本公开总体上涉及电梯系统，并且更具体地，涉及为了控制电梯系统的操作而估 计电梯轿厢的速度和振动中的一项或组合。
背景技术：
可能存在需要测量电梯轿厢在井道(hoistway)内移动的速度的一些情况。例如， 一些需要可能会是在电梯安装或维护期间。常规地，在调整或测试期间，电梯技师或 机械师爬上轿箱顶部并利用手持转速表检查电梯的速度。该技术通常需要技术人员抵 着井道内的导轨之一手持转速表，同时尝试利用轿厢顶部检查箱来运行电梯。虽然这 种技术确实提供了速度信息，但存在限制。
一些限制可能包括速度测量的效率和准确度有时会因为技术人员用一只手维持 转速表与导轨之间的接触而另一只手操作轿箱顶部检查箱的能力而受到损害。另外， 在电梯轿厢沿井道移动时需要技术人员处于电梯轿箱顶部的任何时候都存在严重的 安全问题。
美国专利No.5,896,949描述了一种电梯设备，其中，利用多个电磁线性致动器 主动地控制乘坐质量。这种主动乘坐控制系统使电梯轿厢沿着井道中的导轨行进，其 中，安装在电梯轿厢上的传感器测量横向于行进方向发生的振动。来自传感器的信号 被输入至控制器，该控制器计算每个线性致动器所需的激活电流以抑制感测到的振 动。这些激活电流被提供给主动地抑制振动的线性致动器，从而增强了在轿箱内行进 的乘客的乘坐质量。控制器包括具有位置反馈的位置控制器，因为许多原因，这都是 有问题的。例如，位置反馈控制器相当慢，并且控制器输出被限制到不使致动器过热 的水平。进一步的问题包括来自加速控制器的输出不受限制，因此在致动器处产生大 幅度的共振力。如果反馈增益太高，则导致所有闭环控制器变得不稳定。
因此，本领域需要一种改进的方法来估计电梯系统的电梯轿厢的运动，该方法包 括测量电梯系统内的电梯轿厢的速度和振动之一或其组合以控制电梯系统的操作。
技术实现要素：
本公开的实施方式致力于估计电梯轿厢的速度和振动中的一个或组合，以控制电 梯系统的操作。
一些实施方式包括估计电梯轿厢或输送机的运动，其测量运动的第一方向(如速 度)和/或运动的第二方向(如振动)，以控制电梯系统或输送机的操作。
本公开基于以下认识：可以使用混合正弦调频(FM)和多项式相位信号(PPS) 来估计电梯系统的电梯轿厢的运动。当电梯轿厢在以动态运动或时变加速度移动时， 可以将测量建模为具有与电梯轿厢的运动学参数相关联的相位参数的纯PPS。例如， 初速度和加速度分别与相位参数成比例。
而且，通过利用混合正弦FM-PPS模型进行参数估计的实验，其为了推断目标的 运动，发现该参数估计可以在严格条件下使用。例如，当正弦FM频率较小时，即， 具有较低正弦频率时，和/或当所获取采样数受限时，即，用于输出目标运动参数的 响应时间非常短时，利用混合正弦FM-PPS模型的本公开可以改进估计准确度。具体 来说，在许多益处当中，至少一个益处包括使用混合正弦FM-PPS模型，混合正弦 FM-PPS模型在均方误差方面提供了几个数量级的改进估计准确度。由此，了解到基 于为用于输出特定于阈值时段的PPS相位参数和/或用于输出特定于阈值正弦FM频 率量的正弦FM相位参数的响应时间设置阈值，可以将所获知的混合正弦FM-PPS模 型用于许多应用。
例如，如果设置在预定阈值时段内输出PPS相位参数的响应时间的阈值，和/或 如果为具有小于预定阈值正弦FM频率的正弦FM频率的正弦FM相位参数设置另一 阈值，则可以根据具体应用采取动作。作为非限制示例，可以采取至少一个动作来控 制电梯轿厢或输送机的运动。通过在某一时刻控制电梯轿厢的运动，存在对一些事件 的指示(即，由于机械相关问题或影响当前操作的环境条件而造成的潜在异常操作)， 这样的控制动作可以提供延长电梯系统的操作健康或者改进电梯轿厢中的容纳物 (即，人)的安全。本公开克服了参数估计，诸如仅具有有限或少量样本的多项式相 位信号(PPS)的电梯运动，这是包括雷达、声纳、通信、声学以及光学的传统应用 中的一个基本问题。具体而言，认识到本公开的混合正弦FM-PPS模型克服了这样的 缺点，而且尽管正弦FM频率较小和/或采样数量有限，但仍通过提供电梯轿厢的速 度或电梯轿厢的振动的改进估计准确度而表现更好。
还认识到当出现某些情形或场景时，估计电梯轿厢(即，输送机)的运动时理解 正弦FM分量的重要性。例如，电梯轿厢的横向振动可以基于若干问题来影响估计运 动，例如，机械相关问题、电梯轿厢内的不均匀载荷或者导轨反射面的构成几何形状 等。尽管两种影响，发现匹配的滤波输出遵循混合正弦FM-PPS模型。
为了更好地理解可以如何实现本公开的系统和方法，作为非限制示例，提供了简 要概述。根据该特定应用，设想该系统和方法可以被不同地配置和实现，或者可以包 括附加方面。然而，例如，初始步骤可以包括具有沿第一方向移动的电梯轿厢的电梯 系统。可以将发送器用于发送具有波形的信号。可以将接收器用于接收所述波形，其 中，该接收器和发送器被设置成使得电梯轿厢的运动影响接收到的波形。与该电梯的 电梯轿厢沿第一方向移动的运动有关的信号数据由传感器(即，发送器和接收器)生 成。根据所请求的特定应用的要求，信号数据可以被存储在存储器中，或者信号数据 可以被实时采集和处理。
处理器具有内部存储器，并且可以在信号数据被存储在存储器中时获取信号数据 或者实时获取信号数据。所述处理器被配置成将接收到的波形表示为混合正弦调频 (FM)-多项式相位信号(PPS)模型。该混合正弦FM-PPS模型具有表示电梯轿厢 沿第一方向的速度的PPS相位参数和表示电梯轿厢沿第二方向的振动的正弦FM相 位参数，并接着对混合正弦FM-PPS模型求解，以生成电梯轿厢的速度或电梯轿厢的 振动中的一个或组合。
应当记得，当电梯轿厢在以动态运动或时变加速度移动时，可以将测量建模为具 有与电梯轿厢的运动学参数相关联的相位参数的纯PPS，即，初速度和加速度分别与 相位参数成比例。还认识到，正弦FM分量在估计电梯轿厢的运动时的重要性，电梯 轿厢的横向振动可以基于机械问题、不均匀载荷等来影响估计运动。
可以利用几种方法来求解混合正弦FM-PPS模型，至少一种方法包括通过计算局 部高阶相位函数(LHPF:Local High-Order Phase Function)来使用PPS相位参数和正 弦FM相位参数以提取峰位置。然后，根据所计算的LHPF峰位置来估计正弦FM频 率，随后根据接收到的信号的时间频率域中的峰位置来估计表示电梯轿厢沿第一方向 的速度的PPS相位参数。应注意，用于求解混合正弦FM-PPS模型的另一种方法可 以包括高阶相位函数的局部近似，其中，该局部近似基于正弦函数的Taylor级数展开。 而且，高阶相位函数的局部近似还可以基于其它幂级数展开或线性近似。
最后，可以将控制器用于利用电梯轿厢的速度或电梯轿厢的振动中的一个或组合 来控制电梯系统的操作，以辅助电梯系统的操作健康管理。
根据本公开的一实施方式，提供了一种电梯系统，该电梯系统包括沿第一方向移 动的电梯轿厢。发送器用于发送具有波形的信号。接收器用于接收该波形，其中，该 接收器和发送器被设置成使得电梯轿厢的运动影响接收到的波形。具有计算机可读存 储器的处理器被配置成将接收到的波形表示为混合正弦调频(FM)-多项式相位信号 (PPS)模型。该混合正弦FM-PPS模型具有表示电梯轿厢沿第一方向的速度的PPS 相位参数和表示电梯轿厢沿第二方向的振动的正弦FM相位参数，以求解混合正弦 FM-PPS模型，以生成电梯轿厢的速度或电梯轿厢的振动中的一个或组合。最后，控 制器用于利用所述电梯轿厢的速度或所述电梯轿厢的振动中的一个或组合来控制所 述电梯系统的操作，以辅助所述电梯系统的操作健康管理。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种输送机方法，该方法包括以下步骤：在 一时段内获取从与输送机通信的传感器生成的测量值，以获取具有波形的发送信号。 其中，所述传感器被设置成使得输送机的运动影响所述发送信号，从而产生被影响的 所接收波形。而且，其中，该输送机包括电梯、输送运输机的涡轮或直升机中的一种。 具有计算机可读存储器的处理器被配置成将所接收波形表示为混合正弦调频(FM)- 多项式相位信号(PPS)模型。该混合正弦FM-PPS模型具有表示输送机沿第一方向 的速度的PPS相位参数和表示输送机沿第二方向的振动的正弦FM相位参数，以求 解混合正弦FM-PPS模型，来生成该输送机的速度和输送机的振动中的一个或组合， 其被存储在计算机可读存储器中。最后，经由控制器，利用该输送机的速度和输送机 的振动中的一个或组合来控制输送机的操作，以辅助该输送机的操作健康管理或者经 由控制该输送机的操作来辅助发起安全动作，以保护由该输送机输送的容纳物。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种具体实现可通过计算机执行的程序的非 暂时性计算机可读存储介质，该程序用于执行一电梯方法。所述电梯方法包括以下步 骤：获取从传感器所生成的与该电梯的电梯轿厢沿第一方向移动的速度有关的信号数 据，并将该信号数据存储在该非暂时性计算机可读存储介质中。其中，利用沿着第二 方向传播的信号来估计电梯轿厢沿第一方向移动的估计速度，并且其中，第一方向不 同于第二方向。通过处理器将电梯轿厢移动的速度估计公式化为混合正弦调频(FM) -多项式相位信号(PPS)模型。该混合正弦FM-PPS模型具有表示该电梯轿厢沿第一 方向的感测速度的PPS相位参数和表示该电梯轿厢沿第二方向的振动的正弦FM相 位参数，以求解混合正弦FM-PPS模型，来更新电梯轿厢的速度。最后，利用所述电 梯轿厢的所述速度或所述电梯轿厢的所述振动中的一个或组合，经由控制器来控制所 述电梯轿箱的操作，以辅助所述输送机的操作健康管理或者经由控制所述输送机的所 述操作来辅助发起安全动作，以保护由所述输送机输送的容纳物。
附图说明
参照附图，对目前所公开实施方式加以进一步描述。所示附图不必按比例，重点 通常在于例示目前所公开实施方式的原理。
图1A是例示根据本公开的实施方式的、用于利用电梯轿厢速度或电梯轿厢振动 中的一个或组合，根据具有PPS相位参数和正弦FM相位参数的混合正弦调频(FM) 多项式相位信号(PPS)模型来控制电梯系统的操作的方法的框图。
图1B是例示根据本公开实施方式的、图1A的方法和组件的框图。
图1C是例示根据本公开实施方式的、图1A和图1B的方法和其它组件的框图。
图1D和图1E例示根据本公开实施方式的、本公开如何可以求解混合正弦 FM-PPS模型的图1A、图1B以及图1C的方法。
图2是例示根据本发明一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝390.7254Hz并且N＝1024)的局部高阶相位函数(LHPF)的时间频率 表示的图表。
图3是例示根据本公开一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝50Hz和N＝1024)的局部高阶相位函数(LHPF)的时间频率表示的图 表。
图4是例示根据本公开一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝390.7254Hz、N＝1024以及信噪比(SNR)＝8dB)的局部高阶相位函 数(LHPF)的时间频率表示的图表。
图5A和图5B是例示根据本公开实施方式的Taylor级数展开的图表，图5A表 示Taylor级数展开，而图5B表示在|τ|≤26上的近似误差。
图6A和图6B是例示根据本公开实施方式的、开发混合正弦FM-PPS模型的实 验的图表，图6A例示了在无噪声情况下的初始HPF，而图6B例示了应用于混合正 弦FM-PPS模型(P＝2和ω0＝2πf0＝0.0491)的局部HPF。
图7是例示根据本公开实施方式的方法的一方面的框图。
图8是例示根据本公开实施方式的、可以利用另选计算机或处理器来实现的图 1A的方法的框图。
虽然上述附图阐述了目前所公开实施方式，但也可以设想其它实施方式，正如讨 论中所指出的那样。本公开通过表述而非限制的方式来呈现例示性实施方式。本领域 技术人员可以设计出落入目前所公开实施方式的原理的范围和精神内的许多其它修 改例和实施方式。
具体实施方式
下面的描述仅提供了示例性实施方式，而非旨在对本公开的范围、适用性或构造 进行限制。相反，示例性实施方式的以下描述将向本领域技术人员提供用于实现一个 或更多个示例性实施方式的使能描述。在不脱离如所附权利要求书中阐述的所公开主 旨的精神和范围的情况下，设想了可以对部件的功能和排布结构进行的各种改变。
在以下描述中给出具体细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，本领域普通技 术人员应当明白，这些实施方式可以在不需要这些具体细节的情况下来实践。例如， 所公开主旨中的系统、处理以及其它部件可以以框图形式示出为组件，以便在不以不 必要的细节上模糊这些实施方式。在其它情况下，公知的处理、结构以及技术可以在 没有不必要的细节的情况下被示出，以便避免模糊这些实施方式。而且，各个附图中 的相同标号和指定表示相同部件。
而且，单独的实施方式可以被描述为被描绘为流程图、程序框图、数据流图、结 构图或框图的处理。尽管流程图可以将操作描述为顺序处理，但许多操作可以并行或 同时执行。另外，操作的次序可以重新安排。处理可以在其操作完成时终止，但可以 具有图中未讨论或包括的附加步骤。而且，并非任何具体描述处理中的所有操作都可 能发生在所有实施方式中。处理可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。 当一个处理对应一个函数时，该函数的终止可以对应于该函数返回至调用函数或主函 数。
而且，所公开主旨的实施方式可以至少部分地、人工或自动实现。可以通过使用 机器、硬件、软件、固件、中间件(middleware)、微代码、硬件描述语言或任何其 组合来执行或至少辅助手动或自动实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时， 用于执行必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器可读介质中。处理器可以执 行必要的任务。
本公开的实施方式的概述
实施方式包括估计电梯轿厢的运动，其测量运动的第一方向(如速度)和/或运 动的第二方向(如振动)，以控制电梯系统的操作。
本公开包括一种电梯系统，该电梯系统具有沿第一方向移动的电梯轿厢和以及发 送通过接收器接收的具有波形的信号的发送器。其中，接收器和发送器被设置成使得 电梯轿厢的运动影响所接收的波形。处理器被配置成将所接收的波形表示为混合正弦 调频(FM)-多项式相位信号(PPS)模型。该混合正弦FM-PPS模型具有表示电梯 轿厢沿第一方向的速度的PPS相位参数和表示电梯轿厢沿第二方向的振动的正弦FM 相位参数，被用于求解混合正弦FM-PPS模型并且生成电梯轿厢的速度和电梯轿厢的 振动中的一个或组合。最后，控制器利用电梯轿厢的速度或电梯轿厢的振动中的一个 或组合来控制电梯系统的操作，以辅助电梯系统的操作健康管理。
根据本公开的实施方式，所述系统和方法将电梯轿厢解决为以动态运动或时变加 速度移动，所以可以将测量值建模为具有与电梯轿厢的运动学参数相关联的相位参数 的纯PPS，即，初速度和加速度分别与相位参数成比例。已经认识到正弦FM分量在 估计电梯轿厢的运动时的重要性，电梯轿厢的横向振动可以基于机械问题、不均匀载 荷等来影响估计运动。
例如，认识到当出现某些情形或场景时，在估计电梯轿厢的运动时，理解正弦 FM分量的重要性。已经认识到电梯轿厢的横向振动可以基于若干问题来影响估计运 动，例如，机械相关问题、电梯轿厢内的不均匀载荷或者导轨反射面的构成几何形状 等。尽管这两种影响，但发现匹配的滤波输出遵循混合正弦FM-PPS模型。因此，在 某些情况下，当控制电梯系统的操作时，可能需要考虑电梯轿厢在垂直于电梯轿厢的 上下方向(第一方向)的横向方向(第二方向)上的振动。
图1A是例示根据本公开的实施方式的、根据具有PPS相位参数和正弦FM相位 参数的混合正弦调频(FM)多项式相位信号(PPS)模型、利用电梯轿厢速度或电 梯轿厢振动中的一个或组合来控制电梯系统的操作的方法100的框图。图1A示出了 具有处理器114、存储器112以及输出接口116的计算机113。
图1A的步骤110包括获取由传感器(即，发送器和接收器)生成的与电梯的电 梯轿厢沿第一方向移动的运动有关的信号数据。取决于所请求的特定应用的要求，信 号数据可以被存储在存储器中，或者信号数据可以被实时采集和处理。
在图1A的步骤115中，可以利用使用PPS相位参数和正弦FM相位参数的至少 一个方法，通过计算局部高阶相位函数(LHPF)，来对混合正弦FM-PPS模型求解， 以提取峰位置。图1A的步骤120包括提取峰位置，来估计PPS相位参数和正弦FM 相位参数。步骤125包括根据所计算LHPF峰位置来估计正弦FM频率。步骤130包 括根据所接收的信号的时间频率域中的峰位置来估计包括表示电梯轿厢沿第一方向 的速度的PPS相位参数的其它参数。
应注意，可以将除了LHPF方法以外的另一方法用于求解混合正弦FM-PPS模型， 诸如利用高阶相位函数的局部近似的方法。局部近似可以基于正弦函数的Taylor级数 展开。而且，取决于应用，高阶相位函数的局部近似还可以基于其它幂级数展开或线 性近似。
步骤130包括经由控制器输出运动参数，该控制器可以被用于利用电梯轿厢的速 度或电梯轿厢的振动中的一个或组合来控制电梯系统的操作，以辅助所述电梯系统的 操作健康管理。
仍参照图1A，通过试验认识到利用混合正弦FM-PPS模型进行参数估计来推断 目标运动的至少一个优点，发现该参数估计可以在严格条件下使用。例如，当正弦 FM频率较小时(或者具有较低的正弦频率)，和/或当所获取的样本数有限时(或者 用于输出目标运动参数的响应时间非常短)，发现本公开的混合正弦FM-PPS模型提 高了估计准确度。具体而言，至少一个方面包括使用混合正弦FM-PPS模型，混合正 弦FM-PPS模型在均方误差方面提供了几个数量级的改进的估计准确度。
基于所述发现，了解到通过设定用于输出特定于阈值时段的PPS相位参数和/或 用于输出特定于阈值正弦FM频率量的正弦FM相位参数的响应时间的阈值，可以将 混合正弦FM-PPS模型用于许多应用。例如，如果设置在预定阈值时段内输出PPS 相位参数的响应时间的阈值，和/或如果设置具有小于预定阈值正弦FM频率的正弦 FM频率的正弦FM相位参数的另一阈值，则可以根据具体应用采取动作。作为非限 制示例，至少一个动作可以是控制电梯轿厢或输送机的运动。通过在某一时刻控制电 梯轿厢的运动，存在对一些事件的指示(即，由于机械相关问题或影响当前操作的环 境条件而造成的潜在异常操作)，这样的控制动作可以延长电梯系统的操作健康或者 改进电梯轿厢中的容纳物(即，人)的安全。
图1B是例示根据本公开实施方式的、图1A的方法和一些组件的框图。图1B示 出了电梯系统102，电梯系统102包括：电梯轿厢224、框架223、四个滚轮引导组 装件226以及导轨222。滚轮引导组装件226充当悬挂系统以最小化电梯轿厢224的 振动。电梯轿厢224和滚轮引导组装件226安装在框架223上。电梯轿厢224和框架 223由滚轮引导组装件226约束着沿导轨222移动。可存在导致电梯轿厢224中的振 动程度的两个主要干扰：第一个是由于轨道不规则性而通过导轨传送至电梯轿厢224 的轨道诱发的力；以及第二个是诸如由建筑物的风颤振、乘客载荷分配或运动所生成 的直接轿箱力。因此，在某些情况下，当控制电梯系统的操作时，需要考虑电梯轿厢 沿着横向方向的振动。
作为非限制示例，如果电梯系统因机械问题而正在经历异常行为，并且可以经由 振动感测到这种机械问题的一些指示，则具有这样的知识可以帮助电梯系统的操作健 康管理。而且，作为非限制示例，如果正在发生某些环境事件或自然灾害，其对电梯 系统产生剧烈振动，并且导致运行异常或导致电梯系统的潜在故障。那么，如果通过 检测电梯系统的振动可以提供对潜在异常行为或潜在故障的一些指示或警告，则这种 预警系统可以拯救电梯系统的操作健康管理，或者在这样的环境或自然灾害事件期间 增强电梯轿厢中乘员的安全。
仍参照图1B，图1B例示了图1A的步骤110的信号数据可以怎样从电梯系统102 收集。电梯系统102包括沿第一方向(z轴)移动的电梯轿厢224。传感器131可以 被使用，其中，发送器可以发送具有波形的信号，并且接收器可以接收该波形。取决 于应用，传感器131可以位于电梯轿厢224上，而另一个传感器可以位于电梯系统 102的框架223上或某一其它位置。本公开设想在电梯系统102内利用不同类型的传 感器以及传感器位置(如上所述)来获取信号数据。接收器和发送器被设置成使得电 梯轿厢224的运动影响所接收的波形。取决于所请求的特定应用的要求，信号数据可 以经由处理器114实时采集和处理。信号数据可以可选地存储在外部存储器112AA 中并由处理器114处理，或者存储在存储器112中，或者直接存储到存储器112中然 后由处理器114处理。
应注意，输送系统可以包括涉及运输人、笨重或大块材料等的应用。例如，输送 机系统可以包括检测输送机系统的至少一个部分的运动的能力，其中，输送机系统的 移动部分(即，对象)引入了纯PPS分量(其运动学参数与PPS相位参数有关)，连 同引入了正弦FM分量的旋转部件(例如，直升机的旋转叶片)和目标振动(例如， 喷气发动机)。
图1C是例示根据本公开实施方式的、图1B的方法和另一些组件的框图。图1C 示出了具有用于最小化电梯轿厢在左右方向(x轴)上的振动的中心滚轮141的滚轮 引导组装件226的一部分。具体而言，图1C示出了致动可以控制电梯轿厢的操作的 半主动致动器146的控制器148。其中，中心滚轮141通过滚轮胶层(roller gum)142 保持与导轨222的接触。该滚轮安装在框架223的基部143上，并且可以围绕枢轴 144旋转，枢轴144的轴线沿前后方向(y轴)。旋转臂145围绕枢轴144按与该滚轮 相同的角速度旋转。在一个实施方式中，半主动致动器146安装在框架基部143与旋 转臂145之间。旋转臂145与框架基部143之间安装有滚轮弹簧147。
返回参照图1B，导轨222的水平变化可以引起滚轮围绕枢轴旋转。滚轮的旋转 因旋转臂与框架基部之间通过滚轮弹簧的结合部而引起框架223的横向移动或振动， 即，导轨的水平变化是扰动的来源。因框架与电梯轿厢224的结合部(支承橡胶)225， 框架的横向移动还引起电梯轿厢224的移动。电梯轿厢224在前后(y轴)和/或左右 (x轴)的方向上移动。
图1D和图1E例示了根据本公开实施方式的、关于本公开如何可以求解混合正 弦FM-PPS模型的图1A的方法。
图1D的步骤110包括获取由传感器(即，发送器和接收器)生成的与该电梯的 电梯轿厢沿第一方向移动的运动有关的信号数据。取决于所请求的特定应用的要求， 信号数据可以存储在存储器中，或者信号数据可以实时采集和处理。图表110AA例 示了一时间间隔内的信号数据。
图1D的步骤115利用局部高阶相位函数(LHPF)对混合正弦FM-PPS模型求解， 利用方程115AA和115BB来获取图115CC。图115CC例示了在无噪声场景中应用于 混合正弦FM啁啾信号(f0＝390.7254Hz和N＝1024)的局部高阶相位函数(LHPF) 的时间频率表述(参见图2)。
图1E的步骤120包括提取峰位置，以利用方程120AA估计PPS相位参数和正 弦FM相位参数。
图1E的步骤125包括利用方程125AA，根据所计算的LHPF峰位置来估计正弦 FM频率。
图1E的步骤130包括利用方程130AA、130BB以及130CC，根据所接收的信号 的时间频率域中的峰位置，估计包括表示电梯轿厢沿第一方向的速度的PPS相位参 数的其它参数。
图1E的步骤135包括经由控制器输出运动参数，该控制器可以被用于利用电梯 轿厢的速度或电梯轿厢的振动中的一个或组合来控制电梯系统的操作，以辅助所述电 梯系统的操作健康管理。
图2是例示根据本发明一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝390.7254Hz和N＝1024)的局部高阶相位函数(LHPF)的时间频率表 示的图。具体而言，图2例示了与下面要讨论的图5A相同的情况。
图3是例示根据本公开一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝50Hz和N＝1024)的局部高阶相位函数(LHPF)的时间频率表示的图。 具体而言，图3例示了与下面要讨论的图5B相同的情况。
图4是例示根据本公开一些实施方式的、在无噪声场景中应用于混合正弦FM啁 啾信号(f0＝390.7254Hz、N＝1024以及信噪比(SNR)＝8dB)的局部高阶相位函 数(LHPF)的时间频率表示的图。下表1例示了参数估计的偏差和方差(SNR＝8dB)。
表1：
本公开的实施方式估计混合正弦FM啁啾信号的参数。具体来说，混合正弦 FM-PPS可以定义为
其中，A是未知幅度，b>0是正弦FM调制索引，f0是正弦FM频率，φ0是初相位， 是PPS相位参数，P是多项式阶数，v(n)是具有未知方差σ2的白高斯噪声， 而N是采样数。
初始高阶相位函数
初始HPF采用以下非线性变换
其中，如果rl＝-1，则＝[d1,Λ,dL]、表示共轭，而具有Γ(n)的τ∈Γ(n) 表示在时间n的可行范围τ。对于纯PPS，HPF为偶数值4≤m≤P选择诸如 和的系数，并沿τ2对非线性内核积分，
其中，Ψ是针对瞬时频率(IFR)的索引，即，二阶相位导数。可以看出，对于任何 给定时间n，由于(3)中的匹配过滤，HL(n,Ψ)的平方振幅集中于
提议的估计器
图6A和图6B是例示开发混合正弦FM-PPS模型的实验的图，根据本公开实施 方式，图6A例示了在无噪声情况下的初始HPF，而图6B例示了应用于混合正弦 FM-PPS模型(P＝2和ω0＝2πf0＝0.0491)的局部HPF。
针对(1)中的混合信号，(2)的非线性内核给出：
可以看出，前两个指数项与PPS分量有关，其中，与τ无关，而IFR(n)与τ2相 关联。最后一个指数项来自正弦FM分量，并且在τ上是非线性(经由cos(·))。因此， 在τ∈Γ(n)上直接积分cL(n；,)不能沿着τ2相干地积累信号能量。
为了在τ2上相干地积分内核，通过其Taylor级数展开局部地近似cos(2πf0dlτ)， 即，
其中，ε定义了围绕τ＝0的局部区域。利用(5)，该局部内核被给出为
其中，使用了的事实。然后，局部HPF在-ε≤τ≤ε上积分该局部内核。
其沿轨迹达到最大值
可以看出，局部HPF将关注的参数嵌入到峰位置中。针对纯PPS， 即，b＝0，局部HPF沿着其IFR(n)形成峰脊。
在初始与提议的局部HPF之间比较的示例
考虑混合正弦FM-PPS。注意，该信号模型被给出为
其中，在这个示例中，P＝2。信号参数被给出为A＝1、b＝6、φ0＝0、a0＝0.5、a1＝0.1、 a2＝3.4722·10-4、ω0＝2πf0＝0.0491以及N＝1024。
图6A示出了无噪声情况下的初始HPF。其清楚地表明，为纯PPS设计的初始 HPF无法在时间频率域中形成峰。通过比较，可以使用提议的局部HPF，其中 L＝1,d1＝1，并且r1＝1：
图6B中的局部HPF示出了沿着真实轨迹的独特峰。
图6A例示了应用于混合FM-PPS(其中，P＝2和ω0＝2πf0＝0.0491)的、图6B 中的初始HPF和提议的局部HPF(9)。
参数估计
根据(8)，可以通过以下步骤提取峰位置并估计这些参数。首先，分组K个峰 位置用下面给出的列来构造矩阵H(f)＝[n2,…,nP,s(f),c(f)]
s(f)＝[sin(2πfn0),…,sin(2πf(n0+K-1))]T,
c(f)＝[cos(2πf n0),…,cos(2πf(n0+K-1))]T, (10)
并求解以下最小平方问题
其中，g是(P+1)×1线性参数矢量，而是投影 矩阵。利用估计的具有
然后，剩下的(P+1)个参数可以被估计为
利用以上估计的参数，可以将初始信号解调制为 并且通过常规单音(single-tone)参数 估计算法来估计剩余的参数{A,a0,a1}。
ε的选择
根据上面的讨论，应当清楚，(5)中的Taylor级数展开对于局部HPF(8)是关 键的。(8)中的积分所包括的采样数可能因局部区域ε太小而受限。另一方面，因二 阶Taylor展开无法保持，ε不能任意大。下面，使用Taylor级数展开的余项来确定针 对给定近似误差的ε的上限。定义z＝2πf0，因此， 余项R(z)＝f(z)-(1-z2/2)可以示出为 R(z)＝sin(zc)z3/6，其中，zc是0与之z间的实数。结果，具有 |R(z)|＝|sin(zc)z3/6|≤|z|3/6。对于近似误差的给定上限ζ，最大局部区域ε可以被确 定为|R(z)|≤|z|3/6＝ζ→|z|≤(6ζ)1/3，其相当于
|τ|≤ε＝(6ζ)1/3/(2πdmaxf0,max) (14)
其中，dmax是最大的dl，而f0,max是f0的上限。如图6A和图6B所示，在|τ|≤ε＝26 上将cos(2πdlf0τ)与(5)的其泰勒展开进行比较。局部区域通过利用(14)确定，其 中边限ζ＝0.01和2πdmaxf0,max＝0.015。应当看出，二阶Taylor展开保持良好，并且近 似误差(在底部标绘图中)远低于ζ＝0.01处的给定边限。
计算复杂性
图7是例示根据本公开实施方式的方法的一方面的框图。图7示出了在滑动窗口 上的传感器测量的步骤715。步骤720示出了展开(unwrapping)的相位，并且步骤 725示出了经由滑动窗口开始的距离估计器。步骤730示出了速度估计器，即，速度 和加速度。
在计算复杂度方面提供了一个简要的比较。对于ML法，它需要O(NP+3)个运算， 而且当PPS阶数P很大时，其复杂性非常高。PULS法需要个运算O(NlogN)用于相 位展开步骤，和O(N2)个运算用于一次性NLS拟合
其中，是展开的相位[非专利文献：G.Simon,R.Pintelon,L.Sujbert,and J. Schoukens,“An efficient nonlinear least square multisine fitting algorithm,”IEEE Trans. Instrum.Meas.,vol.51,no.4,pp.750–755,Aug.2002.)。针对所提议的LHPF法，其 与PULS法具有相似的复杂性。区别在于，所提出的方法使用O(εNlogε)个运算来计 算利用[非专利文献：P.O’Shea,“A fast algorithm for estimating the parameters of a quadratic FM signal,”IEEE Trans.Signal Process.,vol.52,no.2,pp.385–393,Feb. 2004.]的快速算法的(8)的LHPF，其中，ε<N。基于HAF法的复杂度比PULS 和LHPF法略高，因为它需要O(N2logN)个运算来计算HAF，接着是一次性NLS 拟合。
图8是例示根据本公开实施方式的、可以利用另选计算机或处理器来实现的图 1A的方法的框图。计算机811包括：处理器840、计算机可读存储器812、存储部 858以及具有显示器852和键盘851的用户接口849，它们通过总线856连接。例如， 与处理器840和计算机可读存储器812通信的用户接口864在由用户接收到来自用户 接口864的表面(键盘表面864)的输入时，将信号数据示例获取并存储在计算机可 读存储器812中。
计算机811可以包括电源854，取决于应用，电源854可以可选地位于计算机811 的外部。通过总线856链接的可以是适于连接至显示装置848的用户输入接口857， 其中，显示装置848可以包括计算机监视器、摄像机、电视机、投影仪或移动装置等。 打印机接口859也可以通过总线856连接并适于连接至打印装置832，其中，打印装 置832可以包括液体喷墨打印机、固体墨水打印机、大型商业打印机、热敏打印机、 UV打印机，或热升华(dye-sublimation)打印机等。网络接口控制器(NIC)834适 于通过总线856连接至网络836，其中，时间系列数据或其它数据等可以呈现于计算 机811外部的第三方显示装置、第三方成像装置和/或第三方打印装置上。
仍参照图8，信号数据或其它数据等等可以通过网络836的通信信道传送，和/ 或存储在存储系统858内以供存储和/或进一步处理。设想的是，信号数据可以被初 始地存储在外部存储器中并且稍后由处理器取得以进行处理，或者将信号数据存储在 处理器的存储器中以在某一稍后时间处理。该处理器存储器包括存储可由处理器或计 算机执行的用于执行所述电梯系统/方法的可执行程序、电梯操作数据、相同类型电 梯的维护数据和历史电梯数据，以及与该电梯或者该电梯的相似类型电梯的操作健康 管理有关的其它数据。
而且，信号数据或其它数据可以以无线方式或硬布线方式从接收器846(或外部 接收器838)接收，或者以无线方式或硬布线方式经由发送器847(或外部发送器839) 发送，接收器846和发送器847均通过总线856连接。计算机811可以经由输入接口 808连接至外部感测装置844和外部输入/输出装置841。例如，外部感测装置844可 以包括在电梯/输送机的所收集的信号数据之前-期间-之后采集数据的传感器。例如， 环境条件接近机器或不接近电梯/输送机，即，在电梯/输送机处或附近的温度、电梯/ 输送机的位置处的建筑物的温度、电梯/输送机的建筑物外的室外温度、电梯/输送机 本身的视频、接近电梯/输送机的区域的视频、不接近电梯/输送机的区域的视频、与 电梯/输送机的各方面有关的其它数据。计算机811可以连接至其它外部计算机842。 输出接口809可以被用于输出来自处理器840的经处理的数据。应注意，与处理器 840和非暂时性计算机可读存储介质812通信的用户接口849在从用户接口849的表 面852接收到用户的输入时，获取区域数据并存储在非暂时性计算机可读存储介质 812中。
本公开的上述实施方式可以按许多方式中的任一种实现。例如，这些实施方式可 以利用硬件、软件或其组合来实现。当按软件实现时，软件代码可以在任何合适处理 器或处理器集合上执行，而不管提供在单一计算机中还是分布在多个计算机当中。这 种处理器可以被实现为集成电路，在集成电路组件中具有一个或更多个处理器。然而， 处理器可以利用采用任何合适格式的电路来实现。
而且，在此概述的各种方法或处理可以被编码为可在采用多种操作系统或平台中 的任一种的一个或更多个处理器上执行的软件。另外，这种软件可以利用许多合适编 程语言和/或编程或脚本工具中的任一种来编写，而且还可以被编译为在框架或虚拟 机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。通常，程序模块的功能可以如在各种实 施方式中所希望的组合或分布。
而且，本公开的实施方式可以被具体实施为已提供了其示例的方法。作为该方法 的一部分执行的动作可以按任何合适方式来安排。因此，即使在例示性实施方式中被 示出为顺序动作，也可以构造按与所例示相比不同的次序来执行动作的实施方式，其 可以包括同时执行一些动作。而且，在权利要求书中使用诸如第一、第二的普通术语 来修饰权利要求部件自身不意味着一个权利要求部件的任何优先级、优先权或次序优 于另一权利要求部件或执行方法的动作的时间次序，而是仅仅被用作用于区分具有特 定名称的一个权利要求部件与具有相同名称(但供普通术语使用)的另一部件的标记， 以区分这些权利要求部件。