[發明專利]基于加速度的簡便位移監測預警系統及方法

在審

• 申請號: 202011619234.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112767668A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 石炎
• 申請（專利權）人: 上海凌澤信息科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G08C25/00;G01P15/00;G01S19/42
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

1.一種基于加速度的簡便位移監測預警系統，包括：外殼，其特征在于，所述外殼內安裝有微控制處理模塊，所述微控制處理模塊上連接有數傳模組、MEMS傳感器，所述外殼內安裝有電源供電模塊，所述電源供電模塊連接所述微控制處理模塊、所述數傳模組、所述MEMS傳感器；所述電源供電模塊上連接有開關。

2.根據權利要求1所述的基于加速度的簡便位移監測預警系統，其特征在于，所述數傳模組采用NB-IoT技術，與網絡運營商的基礎設備通過無線電通信協議建立通信。

3.根據權利要求1所述的基于加速度的簡便位移監測預警系統，其特征在于，所述數傳模組集成有：BeiDou、GPS、GLONASS*定位和導航系統。

4.一種基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，包括：

步驟1：打開開關，上電及初始化；

步驟2：MEMS傳感器獲取速度值；

步驟3：微處理器獲取短時間段內的速度值，通過加速度數值積分算法計算獲取實時位移數據；

步驟4：微控制處理模塊喚醒數傳模組發送實時位移數據。

5.根據權利要求4所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟5：微控制處理模塊控制數傳模組休眠。

6.根據權利要求4所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟1還包括：自動校準及濾波，包括：

步驟1.1：對原始數據進行線性校準；

步驟1.2：進行機械濾波；

步驟1.3：進行歸一化運算。

7.根據權利要求4所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟2之后進行溫度補償、數據濾波，溫度補償包括：實時獲取MEMS傳感器溫度數據進行溫度補償。

8.根據權利要求6所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟1.3包括：對N個樣本進行平均處理，RMS＝ND*sqrt(BW*c)。

9.根據權利要求4所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟3具體為：

速度在[a,b]短時區間內取值，其中分割數取N，最大迭代次數m，允許誤差ε，區間長度H＝b-a；則最小區間的長度h＝H/N；時間軸變量x_k，k為自變量；速度變量Vi，i為自變量；

x_k＝a+kh

V_i＝V_i-1+CΔV

V_x＝∫_a^bf(x)dx

得到：

對于迭代計算有：

則：

V_m,i＝V_m,i-1+(V_m,i-1-V_m-1,i-1)/(4^i-1-1)

若存在：

|V_m,i-V_m-1,i-1|ε

那么Vm,i就為所求解；

再由位移公式：

得到物體的實時運動位移數據。

10.根據權利要求9所述的基于加速度的簡便位移監測預警方法，其特征在于，步驟3還包括：多項式擬合算法減小誤差：

設存在多項式Vm(t)，使得Vi,Si之間的差值平方和最小，利用最小二乘法擬合出趨勢項誤差:

推導出：

變形得到：

得到：

V_act＝V_i-V_m

代入位移公式。