一种基于多传感器融合的索道缆车测距报警方法及装置与流程

本发明涉及索道缆车运营安全领域，尤其涉及一种缆车测距报警算法及装置。

背景技术：

索道缆车是在以架空钢索为轨道的线路上，以电能为动力由钢索牵引载客工具的运输方式。近年来，国内外的索道缆车事故不时见诸报端。分析原因，这些事故中很多都是由于缆车之间距离接近而没有被及时发现引起的。

目前的索道缆车产品普遍注重对机械设备的考量，采用防止滑绳装置或保护装置等，并进行机械设备的定期检查。而对于报警却只能做到事故后报警，并不能达到实时监控缆车距离的要求，造成救援的不及时，导致事态的严重性。为此本发明提供了一种可以实时检测缆车距离并报警的方法和装置。

对于报警装置来说准确性是相当重要的，gps漂移对于缆车测距报警的准确性有很大影响。gps漂移是指在gps定位时和实际位置有较大的差距，并且在运动中出现和实际路线有一定间隔的连续轨迹。

目前一些gps数据过滤的处理一般会将坐标定位在路线之内，如果gps接收到的信号超出路线的半径范围将自动过滤这个数据，并根据上次的速度及方向推算出当前点的位置。这种方法应用于导航软件中尚可，但是应用于缆车测距报警装置中准确性不够高，会造成误报。

专利cn105319565中过滤gps漂移的方法是读取当前时刻获取的gps方向数据以及上一时刻获取的gps方向数据，读取当前时刻获取的实际方向数据与上一时刻获取的实际方向数据，再通过方向数据的差值进行判定。但是，该方法无法更好地消除系统误差，不可避免误报情况的发生。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种对gps异常数据行过滤、防止报警装置出现误报和虚报情况的基于多传感器融合的索道缆车测距报警方法及装置。

为实现上述目的，采用了以下技术方案，本发明所述一种基于多传感器融合的索道缆车测距报警方法，步骤如下：

步骤1，在每个索道缆车上安装传感器；

步骤2，通过传感器实时采集各个缆车的经纬度、海拔、三轴加速度；

步骤3，对采集到的缆车数据有效性进行判断，若数据无效则抛弃，若数据有效则进行数据处理；

步骤4，通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车距离是否在安全运行区间，当相邻缆车距离过近时进行报警，并过滤由gps漂移引起的误报情况。

进一步的，所述步骤3中，对采集到的缆车数据有效性判断的方法如下：

步骤3-1，通过缆车沿索道线路运行一周过程中采集到的经纬度、海拔数据组成的三维坐标(lon，lat，alt)，即(经度，纬度，海拔)绘制缆车运行线路图；

步骤3-2，以线路图作为参照，根据缆车运行时采集到的三维坐标判断缆车处于运行线路中还是索道上下站，如果此时缆车处于线路中，则继续进行数据处理，如果此时缆车位于索道上下站，则不再进行后续数据处理，屏蔽报警，以此来排除索道上下站处游客上下缆车时引起缆车距离过近造成的误报情况。

进一步的，所述步骤4中，通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车间距并报警的方法是将缆车按照运行顺序进行编号(1～n)，相邻缆车的编号相邻，利用相邻两个缆车的三维坐标(lon1，lat1，alt1)，(lon2，lat2，alt2)计算相邻缆车的距离，具体的计算方法为：

步骤4-1-1，根据公式δx＝111×cos(lon1-lon2)×cos(lat1)×1000将经度1°差值换算成米；

步骤4-1-2，根据公式δy＝111×(lat1-lat2)×1000将纬度1°差值换算成米；

步骤4-1-3，根据公式δz＝alt1-alt2得到海拔差值；

步骤4-1-4，根据d＝(δx^2+δy^2+δz^2)^1/2计算相邻缆车间的距离。

进一步的，步骤4中，过滤gps漂移引起的误报情况的方法如下：

步骤4-2-1，利用两个相邻缆车的三轴加速度(a1x，a1y，a1z)，(a2x，a2y，a2z),根据公式δa＝((a1x-a2x)^2+(a1y-a2y)^2+(a1z-a2z)^2)^1/2计算两个相邻缆车的加速度差值；

步骤4-2-2，根据不同索道缆车间距的具体情况设置报警距离阈值dt，每秒实时计算两个相邻缆车间距离，一旦相邻缆车距离d<dt，请求报警；

步骤4-2-3，根据不同索道缆车运行速度参数的具体情况设置加速度差值阈值at，收到报警请求后，判断此时两个相邻缆车的加速度差值δa和加速度差值阈值at的大小关系，如果δa<at，判定为gps漂移，屏蔽此次报警；如果δa>at，判定为相邻缆车距离过近，进行报警，以此来排除gps漂移引起的距离计算不准造成的误报情况。

本发明所述的一种基于多传感器融合的索道缆车测距报警装置，所述装置由数据采集和传输模块、数据处理模块、监视器模块三部分组成；数据采集和传输模块安装于缆车轿厢内部，实时采集缆车的各项数据，并将数据通过无线网络传输给数据处理模块；数据处理模块对数据进行接收并处理；监视器模块将缆车运行情况实时展示给管理者，并在相邻缆车距离过近时进行报警。

进一步的，所述数据采集和传输模块搭载电源模块、gps、气压计、三轴加速度传感器和wifi或4g传输模块，实时采集缆车运行过程中每个缆车的经纬度、海拔、xyz轴加速度和速度数据，并将数据通过无线网络传输给数据处理模块，发送频率每秒两次。以此来进行高精度的混合定位服务，为使用者提供高精度、低功耗的定位模式。

进一步的，所述数据处理模块通过无线网络对传输的数据进行接收，对接收数据进行处理，通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车距离是否在安全运行区间，并对各种误报情况进行过滤，将准确的报警结果实时反馈给管理者，以便管理者进行及时处理。

进一步的，所述数据采集模块和数据处理模块均具备数据存储功能，数据采集模块将采集到的参数传送给数据处理模块，数据处理模块进行数据处理，并将接收到的参数存储到本地数据库中，同时为了防止在传输过程中数据的丢失，数据采集模块发送的同时将参数存储在轿厢内的客户端，便于日后数据的查询与分析。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、改善了以往索道缆车运行行驶中不能进行实时通信的不足，而且轿厢内置传感器，通过采集数据，传输数据，服务器端进行展示，实时监控索道缆车的运行状态，对出现的意外事故能即时有效地进行处理，弥补了日常索道机械式处理意外事故的缺陷。

2、测距报警算法通过对多传感器参数的综合计算可以有效地过滤gps的漂移问题，避免误报和虚报现象。

3、本装置可以快速、实时地判断缆车间的距离，以便管理者对事故及时发现和处理，并且可以安装于现有的传统索道缆车上，不需要更新老设备，使用方便，成本低，后期维护方便，若出现故障可以非常简单的拆卸维修。

附图说明

图1为本发明方法的数据处理过程的流程图。

图2为本发明方法的流程图。

图3为实施例装置各模块关系的示意图。

图4为数据采集模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

本发明所述一种基于多传感器融合的索道缆车测距报警方法，步骤如图2所示：

步骤1，在每个索道缆车上安装传感器；

步骤2，通过传感器实时采集各个缆车的经纬度、海拔、三轴加速度；

步骤3，对采集到的缆车数据有效性进行判断，若数据无效则抛弃，若数据有效则进行数据处理；

步骤3-1，通过缆车沿索道线路运行一周过程中采集到的经纬度、海拔数据组成的三维坐标(lon，lat，alt)，即(经度，纬度，海拔)绘制缆车运行线路图；

步骤3-2，以线路图作为参照，根据缆车运行时采集到的三维坐标判断缆车处于运行线路中还是索道上下站，如果此时缆车处于线路中，则继续进行数据处理，如果此时缆车位于索道上下站，则不再进行后续数据处理，屏蔽报警，以此来排除索道上下站处游客上下缆车时引起缆车距离过近造成的误报情况。

步骤4，通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车距离是否在安全运行区间，当相邻缆车距离过近时进行报警，并过滤由gps漂移引起的误报情况。

通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车间距并报警的方法是将缆车按照运行顺序进行编号(1～n)，相邻缆车的编号相邻，利用相邻两个缆车的三维坐标(lon1，lat1，alt1)，(lon2，lat2，alt2)计算相邻缆车的距离，具体的计算方法为：

步骤4-1-1，根据公式δx＝111×cos(lon1-lon2)×cos(lat1)×1000将经度1°差值换算成米；

步骤4-1-2，根据公式δy＝111×(lat1-lat2)×1000将纬度1°差值换算成米；

步骤4-1-3，根据公式δz＝alt1-alt2得到海拔差值；

步骤4-1-4，根据d＝(δx^2+δy^2+δz^2)^1/2计算相邻缆车间的距离。

过滤gps漂移引起的误报情况的方法如下：

步骤4-2-1，利用两个相邻缆车的三轴加速度(a1x，a1y，a1z)，(a2x，a2y，a2z),根据公式δa＝((a1x-a2x)^2+(a1y-a2y)^2+(a1z-a2z)^2)^1/2计算两个相邻缆车的加速度差值；

步骤4-2-2，根据不同索道缆车间距的具体情况设置报警距离阈值dt，每秒实时计算两个相邻缆车间距离，一旦相邻缆车距离d<dt，请求报警；

步骤4-2-3，根据不同索道缆车运行速度参数的具体情况设置加速度差值阈值at，收到报警请求后，判断此时两个相邻缆车的加速度差值δa和加速度差值阈值at的大小关系，如果δa<at，判定为gps漂移，屏蔽此次报警，如果δa>at，判定为相邻缆车距离过近，进行报警，以此来排除gps漂移引起的距离计算不准造成的误报情况，数据处理过程的流程图如图1所示。

本发明所述一种基于多传感器融合的索道缆车测距报警装置，所述装置由数据采集和传输模块、数据处理模块、监视器模块三部分组成，如图3所示；数据采集和传输模块安装于缆车轿厢内部，实时采集缆车的各项数据，并将数据通过无线网络传输给数据处理模块；数据处理模块对数据进行接收并处理；监视器模块将缆车运行情况实时展示给管理者，并在相邻缆车距离过近时进行报警。

所述数据采集和传输模块搭载电源模块、gps、气压计、三轴加速度传感器和wifi或4g传输模块，如图4所示，实时采集缆车运行过程中每个缆车的经纬度、海拔、xyz轴加速度和速度数据，并将数据通过无线网络传输给数据处理模块，发送频率每秒两次。以此来进行高精度的混合定位服务，为使用者提供高精度、低功耗的定位模式。

所述数据处理模块通过无线网络对传输的数据进行接收，对接收数据进行处理，通过多传感器数据实时计算判断相邻缆车距离是否在安全运行区间，并对各种误报情况进行过滤，将准确的报警结果实时反馈给管理者，以便管理者进行及时处理。

所述数据采集模块和数据处理模块均具备数据存储功能，数据采集模块将采集到的参数传送给数据处理模块，数据处理模块进行数据处理，并将接收到的参数存储到本地数据库中，同时为了防止在传输过程中数据的丢失，数据采集模块发送的同时将参数存储在轿厢内的客户端，便于日后数据的查询与分析。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。