐标系之中的至少一个中的位置和方向，以及如果跟踪设备设置在任何机械的外部，确定跟踪设备在工作现场坐标系中的位置和方向。
182.在本说明书中已经考虑了跟踪设备ta的初始化。此外，根据本实施例，在跟踪设备ta的初始化中，可以在机械坐标系mcs中和/或在工作现场坐标系wcs中确定跟踪设备ta的位置和方向。如果跟踪设备ta布置在机械或另一机械中，则取决于跟踪设备及其所附接的位置，可以或者在机械坐标系mcs或在工作现场坐标系wcs中或者在两者中确定跟踪设备ta的位置和方向。如果跟踪设备使用gnss等外部定位系统，则它会在工作现场坐标系wcs中自行确定，并在其附接的机械的坐标系中被确定。另一方面，如果跟踪设备ta不使用外部定位系统，并且它附接到机械(即，机械或另一机械)，则该跟踪设备至少在它附接的机械的坐标
系中被确定，并且如果它被另一机械用作跟踪设备，则在工作现场坐标系wcs中被确定。如果跟踪设备ta布置在任何机械的外部，则应至少在工作现场坐标系wcs中确定跟踪设备ta的位置和方向。
183.根据实施例，通过以下方式进一步初始化环境建模设备：如果环境建模设备设置在机械或另一机械中的至少一个上，确定环境建模设备在机械坐标系或工作现场坐标系之中的至少一个中的位置和方向，以及如果环境建模设备设置在任何机械的外部，确定环境建模设备在工作现场坐标系中的位置和方向。
184.以上与跟踪设备ta的初始化有关的描述也对应地适用于环境建模设备em的初始化。此外，根据本实施例，在环境建模设备em的初始化中，可以在机械坐标系mcs和/或工作现场坐标系wcs中确定环境建模设备em的位置和方向。如果环境建模设备em布置在机械或另一机械中，则取决于环境建模设备及其所附接的位置，可以或者在机械坐标系mcs或在工作现场坐标系wcs或者两者中确定环境建模设备em的位置和方向。如果环境建模设备使用gnss等外部定位系统，则它会在工作现场坐标系wcs中自行确定，并在其附接的机械的坐标系中被确定。另一方面，如果环境建模设备em不使用外部定位系统，并且它附接到机械(即，机械或另一机械)，则该环境建模设备至少在它附接的机械的坐标系中被确定，并且如果它被另一机械使用，则在工作现场坐标系wcs中被确定。如果环境建模设备em布置在任何机械的外部，则应至少在工作现场坐标系wcs中确定环境建模设备em的位置和方向。
185.根据实施例，所确定的情境意识是空间数据、地理参考空间数据、区域工作时期和/或工作阶段数据、竣工数据中的至少一者，任何机械在工作现场中的位置、方向、行驶方向或替代行驶方向中的至少一者，静止的或移动的至少之一的、要避免的或感兴趣的至少之一的机械、障碍物或对象中的至少一个的位置、方向或行驶方向或替代行驶方向或者周围环境之中的至少一者。
186.图18示意性地公开了一些数据，这些数据描绘或提供了工作现场13中的情境意识。所确定的情境意识可以包含或包括许多不同的数据或信息片段，具体取决于工作现场或其特定部分。
187.以上在本说明书中已经讨论了数据或信息片段的一些示例，所述数据或信息片段可以形成：至少部分空间数据、地理参考空间数据、区域数据、竣工数据；或工作现场13中的任何机械的位置、方向、行驶方向或替代行驶方向之中的至少一个。
188.除了在前面段落中公开的数据(或除此之外)，还可以使用与位置、方向或行驶方向或替代行驶方向或周围环境静止或移动的机械、障碍物或对象中的至少一个有关的数据或信息片段来确定或指示工作现场13中的情境意识。所公开的机械、障碍物或对象可以或者是静止的，或者是移动的。本文的障碍物指的是：可以或者是静止的或者是移动的对象，但在任何情况下，例如，是通过绕开或让路来主动避免的对象。本文中的对象反过来可以是指要避免的对象，诸如以上的障碍物；或者是指可能有意接近的感兴趣的对象，诸如要在由机械执行的工作中使用的材料。
189.根据实施例，至少一个跟踪设备相对于该跟踪设备跟踪以下至少一个的位置：工作现场中的至少一个参考点、附接到机械的至少一个标记点或附接到机械、障碍物或对象中的至少一个的任何其它可跟踪标记；并且至少一个环境建模设备相对于该至少一个环境建模设备跟踪以下至少一个的位置：工作现场中的至少一个参考点、附接到机械的至少一
个标记点、附接到机械、障碍物或对象中的至少一个的任何其它可跟踪标记，或者与工作现场有关的空间数据。
190.根据本实施例，至少一个跟踪设备ta被配置成相对于跟踪设备ta跟踪工作现场13中的至少一个参考点rp和/或附接到机械的至少一个标记点mp的位置。替代这些中的至少一个，或者除了这些中的至少一个之外，至少一个跟踪设备ta被配置成跟踪附接到机械和/或障碍物和/或对象的任何其它可跟踪标记的位置。例如，任何其它可跟踪标记可以是附接到大石头、实心岩石或大树或任何相当静止的对象的标记，该标记可以用作非官方参考点，其可以用作辅助确定机械的位置和方向的附加可跟踪标记。尤其是可以用在可跟踪参考点较少的区域中。机械可以在工作现场坐标系wcs和/或世界坐标系wlcs中解析此类标记的准确位置，并在解析之后，将其传输到：例如工作现场计算机和/或云服务和/或存储器、数据库或数据结构，其适于将数据保存为与可跟踪标记有关的数据的一部分和/或至少一个位置确定单元pdu能够接收的数据。此类数据还应包含有关数据的准确性和/或有效性的信息，因为例如，岩石可能因靠近岩石的某些工作任务而移动了一点，或者工人可能将可跟踪标记改变到另一位置。在后一种情况下，移动可跟踪标记的工人还应当将为可跟踪标记保存的已解析的位置从其被保存的位置移除。由跟踪设备ta提供的跟踪如以上实施例中所公开的那样操作。
191.此外，根据本实施例，至少一个环境建模设备em被配置成相对于该至少一个环境建模设备em跟踪工作现场13中的至少一个参考点rp和/或附接到机械的至少一个标记点mp的位置。替代这些中的至少一个(或者除了这些中的至少一个之外)，至少一个环境建模设备em被配置成跟踪附接到机械和/或障碍物和/或对象的任何其它可跟踪标记的位置、和/或与工作现场13有关的空间数据，其中，与工作现场13有关的空间数据例如可以是自然地标，诸如树木和/或大石头和/或实心岩石和/或小石头和/或其它地标，诸如不移动的对象和/或工具和/或建筑物和/或仓库和/或树桩。应注意的是，环境建模设备em可以使用许多地标来保持跟踪机械的位置和方向，这意味着：如果位置和方向是在一个瞬间确定的，通过确定在位置和方向相对于这些地标确定的瞬间之后机械的位置和方向变化的程度来确定所述位置和方向，环境建模设备em可以使用这些地标来确定位置和方向确定之后的机械的位置和方向。然后，环境建模设备em可以继续对机械的位置和方向进行这种跟踪，而不必检测其位置在模型中是已知的此类参考点和/或其它可跟踪标记点。自然地，当在没有检测到参考点和其它可跟踪标记点的情况下延长此类跟踪时，机械的确定的位置和方向的准确性降低。可以通知操作员此类降低。由至少一个环境建模设备em进行的跟踪可以与由至少一个跟踪设备进行的跟踪类似地操作。因此，在这方面，关于跟踪设备ta的上述规范也适用于环境建模设备em。
192.根据实施例，用于确定工作现场中的情境意识的方法还包括：确定机械在工作现场中的确定的位置和方向的最低准确性水平，确定高于最低准确性水平的阈值水平，并且其中，如果准确性水平低于阈值水平，并且如果可以在不移动下托架的情况下执行正在进行的工作任务，则禁用用于移动机械下托架的控制装置。
193.本实施例尤其涉及具有可移动托架的机械，所述可移动托架包括能够相对于彼此移动的下托架和上托架，所述下托架和上托架像在挖掘机中一样相对于彼此旋转。根据本实施例，确定机械的确定的位置和方向的最低准确性水平，所最低准确性水平是允许工作
机械的所有可能操作完全运行所需的。如果未达到机械的确定的位置和方向的最低准确性水平，则允许机械以有限的操作进行操作。因此，附加地确定机械的确定的位置和方向的准确性阈值水平，并响应于低于阈值水平的机械的确定的位置和方向的准确性水平，机械的操作可能受到限制，使得机械可以继续其操作，但不允许其从工作现场13中的当前位置移动。如果机械是挖掘机1，这意味着不允许挖掘机1的下托架2a移动，但只要不需要从当前位置移动，挖掘机1可以继续操作。
194.根据实施例，与至少一个跟踪设备或至少一个环境建模设备中的至少一个有关的数据包括以下至少一个：由相应设备获取的数据、来自安装在相应设备上的传感器的数据、来自安装在所述设备的附接点上的传感器的数据、由任何位置确定单元或任何设备中的至少一个通过以下至少一个解析的数据：跟踪相应设备或由于与相应设备或至少一个的先前的准确性水平或有效性中的至少一个有关的任何计算的结果。
195.根据本实施例，与至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em有关的数据包括由相应设备获取的数据和/或来自安装在相应设备的可能传感器的数据，这些传感器在以上描述中已进行了更详细的讨论。替代地或附加地，与至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em有关的数据可以包括来自安装在所述设备的附接点上的传感器的数据，由此传感器可以例如提供关于相应设备的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向的信息。替代地或附加地，与至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em有关的数据可以包括：由任何位置确定单元和/或任何设备通过跟踪相应设备解析的数据和/或作为与相应设备和/或前述数据中的至少一个的准确性水平和/或有效性有关的任何计算的结果的数据。因此，与至少一个跟踪设备ta和/或至少一个环境建模设备em有关的数据可以通过许多不同的方式检索，诸如通过由相应跟踪设备提供的跟踪操作，解析至少一个位置确定单元中的数据，或通过例如由至少一个位置确定单元提供的计算操作，也考虑数据的准确性水平和/或有效性。
196.根据实施例，如果至少一个跟踪设备设置在工作现场上，并且如果其包括用于使用一个或多更个gnss天线跟踪跟踪设备的位置的跟踪装置，则跟踪设备还包括以下至少一个作为跟踪装置：摄像机、立体摄像机、激光雷达、雷达或测速仪。
197.根据本实施例，如果跟踪设备ta设置在工作现场13上，并且如果其包括用于使用一个或更多个gnss天线跟踪跟踪设备ta的位置的跟踪装置td，则它还设置有至少一个摄像机和/或至少一个立体摄像机和/或至少一个激光雷达和/或至少一个雷达和/或至少一个测速仪作为进一步的跟踪装置td，用于跟踪机械在工作现场13中的位置和方向，并且同时用于跟踪工作现场13中的其他对象或障碍物的位置和方向。尤其是雷达还可以用来跟踪诸如地下建筑等看不见的对象。
198.根据实施例，为了确定工作现场中的情境意识，至少一个位置确定单元被配置成附加地至少部分地基于从安装在机械和/或另一机械上的一个或更多个传感器接收的数据来确定机械在工作现场中的位置和方向；其中，传感器包括以下至少一个：机械和/或另一机械的位置、方向、倾斜度、走向或行驶距离。根据本实施例，机械的位置和方向的确定可以附加地至少部分地基于传感器数据，所述传感器数据描述要确定其位置和方向的机械和/或另一机械(如果与另一机械有关的数据被用于确定相关机械的位置和方向)的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向和/或行驶距离。
199.根据用于确定工作现场中的情境意识的实施例，所述机械是挖掘机，并且至少一个位置确定单元pdu附加地配置成至少部分地基于从安装在机械和/或另一机械的上托架上的一个或更多个传感器接收的数据来确定机械在工作现场中的位置和方向，其中，传感器包括机械和/或另一机械的上托架的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。根据本实施例，所述机械为挖掘机1，并且挖掘机1的位置和方向的确定可以附加地至少部分地基于传感器数据，所述传感器数据描述要确定其位置和方向的挖掘机1和/或另一挖掘机1(如果与另一挖掘机1有关的数据被用于确定相关挖掘机1的位置和方向)的上托架2b的位置和/或方向和/或倾斜度和/或走向。
200.挖掘机1是可以与解决方案结合使用的移动式土方工程机械的示例，所述解决方案可以用于：确定机械在工作现场中的位置和方向，以及确定工作现场中的情境意识。除了像这样的挖掘机之外，本文公开的解决方案也可以用于例如移动式起重机中，所述移动式起重机包括布置为相对于移动式起重机的其余部分旋转的托架部件，并且其中，可旋转托架部件包括提升动臂以及在动臂的远端处设置起重机的工作工具的钩子。用于确定机械在工作现场中的位置和方向以及工作现场中的情境意识的解决方案基本上与移动式起重机中的类似。其中可以利用公开的解决方案，除了挖掘机和移动式起重机之外，其他机械例如是推土机、轮式装载机、压路机、反铲挖掘机、自卸卡车、转运机、收割机等。
201.本领域技术人员将清楚地看到，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围之内变化。