[發明專利]汽車起重機的運動軌跡檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210609170.4
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115057356A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 于玉丹;林偉;俞朝陽;袁暢;黃昊天
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C23/36;G01C21/20
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：獲取起重機吊擺的初始姿態；

步驟S2：獲取起重機吊擺的加速度信號和角速度信號，將所述加速度信號和角速度信號轉換為數字信號數據，并對所述數字信號數據進行濾波生成第一目標加速度數據和目標角速度數據；

步驟S3：將所述第一目標加速度數據由動態坐標系轉換至靜態坐標系生成靜態坐標系的第二目標加速度數據；

步驟S4：根據所述初始姿態、第二目標加速度數據以及所述角速度數據確定所述起重機吊擺運動的軌跡。

2.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，在步驟S2中通過三軸加速度傳感器測量起重機吊擺運動的加速度，所述加速度用于計算重機吊擺運動的速度和位移；

通過陀螺儀來測量重機吊擺運動的角速度；

通過A/D轉換器將模擬信號形式的加速度和角速度轉換成數字信號數據后進行存儲。

3.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，在步驟S3中，采用四元法計算出旋轉矩陣，使運動中的動態坐標系轉換成初始狀態的靜態坐標系。

4.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，在在靜止狀態下，加速度檢測值合力的矢量的值即為重力加速度，因此有：

其中，A_x為X方向的加速度，A_y為Y方向的加速度，A_z為Z方向的加速度；

所述初始姿態包括初始姿態角(ρ，φ，θ)，其中ρ為俯仰角，φ為橫滾角，θ為偏航角；

初始姿態角與加速度檢測值之間的關系為：

5.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，所述數字信號數據中存在隨機誤差和儀器誤差；對于所述隨機誤差通過濾波進行處理，對于所述儀器誤差通過零位偏移進行校正。

6.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，在步驟S2中通過卡爾曼濾波或滑動平均濾波以有效的濾除傳感器輸出中的隨機噪聲信號。

7.根據權利要求1所述的汽車起重機的運動軌跡檢測方法，其特征在于，通過對陀螺儀采集的目標角速度數據進行求解姿態角，采用Kalman濾波與加速度傳感器進行角度的補償。

8.一種汽車起重機的運動軌跡檢測系統，其特征在于，包括如下模塊：

初始姿態獲取模塊，用于獲取起重機吊擺的初始姿態；

信號獲取模塊，用于獲取起重機吊擺的加速度信號和角速度信號，將所述加速度信號和角速度信號轉換為數字信號數據，并對所述數字信號數據進行濾波生成第一目標加速度數據和目標角速度數據；

坐標系轉換模塊，用于將所述第一目標加速度數據由動態坐標系轉換至靜態坐標系生成靜態坐標系的第二目標加速度數據；

軌跡確定模塊，用于根據所述初始姿態、第二目標加速度數據以及所述角速度數據確定所述起重機吊擺運動的軌跡。

9.一種汽車起重機的運動軌跡檢測系統，其特征在于，包括如下模塊：

數據采集處理模塊，用于采集加速度信號和和角速度信號，將所述加速度信號和角速度信號轉換為數字信號數據，并對所述數字信號數據進行濾波生成第一目標加速度數據和目標角速度數據；

數據發送模塊，用于發送所述第一目標加速度數據和目標角速度數據；

數據接收模塊，用于接收第一目標加速度數據和目標角速度數據，并將接收到第一目標加速度數據和目標角速度數據通上傳至上位機；

電源塊，用于為數據采集處理模塊、數據發送模塊以及數據接收模塊供電。