[发明专利]基于加速度传感器的电梯运动检测及异常位置停车判断方法

说明书

本发明公开了一种基于加速度传感器的电梯运动检测及异常位置停车判断，按照如下步骤进行：步骤1.电梯轿厢行驶距离估计，位于电梯轿厢上的三轴加速度传感器采集电梯的运动参数，通过扩展卡尔曼滤波算法，估计每一趟旅程中即两次停车之间电梯的行驶距离，返回电梯在一趟行驶过程中的位移估计值及方差；步骤2.电梯轿厢停层及故障判断，基于步骤1的位移估计值及方差结果，结合SLAM算法，在设置基准点的基础上估计出电梯轿厢的位置和楼层的高度；步骤3.通过位置估计判断电梯是否发生异常停车故障。本发明利用三轴加速度计实现对电梯运动状态的检测，利用扩展卡尔曼滤波方法对电梯状态进行估计，可以快速得到电梯轿厢的位移信息。

技术领域

本发明属于电梯运动检测领域，更具体的涉及一种基于加速度传感器的电梯运动检测及异常位置停车判断方法。

背景技术

电梯轿厢位置精确估计对于电梯正常运行具有极为重要的意义。当电梯异常停层时，电梯与楼层未能对准的情况下开门，会发生人员坠梯的危险。目前电梯轿厢准确停层检测方法，都是基于电梯与楼层信号相互呼应的原理。非常依赖信号的稳定和准确，并且需要安装大量检测信号发出和接收装置(每个楼层都需要安装)，维护成本高，适用型差。当电梯由于急停、系统断电或者曳引绳与曳引轮之间发生滑移等情况导致电梯位置丢失，如果无法确认电梯轿厢位置，则电梯将无法正常工作。

电梯异常位置停车检测的一个重要的方面就是确定电梯在哪个高度，并检测是否不平层、蹲底或冲顶。通常可以通过卫星定位系统(GPS)为用户提供高度(海拔)信息，但是这种高度判断在民用产品中误差较大，只适用于跨度较大的高度判断，不能用于室内跨度小的高度判断。另外，由于建筑外墙对卫星信号的屏蔽作用，在室内卫星定位系统的使用极为困难。

本发明试图提供室内尤其是电梯井内的轿厢定位系统。该系统通过电梯运动检测系统，采集轿厢的运动状态等参数，来判断其所处的位置，并根据运动结果来确定电梯是否发生异常位置停车故障。运动检测系统中加速度计可以全方位感知物体的运动状态。通过检测加速度计各方向的受力，可以判断轿厢的运动方向，以及加速度的变化幅值和移动的距离(从静止开始)，最终获得电梯轿厢位置精确估计。目前还没有基于加速度计的电梯异常停层故障的解决方案。

发明内容

1、发明目的。

本发明利用加速度计获取电梯的运动状态，将电梯在垂直方向上的加速度作为输入，通过扩展卡尔曼滤波估计每一趟旅程中(两次停车之间)电梯的行驶距离，再通过即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法构建电梯行驶的轨迹，结合数据关联实现对电梯所处楼层的估计，并对电梯是否异常停层给出判断。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明公开了一种基于加速度传感器的电梯运动检测及异常位置停车判断方法，按照如下步骤进行:

步骤1.电梯轿厢行驶距离估计

位于电梯轿厢上的三轴加速度传感器采集电梯的运动参数，通过扩展卡尔曼滤波算法，估计每一趟旅程中即两次停车之间电梯的行驶距离，返回电梯在一趟行驶过程中的位移估计值及方差；

步骤2.电梯轿厢停层及故障判断

基于步骤1的位移估计值及方差结果，结合SLAM算法，在设置基准点的基础上估计出电梯轿厢的位置和楼层的高度；

步骤3.通过位置估计判断电梯是否发生异常停车故障；所述的电梯轿厢行驶距离估计按照如下步骤进行：

11)在电梯行驶距离估计中，电梯轿厢在连续两次停车(l-1,l)间移动距离为δp(l)和运动速度，通过横向和纵向速度为零的约束条件下辅助惯性导航即可估计得到，首先假设在t时刻，电梯的状态向量为x_d(t)，其定义为