[發(fā)明專利]垂直式智能脫軌器及其脫軌器智能盒傾角數(shù)據(jù)采集方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710656457.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN107512288B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉彥斐;董正凱;唐偉偉;陳蓉;陳世勇;肇朔;姜華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京富島信息工程有限公司
• 主分類號(hào): B61K5/06
• 分類號(hào): B61K5/06;B61L23/04;G01C9/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 劉暢

1.一種垂直式智能脫軌器，其特征是它包括垂直式脫軌器及脫軌器智能盒；所述的垂直式脫軌器包括脫軌器本體、翻轉(zhuǎn)手柄和警示牌立桿；所述的脫軌器智能盒包括智能盒體及其內(nèi)部的信號(hào)采集單元；所述的脫軌器智能盒以抱箍式固定于傳統(tǒng)垂直式脫軌器的警示牌立桿上用于檢測(cè)脫軌器本體狀態(tài)，所述的脫軌器智能盒的信號(hào)采集單元包括陀螺儀傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、中央處理器和無(wú)線收發(fā)模塊，所述的陀螺儀傳感器、加速度傳感器分別用于采集脫軌器智能盒的角速度及脫軌器智能盒x、y、z三個(gè)方向的加速度，溫度傳感器用于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度；陀螺儀傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器的信號(hào)輸出端均與中央處理器的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端相連，中央處理器融合陀螺儀傳感器和加速度傳感器的信息并獲得脫軌器“上軌”、“下軌”信息；所述脫軌器智能盒通過其無(wú)線收發(fā)模塊與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器無(wú)線連接，無(wú)線收發(fā)模塊用于信號(hào)采集單元與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，智能脫軌器監(jiān)控上位機(jī)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，監(jiān)視各脫軌器智能盒的信號(hào)采集單元采集的脫軌器“上軌”、“下軌”信息；所述“上軌”、“下軌”信息是指：操縱翻轉(zhuǎn)手柄，若脫軌器智能盒傾角為89.8°-90°之間，脫軌器智能盒判斷此時(shí)脫軌器本體為“上軌”狀態(tài)；若脫軌器智能盒傾角為0-89.8°之間，脫軌器智能盒判斷此時(shí)脫軌器本體為“下軌”狀態(tài)。

2.一種基于權(quán)利要求1所述垂直式智能脫軌器的脫軌器智能盒傾角數(shù)據(jù)采集方法，其特征是采用陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別計(jì)算脫軌器智能盒傾角：加速度傳感器通過測(cè)量重力加速度在水平方向上的分量得到脫軌器智能盒的第一傾角并記為初始角度，陀螺儀傳感器通過對(duì)測(cè)量角速度進(jìn)行積分然后加上初始角度，得到脫軌器智能盒的第二傾角；然后第一傾角、第二傾角結(jié)合脫軌器智能盒的角速度ω，三者經(jīng)中央處理器信息融合輸出一個(gè)準(zhǔn)確可靠的脫軌器智能盒傾角數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集方法，其特征是它包括以下步驟：

(1)垂直式智能脫軌器開機(jī)后靜止5秒，加速度傳感器通過測(cè)量本地重力加速度及其在水平方向的分量，進(jìn)而計(jì)算出傾角α，即脫軌器智能盒的第一傾角α，在靜止?fàn)顟B(tài)下基于加速度傳感器計(jì)算獲得脫軌器智能盒的第一傾角α作為脫軌器智能盒的初始角度θ₀；

(2)陀螺儀傳感器測(cè)得脫軌器智能盒運(yùn)動(dòng)的角速度ω，對(duì)角速度ω進(jìn)行積分，加上脫軌器智能盒的初始角度θ₀可得到脫軌器智能盒的第二傾角θ，即θ＝∫ω+θ₀；

(3)基于加速度傳感器獲得的第一傾角α、陀螺儀傳感器獲得的角速度ω及第二傾角θ，獲得融合傾角具體步驟如下：

1)先將第二傾角θ值作為融合傾角初值；

2)計(jì)算第一傾角α與融合傾角的偏差

3)計(jì)算融合角度偏差補(bǔ)償值Δ_D＝(β*Tg+ω)*Ts，其中Tg為比例系數(shù)，Ts為融合運(yùn)算周期；

4)融合傾角增加Δ_D，進(jìn)行融合傾角更新；

5)返回步驟2)進(jìn)行下次融合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采集方法，其特征是步驟(1)中，使用Y軸方向上的加速度信號(hào)，當(dāng)脫軌器智能盒處于豎直并靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，Y軸重力分量大小為g，此時(shí)第一傾角α＝90度；當(dāng)脫軌器智能盒處于水平并靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，Y軸重力分量大小為0，此時(shí)第一傾角α＝0度；當(dāng)脫軌器智能盒處于中間位置，Y軸重力分量大小為Ay，此時(shí)第一傾角α＝arcsin(Ay÷g)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采集方法，其特征是步驟(3)中，根據(jù)具體工況需求設(shè)置比例系數(shù)，Tg取值0.5-1，Ts取值10-50ms。