[發(fā)明專利]基于單軸加速度傳感器的傾角測(cè)量方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910826561.X
• 申請(qǐng)日: 2019-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN110514178B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鵬軍;楊岸頎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京源清慧虹信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C9/00
• 分類號(hào): G01C9/00
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 胡明強(qiáng)

本申請(qǐng)涉及一種基于單軸加速度傳感器的傾角測(cè)量方法和裝置。該方法包括：獲取第一傳感器對(duì)應(yīng)的第一單位向量、第二傳感器對(duì)應(yīng)的第二單位向量和目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的第三單位向量；接收在目標(biāo)物體發(fā)生傾斜時(shí)第一傳感器和第二傳感器發(fā)送的第一傾斜夾角和第二傾斜夾角；根據(jù)第一單位向量、第二單位向量、第三單位向量、第一傾斜夾角、第二傾斜夾角、第一夾角、第二夾角和旋轉(zhuǎn)公式，確定目標(biāo)物體發(fā)生傾斜后第一傳感器的第一z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式和第二傳感器的第二z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式；根據(jù)第一z坐標(biāo)表達(dá)式和第二z坐標(biāo)表達(dá)式，確定第三傾斜夾角的近似解；如果第三傾斜夾角大于預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值，則輸出告警信息。采用本方法能夠檢測(cè)物體的傾斜程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及建筑工程風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于單軸加速度傳感器的傾角測(cè)量方法和裝置。

背景技術(shù)

傾角測(cè)量是幾何測(cè)量的一個(gè)重要項(xiàng)目。在工業(yè)生產(chǎn)中，離不開對(duì)傾角的測(cè)量工作，如建筑行業(yè)對(duì)建筑物、工程設(shè)備的俯仰角和傾斜角的監(jiān)控；鐵道系統(tǒng)中對(duì)列車、軌道的監(jiān)控；水利系統(tǒng)中對(duì)大壩的監(jiān)測(cè)等。

目前傾角測(cè)量方法是用三軸加速傳感器測(cè)量?jī)A角，或者三個(gè)或以上單軸加速度傳感器測(cè)量?jī)A角。然而，三軸傳感器的測(cè)量精度較低；高精度三軸傳感器的價(jià)格比較高、能耗高、電池體積大(危害舉例：用在木塔上面時(shí)容易發(fā)生火災(zāi))；安裝至少三個(gè)單軸加速度傳感器進(jìn)行測(cè)量既能保證高精度，又可以降低成本，但是若安裝三個(gè)單軸加速度傳感器保證高精度的傾角測(cè)量，則在安裝傳感器時(shí)，需要保證加速度傳感器兩兩之間相互垂直，否則兩兩之間的夾角難以通過(guò)數(shù)學(xué)模型校正，最終無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確傾角測(cè)量。安裝難度大、占用空間大、不靈活。因此，亟需一種安裝難度小、成本低、高精度的傾角測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種基于單軸加速度傳感器的傾角測(cè)量方法和裝置。

第一方面，提供了一種基于單軸加速度傳感器的傾角測(cè)量方法，目標(biāo)物體上設(shè)置有與水平面呈第一夾角的第一傳感器和與水平面呈第二夾角的第二傳感器，所述方法包括：

在第一坐標(biāo)系中，獲取所述第一傳感器對(duì)應(yīng)的第一單位向量、所述第二傳感器對(duì)應(yīng)的第二單位向量和所述目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的第三單位向量；

接收所述第一傳感器在所述目標(biāo)物體發(fā)生傾斜時(shí)發(fā)送的第一傾斜夾角和所述第二傳感器在所述目標(biāo)物體發(fā)生傾斜時(shí)發(fā)送的第二傾斜夾角；

根據(jù)所述第一單位向量、所述第二單位向量、所述第三單位向量、所述第一傾斜夾角、所述第二傾斜夾角、所述第一夾角、所述第二夾角和預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)公式，確定所述目標(biāo)物體發(fā)生傾斜后，所述第一傳感器的第一z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式和所述第二傳感器的第二z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，所述第一z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式和所述第二z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式中包括所述目標(biāo)物體的第三傾斜夾角；

根據(jù)所述第一z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式和所述第二z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，確定所述第三傾斜夾角的近似解。

作為一種可選地實(shí)施方式，所述獲取所述第一傳感器對(duì)應(yīng)的第一單位向量、所述第二傳感器對(duì)應(yīng)的第二單位向量和所述目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的第三單位向量，包括：

獲取預(yù)先存儲(chǔ)的所述第一傳感器對(duì)應(yīng)的所述第一夾角和第三夾角、所述第二傳感器對(duì)應(yīng)的所述第二夾角和第四夾角、以及所述目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的第五夾角和第六夾角，所述第三夾角為所述第一傳感器在水平面上的投影與x軸的夾角，所述第四夾角為所述第二傳感器在水平面上的投影與x軸的夾角，所述第五夾角為所述目標(biāo)物體在水平面上的投影與x軸的夾角，所述第六夾角為所述目標(biāo)物體與z軸的夾角；

根據(jù)所述第一夾角和所述第三夾角，確定所述第一傳感器對(duì)應(yīng)的第一單位向量，根據(jù)所述第二夾角和所述第四夾角，確定所述第二傳感器對(duì)應(yīng)的第二單位向量，根據(jù)所述第五夾角和所述第六夾角，確定所述目標(biāo)物體的對(duì)應(yīng)的第三單位向量。