[发明专利]一种用于检测轿厢运动状态的智能检测装置

权利要求书

1.一种用于检测轿厢运动状态的智能检测装置，其特征在于，其包括：

一加速度计，所述加速度计需要能采集两轴或两轴以上的加速度，用于获取所述轿厢运动时加速度；

一气压计，所述气压计用于获取所述轿厢当前位置的气压值；

一MCU，所述MCU用于接收所述加速度计采集到的所述轿厢的运动数据及所述气压计采集到的所述气压值，然后使用三阶卡尔曼算法对运动数据进行处理最终得到所述轿厢的状态并输出；

所述三阶卡尔曼算法具体为：所述MCU能够以所述加速度计得到的加速度以及所述气压计得到的气压值作为观测值，进行三阶卡尔曼滤波得到所述轿厢当前加速度、速度以及高度，其中测量输入为垂直方向加速度以及当前位置的气压值，状态输出为加速度、速度以及高度；所述三阶卡尔曼算法中的三阶卡尔曼状态方程为：

Y(k)＝HX(k)+V

其中ΓW＝0，其中h(k)、v(k)、a(k)为轿厢当前的高度、速度、加速度，h(k+1)、v(k+1)、a(k+1)为通过状态方程预测得到的下一时刻轿厢的高度、速度、加速度，T为采样周期，Pre(k)为轿厢当前位置气压观测值，acc(k)为当前垂直方向加速度观测值，K为气压高度系数，Pre_ref为参考平面气压值，气压高度系数K与参考平面气压值Pre_ref通过外部信号实时校正；

所述MCU由所述加速度计与所述气压计获取的数据，能够通过最小二乘法对所述加速度计采集的三轴加速度值进行修正，所述最小二乘法的拟合曲面为：

(k₁x+b₁)²+(k₂y+b₂)²+(k₃z+b₃)²＝G²

其中x、y、z分别为加速度计在固定姿态且保持静止时采集到的三轴原始加速度数据，k₁、k₂、k₃为线性校正系数，b₁、b₂、b₃为线性校正偏移，G为重力加速度；

最优化方程为：

其中G为重力加速度，K为线性校正系数矩阵B为线性校正偏移矩阵X_i为原始三轴加速度

线性校正计算公式为：

其中为1×n矩阵，每个元素为G²；

另外，线性校正偏移矩阵B能进一步通过外部信号实时校正；

所述MCU能够以水平方向的加速度作为时域数组，经过傅里叶变换后转为频域，在频域中分别进行一次积分与二次积分，使用窗函数对通带外的频率分量衰减或去除后，再使用傅里叶逆变换转回时域从而得到所述轿厢的轿门的速度以及位移；所述频域一次、二次积分公式为：

其中为τ采样时间点，f(τ)为加速度时域数组，ω为频率点F(ω)为加速度频域数组，δ(ω)为单位脉冲信号，j为虚数单位；当输入的水平方向的加速度作为时域数组经过最小二乘法校正时，得到更高精度的轿门状态数据。

2.根据权利要求1所述一种用于检测轿厢运动状态的智能检测装置，其特征在于，智能检测装置安装位置为任意一扇轿门外侧的任意位置，开关轿门时所述检测装置位于厅门及轿门中间，且随轿门运动而运动；所述MCU与所述加速度计及气压计的通信方式包括UART、I2C或SPI，所述MCU输出轿厢的状态的方式包括UART、蓝牙、WIFI、RS485、RS232、RS422或以太网。

3.根据权利要求1所述一种用于检测轿厢运动状态的智能检测装置，其特征在于，所述MCU能根据加速度计及气压计采集的数据处理得到的所述轿厢当前加速度、速度、高度及其轿门的加速度、速度、位移判断所述轿厢处于上行、下行或静止状态以及所述轿门开门、关门、开门到位及关门到位状态，并能将轿厢当前加速度、速度、高度、上行、下行及静止状态和所述轿门的加速度、速度、位置、开门、关门、开门到位及关门到位状态作为轿厢及轿门状态通过通信接口输出。