CN104071663B - 一种电梯制停参数检测方法 - Google Patents

一种电梯制停参数检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电梯制停参数检测方法,该方法包括:通过控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块沿着转盘旋转一周,同时采集测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离后,计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息,然后控制电梯往一固定方向匀速运行,当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块与固定参照点之间的实时距离,进而计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离、制停时间、制停最大减速度和制停过程平均减速度。本方法无需进行人为测量,就可自动测试获得各种电梯制停参数,自动化程度高,测量精度高且测量速度快,可广泛应用于电梯制停性能检测领域中。

Description

一种电梯制停参数检测方法
技术领域
本发明涉及电梯制停参数检测领域,特别是涉及一种电梯制停参数检测方法。
背景技术
随着社会和科技的发展,电梯的应用越来越广泛,在住宅、学校、商业中心、各种观光场所等地方均会使用电梯,随着电梯应用的推广,电梯安全问题也越来越重要。电梯制停距离是指电梯从开始制动到完全停止的运动距离,电梯制停距离检测也是电梯安全中的一个重要部分,制停距离过大,则表明电梯制动力过小,不能可靠制停,制停距离过小,则表明电梯制动过程中减速度过大,容易导致乘客摔倒。目前对电梯制停距离等参数的检测一般需要人为的参与,通过人为测量测试制停距离等参数,或者需要结合人为的测量才能获得制停距离等参数,目前的测量方法中无法准确测量电梯开始制动到最终停止的准确时间、制动平均减速度等参数,无法全面获得电梯制停参数,而且自动化程度低,测量精度低,而且无法实现快速检测。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供一种电梯制停参数检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种电梯制停参数检测方法,包括:
S1、控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块沿着半径为R的转盘旋转一周,同时采集测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离LP(t);
S2、根据获得的实时直线距离LP(t),计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息,所述参考位置信息包括参考垂直距离H0和参考水平距离L0
S3、控制电梯往一固定方向匀速运行,然后当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块与固定参照点之间的实时距离L(t);
S4、根据测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息以及采集得到的实时距离L(t),计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD、制停最大减速度amax和制停过程平均减速度aAVG
进一步,所述步骤S2,其具体为:
根据获得的实时直线距离LP(t),读取最大实时直线距离LPMAX和最小实时直线距离LPMIN后,根据下式计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考垂直距离H0和参考水平距离L0:
H 0 = ( 4 R 2 ( LP MAX + LP MIN ) - 8 R 4 - ( LP MAX - LP MIN ) 2 ) / 8 R 2 L 0 = ( LP MAX - LP MIN - 4 R 2 ) / ( 4 R )
进一步,所述步骤S4,包括:
S41、根据以下公式计算获得电梯在制动过程中的垂直方向的速度V(t)以及制停减速度a(t):
V ( t ) = d ( L 2 ( t ) - L 0 2 ) / dt = 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 · ( 2 L ( t ) ) · L ′ ( t ) a ( t ) = dV ( t ) / dt = d ( 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 · ( 2 L ( t ) ) · L ′ ( t ) ) / dt
其中,L'(t)表示实时距离L(t)的导数;
S42、计算制停减速度a(t)在预设周期ΔT内的实时的概率密度p(a<aH),同时判断概率密度p(a<aH)是否大于0.8,若是且某时刻的电梯的速度V(t)小于额定速度,则获得该时刻T(L1)作为电梯开始制动的时刻,同时获得此时刻的实时距离L1作为电梯开始制动的实时距离后,执行步骤S43,否则继续执行步骤S42;
其中,aH为预设减速度阈值;
S43、获得速度V(t)为0的时刻T(L2)作为电梯制动结束的时刻,同时获得此时刻的实时距离L2作为电梯制动结束的实时距离;
S44、获得制停减速度a(t)的最大值作为制停最大减速度amax,同时根据以下公式计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD和制停过程平均减速度aAVG
S BD = L 2 2 - L 0 2 - L 1 2 - L 0 2 T BD = T ( L 2 ) - T ( L 1 ) a AVG = - V r / T BD
上式中,L0为测距传感模块与固定参照点的参考水平距离,Vr为电梯运行的额定速度。
进一步,所述固定参照点安装在电梯轿厢的导轨上。
进一步,所述测距传感模块通过一安装机构安装在电梯轿厢的轿架上,所述安装机构包括转盘、磁性基座以及安装在转盘与磁性基座中间的用于驱动转盘旋转的驱动机构,所述测距传感模块安装在转盘上,所述磁性基座吸附在电梯轿厢的轿架上。
进一步,所述固定参照点处安装有测量标签,所述测量标签包括第一控制器、第一存储器以及第一射频收发单元,所述第一射频收发单元连接有第一天线,所述第一控制器分别与第一存储器及第一射频收发单元连接;
所述测距传感模块包括第二控制器、第二存储器、无线通讯单元以及第二射频收发单元,所述第二射频收发单元连接有第二天线,所述第二控制器分别与第二存储器、无线通讯单元及第二射频收发单元连接。
本发明的有益效果是:本发明的一种电梯制停参数检测方法,通过控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块沿着转盘旋转一周,同时采集测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离后,可计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息,然后控制电梯往一固定方向匀速运行,当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块与固定参照点之间的实时距离,进而计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离、制停时间、制停最大减速度和制停过程平均减速度。本方法无需进行人为测量,就可以自动测试获得各种电梯制停参数,自动化程度高,测量精度高,且测量速度快。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种电梯制停参数检测方法采用的测距传感模块的安装示意图;
图2是本发明的一种电梯制停参数检测方法的固定参照点处安装的测量标签的结构示意图;
图3是本发明的一种电梯制停参数检测方法采用的测距传感模块的结构示意图;
图4是本发明的一种电梯制停参数检测方法的几何原理示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种电梯制停参数检测方法,包括:
S1、控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块沿着半径为R的转盘旋转一周,同时采集测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离LP(t);
S2、根据获得的实时直线距离LP(t),计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息,所述参考位置信息包括参考垂直距离H0和参考水平距离L0
S3、控制电梯往一固定方向匀速运行,然后当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块与固定参照点之间的实时距离L(t);
S4、根据测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息以及采集得到的实时距离L(t),计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD、制停最大减速度amax和制停过程平均减速度aAVG
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S2,其具体为:
根据获得的实时直线距离LP(t),读取最大实时直线距离LPMAX和最小实时直线距离LPMIN后,根据下式计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考垂直距离H0和参考水平距离L0:
H 0 = ( 4 R 2 ( LP MAX + LP MIN ) - 8 R 4 - ( LP MAX - LP MIN ) 2 ) / 8 R 2 L 0 = ( LP MAX - LP MIN - 4 R 2 ) / ( 4 R )
进一步作为优选的实施方式,所述步骤S4,包括:
S41、根据以下公式计算获得电梯在制动过程中的垂直方向的速度V(t)以及制停减速度a(t):
V ( t ) = d ( L 2 ( t ) - L 0 2 ) / dt = 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 &CenterDot; ( 2 L ( t ) ) &CenterDot; L &prime; ( t ) a ( t ) = dV ( t ) / dt = d ( 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 &CenterDot; ( 2 L ( t ) ) &CenterDot; L &prime; ( t ) ) / dt
其中,L'(t)表示实时距离L(t)的导数;
S42、计算制停减速度a(t)在预设周期ΔT内的实时的概率密度p(a<aH),同时判断概率密度p(a<aH)是否大于0.8,若是且某时刻的电梯的速度V(t)小于额定速度,则获得该时刻T(L1)作为电梯开始制动的时刻,同时获得此时刻的实时距离L1作为电梯开始制动的实时距离后,执行步骤S43,否则继续执行步骤S42;
其中,aH为预设减速度阈值;
S43、获得速度V(t)为0的时刻T(L2)作为电梯制动结束的时刻,同时获得此时刻的实时距离L2作为电梯制动结束的实时距离;
S44、获得制停减速度a(t)的最大值作为制停最大减速度amax,同时根据以下公式计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD和制停过程平均减速度aAVG
S BD = L 2 2 - L 0 2 - L 1 2 - L 0 2 T BD = T ( L 2 ) - T ( L 1 ) a AVG = - V r / T BD
上式中,L0为测距传感模块与固定参照点的参考水平距离,Vr为电梯运行的额定速度。
进一步作为优选的实施方式,所述固定参照点安装在电梯轿厢的导轨上。
进一步作为优选的实施方式,所述测距传感模块通过一安装机构安装在电梯轿厢的轿架上,所述安装机构包括转盘、磁性基座以及安装在转盘与磁性基座中间的用于驱动转盘旋转的驱动机构,所述测距传感模块安装在转盘上,所述磁性基座吸附在电梯轿厢的轿架上。
进一步作为优选的实施方式,所述固定参照点处安装有测量标签,所述测量标签包括第一控制器、第一存储器以及第一射频收发单元,所述第一射频收发单元连接有第一天线,所述第一控制器分别与第一存储器及第一射频收发单元连接;
所述测距传感模块包括第二控制器、第二存储器、无线通讯单元以及第二射频收发单元,所述第二射频收发单元连接有第二天线,所述第二控制器分别与第二存储器、无线通讯单元及第二射频收发单元连接。相应的,此时测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离LP(t)指第二天线与第一天线的实时距离,测距传感模块与固定参照点之间的实时距离L(t)指第二天线与第一天线的实时距离。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
用于辅助实施本发明的电梯制停参数检测方法的检测装置可以有多种,只要能实现本发明的技术方案均可,显然地,本发明的电梯制停参数检测方法中,测距传感模块与固定参照点是重要部分,关系到本发明的检测精度,本方法通过测量测距传感模块与固定参照点之间的直线距离后进行计算即可获得电梯制停参数,可以采用超声波测距技术、激光测距技术等来测量测距传感模块与固定参照点之间的直线距离,本实施例采用射频脉冲来测量测距传感模块与固定参照点之间的直线距离。
首先,固定参照点安装在电梯轿厢的导轨上,测距传感模块通过一安装机构安装在电梯轿厢的轿架上,参照图1所示,图中附图标记2表示测距传感模块,安装机构包括转盘31、磁性基座33以及安装在转盘与磁性基座中间的用于驱动转盘旋转的驱动机构32,测距传感模块2安装在转盘31上,磁性基座33吸附在电梯轿厢的轿架上。
其次,固定参照点处安装有测量标签1,参照图2所示,测量标签1包括第一控制器11、第一存储器12以及第一射频收发单元13,第一射频收发单元13连接有第一天线14,第一控制器11分别与第一存储器12及第一射频收发单元13连接;测量标签1还包括用于为测量标签1供电的第一电源15;
参照图3所示,测距传感模块2包括第二控制器21、第二存储器22、无线通讯单元23以及第二射频收发单元24,第二射频收发单元24连接有第二天线25,第二控制器21分别与第二存储器22、无线通讯单元23及第二射频收发单元24连接,还包括用于为测距传感模块2供电的第二电源26。测距传感模块2可以将测量获得的原始数据通过无线通讯单元23发送到制停检测装置的控制中心,供控制中心计算获得各种制停参数,也可以通过测距传感模块2的第二控制器21根据测量获得的原始数据计算获得各种制停参数后再通过无线通讯单元23发送到制停检测装置的控制中心等,只要应用了本发明的电梯制停参数检测方法,不管采用何种实施方式,都是落在本发明的保护范围内的。
相应的,此时测距传感模块2与固定参照点之间的实时直线距离LP(t)指第二天线25与第一天线14的实时距离,测距传感模块2与固定参照点之间的实时距离L(t)指第二天线25与第一天线14的实时距离。
以下结合附图1~3以及附图4对本发明的电梯制停参数检测方法做进一步说明:
一种电梯制停参数检测方法,包括:
S1、控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块2沿着半径为R的转盘31旋转一周,同时采集测距传感模块2与固定参照点之间的实时直线距离LP(t);
S2、根据获得的实时直线距离LP(t),计算获得测距传感模块2与固定参照点之间的参考位置信息,参考位置信息包括参考垂直距离H0和参考水平距离L0,其具体为:
根据获得的实时直线距离LP(t),读取最大实时直线距离LPMAX和最小实时直线距离LPMIN后,根据下式计算获得测距传感模块2与固定参照点之间的参考垂直距离H0和参考水平距离L0:
H 0 = ( 4 R 2 ( LP MAX + LP MIN ) - 8 R 4 - ( LP MAX - LP MIN ) 2 ) / 8 R 2 L 0 = ( LP MAX - LP MIN - 4 R 2 ) / ( 4 R )
下面结合图4描述以上两个公式的推断过程,如图4中所示,电梯轿厢的导轨是垂直向上的,固定参照点安装在电梯轿厢的导轨上,将安装了固定参照点的导轨作为Z轴。另外,图4中,点c表示转盘31的旋转中心,点O表示过转盘31的旋转中心c且垂直于Z轴的水平线与Z轴的焦点;
Lc表示转盘31的旋转中心与Z轴的水平距离,A0指测距传感模块2旋转时的初始位置,参考垂直距离H0指测距传感模块2距离固定参照点的初始时刻的垂直距离,参考水平距离L0指测距传感模块2与Z轴的最近的水平距离,即指测距传感模块2与电梯轿厢的导轨的最近的水平距离;
图中实线LP和虚线LP1、LP2分别表示转盘31旋转到不同位置时测距传感模块2与固定参照点之间的实时距离,角度α、α1、α2分别表示LP、LP1、LP2与水平面的夹角;
设转盘31在旋转一周的过程中,其在垂直方向的位移为:S=s(t-t0),则有测距传感模块2与固定参照点的实时垂直距离H为:
H=H0-s(t-t0)
若转盘31的旋转角速度为ω,则转盘31的实时旋转角度为:
β(t)=2ωt+θ0
其中,t表示旋转时间,θ0表示初始角度;
根据图4可以获得实时垂直距离H与实时直线距离LP(t)之间的几何关系为:
H2=LP2(t)-R2sin2(β(t))-(Lc-Rcos(β(t)))2
将公式H=H0-s(t-t0)代入上式,得到:
(H0-s(t-t0))2=LP2(t)-R2sin2(β(t))-(Lc-Rcos(β(t)))2
对上式两边求导,可以得到:
-2(H0-s(t-t0))s(t-t0)'=2LP(t)LP(t)'-2LcRsin(β(t))β(t)'
因此若满足LP(t)LP(t)'=2ωLcRsin(β(t))时,则表示转盘31在垂直方向无移动,其中Lc=L0+R。
在本步骤中,因为转盘31在旋转一周的过程中,在垂直方向没有位移,即S=s(t-t0)为0,所以根据上述公式可以得到:
H0 2=LP2(t)-R2sin2(β(t))-(Lc-Rcos(β(t)))2
故得到LP2(t)=H0 2+R2+L2 c-2LcRcos(β(t))
由此可知:
当β(t)=2nπ,(n=0,1,2,…)时,LP(t)的值最小,即获得最小实时直线距离LPMIN
LP MIN = MIN ( LP ( t ) ) = H 0 2 + R 2 + L 2 c - 2 L c R
当β(t)=(2n+1)π,(n=0,1,2,…)时,LP(t)的值最大,即获得最大实时直线距离LPMAX
LP MAX = MAX ( LP ( t ) ) = H 0 2 + R 2 + L 2 c + 2 L c R
而且,由图4中可以得知Lc=L0+R,结合最小实时直线距离LPMIN和最大实时直线距离LPMAX的计算公式,可联立解得:
L c = ( LP MAX - LP MIN ) / ( 4 R ) H 0 = ( 4 R 2 ( LP MAX + LP MIN ) - 8 R 4 - ( LP MAX - LP MIN ) 2 ) / 8 R 2 L 0 = ( LP MAX - LP MIN - 4 R 2 ) / ( 4 R )
因此获得参考垂直距离H0和参考水平距离L0,本方法自动化程度高,而且减少了人为测量参与所带来的各种误差,测量精确度高。
S3、控制电梯往一固定方向匀速运行,然后当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块2与固定参照点之间的实时距离L(t);额定速度是电梯运行的额定运行速度,这里制停预设位置是一个用于辅助执行制动操作的参考位置,当检测到电梯运行到该参考位置时,制动电梯。接近制停预设位置指电梯与制停预设位置的距离小于设定阈值,本发明采用自动检测手段来检测电梯与制停预设位置的距离,并自动做出判断控制。本步骤中,判断电梯是否达到额定速度,需要采集电梯的实时运行速度,可以通过设定专门的速度传感器来采集电梯的实时运行速度,也可以结合下述步骤S4中的计算电梯制动过程中的垂直方向的速度的方法来获取电梯的实时运行速度。
S4、根据测距传感模块2与固定参照点之间的参考位置信息以及采集得到的实时距离L(t),计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD、制停最大减速度amax和制停过程平均减速度aAVG,包括:
S41、因为电梯在制动过程中,垂直方向的实时位移H与实时距离L(t)的关系为:
H = L ( t ) 2 - L 0 2
因此,对上式求导即可获得电梯在制动过程中的垂直方向的速度V(t),再对速度V(t)求导即可获得电梯在制动过程中的制停减速度a(t);
故根据以下公式计算获得电梯在制动过程中的垂直方向的速度V(t)以及制停减速度a(t):
V ( t ) = d ( L 2 ( t ) - L 0 2 ) / dt = 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 &CenterDot; ( 2 L ( t ) ) &CenterDot; L &prime; ( t ) a ( t ) = dV ( t ) / dt = d ( 1 2 L ( t ) 2 - L 0 2 &CenterDot; ( 2 L ( t ) ) &CenterDot; L &prime; ( t ) ) / dt
其中,L'(t)表示实时距离L(t)的导数;
S42、计算制停减速度a(t)在预设周期ΔT内的实时的概率密度p(a<aH),同时判断概率密度p(a<aH)是否大于0.8,若是且某时刻的电梯的速度V(t)小于额定速度,则获得该时刻T(L1)作为电梯开始制动的时刻,同时获得此时刻的实时距离L1作为电梯开始制动的实时距离后,执行步骤S43,否则继续执行步骤S42;
其中,aH为预设减速度阈值;
S43、获得速度V(t)为0的时刻T(L2)作为电梯制动结束的时刻,同时获得此时刻的实时距离L2作为电梯制动结束的实时距离;
S44、获得制停减速度a(t)的最大值作为制停最大减速度amax,同时根据以下公式计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD和制停过程平均减速度aAVG
S BD = L 2 2 - L 0 2 - L 1 2 - L 0 2 T BD = T ( L 2 ) - T ( L 1 ) a AVG = - V r / T BD
上式中,L0为测距传感模块2与固定参照点的参考水平距离,Vr为电梯运行的额定速度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于以上实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,包括:
S1、控制电梯轿厢的轿架上的测距传感模块沿着半径为R的转盘旋转一周,同时采集测距传感模块与固定参照点之间的实时直线距离LP(t);
S2、根据获得的实时直线距离LP(t),计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息,所述参考位置信息包括参考垂直距离H0和参考水平距离L0
S3、控制电梯往一固定方向匀速运行,然后当电梯达到额定速度且电梯接近制停预设位置时,制动电梯,同时采集电梯的整个运行过程中测距传感模块与固定参照点之间的实时距离L(t);
S4、根据测距传感模块与固定参照点之间的参考位置信息以及采集得到的实时距离L(t),计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD、制停最大减速度amax和制停过程平均减速度aAVG
2.根据权利要求1所述的一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,所述步骤S2,其具体为:
根据获得的实时直线距离LP(t),读取最大实时直线距离LPMAX和最小实时直线距离LPMIN后,根据下式计算获得测距传感模块与固定参照点之间的参考垂直距离H0和参考水平距离L0:
3.根据权利要求1所述的一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,所述步骤S4,包括:
S41、根据以下公式计算获得电梯在制动过程中的垂直方向的速度V(t)以及制停减速度a(t):
其中,L'(t)表示实时距离L(t)的导数;
S42、计算制停减速度a(t)在预设周期ΔT内的实时的概率密度p(a<aH),同时判断概率密度p(a<aH)是否大于0.8,若是且某时刻的电梯的速度V(t)小于额定速度,则获得该时刻T(L1)作为电梯开始制动的时刻,同时获得此时刻的实时距离L1作为电梯开始制动的实时距离后,执行步骤S43,否则继续执行步骤S42;
其中,aH为预设减速度阈值;
S43、获得速度V(t)为0的时刻T(L2)作为电梯制动结束的时刻,同时获得此时刻的实时距离L2作为电梯制动结束的实时距离;
S44、获得制停减速度a(t)的最大值作为制停最大减速度amax,同时根据以下公式计算电梯由开始制动至制动结束时的垂直运动距离SBD、制停时间TBD和制停过程平均减速度aAVG
上式中,L0为测距传感模块与固定参照点的参考水平距离,Vr为电梯运行的额定速度。
4.根据权利要求1所述的一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,所述固定参照点安装在电梯轿厢的导轨上。
5.根据权利要求1所述的一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,所述测距传感模块通过一安装机构安装在电梯轿厢的轿架上,所述安装机构包括转盘、磁 性基座以及安装在转盘与磁性基座中间的用于驱动转盘旋转的驱动机构,所述测距传感模块安装在转盘上,所述磁性基座吸附在电梯轿厢的轿架上。
6.根据权利要求1所述的一种电梯制停参数检测方法,其特征在于,所述固定参照点处安装有测量标签,所述测量标签包括第一控制器、第一存储器以及第一射频收发单元,所述第一射频收发单元连接有第一天线,所述第一控制器分别与第一存储器及第一射频收发单元连接;
所述测距传感模块包括第二控制器、第二存储器、无线通讯单元以及第二射频收发单元,所述第二射频收发单元连接有第二天线,所述第二控制器分别与第二存储器、无线通讯单元及第二射频收发单元连接。
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