DE10121955A1 - System for determining position of construction vehicles or equipment with earth-moving appliances, includes GPS system for determining position of construction vehicles - Google Patents

System for determining position of construction vehicles or equipment with earth-moving appliances, includes GPS system for determining position of construction vehicles

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DE10121955A1
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    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • G01S19/41—Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]

Abstract

A system for determining the position of construction vehicles or equipment, includes a computer (1) coupled to a receiving unit (2) which has an antenna (3) for receiving and evaluating RF signals with a navigational satellite system (GPS) for determining the position of the construction vehicle, a coordinating unit (5) for coordinating information concerning position of buried electrical lines etc., and a display element for showing the position of the construction vehicles and the position of buried electrical lines. -

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Bestimmen der Position von Baufahrzeugen oder Geräten mit einem Werkzeug zur Bodenbewegung, insbesondere von Baggern.The invention relates to a system for determining the position of construction vehicles or Devices with a tool for moving the ground, especially excavators.

Tiefbauarbeiten in der Nähe von erdverlegten Leitungen oder dergl. beispielsweise Kabeln, sind mit einem hohen Beschädigungsrisiko für die Leitungen verbunden, da einerseits die erdverlegten Leitung nicht zu sehen und anderseits die Position des Baufahrzeugs in bezug auf die Leitung nicht bekannt ist. Schäden, insbesondere an Gasleitungen können zu gravierenden Folgeschäden führen.Civil engineering near underground lines or the like, for example Cables are associated with a high risk of damage to the lines because on the one hand not to see the buried pipeline and on the other hand the position of the Construction vehicle in relation to the line is not known. Damage, especially to Gas lines can lead to serious consequential damage.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäss darin, ein System zum Bestimmen der Position von Baufahrzeugen oder Geräten mit einem Werkzeug zur Bodenbewegung, zu schaffen, um die Schadensrisiken bei Tiefbauarbeiten in der Nähe von erdverlegten Leitungen zu verringern.The object of the invention is accordingly a system for determining the Position of construction vehicles or equipment with a tool for ground movement, to create the risk of damage to civil engineering work near buried ground Reduce lines.

Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen System dadurch gelöst, dass ein Computer gekoppelt ist mit
einer Empfangseinheit, die eine Antenne aufweist, zum Empfangen und Auswerten von Funksignalen mindestens eines Navigations-Satellitensystems zur Bestimmung der Position des Baufahrzeugs,
einer Übernahmeeinheit zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen oder dergl. und
einem Anzeigeelement zur Anzeige der Position des Baufahrzeugs und der Informationen über die Lage der Leitungen.This object is achieved in a system according to the invention in that a computer is coupled to
a receiving unit, which has an antenna, for receiving and evaluating radio signals from at least one navigation satellite system for determining the position of the construction vehicle,
a takeover unit for taking over information about the location of buried lines or the like. and
a display element for displaying the position of the construction vehicle and the information about the position of the lines.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Führer eines Baufahrzeugs oder der Bediener eines Gerätes mit einem Werkzeug zur Bodenbewegung in die Lage versetzt wird, die eigene Position relativ zur Lage einer gefährdeten Leitung zu beobachten und damit den Einsatz des Baufahrzeuges bzw. des Gerätes zur Bodenbewegung so zu steuern, dass die Leitung bei Bodenbewegungen nicht beschädigt wird. Somit werden Schäden an der erdverlegten Leitung wirksam verhindert. This solution has the advantage of being the driver of a construction vehicle or the operator of a device with a tool for moving the ground is in the position that to observe one's own position relative to the position of a line at risk and thus to control the use of the construction vehicle or the device for ground movement, that the line is not damaged when the floor is moved. This will cause damage effectively prevented on the buried pipeline.  

Als Navigationssatelliten-System, auch GNSS (Globale Navigation Satellite System) genannt, stehen derzeit das amerikanische GPS und das russische GLONASS-System zur Verfügung.As a navigation satellite system, also GNSS (Global Navigation Satellite System) the American GPS and the Russian GLONASS system are currently available to disposal.

Das Empfangen und Auswerten von Funksignalen eines Navigations-Satellitensystems zur Bestimmung der Position des Baufahrzeugs liefert ausreichende Ergebnisse. Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Positionsbestimmung lassen sich durch gleichzeitigen Empfang und Auswertung von Signalen von zwei Navigations- Satellitensystemen steigern.Receiving and evaluating radio signals from a navigation satellite system to determine the position of the construction vehicle provides sufficient results. The The reliability and accuracy of the position determination can be determined by simultaneous reception and evaluation of signals from two navigation Boost satellite systems.

Vorzugsweise ist die Übernahmeeinheit zur Übernahme von auf einem mobilen Datenträger gespeicherten Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen eingerichtet.The takeover unit is preferably for taking over on a mobile Data carriers stored information about the location of buried lines set up.

Alternativ dazu ist die Übernahmeeinheit zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen per Funk, beispielsweise einem leistungsfähigen Datenfunk wie UMTS, eingerichtet.Alternatively, the takeover unit for taking information about the Location of buried lines by radio, for example a powerful one Data radio like UMTS, set up.

Eine wesentliche Weiterbildung des Systems nach der Erfindung besteht darin, dass die Empfangseinrichtung zum Empfangen und Auswerten von Funksignalen zum Empfan­ gen von Korrektursignalen vorzugsweise von stationären Referenzstationen eingerichtet ist. Es handelt sich um ein sogenanntes Differential-System. Die Übertragung der Korrekturdaten kann über GSM-Mobilfunk, über Radiofrequenzen oder ein lokales Funknetz erfolgen. Mittels eines derartigen Systems kann die Genauigkeit der Positions-Bestimmung je nach dem gewählten Algorithmus der Positionsermittlung und der Entfernung der Basisstation auf besser als 10 cm gesteigert werden.An essential development of the system according to the invention is that the Receiving device for receiving and evaluating radio signals for receiving gene correction signals preferably set up by stationary reference stations is. It is a so-called differential system. The transfer of the Correction data can be transmitted via GSM mobile radio, radio frequencies or a local one Radio network. With such a system, the accuracy of the Position determination depending on the chosen algorithm of position determination and the distance of the base station can be increased to better than 10 cm.

Vorzugsweise weist das System ein Bauelement auf, welches die Relativposition des Werkzeuges zur Bodenbewegung in bezug auf die Position der Antenne der Empfangseinheit zum Empfangen und Auswerten der Funksignale des Navigations- Satellitensystems bestimmt.The system preferably has a component which determines the relative position of the Tool for moving the ground in relation to the position of the antenna Receiver unit for receiving and evaluating the radio signals of the navigation Satellite system determined.

Vorzugsweise weist der Computer eine Auswerteeinheit auf, die die Position des Bau­ fahrzeugs oder des Werkzeugs zur Bodenbewegung mit den Informationen über die Lage erdverlegter Leitungen vergleicht und die beim Unterschreiten eines Grenzwertes des Abstands des Baufahrzeugs zu einer Leitung ein Warnsignal oder ein Signal zum Auslösen eines Warnsignals erzeugt. The computer preferably has an evaluation unit which determines the position of the building vehicle or the ground movement tool with the information about the The position of underground lines is compared and if the value falls below a limit the distance of the construction vehicle to a line, a warning signal or a signal to Triggering a warning signal generated.  

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.The invention is based on a preferred embodiment of the System according to the invention explained in connection with the drawing.

Die Zeichnung zeigt die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Systems zum Bestimmen der Position eines Baufahrzeugs oder dergl. in schematischer Darstellung.The drawing shows the essential components of the system according to the invention for determining the position of a construction vehicle or the like in a schematic Presentation.

Das System, das insbesondere für den Einsatz in Baggern geeignet ist, weist einen Computer 1 auf, der als Feldcomputer ausgebildet und für den Einsatz auf Baustellen geeignet ist.The system, which is particularly suitable for use in excavators, has a computer 1 which is designed as a field computer and is suitable for use on construction sites.

Dieser Computer ist auf bekannte Art und Weise über eine Schnittstelle mit einer Empfangseinheit 2 gekoppelt, welche eine Antenne 3 aufweist. Die Empfangseinheit 2 dient zum Empfangen und Auswerten von Funksignalen zur Bestimmung der Position des Baggers. Die Empfangseinheit ist zum gleichzeitigen Empfangen und gleichzeitigen Auswerten der Signale von zwei Navigations-Satellitensystemen geeignet. Außerdem ist die Empfangseinheit 2 zum Empfangen von Korrekturfunksignalen von stationären Basisstationen, sogenannten Referenzstationen ausgebildet. Die Übertragung der Korrekturdaten erfolgt beispielsweise über ein lokales Funknetz. Mittels eines derartigen Systems kann die Genauigkeit der Positions-Bestimmung je nach dem gewählten Algorithmus der Positionsermittlung und der Entfernung der Basisstation auf besser als 10 cm gesteigert werden.This computer is coupled in a known manner via an interface to a receiving unit 2 which has an antenna 3 . The receiving unit 2 is used to receive and evaluate radio signals to determine the position of the excavator. The receiver unit is suitable for the simultaneous reception and simultaneous evaluation of the signals from two navigation satellite systems. In addition, the receiving unit 2 is designed to receive correction radio signals from stationary base stations, so-called reference stations. The correction data is transmitted, for example, via a local radio network. Using such a system, the accuracy of the position determination can be increased to better than 10 cm, depending on the selected algorithm for determining the position and the distance from the base station.

Die Positionsbestimmung mittels Funksignalen eines Navigations-Satellitensystems bezieht sich auf die jeweilige Position der Antenne, die man beispielsweise auf dem Kabinendach des Baggers montieren kann. Die Gefahr für die Leitung geht jedoch von dem Werkzeug zur Bodenbewegung aus. Bei dem Werkzeug handelt es sich bei­ spielsweise um eine bewegliche Baggerschaufel, die sich in der Auslegerstellung um mehrere Meter horizontal und vertikal von der Kabine des Baggers entfernen kann.Positioning using radio signals from a navigation satellite system refers to the respective position of the antenna, which you can, for example, on the Can mount the excavator cab roof. However, the danger for the management goes from the ground movement tool. The tool is for example, a movable excavator bucket, which is in the boom position can remove several meters horizontally and vertically from the cab of the excavator.

Das System beinhaltet daher ein Element 4, welches die Relativposition des Werkzeuges zur Bodenbewegung in bezug auf die Position der Antenne berechnet. Derartige Elemente, z. B. Drehwinkelgeber an den Auslegergelenken, sind an sich bekannt und werden als Bestandteil von Maschinensteuerung zum automatischen Herstellen von Böschungswinkeln eingesetzt.The system therefore includes an element 4 which calculates the relative position of the tool for ground movement in relation to the position of the antenna. Such elements, e.g. B. angle encoder on the boom joints are known per se and are used as part of machine control for the automatic production of embankment angles.

Der Computer 1 ist weiterhin auf bekannte Art und Weise mit einer Übernahmeeinheit 5 zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen oder dergl. insbesondere Kabel verbunden. Bei den meisten Versorgungsunternehmen sind die Pläne von Leitungsnetzen in digitaler Form gespeichert. Die Daten können daher auch auf mobilen und austauschbaren Datenträgern, insbesondere auf CDs zur Verfügung gestellt werden. Die Übernahmeeinheit 5 ist zur Aufnahme eines derartiger austauschbaren Datenträgers 6 mit Informationen aus der zentralen Dokumentation eines Versorgungsunternehmens geeignet. Die Informationen von dem Datenträger 6 werden im Computer 1 gespeichert.The computer 1 is also connected in a known manner to a takeover unit 5 for taking over information about the location of buried lines or the like, in particular cables. Most utilities have digital network plans stored. The data can therefore also be made available on mobile and interchangeable data carriers, in particular on CDs. The take-over unit 5 is suitable for receiving such an exchangeable data carrier 6 with information from the central documentation of a supply company. The information from the data carrier 6 is stored in the computer 1 .

In der Kabine des Baufahrzeugs befindet sich ein nicht dargestelltes an sich bekanntes Anzeigeelement, das die Position des Werkzeugs für die Bodenbewegung oder die Position des Baufahrzeugs in bezug auf die Lage der erdverlegten Leitung visualisiert. Dies kann beispielsweise die Darstellung des Ausschnittes eines Leitungsplans sein, in der die Position des Baufahrzeuges grafisch dargestellt ist. Der Baggerführer wird somit in die Lage versetzt, seine eigene Position relativ zu der durch seine Tätigkeit potentiell gefährdete Leitung zu beobachten und somit die Bodenbewegungen so durchzuführen, dass keine Schäden an den erdverlegten Leitungen entstehen.In the cabin of the construction vehicle there is a known one, not shown Display element that shows the position of the tool for ground movement or the Position of the construction vehicle in relation to the position of the buried pipeline visualized. This can be, for example, the representation of the section of a line plan, in which shows the position of the construction vehicle graphically. The excavator operator is thus enabled his own position relative to that of his activity potentially observe the endangered line and thus carry out the ground movements in such a way that there is no damage to the buried lines.

Der Computer weist zusätzlich eine Auswerteeinheit 7 auf, die die Position des Baufahr­ zeugs mit den Lageinformationen vergleicht und die beim Überschreiten eines Ab­ stands-Grenzwertes ein Warnsignal erzeugt bzw. auslöst. Es kann sich um ein optisches oder akustisches Warnsignal handeln.The computer additionally has an evaluation unit 7 which compares the position of the construction vehicle with the position information and which generates or triggers a warning signal when a distance limit value is exceeded. It can be an optical or acoustic warning signal.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Übernahmeeinheit zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen per Funk, beispielsweise UMTS eingerichtet sein.Within the scope of the invention, modification options are readily available. So the takeover unit can take over information about the location of underground lines can be set up by radio, for example UMTS.

Claims (6)

1. System zum Bestimmen der Position von Baufahrzeugen oder Geräte mit einem Werkzeug zur Bodenbewegung, insbesondere von Baggern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Computer (1) gekoppelt ist mit
einer Empfangseinheit (2), die eine Antenne (3) aufweist, zum Empfangen und Auswerten von Funksignalen mindestens eines Navigations- Satellitensystems zur Bestimmung der Position des Baufahrzeugs,
einer Übernahmeeinheit (5) zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen oder dergl. und
einem Anzeigeelement zur Anzeige der Position des Baufahrzeugs und der Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen.1. System for determining the position of construction vehicles or devices with a tool for moving the ground, in particular excavators, characterized in that a computer ( 1 ) is coupled to
a receiving unit ( 2 ), which has an antenna ( 3 ), for receiving and evaluating radio signals from at least one navigation satellite system for determining the position of the construction vehicle,
a takeover unit ( 5 ) for taking over information about the location of buried lines or the like. And
a display element for displaying the position of the construction vehicle and the information about the location of buried lines. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernahmeeinheit (5) zur Übernahme von auf einem mobilen Datenträger gespeicherten Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen eingerichtet ist.2. System according to claim 1, characterized in that the takeover unit ( 5 ) is set up to take over information stored on a mobile data carrier about the location of buried lines. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernahmeeinheit (5) zur Übernahme von Informationen über die Lage von erdverlegten Leitungen per Funk eingerichtet ist.3. System according to claim 1, characterized in that the takeover unit ( 5 ) is set up to take over information about the location of buried lines by radio. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (2) zum Empfangen von Korrektursignalen, vorzugsweise von stationären Basisstationen, zur Bestimmung der Position des Baufahrzeugs eingerichtet ist.4. System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the receiving device ( 2 ) is designed to receive correction signals, preferably from stationary base stations, for determining the position of the construction vehicle. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Element (4), welches die Relativposition des Werk­ zeuges zur Bodenbewegung in bezug auf die Position der Antenne der Empfangseinheit zum Empfangen und Auswerten der Signale des Navigations- Satellitensystems bestimmt.5. System according to one of claims 1 to 4, characterized by an element ( 4 ) which determines the relative position of the tool for ground movement in relation to the position of the antenna of the receiving unit for receiving and evaluating the signals of the navigation satellite system. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer eine Auswerteeinheit (7) aufweist, die die Position des Baufahrzeugs oder des Werkzeugs zur Bodenbearbeitung mit den Informationen über die Lage der erdverlegten Leitungen vergleicht und bei Unterschreiten eines Grenzwertes des Abstands des Baufahrfahrzeug oder des Werkzeugs zu einer Leitung ein Warnsignal erzeugt.6. System according to one of claims 1 to 5, characterized in that the computer has an evaluation unit ( 7 ) which compares the position of the construction vehicle or the tool for soil cultivation with the information about the position of the buried lines and if the limit falls below the Distance of the construction vehicle or the tool to a line generates a warning signal.
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