CN101955094A - 多天线的无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法 - Google Patents

多天线的无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多天线的无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法，操控系统包括基站、目标卡、电梯主控板，基站包括至少两路相并联的信号发射驱动电路、至少两个信号发射天线；电梯主控板用于接收基站的信号，并对电梯运行进行基本命令控制和状态显示；基站通过对目标卡到各个信号发射天线的距离来判断目标卡的移动轨迹，并将该目标卡的移动轨迹与设定的运动规律比对，由基站确认目标卡ID和位置，发送信号至电梯主控板。采用本发明的技术方案，乘客无需用手去触碰按键或刷卡，只要在离电梯一定距离的范围内，乘客操作携带的目标卡，电梯便自动响应召唤动作，开辟了无线遥控电梯的新领域。

Description

多天线的无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法
技术领域
本发明属于电梯技术领域，尤其涉及一种基于多天线的无线远程电梯召唤的操控系统及控制方法。
背景技术
目前，电梯轿厢外召设备的响应方式为主动式响应，即乘客需要用手触碰相应的按键或主动刷卡实现对电梯的操作请求，当电梯控制系统接收到客户的操作请求后，会控制电梯执行相应操作。
上述是传统的电梯轿厢召唤方式，其存在的问题是在绝大多数情况下，都是乘客在等待电梯的到来，这样便浪费了乘客的宝贵时间。
发明内容
本发明提供了一种多天线的无线远程电梯操控系统及控制方法，本发明所采用的技术方案如下：多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其包括：基站、目标卡、电梯主控板，所述的基站包括：
至少两路相并联的信号发射驱动电路：将待发送的数字信号转换成可以驱动相对应的信号发射天线的模拟信号；
至少两个信号发射天线：将经过相对应的信号发射驱动电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射电磁场；
信号接收天线：接收目标卡发射的电磁波信号，并转换成模拟信号，传输至信号接收调理电路；
信号接收调理电路：将信号接收天线所收到的模拟信号进行解调，获得数字信号，传输至主控模块；
电梯通讯模块：实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求发给电梯主控板，并接收电梯主控板发来的各种操作命令；
主控模块：控制信号发射驱动电路向周围空间辐射电磁场；将信号接收调理电路转换所得的数字信号进行处理，并通过电梯通讯模块发送命令至电梯主控板，从而执行对电梯的操作，完成程序设定的功能；
电源管理模块：将输入电压转换成内部各模块所需的电压；
所述的目标卡包括：
电池，提供电源；
3D接收天线：由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自各方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号，传输至信号接收调理电路；
信号接收调理电路：将3D接收天线所收到的电信号解调成数字信号，并传输至主控模块；
主控模块：根据接收到的数字信号，得出该目标卡所处位置的场强，连同该目标卡的ID以及电池电量信号一起发送给基站；
信号发射调制电路：将待发送给基站的数字信号转换成可以驱动信号发射天线的模拟信号，传输至信号发射天线；
信号发射天线：将信号发射调制电路转换所得的模拟信号向周围空间辐射电磁场；
所述的电梯主控板用于接收基站的信号，对电梯运行进行基本命令控制和状态显示；
基站通过对目标卡到各个信号发射天线的距离来判断目标卡的移动轨迹，并将该目标卡的移动轨迹与设定的运动规律比对，由基站确认目标卡ID和位置，发送信号至电梯主控板。
所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，基站共设两路信号发射驱动电路及相对应的两个信号发射天线。
所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，基站的主控模块包括至少一个处理器单元和一个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限。
所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，目标卡的主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，目标卡的信号发射天线采用单独的一根导线，或者采用线路板上的一段走线。
一种多天线的无线远程电梯召唤的控制方法，其按如下步骤进行：
a、基站的主控模块控制至少两路信号发射驱动电路通过相对应的至少两个信号发射天线向周围空间周期性地辐射，形成电磁场；
b、基站捕获到有效场强范围内有目标卡进入时，唤醒目标卡；
c、基站第一天线(A)连续发送一段时间(T1)的信号，然后停止；此时，目标卡会获得基于第一天线(A)的场强数值，并回传给基站；基站可得目标卡到第一天线(A)的第一距离(A1)；
当基站得出第一距离(A1)后，第二天线(B)连续发送一段时间(T1)的信号，然后停止；此时，该目标卡传回基于第二天线(B)的场强数值，得到该目标卡到第二天线(B)的第一距离(B1)；
重复上述步骤，获得目标卡到第一天线(A)的第二距离(A2)，到第二天线(B)的第二距离(B2)；
d、基站根据得到的目标卡基于第一天线(A)的第一距离(A1)、第二天线(B)的第一距离(B1)、第一天线(A)的第二距离(A2)、第二天线(B)的第二距离(B2)的状态组合，若判断出该目标卡的运动轨迹属于有效轨迹，则判定为该目标卡要进入电梯；
e、基站根据接收到的目标卡数据，得到该目标卡的ID号并确定楼层响应权限；
f、基站将电梯请求信号发给电梯主控板，对电梯实施相应楼层的控制，同时显示电梯运行状态。
所述多天线的无线远程电梯召唤的控制方法，当基站根据得到的目标卡基于第一天线(A)的第一距离(A1)、第二天线(B)的第一距离(B1)、第一天线(A)的第二距离(A2)、第二天线(B)的第二距离(B2)的状态组合，判断出该目标卡的运动轨迹属于无效轨迹时，则判定为该目标卡不进入电梯。
本发明多天线的无线远程电梯召唤的操控系统具有以下优点：
本发明将原本需要乘客参与的主动式电梯召唤操控方式，将其改为基站自动识别并响应的操控方式，即乘客无需用手去触碰按键或刷卡，只要在离电梯一定距离的范围内，乘客操作携带的目标卡，电梯便自动响应召唤动作；当客户进入电梯轿厢后，还可自动相应目标楼层的操作，开辟了无线遥控电梯的新领域。
在无线远程电梯召唤的操控系统的技术方案中存在一个难点，即如何处理持卡人携带目标卡走过或路过电梯但无乘电梯的需求，基站却错将其认为需要乘坐电梯而召唤电梯，从而造成了电梯误操作。本发明采用安装多天线的基站的捕获方式来解决了此技术问题，采用本发明的技术方案，如果目标卡处于移动状态，基站可以获得该目标卡的运动规律及轨迹，基站越多捕获目标卡运动轨迹就更加精确地判断该目标卡是否具有乘梯的意向，这样就可以避免目标卡仅仅靠近基站而无乘梯意见却引起召唤电梯的误操作的弊端。
附图说明
图1为本发明基站的功能模块框图。
图2为本发明目标卡的功能模块框图。
图3是本发明基站主控模块的框图。
图4是本发明目标卡主控模块的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
本发明多天线的无线远程电梯召唤的操控系统包括基站、目标卡及电梯主控板或者电梯控制系统。
如图1所示，基站由电源直接供电，在设定频率上载波数据信号，并对目标卡发出的数据进行解析，判断目标卡的有效性能，根据设定执行相应电梯控制操作。基站由9部分构成，分别是：2路信号发射驱动电路(分记为驱动A、驱动B)、2路信号发射天线(分别记为天线A、天线B)、信号接收天线、信号接收调理电路、电源管理模块、主控模块、电梯通讯模块。信号发射天线A与信号发射驱动电路A相连，信号发射天线B与信号发射驱动电路B相连，信号接收天线与信号接收调理电路相连；主控模块与电源管理模块、电梯通讯模块、信号发射驱动电路A、B、信号接收调理电路相连，电梯通讯模块与电梯控制系统即电梯主控板相连。
信号发射驱动电路A、B将待发送信息的数字信号转换成可以驱动相对应的信号发射天线A、B的模拟信号，此驱动电路可采用本技术领域常用的小功率发射电路，因此未对其作详细说明。信号发射驱动电路A、B分别向信号发射天线A、B传输模拟信号。
信号发射天线A、B将接收到的模拟信号向天线周围的空间辐射电磁场。
信号接收天线接收目标卡发送天线所发送的模拟磁波信号，并将其转换成模拟电信号传输至信号接收天线调理电路。
信号接收调理电路将接收天线所收到的电信号进行解调，获得具有含义的数字信号，传输至主控模块。此信号接收调理电路可采用本技术领域常规的小功率接收模块，如UHF接收模块。
电梯通讯模块连接基站的主控模块与电梯主控板，实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求信号发送给电梯主控板，并接收电梯主控板发来的各种操作命令，此模块可选用485或CAN通讯方式等。
主控模块接收信号接收调理电路转换后的数字信号，并对其进行处理；控制信号发射驱动电路向空间辐射电磁场，控制电梯通讯模块执行对电梯的操作，完成程序设定的功能。参见图3，该模块至少包括1个处理器单元和1个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能，处理器单元可选用51系列芯片或ARM芯片等；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限，存储单元可以选用EEPROM、FLASH等。
电源管理模块将基站外部输入的电压转换成内部各模块所需要的电压，以及为系统提供抗干扰能力，其采用本领域常规的电源管理模块，提供3V or 5V直流电源。
目标卡由钮扣电池供电，正常情况下处于待机状态，当接收到基站发来的激活信号后从待机状态唤醒，接收基站发出的数据，并可获得基站信号场强大小，将该信号与电池电量信息、目标卡ID一并回传输给基站。
目标卡由7部分构成，分别是：电池、3D接收天线、主控模块、信号发射调制电路、信号发射天线、接收天线、信号接收调理电路，信号发射天线与信号发射调制电路相连接；信号接收天线与信号接收调理电路相连接；3D接收天线、电池、信号发射调制电路、信号接收调理电路分别与主控模块相连接。
电池为目标卡的各个模块提供电源。
3D接收天线由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自空间各个方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号，并传输至信号接收调理电路。
信号接收调理电路将收到的电信号进行解调，获得具有含义的数字信号。此电路可采用常规小功率接收模块，如UHF接收模块。
主控模块将3D接收天线接收的模拟电信号转换为数字量并得出该位置处的真实场强，连同该目标卡的唯一ID以及电池电量信号等信息一起返回给基站。
参见图4，该主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
上述各模块单元均采用本技术领域的常用模块，因此，未作详细说明。
信号发射调制电路将待返回给基站的数字信号转换成可以驱动天线的模拟信号，并传输给信号发射天线，该电路可采用常规小功率发射电路，如UHF发射电路。
信号发射天线可以采用单独的一根导线，也可以是线路板上的一段走线，其作用是将信号发射调制电路转换后的模拟信号向周围的空间辐射，形成电磁场。
电梯主控板用于在接收到基站发来的请求信号后，对电梯的运行进行基本命令控制和状态显示。
通过基站与目标卡进行数据交换，基站可获得进入场强范围的卡ID、电池电量、距离信息(可从电场强度获得)以及其他信息；基站在获得这些信息后，可进行一系列的电梯操作，比如厅外召唤、相应授权楼层的相应等等。
本发明多天线的无线远程电梯召唤的控制方法具体步骤如下：
a、基站的主控模块控制信号发射驱动电路A、B分别通过信号发射天线A、B向天线周围的空间周期性的辐射电磁场。
b、基站捕获到有效场强范围内有目标卡进入时：
信号发射天线A连续发送T1时间的信号，然后停止；此时，目标卡会获得基于信号发射天线A的场强数值，并回传给基站；基站可获得目标卡到信号发射天线A的距离(记为：距离A1)。
当基站得出距离A后，信号发射天线B连续发送T1时间的信号，然后停止；此时，该目标卡会传回基于信号发射天线B的场强数值，同样可得到该目标卡到信号发射天线B的距离(记为：距离B1)。
此后重复上述步骤，信号发射天线A继续发送信号，再次获得目标卡到信号发射天线A的距离(记为：距离A2)，同理可再次得到目标卡到信号发射天线B的距离(记为：距离B2)。
通过信号发射天线A、B的安装位置以及距离A1、距离B1、距离A2、距离B2的状态组合，可以判断目标卡的运动轨迹。
c、如此信号发射天线A、B轮流发送信号，则可不断的得到这4个距离数值。如果目标卡处于移动状态，可以通过此方法获得该目标卡的运动规律及轨迹，基站越多捕获目标卡运动轨迹就判别就更加精确；目标卡离基站越近，接收到的场强越强，转换后的场强数值越大；基站将该目标卡的运动规律与程序设定好的运动规律进行比对，从而通过电梯通讯模块进行相应的电梯控制，这样就可避免目标卡仅仅是靠近基站就引起误操作的弊端。
d、基站最终确认所有目标卡身份和位置，发送信号给电梯主控板，电梯主控板对电梯进行控制和状态显示。
若目标卡如果不在基站的信号发射天线所辐射的电磁场有效范围内，则处于休眠状态，以节省电量。
若进入基站的信号发射天线所辐射的电磁场有效范围内，则被激活，进行上述各步骤。
若目标卡离开基站的信号发射天线辐射的电磁场范围，则再次进入休眠状态。
以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但并不应理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员依据本发明提供的技术方案，在本发明具体的实施方式和应用范围上均会有改变之处，这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于包括：基站、目标卡、电梯主控板，所述的基站包括：
至少两路相并联的信号发射驱动电路：将待发送的数字信号转换成模拟信号，传输至相对应的发射天线；
至少两个信号发射天线：将接收的模拟信号向周围空间辐射电磁场；
信号接收天线：接收目标卡发射的电磁波信号，并转换成模拟信号，传输至信号接收调理电路；
信号接收调理电路：将接收模拟信号进行解调，获得数字信号，传输至主控模块；
电梯通讯模块：实现基站与电梯主控板间的通讯，将各种电梯请求发给电梯主控板，并接收电梯主控板的各种操作命令；
主控模块：控制信号发射驱动电路向周围空间辐射电磁场；将信号接收调理电路转换所得的数字信号进行处理，并通过电梯通讯模块发送命令至电梯主控板，从而执行对电梯的操作，完成程序设定的功能；
电源管理模块：将输入电压转换成内部各模块所需的电压；
所述的目标卡包括：
电池，提供电源；
3D接收天线：由朝三个方向且相互垂直的线圈构成，可接收来自各方向的电磁场，并分别转换成空间矢量相互垂直的模拟电信号，传输至信号接收调理电路；
信号接收调理电路：将接收的电信号解调成数字信号，并传输至主控模块；
主控模块：根据接收到的数字信号，得出该目标卡所处位置的场强，连同该目标卡的ID以及电池电量信号一起发送给基站；
信号发射调制电路：将待发送给基站的数字信号转换成模拟信号，传输至信号发射天线；
信号发射天线：将模拟信号向周围空间辐射电磁场；
所述的电梯主控板用于接收基站的信号，并对电梯运行进行基本命令控制和状态显示；
基站通过对目标卡到各个信号发射天线的距离来判断目标卡的移动轨迹，并将该目标卡的移动轨迹与设定的运动规律比对，由基站确认目标卡ID和位置，发送信号至电梯主控板。
2.如权利要求1所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述的基站共设两路信号发射驱动电路及相对应的两个信号发射天线。
3.如权利要求1或2所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述基站的主控模块包括至少一个处理器单元和一个存储器单元，其中，处理器单元用于对各模块进行控制，并实现逻辑程序功能；存储单元用于存放目标卡的ID号以及与其相对应的电梯操作权限。
4.如权利要求1所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述目标卡的主控模块包括：
处理器：用于协调控制各模块之间的工作；
A/D转换单元：进行数字信号和模拟信号之间的转换；
定时器单元：进行时序设定和辅助控制；
存储单元：用于存储采样数值及各运算结果数据。
5.如权利要求1所述的多天线的无线远程电梯召唤的操控系统，其特征在于：所述目标卡的信号发射天线采用单独的一根导线，或者采用线路板上的一段走线。
6.一种如权利要求1所述多天线的无线远程电梯召唤的控制方法，其按如下步骤进行：
a、基站的主控模块控制至少两路信号发射驱动电路通过相对应的至少两个信号发射天线向周围空间周期性地辐射，形成电磁场；
b、基站捕获到有效场强范围内有目标卡进入时，唤醒目标卡；
c、基站第一天线(A)连续发送一段时间(T1)的信号，然后停止；此时，目标卡会获得基于第一天线(A)的场强数值，并回传给基站；基站可得目标卡到第一天线(A)的第一距离(A1)；
当基站得出第一距离(A1)后，第二天线(B)连续发送一段时间(T1)的信号，然后停止；此时，该目标卡传回基于第二天线(B)的场强数值，得到该目标卡到第二天线(B)的第一距离(B1)；
重复上述步骤，获得目标卡到第一天线(A)的第二距离(A2)，到第二天线(B)的第二距离(B2)；
d、基站根据得到的目标卡基于第一天线(A)的第一距离(A1)、第二天线(B)的第一距离(B1)、第一天线(A)的第二距离(A2)、第二天线(B)的第二距离(B2)的状态组合，若判断出该目标卡的运动轨迹属于有效轨迹，则判定为该目标卡要进入电梯；
e、基站根据接收到的目标卡数据，得到该目标卡的ID号并确定楼层响应权限；
f、基站将电梯请求信号发给电梯主控板，对电梯实施相应楼层的控制，同时显示电梯运行状态。
7.如权利要求6所述多天线的无线远程电梯召唤的控制方法，其特征在于，当基站根据得到的目标卡基于第一天线(A)的第一距离(A1)、第二天线(B)的第一距离(B1)、第一天线(A)的第二距离(A2)、第二天线(B)的第二距离(B2)的状态组合，判断出该目标卡的运动轨迹属于无效轨迹时，则判定为该目标卡不进入电梯。
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