一种用于确定电控门开关时运动状态的方法与设备

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种用于确定电控门开关时运动状态的技术。

背景技术

在需要判断电梯门、货梯门、地铁屏蔽门及轿厢门等按照程序自动开关的电控门的运动状态的场景中，例如机器人自动进出电控门等，现有技术通常利用计算机视觉判断运动状态，此方式需要安装2D或3D相机等外部设备，应用成本高，且计算机视觉的软件算法对运行环境的要求比较高；此外，另一种可行的方式是获取电控门的通信协议，从而接入电控门的软硬件系统，从而获取到电控门的开关运动状态，但获取通信协议的难度大，且由于电控门厂商繁多，该方式的通用性差。

因此，需要一种成本低、易实现且通用性强的确定电控门开关时运动状态的技术。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于确定电控门开关时运动状态的方法与设备。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于确定电控门开关时运动状态的方法，其中，所述方法包括：

获取电控门在运行时间内的原始加速度数据；

通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据；

根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态，其中，所述运动状态包括加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门。

进一步地，采用IMU获取所述原始加速度数据，其中，所述通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据之后，所述方法还包括：

测算偏差值，并根据其与所述滤波加速度数据确定检测数据；

其中，所述根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态包括：

根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态。

进一步地，其中，所述测算偏差值包括：

根据预设周期及预设测量次数测量静止开门或静止关门状态下的IMU测量值；

计算所述IMU测量值的方差和均值；

若所述方差小于预设的方差阈值，则将所述均值设置为偏差值。

优选地，其中，所述根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态包括：

将所述检测数据根据所述运行时间进行二次积分以获取距离数据；

根据所述检测数据、运行时间、距离数据与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态。

进一步地，所述运动状态的迁移顺序为加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门，其中，所述根据所述检测数据、运行时间、距离数据与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态包括：

若检测数据大于加速度阈值，则判定所述运动状态为加速开门状态；

若检测数据小于加速度阈值或运行时间大于加速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为匀速开门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于反向加速度阈值或运行时间大于匀速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为减速开门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于反向加速度阈值且距离数据大于距离阈值，或运行时间大于减速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为静止开门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于反向加速度阈值，则判定所述运动状态为加速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于反向加速度阈值或运行时间大于加速关门阈值，则判定所述运动状态为匀速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于加速度阈值或运行时间大于匀速关门阈值，则判定所述运动状态为减速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于加速度阈值且距离数据大于距离阈值，或运行时间大于减速关门的时间阈值，则判定所述运动状态为静止关门状态，并重测运行时间。

进一步地，其中，所述根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态还包括：

将所述检测数据根据所述运行时间进行一次积分以获取速度数据；

根据所述检测数据、速度数据、距离数据与预先测定的距离阈值及加速度阈值判定所述运动状态。

进一步地，其中，所述根据所述检测数据、速度数据、距离数据与预先测定的距离阈值及加速度阈值判定所述运动状态包括：

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0且距离数据小于距离阈值且检测数据大于加速度阈值时，将运动状态更改为加速开门状态，并重测运行时间；

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0，且距离数据小于距离阈值，且检测数据大于反向加速度阈值且小于加速度阈值时，将运动状态更改为匀速开门状态，并重测运行时间；

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0，且距离数据小于距离阈值，且检测数据小于反向加速度阈值时，将运动状态更改为减速开门状态，并重测运行时间。

优选地，预设延时阈值，其中，判定所述运动状态为静止开门或静止关门后，还包括：

若所述运行时间小于所述延时阈值，则保持原运动状态。

优选地，其中，所述滤波器包括二阶IIR带通滤波器。

根据本申请的另一方面，还提供了一种用于确定电控门开关时运动状态的计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如前述方法的操作。

根据本申请的再一方面，还提供了一种用于确定电控门开关时运动状态的设备，其中，该设备包括：

一个或多个处理器；以及

存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行上述方法的操作。

现有技术相比，本申请获取电控门在运行时间内的原始加速度数据；通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据；根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态，其中，所述运动状态包括加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门。通过该方式，仅需测定加速度数据及运行时间即可判断电控门的运动状态，并且适用性广泛，应用成本低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请一个方面的一种用于确定电控门开关时运动状态的方法流程图；

图2示出根据本申请一个优选实施例的一种用于确定电控门开关时运动状态的方法流程图；

图3(a)示出本申请一个实施例的滑动平均滤波效果图；

图3(b)示出本申请一个实施例的一阶延时滤波效果图；

图3(c)示出本申请一个实施例的卡尔曼滤波效果图；

图3(d)示出本申请一个实施例的二阶IIR带通滤波效果图；

图4(a)示出本申请一个实施例的IMU惯性测量单元获取的数据图；

图4(b)示出本申请一个实施例的对图4(a)的数据进行二阶IIR带通滤波的数据图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本申请所述的电控门包括按照预设程序自动开关的电控门，例如电梯门、货梯门、地铁屏蔽门及轿厢门等，通常预设程序包括开门、静止及关门程序。本申请不对电控门的具体类型进行限制说明，凡是按照预设程序进行自动开关并可应用本申请判断开关时运动状态的电控门均在本申请的保护范围内。

为更进一步阐述本申请所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本申请的技术方案，进行清楚和完整的描述。

图1示出本申请一个方面提供的一种用于确定电控门开关时运动状态的方法，其中，该方法包括：

S11获取电控门在运行时间内的原始加速度数据；

S12通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据；

S13根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态。

在该实施例中，在所述步骤S11中，获取电控门在运行时间内的原始加速度数据。

在该步骤中，所述原始加速度数据指通过测量元件直接测得的加速度数据，在电控门的运行状态下持续监测所述原始加速度数据。

进一步地，所述测量元件包括但不限于IMU惯性测量单元，当使用IMU时，将其固定在电控门可开合移动的门板上，即可获得电控门在开关方向上的加速度数据。在此，应明确，本申请不对电控门的开合方向进行限制性说明，电控门可为水平方向上的开合，例如电梯门及地铁屏蔽门等，也可为垂直方向上的开合，例如部分餐厅的食品传送门。

在该实施例中，在所述步骤S12中，由于直接测得的原始加速度数据存在较大波动，因此，必须通过滤波器对原始加速度数据进行滤波，以获取较平稳的加速度数据，以提高数据的可用性，从而提高判断结果的准确性。

常用的滤波算法包括但不限于滑动平均滤波、一阶延时滤波、二阶IIR带通滤波以及卡尔曼滤波。图3(a)、(b)、(c)及(d)为对IMU获取的同一加速度数据分别进行滑动平均滤波、一阶延时滤波、卡尔曼滤波以及二阶IIR带通滤波，通过对比各个滤波算法的滤波效果图，可知二阶IIR带通滤波的滤波效果最好，所得到的滤波加速度数据曲线较平滑，且最值数据的损失小，因此，选取二阶IIR带通滤波器对原始加速度数据进行滤波处理。同时，如图4(b)所示，当使用IMU监测原始加速度数据时，通过二阶IIR带通滤波器对图4(a)的IMU加速度数据进行滤波，能够有效减少IMU自身存在的高频干扰以及低频漂移问题。

在该实施例中，在所述步骤S13中，得到经滤波处理的滤波加速度数据后，结合电控门的运行时间、预先测定的距离阈值、加速度阈值以及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态。

在该步骤中，预先测量电控门在开合方向上的距离阈值及各运动状态的时间阈值，并设置加速度阈值。其中，所述距离阈值是指电控门可进行开合运动的门板的最大运动距离的临近值(例如，最大运动距离的80％等)；时间阈值是指电控门在加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门的各运动状态下的持续时间。加速度阈值是个超参数，在加速度比较平稳的场合，加速度阈值可设置为一个经验数据，而不用专门针对这个参数进行调整；在加速度调动比较大的场合，可以通过先采集原始加速度数据，观察分析经过滤波后的加速度数据，通过配置接口调整加速度阈值。

在另一种优选的实施例中，参见图2所示，其中，图2中的步骤S21、及S22与图1实施例中的步骤S11及S12相同或基本相同，故在此不再赘述，仅以引用的方式包含于此。其中，所述步骤S23包括：测算偏差值，并在确定滤波加速度数据后，根据偏差值与滤波加速度数据确定检测数据。在此，在使用IMU监测原始加速度数据时，由于IMU本身存在零偏问题，因此，通过测算偏差值的方式克服该问题。

进一步地，测算偏差值的方法包括根据预设周期及预设测量次数测量静止开门或静止关门状态下的IMU测量值；计算所述IMU测量值的方差和均值；若所述方差小于预设的方差阈值，则将所述均值设置为偏差值。

在此，为解决IMU本身固有的零偏问题，多次测量电控门在静止状态下的加速度值，由于方差反映了数据的稳定性，因此，将多个加速度值的方差作为偏差值是否需要更新的判断依据，当需要对偏差值进行更新时，则将测得的多个加速度值的均值作为偏差值，将滤波加速度数据与该偏差值的差值作为检测数据值。在此，所述静止状态包括静止开门状态和/或静止关门状态。同时，应明确，本申请所述的静止状态均为电控门在运行过程中程序性的暂时静止，具体包括静止开门以及静止关门，而不是运行状态的对立状态。

继续在该步骤中，具体地，按照预设的数据采集周期或预设的数据采集次数，采集电控门在一个静止状态中的多个加速度数据，从而进行一次偏差值的计算。当到达下一个预设的更新周期或更新次数时，若电控门恰好处于静止开门或静止关门状态，则按照预设的数据采集周期或预设的数据采集次数，采集电控门在该静止状态中的多个加速度数据；若电控门处于运动状态中，则等待电控门到达下一个静止状态时，按照预设的数据采集周期或预设的数据采集次数，采集电控门的多个加速度数据。

该方式实现了偏差值的自适应更新，进一步提高了检测数据的准确性。

继续在优选实施例中，当根据偏差值和滤波加速度值确定了检测数据后，所述步骤S24包括：根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态。

进一步地，所述根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态包括：将所述检测数据根据所述运行时间进行二次积分以获取距离数据；根据所述检测数据、运行时间、距离数据与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态。

进一步地，当电控门在无干扰状态下的运动状态迁移顺序为加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门，其中，所述根据所述检测数据、运行时间、距离数据与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态包括：

若检测数据大于加速度阈值，则判定所述运动状态为加速开门状态；

若检测数据小于加速度阈值或运行时间大于加速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为匀速开门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于反向加速度阈值或运行时间大于匀速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为减速开门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于反向加速度阈值且距离数据大于距离阈值，或运行时间大于减速开门的时间阈值，则判定所述运动状态为静止开门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于反向加速度阈值，则判定所述运动状态为加速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于反向加速度阈值或运行时间大于加速关门阈值，则判定所述运动状态为匀速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据大于加速度阈值或运行时间大于匀速关门的时间阈值，则判定所述运动状态为减速关门状态，并重测运行时间；

若检测数据小于加速度阈值且距离数据大于距离阈值，或运行时间大于减速关门的时间阈值，则判定所述运动状态为静止关门状态，并重测运行时间。

在此，若判定运动状态发生变化，则开始监测运行时间直至运动状态再次发生变化，以此测得每种运动状态的具体运行时间。

该方法以加速度数据为基础，综合距离以及时间因素，对电控门的运动状态进行判定，该多因素综合判定的方式较单一加速度判定的方式而言，判定速度更快，结果更准确。

进一步地，由于在实际应用场景中，电控门在开关过程中会出现加速度震荡的情况，基于以上的状态判定方式，可实现在开关门过程中，由于加速度震荡引起的运动状态误判断的修正，例如：

当误判断运动状态为匀速开门状态时，若检测数据大于加速度阈值，则将运动状态修正为加速开门状态；

当误判断运动状态为减速开门状态时，若检测数据大于反向加速度阈值，且距离小于距离阈值时，则将运动状态修正为加速开门状态；

当误判断运动状态为加速开门状态时，若运行时间大于开门总时间阈值(及加速、匀速及减速开门的时间阈值的总和)，则将运动状态修正为静止开门状态；

当误判断运动状态为匀速开门状态时，若运行时间大于开门总时间阈值(及加速、匀速及减速开门的时间阈值的总和)，则将运动状态修正为静止开门状态；

当误判断运动状态为匀速关门状态时，若检测数据小于反向加速度阈值，则将运动状态修正为加速关门状态。

通过此方式，实现了由于加速度震荡引起的运动状态误判断的修正。

优选地，应明确，在实际应用场景中，当电动门的运动距离临近电动门可开合门板的最大移动距离时，即可判定已进入某运动状态，因此，按照时间应用场景，将距离阈值设置为最大移动距离的比例缩小值。例如，当电动门可开合运动的门板的运动距离达到最大移动距离的80％时，已可确定电动门的下一个运动状态为静止开门状态，因此，可在进行判定时，可将距离阈值设置为最大移动距离的80％。在此，由于每次开关门过程时可能出现加速度的波动，该加速度波动会导致积分得到的移动距离波动，从而，若使用预先测定的最大移动距离对该积分得到的移动距离进行运动状态的判断，可能出现状态判断错误。因此，将距离阈值设定为最大移动距离的比例缩小值(该缩小比例不应过大)能够有效避免因加速度波动导致的运动状态判断错误。

进一步地，根据所述检测数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值判定所述运动状态还包括：将所述检测数据根据所述运行时间进行一次积分以获取速度数据；根据所述检测数据、速度数据、距离数据与预先测定的距离阈值及加速度阈值判定所述运动状态。

具体地，所述根据所述检测数据、速度数据、距离数据与预先测定的距离阈值及加速度阈值判定所述运动状态包括：

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0且距离数据小于距离阈值且检测数据大于加速度阈值时，将运动状态更改为加速开门状态，并重测运行时间；

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0，且距离数据小于距离阈值，且检测数据大于反向加速度阈值且小于加速度阈值时，将运动状态更改为匀速开门状态，并重测运行时间；

当处于减速关门状态时，若速度数据大于等于0，且距离数据小于距离阈值，且检测数据小于反向加速度阈值时，将运动状态更改为减速开门状态，并重测运行时间。

在此，由于电控门可能出现在门将要关闭的过程中，中断并改变运动状态的情况，因此，当电控门处于减速关门状态时，增加如上所述的判定方式，从而对电控门将要关闭时的运动状态的改变进行了捕获，避免误判漏判该运动状态的改变。当需要捕获减速关门状态时的反向开门动作时，判定方式同理。

进一步地，预设延时阈值，其中，判定所述运动状态为静止开门或静止关门后，还包括：若所述运行时间小于所述延时阈值，则保持原运动状态。

在此，由于电控门开门及关门动作引发的震荡，会出现加速度的震荡，因此，设置一延时阈值，在电控门的运动状态判定为静止开门或静止关门时，当运行时间小于所述延时阈值，则保持原运动状态。以避免由于开关门震荡造成的误判断。

与现有技术相比，本申请获取电控门在运行时间内的原始加速度数据；通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据；根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态，其中，所述运动状态包括加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门。通过该方式，仅需测定加速度数据及运行时间即可判断电控门的运动状态，并且适用性广泛，应用成本低。

此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现前述方法。

本申请实施例还提供了一种用于确定电控门开关时运动状态的设备，其中，该设备包括：

一个或多个处理器；以及

存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行前述方法的操作。

例如，计算机可读指令在被执行时使所述一个或多个处理器：

获取电控门在运行时间内的原始加速度数据；

通过滤波器对所述原始加速度数据进行滤波，确定滤波后的滤波加速度数据；

根据所述滤波加速度数据及所述运行时间与预先测定的距离阈值、加速度阈值及各运动状态的时间阈值确定所述运动状态，其中，所述运动状态包括加速、匀速、减速开门、静止开门、加速、匀速、减速关门及静止关门。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。