一种货物抛掷高度识别方法及系统

技术领域

本发明涉及货物运输领域，尤其涉及一种货物抛掷高度识别方法及系统。

背景技术

产品从出厂到销售者手上，会经历仓储、搬运和运输等环节，其中会遭遇振动、冲击、跌落等行为，甚至暴力处理行为，如抛掷，其中抛掷高度是需要重点关注的一个参量。检测、识别这些行为，利于有针对性地改进包装运输试验方法和产品结构和包装设计，定位货损责任，减少运输损失。因此，需要提供一种货物抛掷高度识别方法对运输环境中产品受到的冲击信号进行解析计算，识别产品在运输过程中受到的抛掷高度，帮助技术人员在包装设计时提供数据支持。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种货物抛掷高度识别方法及系统，用以至少解决无法实现对运输中抛掷货物高度进行判断的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明第一方面公开了一种货物抛掷高度识别方法，所述方法包括：

获取货物的三轴加速度数据，对所述三轴加速度数据进行处理得到矢量加速度波形；

基于所述矢量加速度波形判断货物的碰撞原因；

当所述碰撞原因判断为抛掷时，基于所述矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，并根据所述抛掷区间段和所述失重区间段来确定上抛时间和下落时间；

根据所述上抛时间、所述下落时间分别计算上抛高度和下落高度。

进一步可选地，所述基于所述矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，包括：

确定所述矢量加速度的矢量波峰，以所述矢量波峰为起点，向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹截取小于重力常数g的第一连续波段，所述第一连续波段为失重区间段；

以所述脱手时刻为起点，继续向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹截取大于重力常数g的第二连续波段，所述第二连续波段为抛掷区间段。

进一步可选地，所述根据所述抛掷区间段和所述失重区间段来确定上抛时间和下落时间，包括：

确定所述第一连续波段中时间坐标最大的点值为撞击时刻，时间坐标最小的点值为脱手时刻，确定所述第二连续波段中时间坐标最小的点值为抛掷开始时刻，分别获取撞击时刻T3、脱手时刻T2以及抛掷开始时刻T1；

根据所述撞击时刻T3、所述脱手时刻T2以及所述抛掷开始时刻T1分别计算所述失重区间段的持续时间t、所述抛掷区间段的持续时间t

进一步可选地，所述根据所述抛掷区间段和所述失重区间段来确定上抛时间和下落时间，还包括：

对所述抛掷区间段的矢量加速度进行时域积分，得到抛掷脱手时刻的矢量速度V；

根据抛掷脱手时刻的矢量速度V，以及抛掷脱手时刻的三轴加速度来计算抛掷脱手时刻重力反方向速度V

根据所述抛掷脱手时刻重力反方向速度V

根据所述失重时间t和所述上抛时间t

进一步可选地，所述根据抛掷脱手时刻的矢量速度V，以及抛掷脱手时刻的三轴加速度来计算抛掷脱手时刻重力反方向速度V

根据抛掷脱手时刻的三轴加速度计算所述矢量速度V与重力反方向的夹角γ，满足：γ＝arcos(a

计算抛掷脱手时刻重力反方向速度V

V

进一步可选地，所述根据所述上抛时间、所述下落时间分别计算上抛高度和下落高度，包括

根据所述上抛时间t

进一步可选地，所述对所述三轴加速度数据进行处理得到矢量加速度波形包括：

对所述三轴加速度数据进行矢量合成得到矢量加速度波形；

然后对所述矢量加速度波形进行低通滤波处理。

进一步可选地，所述基于所述矢量加速度波形判断货物的碰撞原因包括：

比较所述矢量加速度与第一阈值a1；

当所述矢量加速度大于等于所述第一阈值a1时，判断所述碰撞原因为普通冲击；

当所述矢量加速度小于所述第一阈值a1时，比较所述矢量加速度与第二阈值a2：若所述矢量加速度小于等于所述第二阈值a2，判断所述碰撞原因为自由落体；反之，判断所述碰撞原因为抛掷。

本发明第二方面公开了一种货物抛掷高度识别系统，包括

数据采集模块，用于采集货物的三轴加速度值；

数据处理模块，用于对所述三轴加速度进行矢量合成获得矢量加速度波形；

算法模块，用于基于所述矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，并根据所述抛掷区间段和所述失重区间段来确定上抛时间和下落时间；以及根据所述上抛时间、所述下落时间分别计算上抛高度和下落高度。

进一步可选地，其采用上述任一所述的货物抛掷高度识别方法。

有益效果：本发明提供了一种货物抛掷高度识别方法，该方法可以采集产品实际运输和搬运过程中受到抛掷的高度数据，有效识别抛掷高度，能够帮助设计人员进行包装设计时提供数据支撑。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一实施例的货物抛掷高度识别方法流程图；

图2示出了一实施例的抛掷矢量加速度分解示意图；

图3示出了一实施例的抛掷高度识别系统运行流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前针对货物运输、搬运等过程中会造成货物碰撞，尤其是抛掷过程中产生的碰撞更加严重，此时需对产品进行包装，但是现有产品的包装往往与实际货物不相匹配，如用料过多会造成浪费，反之会无法对货物进行有效保护，因此对实际货物的抛掷碰撞数据进行监测以改进货物包装尤为重要。本发明提供了一种货物抛掷高度识别方法，可以解决加速度传感器采集到冲击信号如何寻找确定抛掷区间段的问题；并且能够基于采集到的碰撞数据通过算法计算出抛掷高度，从而也能够为改进产品包装提供依据。

为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1-图3所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

在本实施例中提供了一种货物抛掷高度识别方法，该方法包括：

S1、获取货物的三轴加速度数据，对三轴加速度数据进行处理得到矢量加速度波形；

S2、基于矢量加速度波形判断货物的碰撞原因；

S3、当碰撞原因判断为抛掷时，基于矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，并根据抛掷区间段和失重区间段来确定上抛时间和下落时间；

S4、根据上抛时间、下落时间分别计算上抛高度和下落高度。

该方法能够基于抛掷时的矢量加速度波形特征，采用阈值法确定抛掷波形中物体抛掷开始时刻、抛掷脱手时刻和撞击时刻，计算出抛掷时间和总失重时间；然后根据物体脱手时刻加速度求出垂直方向速度，计算出上抛时间，继而确定抛掷最高点下落时间；根据自由跌落公式，计算得出上抛高度和抛掷最高点离地高度。

具体的，在货物上固定三轴加速度传感器随货物一起运输，三轴加速度传感器采集货物跌落时的三轴加速度数据信息。然后将采集到的三轴加速度信息上传至物流环境运输平台，物流环境运输平台主要由服务器、数据库和客户端(网页端、PC端和移动端)等组成，集成了数据处理、货物运输状态分析与风险识别算法，能够实现在线检测、在线存储、数据处理、自动识别、特征再现、统计分析、信息发布、管理优化、多用户共享等功能。利用公式

在一些可选地方式中，对三轴加速度数据进行处理得到矢量加速度波形包括：对三轴加速度数据进行矢量合成得到矢量加速度波形；然后对矢量加速度波形进行低通滤波处理。

在基于矢量加速度波形判断货物的碰撞原因时：通过比较矢量加速度波形中的矢量加速度与第一阈值a1进行判定。其中：

当矢量加速度大于等于第一阈值a1时，判断碰撞原因为普通冲击；

当矢量加速度小于第一阈值a1时，比较矢量加速度与第二阈值a2：若矢量加速度小于等于第二阈值a2，判断碰撞原因为自由落体；反之，判断碰撞原因为抛掷。优选：a1的取值范围为0.6g～0.8g；a2的取值范围为1.2g-1.4g。

在一些可选地方式中，基于矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，包括：

S31、确定矢量加速度的矢量波峰，以矢量波峰为起点，向时间坐标减小的方向沿矢量加速度波形的轨迹截取小于重力常数g的第一连续波段，第一连续波段为失重区间段；S32、以脱手时刻为起点，继续向时间坐标减小的方向沿矢量加速度波形的轨迹截取大于重力常数g的第二连续波段，第二连续波段为抛掷区间段。

相应的，根据抛掷区间段和失重区间段来确定上抛时间和下落时间，包括：S33、确定第一连续波段中时间坐标最大的点值为撞击时刻，时间坐标最小的点值为脱手时刻，确定第二连续波段中时间坐标最小的点值为抛掷开始时刻，分别获取撞击时刻T3、脱手时刻T2以及抛掷开始时刻T1；S34、根据撞击时刻T3、脱手时刻T2以及抛掷开始时刻T1分别计算失重区间段的持续时间t、抛掷区间段的持续时间t

优选地，在根据抛掷脱手时刻的矢量速度V，以及抛掷脱手时刻的三轴加速度来计算抛掷脱手时刻重力反方向速度V

根据抛掷脱手时刻的三轴加速度计算矢量速度V与重力反方向的夹角γ，满足：γ＝arcos(a

在本实施例中，根据上抛时间、下落时间分别计算上抛高度和下落高度，包括：根据上抛时间t

实施例2

在本实施例中提供了一种货物抛掷高度识别系统，包括：

数据采集模块，用于采集货物的三轴加速度值；

数据处理模块，用于对三轴加速度进行矢量合成获得矢量加速度波形；

算法模块，用于基于矢量加速度波形来确定抛掷区间段和失重区间段，并根据抛掷区间段和失重区间段来确定上抛时间和下落时间；以及根据上抛时间、下落时间分别计算上抛高度和下落高度。

优选的，该系统采用实施例1中的货物抛掷高度识别方法。该系统执行下述具体过程。

①货物抛掷高度识别方法的采集计算过程：

首先，三轴加速度的数据传入算法程序内，将三轴加速度数据进行矢量合成，将矢量合成的加速度波形放入巴特沃斯低通滤波器进行滤波处理；然后，利用第一阈值a1和第二阈值a2分别执行是否存在失重段和抛掷段检测，排除普通冲击和自由落体，识别出抛掷事件；接着，利用阈值寻找识别出抛掷开始时刻T1、抛掷脱手时刻T2和跌落撞击时刻T3，继而计算出抛掷段的持续时间t0＝T2-T1和失重区间段的持续时间t＝T3-T2；接着，对抛掷段加速度进行时域积分计算出抛掷脱手速度V，并根据抛掷初始状态(速度方向与重力反方向夹角γ＝arcos(a

②抛掷高度识别系统的运行流程：

首先将内置三轴加速度传感器和数据采集、存储和发送等组件的黑匣子至于产品包装内，启动黑匣子；然后，黑匣子随产品包装一起运输，将采集到的加速度数据通过无线远程传输或者本地连接的方式上传到平台；最后平台运行抛掷识别与高度分析算法，计算抛掷高度，将相应信息归纳生成分析报告，整个运行过程结束，然后关闭黑匣。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。