[发明专利]一种快递包裹碰撞检测系统及方法

权利要求书

1.一种快递包裹碰撞检测系统的检测方法，其特征在于，首先构建一种快递包裹碰撞检测系统，包括单片机模块(101)，所述的单片机模块(101)与加速度传感器模块(102)、存储模块(103)、通信模块(104)、人机交互模块(105)及电源模块(106)连接，所述的单片机模块(101)管理整个检测系统，加速度传感器模块(102)周期性采集加速度，存储模块(103)存储发生碰撞时的加速度序列和对应时间，具体包括如下步骤：

(1)周期性检测加速度，并暂存当前加速度和上一次检测到的加速度，所述加速度包括竖直方向的加速度和水平方向的加速度；

(2)判断是否发生碰撞，并利用通信模块向用户发出报警短信，同时利用存储模块记录可能发生碰撞时的加速度值及发生碰撞时对应的时间；

(3)如果需要比较准确地计算并记录当前撞击产生的冲击力，则在判断可能发生碰撞时，连续记录的n个加速度值序列及这些加速度发生时对应的时间，比较得到最大加速度值，根据牛顿第二运动定律及作用力与反作用力的关系计算冲击力，具体包括：

1)当发生竖直方向的碰撞时：假设竖直向下为正方向，竖直向上为负方向，当前加速度为a₂，上一次检测到的加速度为a₁，如果a₁0，a₂0，且|a₂-a₁|＜g，说明没有发生碰撞；如果a₁0，a₂0，说明竖直方向受到了撞击，为避免因轻微碰撞造成的频繁撞击报警，设置冲击加速度变化阈值Δa_max，阈值Δa_max采用系统默认值或根据快递包裹内物品的类别，利用人机交互模块进行设置，当|a₂-a₁|＞|Δa_max|时，说明当前发生的撞击可能会破坏快递包裹内的物品，则通过通信模块向用户发出报警，报警可采用手机短信或者APP报警的方式，同时在存储模块中记录加速度值a₁、a₂及加速度发生时对应的时间；

如果需要比较准确地计算并记录当前撞击产生的冲击力，则当判断竖直方向可能发生碰撞时，连续记录n个竖直方向的加速度值序列b_i，i＝1,…,n，直到检测到的加速度值为正为止，则有：

b₁＝a₁＞0，b₂＝a₂＜0，…b_n-1＜0，b_n＞0

取|b_i|(，i＝＝2,…,n-1中的最大值，即a_max＝max(|b₂|,|b₃|,…|b_n-1|)，

则快递包裹内的物品在竖直方向受到撞击时的冲击力约为：

F＝ma_max

其中，m为快递包裹内物品的质量；

2)当发生水平方向的碰撞时：

假设与快递包裹运动方向同向的加速度为正方向，与运动方向反向的加速度为负方向，当前加速度为a′₁，上一次检测到的加速度为a'₂，如果a′₁＝0，a'₂＝0，则说明快递包裹在水平方向速度没有发生变化，没有发生碰撞；如果a′₁＝0，a'₂0，则说明快递包裹水平方向上的速度发生了变化，可能发生碰撞，为避免因轻微碰撞造成的频繁报警，设置水平方向加速度变化阈值Δa'_max，阈值Δa'_max采用系统默认值或根据快递包裹内物品的类别，利用人机交互模块进行设置，当|a'₂-a′₁|≥|Δa'_max|时，才利用通信模块向用户报警，报警可采用手机短信或者APP报警的方式，同时利用存储模块记录可能发生碰撞时的水平加速度值a′₁、a'₂及a′₁、a'₂发生时的对应时间；如果a′₁0，a'₂0，且|a'₂-a′₁|≥|Δa'_max|，则说明可能发生了碰撞，利用通信模块向用户报警，同时利用存储模块记录可能发生碰撞时的水平加速度值a′₁、a'₂及a′₁、a'₂发生时的对应时间；

如果需要比较准确地计算并记录当前撞击产生的冲击力，则当判断水平方向可能发生碰撞时，连续记录n个水平方向加速度值序列b′_i，i＝1,…,n，并同时记录这些加速度发生时对应的时间，

当a′₁＝0，a'₂0，且|a'₂-a′₁|≥|Δa'_max|时，记录加速度，直到加速度值由正变负为止，即：

b′₁＝a′₁＝0，b′₂＝a′₂＞0，…b′_n-1＞0，b′_n＜0

取|b′_i|(，i＝＝2,…,n-1中的最大值，即a'_max＝max(|b'₂|,|b′₃|,…|b'_n-1|)，

则此时快递包裹内的物品在水平方向受到撞击时的冲击力约为：

F＝ma′_max

其中m为快递包裹内物品的质量；

当a′₁0，a'₂0，且|a'₂-a′₁|≥|Δa'_max|时，记录加速度由负变为0或正为止，即：

b′₁＝a′₁＜0，b′₂＝a′₂＜0，…b′_n-1＜0，b′_n≥0

取|b′_i|，i＝＝2,…,n-1中的最大值，即a'_max＝max(|b'₂|,|b′₃|,…|b'_n-1|)，

则此时快递包裹内的物品在水平方向受到撞击时的冲击力约为：

F＝ma′_max

其中m为快递包裹内物品的质量。