與跟蹤用於機車的操作員控制單元的位置有關的裝置、系統以及方法與流程
2023-06-20 19:55:46 2
相關申請的交叉引用
本申請是2015年2月6日提交的美國第14/615573號非臨時專利申請的pct國際申請。此處以引證的方式將上述申請的整個公開併入。
本公開總體上涉及與跟蹤用於機車的操作員控制單元的位置有關的裝置、系統以及方法。
背景技術：
此部分提供與本公開有關的背景信息，不一定是現有技術。
機車可以包括機器控制單元(mcu)，該mcu被配置成控制機車的一個或更多個方面，包括啟動、停止、速度、制動、切換等。操作員可以使用操作員控制單元(ocu)來控制機車。操作員控制單元可以經由無線網絡向主控制單元發送命令、指令等，以控制機車。在一些構造中，機器控制單元可以將消息發回操作員控制單元，以中繼反饋和其他消息。
技術實現要素：
此部分提供本公開的總體概括，並且不是其全部範圍或其全部特徵的詳盡公開。
根據各種方面，公開了與跟蹤用於機車的操作員控制單元的位置有關的裝置、系統以及方法的示例性實施方式。在示例性實施方式中，操作員控制單元包括用戶接口，該用戶接口被配置成從操作員接收用於控制機車的一個或更多個命令。操作員控制單元還包括全球定位系統(gps)接收器，該gps接收器被配置成接收操作員控制單元的位置信息；以及無線通信裝置。無線通信裝置被配置成向機車上的機器控制單元傳送對應於一個或更多個命令的命令數據和對應於位置信息的位置數據。
在另一個示例性實施方式中，一種用於機車的遙控單元的定位系統通常包括機車，該機車具有機器控制單元；和遙控單元，該遙控單元被配置成接收用於控制機車的一個或更多個命令。系統還包括全球定位系統(gps)天線，該gps天線耦接到遙控單元，並且被配置成接收與遙控單元的位置有關的位置信息。系統還包括無線網絡天線，該無線網絡天線耦接到遙控單元。無線網絡天線被配置成向機車上的機器控制單元傳送與一個或更多個命令關聯的命令數據和與所接收位置信息關聯的位置數據。
在另一個示例性實施方式中，公開了一種監測與機車對應的操作員控制單元的位置的方法。示例性方法通常包括以下步驟：從與操作員關聯的操作員控制單元接收命令。該命令與控制機車有關。方法還包括以下步驟：取得操作員控制單元的位置；以及向機車上的機器控制單元傳送對應於命令的命令數據消息和對應於操作員控制單元的位置的位置數據消息。
進一步可應用領域將從本文提供的描述變得明顯。在發明內容中的描述和具體示例僅僅旨在例示，並且不旨在限制本公開的範圍。
附圖說明
這裡所述的附圖僅用於例示所選實施方式而不是所有可能的實施方案的目的，並且不旨在限制本公開的範圍。
圖1是用於跟蹤用於機車的操作員控制單元的位置的示例系統的框圖；以及
圖2是圖1的示例操作員控制單元的另一個框圖。
貫穿附圖的多個視圖，對應的附圖標記表示對應的部件。
具體實施方式
現在將參照附圖更充分地描述示例實施方式。
發明人已經認識到，通過(例如經由全球定位系統(gps)接收器等)向用於機車的操作員控制單元(ocu)添加位置信息，用於機車的機器控制單元(mcu)可以能夠確定操作員控制單元位於哪裡。例如，操作員控制單元可以藉助現有無線網絡信道(例如，射頻(rf)等)向位於機車處的機器控制單元傳送ocu的位置。
發明人還已經認識到，向機器控制單元轉發操作員控制單元定位數據由於必須被傳遞給mcu等的數據字節的數量而可能是一個挑戰。現有rf通信信道和協議可能完全用於從操作員控制單元向機器控制單元傳遞開關、命令等數據，使得添加另一個rf通信信道將複雜且昂貴。
這裡公開了與跟蹤用於機車的操作員控制單元的位置有關的裝置、系統以及方法的示例性實施方式。在示例性實施方式中，操作員控制單元包括用戶接口，該用戶接口被配置成從操作員接收用於控制機車的一個或更多個命令。操作員控制單元還包括全球定位系統(gps)接收器，該gps接收器被配置成接收操作員控制單元的位置信息；以及無線通信裝置。無線通信裝置被配置成向機車上的機器控制單元傳送對應於一個或更多個命令的命令數據和對應於位置信息的位置數據。
操作員控制單元可以為用於發送控制機車(例如，列車，引擎等)的命令的任何合適控制器(包括遙控器、機車控制器、機車操作裝置等)。操作員控制單元可以發送任何合適的命令，包括開關命令、制動命令、速度命令、方向、鈴聲、喇叭、前燈、沙地、狀態請求、動作檢測、傾斜檢測、發和收、低電池電壓情況、錯誤檢測等。因此，操作員控制單元可以允許操作員(例如，用戶、機車控制人員、列車司機、鐵路站場協調者等)控制機車的移動和/或其他功能。
操作員控制單元可以包括用於從操作員接收命令和/或其他輸入的任何合適用戶接口(包括觸控螢幕界面、小鍵盤、按鈕等)。操作員控制單元可以包括用於向操作員顯示信息的顯示器、燈、發光二極體(led)、指示器等。操作員控制單元可以包括被配置成操作ocu且存儲與ocu的操作有關的信息的一個或更多個處理器、存儲器(例如，一個或更多個硬碟、閃速存儲器、固態存儲器、隨機存取存儲器、只讀存儲器等)等。操作員控制單元可以包括例如用於無線通信的一個或更多個無線通信裝置、天線等。操作員控制單元還可以包括用於確定ocu的位置的任何合適元件、裝置等，包括全球定位系統(gps)天線、接收器等。在一些實施方式中，操作員控制單元可以包括通知操作員一個或更多個不同狀況的聲音警報裝置。
操作員控制單元可以經由傳送到位於機車處的機器控制單元的無線信號來控制機車。機器控制單元可以為用於控制機車的操作的任何合適控制器，並且可以耦接到用於機車的一個或更多個系統(包括制動系統、發動機和/或驅動系統、切換系統、導航系統等)。機器控制單元可以安裝在機車上(包括在機車內部、附接到機車、併入到機車中等)。在一些實施方式中，機器控制單元可以不包括不位於機車和/或列車的其他部分上的任何部分。
如上所述，操作員控制單元可以經由無線網絡向機器控制單元傳送命令、數據、消息、信號等。無線網絡可以為任何合適的無線網絡(包括rf、wifi、藍牙等)。在一些實施方式中，操作員控制單元可以經由單向通信向機器控制單元傳送(例如，發送等)信號，使得ocu不接收從機器控制單元返回的信號。在其他實施方式中，操作員控制單元可以在ocu與mcu之間經由雙向通信發送和接收來自機器控制單元的信號。在一些實施方式中，操作員控制單元可以僅向機器控制單元發送命令信號，可以不向任何中心站或不位於機車處的位置等發送命令信號。
命令數據可以經由任何合適的協議(包括rf信道等)從操作員控制單元傳送給機器控制單元。例如，命令數據可以在可以被包括在一個或更多個rf分組中的一個或更多個消息中傳送，並且在rf信道上傳送。現有協議可以將rf信道的大體所有帶寬用於傳送命令數據。本公開的一些實施方式可以將gps元件添加到操作員控制單元，並且藉助現有rf信道將ocu的地理位置傳送回機車的機器控制單元，由此允許mcu了解ocu及其操作員位於哪裡。
為了使用現有rf信道，在一些實施方式中，操作員控制單元可以等待，直到在短時間段內發送同一命令消息(例如，連續重複超過預定次數等)為止，然後操作員控制單元發送gps定位信息而不發送命令消息。例如，如果操作員控制單元在短時段內沒有任何開關變化，則ocu可以在rf信道的一個或更多個分組、窗口等期間向mcu發送位置數據消息，而不是繼續傳送同一命令數據消息。其後，ocu可以恢復發送同一命令數據消息，繼續發送位置數據消息，直到生成新命令數據消息為止等。這可以在仍然保存現有命令數據消息的同時允許操作員控制單元在不必添加另一個rf通信信道的情況下傳送位置數據消息。由此，在一些實施方式中，位置數據和命令數據可以經由同一rf信道來傳送。
如上所述，在一些實施方式中，操作員控制單元可以修改協議，使得ocu可以傳送開關、命令等數據和ocu定位數據。操作員控制單元可以僅在命令數據消息已經保持穩定達長至足以使機器控制單元接收它的時間之後發送位置數據(例如，定位數據)。例如，為了提供命令數據消息將成功到達機器控制單元的充分的確定性，命令數據消息可能需要在特定時間段閾值內保持恆定，重新傳送預定次數等。其後，操作員控制單元在超過提供命令數據消息的穩定傳送所必須的時間段時可以傳送位置數據消息，而不繼續傳送命令數據消息。操作員控制單元可以傳送位置數據消息達足夠長的時段，以向機器控制單元提供位置數據消息的穩定傳送，然後繼續傳送位置數據消息，重新傳送命令數據消息，等待新命令數據消息等。
在一些實施方式中，操作員控制單元和機器控制單元可以具有雙向通信。機器控制單元可以告知操作員控制單元是否成功接收ocu向mcu發送的最後一個分組(例如，發送確認、確收等)。憑藉該信息，操作員控制單元可以更快速地開始發送定位分組，這可以減少必須重新傳送未變命令分組的持續時間，並且可以增加所傳送的定位分組的數量。例如，操作員控制單元可以被配置成傳送命令數據，直到從機器控制單元接收指示接收最後一個ocu消息的確認，然後傳送位置數據。因此，ocu可以被配置成在從成功命令數據消息傳送的mcu接收確認的情況下從發送命令數據轉換為發送位置數據。
在一些實施方式中，位置數據可以包括用於操作員控制單元的絕對位置數據。例如，位置數據可以包括操作員控制單元的完整經度和維度、完整的gps信號信息等。另選地或另外，位置數據可以包括用於操作員控制單元的相對定位數據。相對定位數據可以提供操作員控制單元相對於之前傳送的操作員控制單元的絕對定位的、之前傳送的ocu的相對定位等的位置(location)。例如，操作員控制單元可以首先傳送包括ocu的絕對定位的位置數據消息。接著，操作員控制單元可以傳送包括相對定位數據的位置數據消息，該相對定位數據指示與之前的絕對定位數據的相對定位(position)變化。操作員控制單元可以然後傳送指示與先前相對定位的定位變化的、相對於先前相對定位的另一個位置數據消息。因此，操作員控制單元可以首先傳送(或偶爾傳送等)ocu的絕對定位，之後為相對ocu定位的一個或更多個傳送。相對定位數據可以包括比絕對定位數據少的數據(例如，較少的字節等)，使得傳送相對定位數據與傳送絕對定位數據相比需要較少的帶寬、較少的時間、較少的分組等。位置數據消息可以以任何期望間隔來傳送，該間隔在各傳送之間可以相同或不同。
在一些實施方式中，操作員控制單元和機器控制單元可以包括紅外收發器。操作員控制單元可以經由ocu分配會話來與機器控制單元聯繫。在該操作員控制單元分配會話期間，ocu和機器控制單元可以使用它們的紅外收發器交換信息。基準絕對gps定位可以在ocu分配會話期間通過紅外收發器通信鏈路在機器控制單元與操作員控制單元之間交換。
在一些實施方式中，操作員控制單元可以將位置數據分解為單獨、連續等傳送的多個rf分組。機器控制單元然後可以接收多個rf分組並重新組裝它們。因此，操作員控制單元可以能夠在較小的窗口中發送位置數據，這可以在機器控制單元仍然可以組合分組以接收完整位置數據消息的同時提供與現有命令數據消息的較少幹擾。
操作員控制單元還可以包括其他合適的特徵，包括傾斜傳感器等。例如，傾斜傳感器可以用於檢測操作員控制單元的方位的變化。方位的變化可以指示攜帶控制單元的操作員摔倒的可能性。例如，如果攜帶ocu的操作員摔倒且傾斜傳感器檢測到在操作員掉落ocu時方位的變化是與地面水平等，則ocu可以向機器控制單元傳送該信息，並且mcu將了解摔倒的操作員的位置。
參照附圖，圖1例示了根據本公開的一些方面的示例系統100。系統100包括具有機器控制單元106的機車102，該機器控制單元可以包括如這裡所述的任何合適的機器控制單元。
系統100還包括操作員控制單元104，該操作員控制單元可以為如這裡所述的任何合適的操作員控制單元。操作員控制單元104可以從操作員108接收命令，並且向機器控制單元106傳送用於控制機車102的命令。
如圖1所示，操作員控制單元104可以在操作員108遠離機車102的同時允許操作員108控制機車102，向機車102發送命令等。因此，操作員108可以從各種合適的定位控制機車102。在一些實施方式中，可能需要操作員108位於機車102的閾值距離內(諸如在看得見機車102的位置、在無線網絡信號強度範圍內等)。
將位置信息加到操作員控制單元104允許機器控制單元106了解操作員控制單元104和操作員108位於哪裡。該位置信息可以有助於在所檢測的操作員摔倒、操作員控制單元104與機器控制單元106之間的故障檢測rf通信、優化列車移動和/或訓練、事故調查等的情況下定位操作員108。
通過了解操作員控制單元104的位置，機器控制單元106可以提高性能，進行更佳的決策等。例如，憑藉集成到cattronconnecttm鐵路控制系統、lairdlinktm鐵路控制系統、railinsighttm控制系統等的集成，許多新特徵可以是可用的。安全性的改進可以通過提供了解操作員108在操作員控制單元104進入傾斜超時狀態時位於哪裡的能力而發生(例如，指示操作員108已摔倒的可能性等)。了解操作員108的位置可以改進rf通信故障檢測。從操作的角度，了解操作員108的位置可以改進列車運動優化，用於訓練目的等。在事故調查期間，具有操作員控制單元104(且因此操作員108)的位置的記錄可以有助於對操作員提交的事故描述的調查解釋和驗證這兩者。
圖1例示了機車102、操作員108以及與機器控制單元106單向通信的操作員控制單元104。在其他實施方式中，系統100可以包括超過一個機車102、一個或更多個列車車廂、超過一個操作員108以及操作員控制單元104、超過一個機器控制單元106、與機器控制單元雙向通信的操作員控制單元等。
圖2例示了如圖1所示的操作員控制單元104的框圖。操作員控制單元104包括用於從操作員接收輸入(例如，命令等)的用戶接口210。用戶接口可以包括顯示器212，該顯示器可以包括任何合適的顯示器(例如，液晶顯示器(lcd)、發光二極體(led)、指示燈等)。雖然未示出，但在一些實施方式中，操作員控制單元可以包括通知操作員一個或更多個不同狀況的聲音警告裝置。用戶接口可以包括輸入，該輸入可以包括任何合適的輸入(例如，小鍵盤、觸控螢幕、開關等)。在其他實施方式中，操作員控制單元104可以不包括顯示器212或輸入214。
操作員控制單元還包括gps接收器218，其被配置成接收確定操作員控制單元104的位置的gps信號。在其他實施方式中，可以使用能夠確定操作員控制單元104的位置的其他合適裝置。
操作員控制單元104還包括無線天線216。如上所述，無線天線216可以使用任何合適的無線通信協議(例如，rf、wifi、藍牙等)經由單向或雙向通信與機車的機器控制單元通信。
根據另一個示例性實施方式，操作員控制單元裝置通常包括用戶接口，該用戶接口被配置成從操作員接收用於控制機車的一個或更多個命令。操作員控制單元還包括全球定位系統(gps)接收器，該gps接收器被配置成接收操作員控制單元的位置信息；以及無線通信裝置。無線通信裝置被配置成向機車上的機器控制單元傳送對應於一個或更多個命令的命令數據和對應於位置信息的位置數據。
根據另一個示例實施方式，公開了一種監測與機車對應的操作員控制單元的位置的示例性方法。示例性方法通常包括以下步驟：從與操作員關聯的操作員控制單元接收命令。命令與控制機車有關。方法還包括以下步驟：取得操作員控制單元的位置；以及向機車上的機器控制單元傳送對應於命令的命令數據消息和對應於操作員控制單元的位置的位置數據消息。
傳送可以包括經由射頻(rf)信道向機器控制單元傳送命令數據消息和位置數據消息。在一些實施方式中，命令數據消息和位置數據消息可以經由同一rf信道(例如，在單獨的分組中、在不同時隙中等)發送。
傳送可以包括：在命令數據消息在時間段內相同時、僅在命令數據消息已經保持穩定達足以使機器控制單元接收命令數據消息的時間段等之後傳送位置數據消息，而不傳送命令數據消息。因此，在一些實施方式中，位置數據消息僅可以在它們將不與被成功傳送到機器控制單元的命令數據消息幹擾時發送。
位置數據消息可以包括相對定位數據和/或絕對定位數據。例如，絕對定位數據可以首先從ocu傳送至mcu，並且指示相對於之前發送的絕對定位數據，ocu的定位的變化的相對定位數據可以在後來的傳送中發送。相對定位數據可以具有比絕對定位數據小的尺寸，使得相對定位數據可以較容易地傳送(例如，用較少的帶寬、較少的分組、在較短的傳送中等)。在一些實施方式中，傳送位置數據可以包括將位置數據消息分割成要由機器控制單元重新組裝的多個rf分組。
一些實施方式可以提供一個或更多個優點，包括經由與現有命令數據相同的rf信道傳送操作員控制單元的位置數據、避免了增加另外rf通信信道的需要、節省了成本、了解摔倒或事故情況下操作員的位置的提高了的安全性、提高了的列車運動優化、提高訓練、事故調查支持等。
示例實施方式被提供為使得本公開將徹底，並且將向本領域技術人員完全傳達範圍。闡述大量具體細節，諸如具體部件、裝置以及方法的示例，以提供本公開的實施方式的徹底理解。將對本領域技術人員顯而易見的是，不需要採用具體細節，示例實施方式可以以許多不同的形式來具體實施，並且沒有內容應被解釋為限制本公開的範圍。在一些示例實施方式中，未詳細描述公知過程、公知裝置結構以及公知技術。另外，可以用本發明的一個或更多個示例性實施方式實現的優點和改進僅為了例示的目的而提供，並且不限制本公開的範圍(因為這裡所公開的示例性實施方式可以提供上述優點以及改進中的全部或一個也不提供，並且仍然落在本公開的範圍內)。
這裡所公開的具體維數、具體材料和/或具體形狀在本質上是示例，並且不限制本公開的範圍。這裡用於給定參數的特定值和特定值範圍的公開不是可以用於這裡所公開示例中的一個或更多個中的其他值和值範圍的窮盡。而且，預想的是用於這裡敘述的具體參數的任意兩個特定值可以限定可以適於給定參數的值範圍的端點(即，用於給定參數的第一值和第二值的公開可以被解釋為公開還可以對於給定參數採用第一和第二值之間的任意值)。例如，如果這裡將參數x例證為具有值a且還被例證為具有值z，則預想參數x可以具有從大約a至大約z的值範圍。類似地，預想用於參數的兩個或更多個值範圍(不管這種範圍是嵌套的、交疊的還是不同的)的公開包含用於可以使用所公開範圍的端點夾持的值範圍的所有可能組合。例如，如果參數x在這裡被例證為具有範圍1-10或2-9或3-8內的值，則還預想參數x可以具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10以及3-9的其他值範圍。
這裡所用的術語僅是為了描述特定示例實施方式的目的且不旨在限制。如這裡所用的，單數形式「一」可以旨在也包括複數形式，除非上下文另外清楚指示。術語「包括」和「具有」是包括的，因此指定所敘述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或增加。這裡所述的方法步驟、過程以及操作不被解釋為必須需要以所討論或例示的特定順序進行它們的執行，除非特別識別為執行順序。還要理解，可以採用另外或另選步驟。
當元件或層被稱為在另一個元件或層「上」、「嚙合到」、「連接到」或「聯接到」另一個元件或層時，元件或層可以直接在另一個元件或層上、直接嚙合、連接或聯接到另一個元件或層，或者介入元件或層可以存在。相反，當元件被稱為「直接在」另一個元件或層上、「直接嚙合到」、「直接連接到」或「直接聯接到」另一個元件或層時，可以沒有介入元件或層存在。用於描述元件之間的關係的其他詞應以同樣的樣式來解釋(例如，「在……之間」對「直接在……之間」、「相鄰」對「直接相鄰」等)。如這裡所用的，術語「和/或」包括關聯所列項中的一個或更多個的任意和全部組合。
雖然術語第一、第二、第三等在這裡可以用於描述各種元件、部件、區域、層和/或部分，但這些元件、部件、區域、層和/或部分不應受這些術語限制。這些術語僅可以用於區分一個元件、部件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分。諸如「第一」、「第二」以及其他數字術語的術語在用於這裡時不暗示順序，除非上下文清楚指示。由此，下面討論的第一元件、部件、區域、層或部分可以在不偏離示例實施方式的示教的情況下被稱為第二元件、部件、區域、層或部分。
已經為了例示和描述的目的而提供了實施方式的前面描述。不旨在窮盡或限制本公開。特定實施方式的獨立元件、預期或所敘述用途或特徵通常不限於該特定實施方式，反而在適當的情況下可互換，並且可以用於所選實施方式(即使未具體示出或描述該實施方式)。同樣的內容還可以以許多方式來改變。這種變化不被認為是本公開的偏離，並且所有這種修改旨在被包括在本公開的範圍內。