[发明专利]基于单轴加速度传感器的倾角测量方法和装置

说明书

本申请涉及一种基于单轴加速度传感器的倾角测量方法和装置。该方法包括：获取第一传感器对应的第一单位向量、第二传感器对应的第二单位向量和目标物体对应的第三单位向量；接收在目标物体发生倾斜时第一传感器和第二传感器发送的第一倾斜夹角和第二倾斜夹角；根据第一单位向量、第二单位向量、第三单位向量、第一倾斜夹角、第二倾斜夹角、第一夹角、第二夹角和旋转公式，确定目标物体发生倾斜后第一传感器的第一z坐标对应的表达式和第二传感器的第二z坐标对应的表达式；根据第一z坐标表达式和第二z坐标表达式，确定第三倾斜夹角的近似解；如果第三倾斜夹角大于预设的倾斜角度阈值，则输出告警信息。采用本方法能够检测物体的倾斜程度。

技术领域

本申请涉及建筑工程风险检测技术领域，特别是涉及一种基于单轴加速度传感器的倾角测量方法和装置。

背景技术

倾角测量是几何测量的一个重要项目。在工业生产中，离不开对倾角的测量工作，如建筑行业对建筑物、工程设备的俯仰角和倾斜角的监控；铁道系统中对列车、轨道的监控；水利系统中对大坝的监测等。

目前倾角测量方法是用三轴加速传感器测量倾角，或者三个或以上单轴加速度传感器测量倾角。然而，三轴传感器的测量精度较低；高精度三轴传感器的价格比较高、能耗高、电池体积大(危害举例：用在木塔上面时容易发生火灾)；安装至少三个单轴加速度传感器进行测量既能保证高精度，又可以降低成本，但是若安装三个单轴加速度传感器保证高精度的倾角测量，则在安装传感器时，需要保证加速度传感器两两之间相互垂直，否则两两之间的夹角难以通过数学模型校正，最终无法实现精确倾角测量。安装难度大、占用空间大、不灵活。因此，亟需一种安装难度小、成本低、高精度的倾角测量方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于单轴加速度传感器的倾角测量方法和装置。

第一方面，提供了一种基于单轴加速度传感器的倾角测量方法，目标物体上设置有与水平面呈第一夹角的第一传感器和与水平面呈第二夹角的第二传感器，所述方法包括：

在第一坐标系中，获取所述第一传感器对应的第一单位向量、所述第二传感器对应的第二单位向量和所述目标物体对应的第三单位向量；

接收所述第一传感器在所述目标物体发生倾斜时发送的第一倾斜夹角和所述第二传感器在所述目标物体发生倾斜时发送的第二倾斜夹角；

根据所述第一单位向量、所述第二单位向量、所述第三单位向量、所述第一倾斜夹角、所述第二倾斜夹角、所述第一夹角、所述第二夹角和预设的旋转公式，确定所述目标物体发生倾斜后，所述第一传感器的第一z坐标对应的表达式和所述第二传感器的第二z坐标对应的表达式，所述第一z坐标对应的表达式和所述第二z坐标对应的表达式中包括所述目标物体的第三倾斜夹角；

根据所述第一z坐标对应的表达式和所述第二z坐标对应的表达式，确定所述第三倾斜夹角的近似解。

作为一种可选地实施方式，所述获取所述第一传感器对应的第一单位向量、所述第二传感器对应的第二单位向量和所述目标物体对应的第三单位向量，包括：

获取预先存储的所述第一传感器对应的所述第一夹角和第三夹角、所述第二传感器对应的所述第二夹角和第四夹角、以及所述目标物体对应的第五夹角和第六夹角，所述第三夹角为所述第一传感器在水平面上的投影与x轴的夹角，所述第四夹角为所述第二传感器在水平面上的投影与x轴的夹角，所述第五夹角为所述目标物体在水平面上的投影与x轴的夹角，所述第六夹角为所述目标物体与z轴的夹角；

根据所述第一夹角和所述第三夹角，确定所述第一传感器对应的第一单位向量，根据所述第二夹角和所述第四夹角，确定所述第二传感器对应的第二单位向量，根据所述第五夹角和所述第六夹角，确定所述目标物体的对应的第三单位向量。