用于建筑机械的速度控制的制作方法

用于建筑机械的速度控制
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年11月24日提交的题为“用于建筑机械的速度控制”的美国临时专利申请no.17/103281的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。


背景技术：

3.现代建筑机械极大地提高了执行各种建筑项目的效率。例如，采用自动坡度控制系统的土方机械能够使用比以前手动完成的更少的通道来对项目区域减缓坡度(grade)。作为另一示例，现代沥青铺路机和其他路面划线机已经允许在几个小时和几天的数量级内发生更换旧道路和建造新道路，而不是以前的几周和几个月。由于各个方面的自动化，可以由比以前所需的更少的建筑人员来执行建筑项目。建筑机械的大部分技术进步部分归因于允许实时监测机械部件的状况和位置和/或机械周围环境的精确传感器的可用性。尽管现代建筑机械有所改进，但仍然需要新的系统、方法和技术。


技术实现要素：

4.本公开宽泛地涉及用于控制重型设备(heavy equipment)的速度的技术。具体地，本文描述的许多实施例涉及用于土方建筑机械的速度调整技术。
5.下面提供本发明的各种实施例的概要作为示例的列表。如下所用，对一系列示例的任何引用应理解为对这些示例中的每一个的分开地引用(例如，“示例1至4”应理解为“示例1、2、3或4”)。
6.示例1是一种控制在建筑工地内操作的建筑机械的速度的计算机实施的方法，该方法包括：在建筑机械以速度向前或向后方向移动的同时，使用建筑机械的一个或多个传感器捕获传感器数据；基于使用一个或多个传感器捕获的传感器数据来估计建筑工地的实际表面；计算目标表面和实际表面之间的偏差；基于该偏差计算实际性能度量；比较实际性能度量与目标性能度量以确定速度调整，其中，确定速度调整以便减小实际性能度量与目标性能度量之间的误差；并且通过速度调整来调整建筑机械的速度。
7.示例2是示例1的计算机实施的方法，其中，偏差包括目标表面和实际表面之间的多个距离。
8.示例3是示例1的计算机实施的方法，其中，通过速度调整来调整建筑机械的速度包括：将速度调整提供给建筑机械的速度控制器。
9.示例4是示例1的计算机实施的方法，其中，一个或多个传感器包括安装到建筑机械的工具上的惯性传感器。
10.示例5是示例4的计算机实施的方法，其中，惯性传感器被配置为在建筑机械移动的同时检测工具的垂直移动。
11.示例6是示例1的计算机实施的方法，其中，比较实际性能度量与目标性能度量以确定速度调整包括：计算实际性能度量与目标性能度量之间的误差；并且基于误差来确定速度调整。
12.示例7是示例1的计算机实施的方法，其中，实际性能度量是偏差的递增函数。
13.示例8是示例7的计算机实施的方法，其中：如果实际性能度量小于目标性能度量，则速度调整为正；以及如果实际性能度量大于目标性能度量，则速度调整为负。
14.示例9是示例1的计算机实施的方法，其中，实际性能度量是偏差的递减函数。
15.示例10是示例9的计算机实施的方法，其中：如果实际性能度量小于目标性能度量，则速度调整为负；以及如果实际性能度量大于目标性能度量，则速度调整为正。
16.示例11是一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行指令时，使一个或多个处理器执行用于控制在建筑工地内操作的建筑机械的速度的操作，该操作包括：在建筑机械以速度向前或向后方向移动的同时，使用建筑机械的一个或多个传感器捕获传感器数据；基于使用一个或多个传感器捕获的传感器数据来估计建筑工地的实际表面；计算目标表面和实际表面之间的偏差；基于该偏差计算实际性能度量；比较实际性能度量与目标性能度量以确定速度调整，其中，确定速度调整以便减小实际性能度量与目标性能度量之间的误差；并且通过速度调整来调整建筑机械的速度。
17.示例12是示例11的非暂时性计算机可读介质，其中，偏差包括目标表面和实际表面之间的多个距离。
18.示例13是示例11的非暂时性计算机可读介质，其中，通过速度调整来调整建筑机械的速度包括：将速度调整提供给建筑机械的速度控制器。
19.示例14是示例11的非暂时性计算机可读介质，其中，一个或多个传感器包括安装到建筑机械的工具上的惯性传感器。
20.示例15是示例14的非暂时性计算机可读介质，其中，惯性传感器被配置为在建筑机械移动的同时检测工具的垂直移动。
21.示例16是一种系统，包括：一个或多个处理器；以及包括指令的计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行指令时，使一个或多个处理器执行操作，该操作包括：在建筑机械以速度向前或向后方向移动的同时，使用建筑机械的一个或多个传感器捕获传感器数据；基于使用一个或多个传感器捕获的传感器数据来估计建筑工地的实际表面；计算目标表面和实际表面之间的偏差；基于该偏差计算实际性能度量；比较实际性能度量与目标性能度量以确定速度调整，其中，确定速度调整以便减小实际性能度量与目标性能度量之间的误差；并且通过速度调整来调整建筑机械的速度。
22.示例17是示例16的系统，其中，偏差包括目标表面和实际表面之间的多个距离。
23.示例18是示例16的系统，其中，通过速度调整来调整建筑机械的速度包括：将速度调整提供给建筑机械的速度控制器。
24.示例19是示例16的系统，其中，一个或多个传感器包括安装到建筑机械的工具上的惯性传感器。
25.示例20是示例19的系统，其中，惯性传感器被配置为在建筑机械移动的同时检测工具的垂直移动。
附图说明
26.这些附图(被包括以提供对本公开的进一步理解)包含在并构成本说明书的一部分，示出了本公开的实施例，并且与详细描述一起用于解释本公开的原理。没有试图比对本
公开的基本理解和实践本公开的各种方式所必需的更详细地示出本公开的结构细节。
27.图1示出了本公开的一个或多个技术在建筑环境中的示例实施方式。
28.图2示出了示例机械控制系统。
29.图3示出了可以由机械控制系统实施的示例控制过程。
30.图4示出了显示作为三种不同表面类型的速度的函数的性能度量的示例曲线。
31.图5示出了显示作为三种不同表面类型的速度的函数的性能度量的示例曲线。
32.图6示出了控制在建筑工地内操作的建筑机械的速度的方法。
33.图7示出了包括各种硬件元件的示例计算机系统。
34.在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的数字参考标签。此外，可以通过在参考标签后面跟着字母来区分相同类型的各种部件，或者通过在参考标签后面跟着破折号再跟着第二数字参考标签来区分，该第二数字参考标签在相似部件和/或特征之间进行区分。如果在说明书中只使用第一数字参考标签，则该描述适用于具有相同第一数字参考标签的任何一个相似部件和/或特征，而不考虑后缀。
具体实施方式
35.本文描述的实施例涉及用于控制重型设备(如土方建筑机械)的速度的系统、方法和其他技术。通过以所描述的方式控制机械速度，可以实现对机械工具的更好的控制，导致具有降低的不平整度的更好的完成坡度(finish grade)表面，不平整度是通常在机械以特定速度移动时出现的不期望的效果。本文描述的实施例可以通过针对一系列表面类型(例如，砂、粘土、砾石等)和一系列表面设计优化机械的速度来改善减缓坡度的表面。
36.在一些情况下，本文描述的技术提供速度控制回路以在考虑车辆行驶速度的控制单元上运行。速度控制回路可以直接影响处理对于工具(例如，铲刀、犁板、铲斗等)的垂直控制的主控制回路(其可以被称为垂直坡度控制回路)的稳定性。因此，可以结合垂直坡度控制回路来增加或降低机械的速度，以获得最佳结果。在一些情况下，如果来自主垂直坡度控制回路的输出开始表现出降低的稳定性(例如，增加输出水平或对阀的驱动)，速度控制回路可以增加或减少车辆速度以增加垂直坡度控制回路的稳定性。
37.控制单元可以测量和记录与完成坡度表面(其可以被称为实际表面)相关的统计数据。这可以形成速度控制回路作为输入来处理和进行速度调整的数据的核心。速度控制回路可以利用迟滞的形式来避免过驱动或过度校正平台的速度。速度控制回路可以进一步知道其安装在什么机械品牌/型号上，并且基于测试数据，具有预定速度范围，对于该速度范围，将更有可能实现最佳稳定性。
38.在以下描述中，将描述各种示例。出于解释的目的，列出了具体的配置和细节以提供对示例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说也将显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实践示例。此外，为了不模糊正在描述的实施例，可以省略或简化众所周知的特征。
39.图1示出了本公开的一个或多个技术在建筑环境中的示例实施方式。具体地，图1示出了部署在建筑工地124处并且至少部分地由控制单元160实施控制的建筑机械150，在各种实施例中，控制单元160可以通信地耦接到安装到建筑机械150的位置传感器155和/或惯性传感器165。尽管在本文中通常将建筑工地124描述为对应于土方工地，如道路或建筑
物建筑工地，但本公开适用于其中使用重型设备的各种建筑、维护或农业项目。类似地，尽管在本文中通常将建筑机械150描述为对应于土方建筑机械，但是本文中描述的各种技术适用于各种各样的建筑机械或重型设备，例如平地机、挖掘机、推土机、反铲挖土机、铺路机(例如，混凝土、沥青、滑模、振动等)、压实机、铲运机、装载机、材料处理机、联合收割机、撒布机等。
40.在一些实施例中，建筑机械150可以包括具有车轮、车轴和汽油、柴油、电力或蒸汽动力发动机的拖拉机，用于向建筑机械150提供动力和牵引力，以沿着期望的路径，通常以恒定的速度行驶。在一些情况下，建筑机械150可以是履带式车辆，其结合有由车辆的车轮驱动的履带或履带板的连续履带。建筑机械150的操作者可以使用各种输入设备(如杠杆、开关、按钮、踏板、方向盘和触摸屏)向控制单元160提供输入，这可以导致各种致动器移动建筑机械150。
41.在一些情况下，建筑机械150可以包括工具121，工具可以是建筑机械150的主要部件，其被控制以与建筑工地124的元件交互。例如，在土方工地，工具121可以是建筑机械150的部件(例如推土机的铲刀、挖掘机的铲斗、压实机的滚筒或一些其他地面接合工具)，其与要减缓坡度的材料交互(例如，推、铲、切、挖、压等)。作为另一示例，在农业场所，工具121可以是联合收割机的收割台或撒布机的吊臂。作为另一示例，在道路建筑工地，工具121可以是沥青铺路机的整平板(screed)。
42.应当理解，在一些实施例中，工具121和建筑机械150可以被认为在它们之间具有半刚性联轴器的分离体。联轴器是半刚性的，即物体可以相对于彼此移动，但它们也可以固定在给定的定向上。建筑或土方设备上使用的半刚性联轴器的一些示例包括c形框架、角c形框架、推臂、l形推臂等。
43.在一些实施例中，控制单元160可以基于由安装到建筑机械150的一个或多个传感器(例如，位置传感器155)捕获的传感器数据来确定建筑机械150的地理空间位置122。例如，位置传感器155可以是从一个或多个gnss卫星接收无线信号的全球导航卫星系统(gnss)接收器。通过处理接收到的无线信号，可以计算gnss接收器的位置。在一些情况下，在建筑机械150的操作期间，地理空间位置122被确定并用于查询工地设计170，工地设计可以提供建筑工地124内的二维(2d)或三维(3d)位置与目标坡度(例如，目标斜率和/或目标海拔)之间的平移。所获得的目标坡度可以被馈送到坡度控制器163中，坡度控制器可以采用各种控制机制(例如，比例-积分-微分(pid)控制器)来朝着目标坡度驱动实际坡度(例如，实际斜率和/或实际海拔)。可以通过将控制信号发送到机械地耦接到工具的一个或多个致动器来调整建筑机械150的实际坡度。
44.在一些实施例中，控制单元160可以使用由安装到工具121的惯性传感器165捕获的惯性数据158(连同其他类型的传感器数据)来确定建筑工地124处的地表或地面的实际表面126。例如，可以分析惯性数据158，以在建筑机械150正在向前或向后方向上移动时跟踪工具121的垂直、水平和/或角度移动。工具121的移动以及建筑机械150的已知速度可以用于创建实际表面126的3d表示或具有更少或更多数据点的不同表示。
45.比较实际表面126与目标表面以计算两者之间的偏差d(t)。速度调整模块136可以使用由比较得到的偏差d(t)来确定建筑机械150的新目标速度134。通常，如果偏差d(t)足够大，则确定目标速度134小于当前速度，并且如果偏差d(t)足够小，则确定目标速度134大
于当前速度。最后，目标速度134被馈送到速度控制器中，速度控制器可以采用各种控制机制(例如pid控制器)以用于朝着目标速度134驱动实际速度。
46.在所示的示例中，建筑机械150试图以平坦的目标表面在建筑工地124处对地表减缓坡度。在建筑机械150到达点x1时，估计实际表面126并确定其明显偏离平坦的目标表面。因此，在点x1处，速度调整模块136确定应该降低目标速度134。在建筑机械150到达点x2时，再次估计实际表面126并确定其相对于目标性能度量偏离平坦的目标表面过小。因此，速度调整模块136确定目标速度134应该从其先前值增加。在建筑机械150到达点x3时，再次估计实际表面126并确定其相对于目标性能度量偏离平坦的目标表面过多。因此，速度调整模块136确定目标速度134应该从其先前值降低。目标速度134在点x4和x5中的每一个以类似的方式再次降低，之后建筑机械150到达最终速度，这在实际表面126和目标表面之间产生被确定为在可接受的量内的偏差。
47.可以选择目标性能度量来平衡效率和精度，从而可以在保持质量水平的同时及时完成建筑项目。在一些情况下，可以响应于目标性能度量变化、目标表面变化重复上述步骤，和/或在预定时间量之后重复上述步骤。例如，速度调整模块136可以在建筑机械150移动时以预定速率执行，例如每0.1秒、1秒、10秒等。
48.图2示出了根据本公开的一些实施例的示例机械控制系统230。机械控制系统230可以包括各用于允许建筑机械的一个或多个操作者完成建筑操作的种输入设备252、传感器254、致动器256和计算设备。机械控制系统230的部件可以安装到建筑机械的部件或与建筑机械的部件集成，使得建筑机械可以包括机械控制系统230。机械控制系统230的部件可以经由一个或多个有线和/或无线连接相互通信耦接。
49.机械控制系统230可以包括控制单元260，其从各种传感器接收数据以及输入，并生成发送到各种致动器和输出设备的命令。在所示示例中，控制单元260从输入设备252接收输入数据并从传感器254接收传感器数据，并生成发送到致动器256的控制信号278。控制单元260可以包括一个或多个处理器和相关联的存储器。在一些实施例中，控制单元260可以通信地耦接到位于机械控制系统230和建筑机械外部的外部计算系统262。外部计算系统262可以向控制单元260发送建筑操作细节的指令。例如，外部计算系统262可以向控制单元260发送工地设计270。外部计算系统262还可以向控制单元260发送警报和其他一般信息(诸如交通状况、天气状况、材料运输车辆的位置和状态等)。
50.在一些实施例中，机械控制系统230包括一个或多个输入设备252，用于从用户接收各种输入数据(例如，目标表面、目标坡度、工地平面图)。输入设备252可以包括键盘、触摸屏、触摸板、开关、杠杆、按钮、方向盘、加速踏板、制动踏板等。输入设备252可以安装到建筑机械的任何物理部分。输入设备252可进一步接收用户输入，用户输入指示建筑机械的期望移动、工具的期望移动等。
51.在一些实施例中，传感器254可以包括一个或多个位置传感器255、惯性传感器265、图像捕获设备、接近传感器、地面感测雷达设备和/或霍尔效应传感器，以及其他可能性。位置传感器255可以是gnss接收器和全站仪的组合，gnss接收器使用从卫星接收的无线信号来确定位置，全站仪通过组合距离、垂直角度和水平角度测量来确定位置。惯性传感器265可以是一个或多个传感器，其检测刚性地附接或安装到建筑机械上的建筑机械的部件的移动。例如，惯性传感器265可以包括一个或多个用于检测角加速度、角速率和/或角位置
的陀螺仪、一个或多个用于检测线性加速度、线性速度和/或线性位置的加速度计、一个或多个惯性测量单元(imu)，其中每个惯性测量单元可以包括一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪和/或一个或多个用于检测上述类型的数据的磁强计，以及其他可能性。
52.在一些实施例中，惯性传感器265可以直接检测角速率并且可以集成以获得角位置，或者可替代地，惯性传感器可以直接测量角位置并可以确定角位置的变化(例如，计算导数)以获得角速率。在许多实例中，惯性传感器265可以用于确定建筑机械的部件的偏航角(yaw angle)(相对于垂直轴线的旋转角)、俯仰角(相对于横向轴线的旋转角)和/或侧倾角(相对于纵向轴线的旋转角)。
53.控制单元260可以包括各种控制器和模块，以辅助生成控制信号278。每个控制器和模块可以包括专用硬件和/或可以使用控制单元260的主处理器和/或存储器来执行。在一些实施例中，控制单元260包括坡度控制器263，其将实际/测量/估计的坡度朝向目标坡度驱动。在一些情况下，坡度控制器263使用传感器数据计算测量的坡度，执行测量的坡度和目标坡度之间的比较，并生成控制信号278，以便使致动器256以朝向目标坡度驱动测量的坡度的方式移动。类似地，控制单元260可以包括速度控制器242，其将实际/测量/估计的速度朝向目标速度驱动。在一些情况下，速度控制器242接收测量的速度或使用传感器数据计算测量的速度，执行测量的速度和目标速度之间的比较，并生成控制信号278，以便使致动器256以朝向目标速度驱动测量的速度的方式移动。
54.控制信号278可以包括直流(dc)或交流(ac)电压信号、dc或ac电流信号和/或包含信息的信号。包含信息的信号的示例可以是控制器局域网(can)消息，其可以沿着can总线或其他通信介质发送。在一些情况下，一个或多个控制信号278可以包括气压或液压。在接收到控制信号278时，可以使致动器256以指定的方式移动，例如通过延伸、缩回、旋转、提升或降低指定的量。致动器256可以使用各种形式的动力来向建筑机械的部件提供移动。例如，致动器256可以是电动的、液压的、气动的、机械的或热的，以及其他可能性。
55.图3示出了根据本公开的一些实施例的可以由机械控制系统(如机械控制系统230)实施的示例控制过程300。图3示出了由机械控制系统执行的各种动作以及控制器和模块之间的数据的移动，控制器和模块生成发送到致动器的控制信号。在一些情况下，控制过程300的每个迭代开始于框302，在框302，使用安装到建筑机械(例如安装到工具)的一个或多个传感器来捕获传感器数据359。传感器可以包括位置传感器、惯性传感器、超声波传感器、激光传感器，以及装配在建筑机械上的其它类型的传感器。框302可以包括框302a，在框302a，使用安装到建筑机械(例如安装到工具)的一个或多个惯性传感器来捕获惯性数据358。在框304，基于传感器数据359和/或惯性数据358来估计建筑工地的实际表面326。在框306，计算目标表面344和实际表面326之间的偏差368(例如，偏差d(t))。
56.在一些情况下，目标表面344被包括在工地设计中。在一些情况下，目标表面344可以包括可以提供给坡度控制器363目标坡度328。在框308，使用一个或多个位置传感器检测建筑机械的地理空间位置322。在框310，可以使用地理空间位置322查询工地设计以获得目标表面344。可以将偏差368提供给速度调整模块336，并且在框312，基于偏差368计算实际性能度量348。也可以使用输入设备将目标性能度量346提供给速度调整模块336，或者可以在工地设计中指定目标性能度量346，并且在框314，计算实际性能度量348和目标性能度量346之间的误差372。
57.在框316，基于误差372确定速度调整。可以将速度调整并入(例如，添加到)先前的目标速度中，以产生目标速度334，该目标速度被提供给速度控制器342。在一个示例中，如果误差372小于阈值或呈下降趋势，则认为系统在“低于范围”操作，并且因此速度调整是负的，使得目标速度334降低。在同一示例中，如果误差372小于阈值并且呈上升趋势，则认为系统“增进”操作，并且因此速度调整是正的，使得目标速度334增加。在同一示例中，如果误差372大于阈值并且呈上升趋势，则认为系统“在目标之上”操作，并且因此速度调整是正的，使得目标速度334增加。在同一示例中，如果上述条件都不为真，则认为系统在“范围内”操作，并且因此速度调整为零，从而保持目标速度334。在一些示例中，速度的变化率是误差372的大小的函数(例如，成比例)。
58.在一些情况下，可以对目标速度334进行滤波以便不会太快地改变，这会产生不期望的结果。可以使用低通滤波、迟滞、速率限制以及其他可能性来实现这一点。在一些情况下，速度控制器342可以被配置为接收各种类型的行驶速度命令，诸如绝对行驶速度命令(如以1.5米/秒的速度行驶)或相对于标称速度的行驶速度命令(如以高于当前设置的行驶速度0.1米/秒的速度行驶)。执行机械行驶速度命令的计算机可以配备跟踪和补偿机械实际行驶速度的能力。
59.可以在预定时间量之后重复控制过程300的上述步骤，如图3中的延迟框所示。可替代地或附加地，可以响应于以下一个或多个来重复该步骤：新传感器数据359和/或新惯性数据358的可用性、目标表面344的变化和/或目标性能度量346的变化，以及其他可能性。
60.图4示出了根据一些实施例的显示作为三种不同表面类型的速度的函数的性能度量的示例曲线。在所示的示例中，三种不同表面类型的实际性能度量448被绘制为建筑机械的速度的函数，其具有表示在水平轴上的速度，表示在垂直轴上性能度量。如本文所述，基于偏差d(t)计算实际性能度量448，并且在图4的示例中，每个实际性能度量448是偏差的递增函数，使得性能度量的较高值对应于实际表面的较差精度(如性能度量可以是偏差的不均匀性)。当建筑机械在表面类型1、2或3中的一个上行驶的同时执行控制过程时，将建筑机械的速度朝向对应的实际性能度量448等于目标性能度量446的速度驱动。这种“最终”速度因表面类型的每一个而不同。例如，表面类型1的最终速度v1小于表面类型2的最终速度v2，后者小于表面类型3的最终速度v3。
61.图5示出了根据一些实施例的显示作为三种不同表面类型的速度的函数的性能度量的示例曲线。类似于图4，三种不同表面类型的实际性能度量548被绘制为建筑机械的速度的函数，其具有表示在水平轴上的速度，表示在垂直轴上的性能度量。与图4相反，在图5的示例中，实际性能度量548中的每一个是偏差的递减函数，使得性能度量的较高值对应于实际表面的较好精度(如性能度量可以是偏差的平滑度)。当建筑机械在表面类型1、2或3中的一个上行驶的同时执行控制过程时，将建筑机械的速度朝向对应的实际性能度量548等于目标性能度量546的速度驱动。图4和图5演示了如何使用不同的性能度量来实现相同的最终速度，以及对于不同的表面类型可以实现不同的最终速度。
62.图6示出了控制在建筑工地(例如，建筑工地124)内操作的建筑机械(例如，建筑机械150)的速度的方法600。在执行方法600期间，可以省略方法600的一个或多个步骤，并且不需要以所示的顺序执行方法600的步骤。可以由一个或多个处理器(诸如包括在建筑机械的控制单元(如控制单元160、260)中的那些处理器)执行方法600的一个或多个步骤。方法
600可以被实施为包括指令的计算机可读介质或计算机程序产品，当程序由一个或多个计算机执行时，使得一个或多个计算机执行方法600的步骤。
63.在步骤602，当建筑机械以速度向前或向后方向移动的同时，使用建筑机械的一个或多个传感器(例如，传感器254)捕获传感器数据(例如，传感器数据359)。传感器数据可以包括由惯性传感器(例如，惯性传感器165、265)捕获的惯性数据(例如，惯性数据158、258、358)。惯性传感器可以附接或安装到建筑机械，诸如附接到建筑机械的工具(例如，工具121)。在一些实施例中，惯性数据指示建筑机械移动时工具的垂直、水平和/或角度移动。传感器数据可进一步包括由附接或安装到建筑机械的位置传感器(例如，位置传感器155、255)捕获的建筑机械的一个或多个地理空间位置(例如，地理空间位置122、222、322)。在一些情况下，一个或多个地理空间位置可以用于确定建筑机械的实际速度。
64.在步骤604，基于使用一个或多个传感器捕获的传感器数据来估计建筑工地的实际表面(例如，实际表面126、326)。在一些实施例中，实际表面可以是建筑机械已经经过和/或减缓坡度的建筑工地处的地表或地面的3d表示。在一些实施例中，实际表面可以是基于使用惯性数据确定的工具的垂直、水平和/或角度移动来确定的多个高度。
65.在步骤606，计算目标表面(例如，目标表面344)和实际表面之间的偏差(例如，偏差368)。可以从工地设计(例如，工地设计170、270)提取目标表面，或者可以由输入设备(例如，输入设备252)设置目标表面。在一些实施例中，目标表面可以是建筑工地处的地表或地面的3d表示。在一些实施例中，方法600包括接收目标表面的步骤。偏差可以包括目标表面和实际表面之间的一个或多个距离。例如，偏差可以包括单个距离或多个距离。在一些情况下，一个或多个距离中的每一个可以是时间参考的(如与建筑机械捕获传感器数据的时间相关联)，并且在一些情况下，偏差可以表示为时间的函数。在一些示例中，偏差可以包括对应于实际表面的最近n个值的n个值。
66.在步骤608，基于偏差计算实际性能度量(例如，实际性能度量348、448、548)。在一些实施例中，实际性能度量可以包括基于偏差的统计分析计算的单个值。例如，实际性能度量可以等于偏差的平均值、偏差的加权平均值(较新的偏差值比不是较新的偏差值加权更重)、偏差的倒数(inverse of the deviation)、偏差的平均倒数、偏差的最大值、偏差的最小值、由偏差的参数化产生的拟合参数、或偏差的一些其他统计测量或偏差的n个值。因此，实际性能度量可以是偏差的递增函数(例如，随着偏差通常增大，实际性能度量也增大)或偏差的递减函数(例如，随着偏差通常增大，实际性能度量减小)。
67.在步骤610，比较实际性能度量与目标性能度量(例如，目标性能度量346、446、546)以确定速度调整。可以确定速度调整，使得在应用速度调整时误差减小。可以从工地设计中提取目标性能度量，或者可以由输入设备设置。在一些实施例中，步骤610可以包括步骤610a和610b中的一个或两个。在步骤610a，计算实际性能度量与目标性能度量之间的误差。在一些情况下，误差是通过从目标性能度量中减去实际性能度量来计算的。在步骤610b中，基于误差确定速度调整。在实际性能度量是偏差的递增函数的实施例中，如果实际性能度量小于目标性能度量，则速度调整为正，如果实际性能度量大于目标性能度量，则速度调整为负。在实际性能度量是偏差的递减函数的实施例中，如果实际性能度量小于目标性能度量，则速度调整为负，如果实际性能度量大于目标性能度量，则速度调整为正。
68.在步骤612，通过速度调整来调整建筑机械的速度。在一些实施例中，例如，通过将
速度调整添加到先前的目标速度，基于先前的目标速度和速度调整来确定新的目标速度(例如，目标速度134、334)。在一些实施例中，步骤612可以包括向建筑机械的速度控制器(例如，速度控制器142、242、342)提供速度调整，该速度控制器可以采用各种控制机制来朝向目标速度驱动建筑机械的实际速度。在一些实施例中，可以生成一个或多个控制信号(例如，控制信号278)并将其发送到建筑机械的一个或多个致动器(例如，致动器256)，以使通过速度调整来调整建筑机械的速度。
69.图7示出了根据本公开的一些实施例的包括各种硬件元件的示例计算机系统700。计算机系统700可以被并入本文描述的设备中或与本文描述的设备集成，和/或可以被配置为执行由各种实施例提供的方法的一些或所有步骤。例如，在各种实施例中，计算机系统700可以被并入控制单元160、260和/或可以被配置为执行方法600。应当注意，图7仅意味着提供各种部件的概括图示，其中的任何或所有都可以适当地使用。因此，图7宽泛地示出了可以如何以相对分离或相对更集成的方式实施各个系统元件。
70.在所示的示例中，计算机系统700包括通信介质702、一个或多个处理器704、一个或者多个输入设备706、一个或多个输出设备708、通信子系统710和一个或多个存储器设备712。可以使用各种硬件实施方式和嵌入式系统技术来实施计算机系统700。例如，计算机系统700的一个或多个元件可以被实施为现场可编程门阵列(fpga)，例如由统700的一个或多个元件可以被实施为现场可编程门阵列(fpga)，例如由或商购的那些、芯片上系统(soc)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、微控制器和/或混合设备，例如soc fpga，以及其他可能性。
71.计算机系统700的各种硬件元件可以经由通信介质702耦接。尽管为了清楚起见，通信介质702被示为单个连接，但是应当理解，通信介质702可以包括用于在硬件元件之间传输数据的各种数量和类型的通信介质。例如，通信介质702可以包括一个或多个导线(例如，印刷电路板(pcb)或集成电路(ic)上的导电迹线、路径或引线、微带、带状线、同轴电缆)、一个或多个光波导(例如，光纤、带状波导)和/或一个或多个无线连接或链路(例如，红外无线通信、无线电通信、微波无线通信)，以及其他可能性。
72.在一些实施例中，通信介质702可以包括连接计算机系统700的硬件元件的引脚的一条或多条总线。例如，通信介质702可以包括将处理器704与主存储器714连接的总线，称为系统总线，以及将主存储器714与输入设备706或输出设备708连接的总线，称为扩展总线。系统总线可以由若干元件组成，包括地址总线、数据总线和控制总线。地址总线可以将存储器地址从处理器704传送到与主存储器714相关联的地址总线电路，以便数据总线访问存储器地址处包含的数据并将其传送回处理器704。控制总线可以携带来自处理器704的命令并从主存储器714返回状态信号。每条总线可以包括用于携带多比特信息的多条线，并且每条总线可以支持数据的串行或并行传输。
73.处理器704可以包括一个或多个中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、神经网络处理器或加速器、数字信号处理器(dsp)和/或类似物。cpu可以采取微处理器的形式，其制造在金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)结构的单个ic芯片上。处理器704可以包括一个或多个多核处理器，其中每个核可以与其他核同时读取和执行程序指令。
74.输入设备706可以包括各种用户输入设备中的一个或多个，例如鼠标、键盘、麦克风，以及各种传感器输入设备，例如图像捕获设备、压力传感器(例如气压计、触觉传感器)、
温度传感器(例如温度计、热电偶、热敏电阻)、移动传感器(例如加速度计、陀螺仪、倾斜传感器)、光传感器(例如光电二极管、光电检测器、电荷耦接设备)和/或类似物。输入设备706还可以包括用于读取和/或接收可移动存储设备或其他可移动介质的设备。这种可移动介质可以包括光盘(例如，蓝光光盘、dvd、cd)、存储卡(例如，压缩闪存卡、安全数字(sd)卡、记忆棒)、软盘、通用串行总线(usb)闪存驱动器、外部硬盘驱动器(hdd)或固态驱动器(ssd)等。
75.输出设备708可以包括将信息转换成人类可读形式的各种设备中的一个或多个，例如但不限于显示设备、扬声器、打印机和/或类似物。输出设备708还可以包括用于写入可移动存储设备或其他可移动介质的设备，例如参考输入设备706描述的那些设备。输出设备708还可以包括用于引起一个或多个部件的物理移动的各种致动器。这种致动器可以是液压的、气动的、电动的，并且可以由计算机系统700提供控制信号。
76.通信子系统710可以包括用于将计算机系统700连接到位于计算机系统700外部的系统或设备的硬件部件，例如通过计算机网络。在各种实施例中，通信子系统710可以包括耦接到一个或多个输入/输出端口的有线通信设备(例如，通用异步接收器-发射器(uart))、光通信设备(例如，光调制解调器)、红外通信设备、无线电通信设备(例如，无线网络接口控制器、设备、ieee 802.11设备、wi-fi设备、wi-max设备、蜂窝设备)，以及其他可能性。
77.存储器设备712可以包括计算机系统700的各种数据存储设备。例如，存储器设备712可以包括具有各种响应时间和容量的各种类型的计算机存储器，从较快的响应时间和较低容量的存储器，例如处理器寄存器和高速缓存(例如，l0，l1，l2)，到中等响应时间和中等容量的存储器，例如随机存取存储器，到较低的响应时间和较低容量的存储器，例如固态驱动器和硬盘驱动器盘。虽然处理器704和存储器设备712被示出为分离的元件，但是应该理解，处理器704可以包括不同级别的处理器上存储器，例如可以由单个处理器使用或在多个处理器之间共享的处理器寄存器和高速缓存。
78.存储器设备712可以包括主存储器714，其可以由处理器704经由通信介质702的存储器总线直接访问。例如，处理器704可以连续地读取并执行存储在主存储器714中的指令。因此，如图7中所示，可以将各种软件元件加载到主存储器714中以由处理器704读取和执行。典型地，主存储器714是易失性存储器，其在断电时丢失所有数据，并且因此需要电力来保存所存储的数据。主存储器714可进一步包括包含软件(例如，固件，例如bios)的非易失性存储器的一小部分，该软件用于将存储在存储器设备712中的其他软件读入主存储器714。在一些实施例中，主存储器714的易失性存储器被实施为随机存取存储器(ram)，例如动态ram(dram)，并且主存储器714的非易失性存储器被实施为只读存储器(rom)，例如闪存、可擦除可编程只读存储器(eprom)或电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。
79.计算机系统700可以包括软件元件，显示为当前位于主存储器714内，其可以包括操作系统、设备驱动程序、固件、编译器和/或其他代码，例如一个或多个应用程序，其可以包括由本公开的各种实施例提供的计算机程序。仅作为示例，关于上面讨论的任何方法描述的一个或多个步骤可以被实施为可由计算机系统700执行的指令716。在一个示例中，这样的指令716可以由计算机系统700使用通信子系统710接收(例如，经由携带指令716的无线或有线信号)，由通信介质702携带到存储器设备712，存储在存储器设备712内，读入主存
储器714，并且由处理器704执行以执行所描述的方法的一个或多个步骤。在另一示例中，指令716可以由计算机系统700使用输入设备706(例如，经由可移动介质的读取器)接收，由通信介质702携带到存储器设备712，存储在存储器设备712内，读入主存储器714，并且由处理器704执行以执行所描述的方法的一个或多个步骤。
80.在本公开的一些实施例中，指令716存储在计算机可读存储介质或简单地计算机可读介质上。这种计算机可读介质可以是非暂时性的，并且因此可以被称为非暂时性计算机可读介质。在一些情况下，非暂时性计算机可读介质可以被并入计算机系统700内。例如，非暂时性计算机可读介质可以是存储器设备712中的一个，如图7中所示，其中指令716存储在存储器设备712内。在一些情况下，非暂时性计算机可读介质可以与计算机系统700分离。在一个示例中，非暂时性计算机可读介质可以是提供给输入设备706的可移动介质，例如参考输入设备706描述的那些介质，如图7中所示，其中指令716被提供给输入设备706。在另一示例中，非暂时性计算机可读介质可以是远程电子设备(例如移动电话)的部件，其可以使用通信子系统716将携带指令716的数据信号无线地传输到计算机系统700，如图7中所示，其中指令716被提供给通信子系统710。
81.指令716可以采取由计算机系统700读取和/或执行的任何合适的形式。例如，指令716可以是源代码(以诸如java、c、c 、c#、python的人类可读编程语言编写)、目标代码、汇编语言、机器码、微码、可执行代码和/或类似物。在一个示例中，指令716以源代码的形式提供给计算机系统700，并且编译器用于将指令716从源代码翻译成机器码，然后机器码可以被读入主存储器714以供处理器704执行。作为另一示例，指令716以具有机器码的可执行文件的形式提供给计算机系统700，该机器码可以立即被读入主存储器714以供处理器704执行。在各种示例中，指令716可以以加密或未加密形式、压缩或未压缩形式、作为更广泛的软件部署的安装包或初始化等可能性提供给计算机系统700。
82.在本公开的一个方面，提供了一种系统(例如，计算机系统700)来执行根据本公开的各种实施例的方法。例如，一些实施例可以包括包括一个或多个处理器(例如，处理器704)的系统，该一个或多个处理器通信地耦接到非暂时性计算机可读介质(例如，存储器设备712或主存储器714)。非暂时性计算机可读介质可以具有存储在其中的指令(例如，指令716)，该指令在由一个或多个处理器执行时使得一个或多个处理器执行在各个实施例中描述的方法。
83.在本公开的另一方面，提供了一种包括指令(例如，指令716)的计算机程序产品来执行根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可以有形地体现在非暂时性计算机可读介质(例如，存储器设备712或主存储器714)中。指令可以被配置为使一个或多个处理器(例如，处理器704)执行在各个实施例中描述的方法。
84.在本公开的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质(例如，存储器设备712或主存储器714)。非暂时性计算机可读介质可以具有存储在其中的指令(例如，指令716)，该指令在由一个或多个处理器(例如，处理器704)执行时使得一个或多个处理器执行在各个实施例中描述的方法。
85.上面讨论的方法、系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略、替代或添加各种过程或部件。例如，在替代配置中，可以以不同于所描述的顺序来执行该方法，和/或可以添加、省略和/或组合各种阶段。此外，关于某些配置描述的特征可以组合成各种其他配置。可
以以类似的方式组合配置的不同方面和元件。此外，技术在发展，因此，许多元件是示例，并且不限制本公开或权利要求的范围。
86.描述中给出了具体细节，以提供对包括实施方式的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置。例如，为了避免混淆配置，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术，而没有不必要的细节。本说明书仅提供示例配置，并不限制权利要求的范围、适用性或配置。相反，前述配置的描述将为本领域技术人员提供用于实施所描述的技术的可能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
87.已经描述了几个示例配置，在不脱离本公开的精神的情况下，可以使用各种修改、替代结构和等同物。例如，上述元件可以是更大系统的部件，其中，其他规则可以优先于或以其他方式修改技术的应用。此外，在考虑上述元件之前、期间或之后，可以采取多个步骤。因此，以上描述不约束权利要求的范围。
88.如本文和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”、“一个”、“该”包括复数指代。因此，例如，对“用户”的引用包括对一个或多个这样的用户的引用，而对“处理器”的引用包括对本领域技术人员已知的一个或多个处理器及其等同物的引用，等等。
89.此外，当在本说明书和所附权利要求中使用“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(contains)”、“包含(containing)”、“包括(include)”和“包括(including)”以及“包括(includes)”时，旨在指定所述特征、整数、部件或步骤的存在，但它们不排除一个或多个其他特征、整数、部件、步骤、动作或组的存在或添加。
90.还应当理解，本文描述的示例和实施例仅用于说明性目的，并且将向本领域技术人员建议针对其的各种修改或改变，并且将包括在本技术的精神和范围以及所附权利要求的范围内。