CN109477729A - 确定屏障的打开/关闭状态 - Google Patents

Abstract

在一些示例中，传感器设备被安装到在打开位置和关闭位置之间可枢转的屏障，屏障位于可移动平台上。传感器设备包括用以测量加速度数据的加速度计和用以测量围绕轴的旋转的旋转传感器。传感器设备包括至少一个处理器，至少一个处理器被配置为基于加速度数据和旋转数据以及可移动平台的方位来确定屏障的打开/关闭状态。

Description

确定屏障的打开/关闭状态

技术领域

被连接到用于运载货箱的底盘(chassis)的卡车、牵引车-拖车或牵引车可用于运输包括货品的货物。卡车、牵引车和货箱通常具有门，其可以被打开以允许获取正在运输的货物，并且可以被关闭以保护物品安全。

附图说明

参考以下附图描述本公开的一些实施方式。

图1A和图1B是由交通工具拖运的货箱的示意图，货箱包括门和传感器设备，根据一些示例该传感器设备被安装在门上。

图2是根据一些示例的传感器设备的框图。

图3是根据一些示例的确定可以在打开位置和关闭位置之间枢转的门的打开/关闭状态的过程的流程图。

图4A到图4C是根据一些示例的各种不同数据的曲线图。

图5是根据一些示例的触发旋转传感器的激活的过程的流程图。

图6是根据一些示例的陀螺仪活动窗口的曲线图。

图7是根据另外的示例的计算门的打开/关闭状态的过程的流程图。

图8是根据另外的示例计算加速度数据的静止平均值和方差值的流程图。

具体实施方式

可移动平台可以被用于在不同地理位置之间运载物理物品。例如，可移动平台可以是物理物品可以在运输期间存储在其中的货箱(附接到牵引车)、卡车或拖车。在其他示例中，可移动平台可以包括能够运载物理物品的另一种类型的载体结构。更一般地，可移动平台可以是交通工具的一部分、被安装在交通工具上或者被附接到交通工具，交通工具诸如为卡车、牵引车、汽车、火车、轮船、飞机等等。尽管本讨论将可移动平台称为集装箱，但是要注意到，根据本公开的一些实施方式的技术或机制可应用于具有可以被打开和关闭的入口屏障的其他货物运载平台。

可移动平台可包括门，物理物品可通过该门分别被装载到可移动平台的内箱中或从可移动平台的内箱被卸载。门是可以打开和关闭的入口屏障(或更简单地“屏障”)的示例。屏障的其他示例包括窗户或可以打开以允许通过开口进入，或者关闭以阻止通过开口进入的任何其他结构。

在一些情况下，可能期望检测屏障何时处于打开状态或处于关闭状态。由于安装有屏障的可移动平台的移动，随着可移动平台移动到不同位置，可移动平台的方位可能会改变。例如，在第一位置，可移动平台可以位于相对平坦的地面上。然而，在第二位置，可移动平台可以位于斜坡上。

因为可移动平台的潜在移动可以使得可移动平台的方位改变(例如，可移动平台关于水平面的角度可以改变)，使用单个传感器确定屏障的打开/关闭状态是具有挑战性的。屏障的“打开/关闭状态”可以是指示屏障是处于打开位置还是处于关闭位置的状态。

根据本公开的一些实施方式，提供了技术或机制以允许确定可以被打开和关闭的(即，可以在打开位置和打开位置之间移动的)屏障的打开/关闭状态，而无论方位如何。屏障安装在可移动平台上，可移动平台可在不同地理位置之间移动。

通常，可移动平台上的门打开和关闭由接触传感器(例如，霍尔效应传感器)确定，使得当门打开或关闭时，状态改变(进行接触或断开接触)被接触传感器检测到并且被传送到传感器设备。该方式涉及将接触传感器通过线路连接到传感器设备。可移动平台可能会因重的货物而受到粗暴处理，结果是接触传感器和传感器设备之间的线路可能很容易断开。此外，附加的线路和安装增加了成本。根据本公开的一些实施方式的技术或机制不必采用附加的线路。

图1A示出了示例卡车100，其包括牵引车单元102和由牵引车单元102拖运的货箱104(设置在底盘上)。图1B是货箱104的透视图。货箱104是可用于运载物理物品的可移动平台的一个示例。货箱104包括门106，门106在打开位置和关闭位置之间可枢转。在图1A到图1B中，门106处于打开位置。

门106可枢转地安装在铰链116上，铰链116附接到货箱104的框架105(称为“门框”)。门106能够在打开位置和关闭位置之间绕铰链116旋转。在图1A中，示出了两个铰链116。在其他示例中，门106可以被安装在只有一个铰链上，或多于两个铰链上。

根据本公开的一些实施方式，传感器设备108安装到门106。传感器设备108可以被安装到门106的外表面，外表面面向货箱104外部的环境，或者备选地，传感器设备108可以被安装到门108的内表面，内表面面向货箱104的内箱110。在另外的示例中，传感器设备108可以被设置在门108的壁中的凹槽(recess)内。

传感器设备108可以包括传感器112和114以及一个或多个处理器118，一个或多个处理器118能够基于来自传感器112和114的输出数据确定门106的打开/关闭状态。尽管在一些示例中处理器118被描绘为传感器设备108的一部分，但是要注意到，在其他示例中，处理器118可以与传感器设备108分离。更一般地，传感器112、114和处理器118可以集成到传感器设备108中，例如集成在电路板上或集成电路芯片中，或者传感器112、114和处理器118可以是单独组件的一部分。

传感器设备108还可以包括通信部件，用以通过网络通信。在一些示例中，传感器设备108(以及布置在其他可移动平台的屏障上的其他类似的传感器设备)可以是较大的设备网络的一部分。这个较大的设备网络可以是“物联网”(IoT)技术范例的一部分，以允许不同类型的设备传送不同类型的数据(包括传感器数据、语音数据、视频数据、电子邮件数据、文本消息传输数据、Web浏览数据等)。

传感器设备108用于通过网络进行通信的能力可以允许实体(诸如货品的分发方、制造方或任何其他实体)在实体的资产在整个地理区域中运输时跟踪该资产。

在其他示例中，传感器设备108不通过网络传送数据。

检测到门106的打开/关闭状态可以被用于触发各种动作。例如，响应于检测到门106处于打开或关闭位置，传感器设备108可以发送通知(诸如发送到远程定位的中央服务、或者卡车100的驾驶员、或者卡车100上的另一设备)。备选地，打开/关闭状态可以被用于通过传感器设备108或通过另一传感器设备触发其他信息(例如，温度、湿度、货箱104的位置或货物装载状态等)的测量。在其他示例中，可以通过检测到的打开/关闭状态来触发其他动作。

传感器设备108的传感器可以包括加速度计112和旋转传感器114。尽管在单数意义上参考了加速度计或旋转传感器，但是要注意到，根据一些实施方式的技术或机制可以在存在作为传感器设备108的一部分的多个加速度计和/或多个旋转传感器的其他示例中采用。加速度计112用于测量沿一个或多个轴的加速度，并且可以输出加速度数据。旋转传感器114用于测量围绕一个或多个轴中的每个轴的旋转。更具体地，旋转传感器114可以测量围绕每个相应轴的旋转速度或旋转速率。

在一些示例中，旋转传感器114可包括陀螺仪。在其他示例中，旋转传感器114可以包括旋转矢量传感器，其中由旋转矢量传感器产生的旋转矢量表示旋转矢量传感器的方位，其为角度和轴的组合，其中设备已经在该方位围绕特定轴旋转了一角度。

因为传感器设备108被用于检查安装在可移动平台上的门的打开/关闭状态，所以来自陀螺仪的旋转数据由于将来自加速度计的加速度数据与阈值进行比较可能无法准确地确定门的打开/关闭状态而被使用，这是因为所使用的阈值可能不对应于门的移动，其取决于门被安装到的框架(例如，图1中的105)的方位。换句话说，不同的阈值可能需要用于不同的门框方位。还要注意到，参数可以被用于确定门的打开/关闭状态。对于一个门框方位训练和学习的这些参数对于门框的不同方位可能不是有效的。

因此，根据一些实施方式，由于门安装在可移动平台上，而可移动平台的位置和方位可以改变，因此用于确定门的打开/关闭状态的过程附加地使用来自陀螺仪(或其他旋转传感器)的旋转数据并进一步考虑可移动平台的方位。

在随后的讨论中，参考检测门(例如门106)的打开/关闭状态。要注意到，在其他示例中，根据一些示例的技术或机制可以更一般地应用于检测任何类型屏障的打开/关闭状态。

在图1B中，定义了三个轴：X、Y和Z。在图1B的视图中，X轴大体上指向上方，其在图1B的视图中大体上平行于每个铰链116的旋转轴。门106可绕铰链116的旋转轴旋转。Y轴是垂直于X轴的径向轴。在图1B所示的视图中，Y轴平行于门106的主表面并指向铰链116。Z轴在正交于门106的主表面的方向上；当门106处于关闭位置时，Z轴指向货箱104的内箱110。

尽管在图1B中所示的视图中参考指向上方的X轴，但是要注意到，在其他示例中，X轴可以指向不同的方向。更一般地，X轴平行于铰链的旋转轴，门106可旋转地安装在铰链上。因此，在不同的示例中，门106的铰链可以安装成使得其旋转轴沿水平轴线或沿对角轴线延伸。在其他示例中，上下移动的滚动门不具有铰链，而是具有滚轮或用以上下移动的其他机制。

在一些示例中，加速度计112可以测量沿X、Y和Z轴中的每一个轴的加速度，并且旋转传感器114可以测量关于X、Y和Z轴中的每一个轴的旋转数据。在其他示例中，加速度计112可以测量X、Y和Z轴的子集中(诸如，沿X和Y轴)的加速度，并且旋转传感器114可以测量仅围绕X轴的旋转数据。

图2中示出了传感器设备108的示例。传感器设备108包括加速计112、旋转传感器114和一个或多个处理器118。传感器设备108可以实现为电路板，其上安装有加速度计112、旋转传感器114以及处理器118加相关联的存储器和电路，所有这些都容纳在合适的外壳中。在其他示例中，传感器设备108可以被实现为集成电路芯片，其具有加速度计112、旋转传感器114以及处理器118加相关联的存储器和电路，所有这些都容纳在合适的外壳中。在又一些另外的示例中，处理器118可以与包括传感器112和114的组件分离。

处理器118可以从加速度计112接收加速度数据，以及从旋转传感器114接收旋转数据。基于加速度数据和旋转数据，处理器118可以确定门106的打开/关闭状态。门106的打开/关闭状态可以作为指示(例如，以消息、消息中的信息字段或其他指示符的形式)提供给通信部件202，其可以通过数据网络将打开/关闭状态指示204发送到目的地。

通信部件202可以包括无线收发器和相关联的电路，用以允许传感器设备108到数据网络的无线通信。无线通信可以包括通过蜂窝接入网络、无线局域网、卫星网络等等的无线通信。

备选地，通信部件202可以包括有线收发器和相关联的电路，用以在传感器设备108和目的地之间执行有线通信。

目的地可以包括服务器或服务器和相关联的网络设备的集合，其可以位于一个固定位置处或移动单元中或者作为数据中心或云的一部分。

在另外的示例中，代替将打开/关闭状态指示204传送到传感器设备108外部的目的地设备，门106的打开/关闭指示可以替代地在传感器设备108内部使用，用以触发动作，诸如，使得传感器设备108的其他传感器(未示出)测量一个或多个参数或采取另一动作

通过使用根据本公开的一些实施方式的技术或机制，传感器设备108被配置为允许在不使用传感器设备108外部的任何外部线路或附属设备(诸如外部处理设备、通信设备或存储设备)的情况下，确定屏障的打开/关闭状态。

在随后的讨论中，参考旋转传感器114包括陀螺仪的示例。在其他示例中，要注意到，根据一些实施方式的技术或机制可以应用于其他类型的旋转传感器。

例如，陀螺仪可能消耗相对大量的功率，在某些情况下，功率大于加速度计所消耗的功率。因此，期望将陀螺仪保持在低功率状态，直到陀螺仪被用于测量旋转数据。低功率状态可以指陀螺仪断电或陀螺仪的某些部分断电以降低陀螺仪的功耗的陀螺仪状态。可以激活陀螺仪以将陀螺仪从较低功率状态转换到操作状态，其中陀螺仪的操作状态指的是陀螺仪可以测量旋转数据并输出旋转数据的陀螺仪的状态。

图3是确定安装在可移动平台(例如，货箱104)上的门(例如，门106)的打开/关闭状态的通用的门打开/关闭(DOC)过程的流程图。根据一些示例，图3的DOC过程可以由计算设备执行，诸如由处理器118执行。图3的DOC过程可以从加速度计(诸如加速度计112，其是安装在门上的传感器设备108的一部分)接收(在302处)加速度数据。DOC过程可以基于来自加速度计的加速度数据确定(在304处)是否激活陀螺仪(例如，图1B或图2中的114)，其中激活陀螺仪是指将陀螺仪从低功率状态转换到操作状态。

如果陀螺仪没有被激活，则DOC过程可以继续，以从加速度计继续接收进一步的加速度数据。然而，如果确定陀螺仪将被激活，则DOC过程可以引起陀螺仪的激活(在306处)。DOC过程从激活的陀螺仪接收(在308处)旋转数据。

图3的DOC过程还包括基于来自陀螺仪的旋转数据(以及可能还基于来自加速度计的加速度数据)确定(在310处)门的打开/关闭状态。要注意到，所确定的门的打开/关闭状态还考虑了安装门的可移动平台的方位，其中方位可以由于可移动平台移动到不同位置而改变。如下面进一步讨论的，可以应用学习技术来补偿由于可移动平台的偏离目标方位的方位引起的噪声，以及来自其他源的噪声。例如，来自其他源的噪声可以包括由于传感器的校准不太理想而引起的噪声，和/或由于干扰源而引起的噪声，该干扰源发出干扰传感器的操作的信号。

在一些实施方案中，当检测到可移动平台处于运动中时，可禁用DOC过程。可以基于来自加速计112的加速度数据，基于来自全球定位系统(GPS)接收器的定位信息，基于由交通工具提供的速度信息等等，检测可移动平台的运动。响应于检测到可移动平台处于运动中，DOC过程解激活门的打开/关闭状态的确定。

虽然来自陀螺仪的旋转数据可以以相对高的可靠性检测到门打开，但是检测到门关闭类似于举反证。结果是，根据一些实施方式的DOC过程，可以在某些条件下使用来自陀螺仪的旋转数据和来自加速度计的加速度数据，以提高检测到门关闭的可靠性。

以下假设加速度计是三轴加速度计，其可以测量X、Y和Z轴中的每一个轴的加速度数据，并且陀螺仪是三轴陀螺仪，其可以测量关于X、Y和Z轴中的每一个轴的旋转数据。然而，在其他示例中，加速度计和陀螺仪可以针对较少数目的轴测量相应的测量数据。例如，加速度计可以测量仅沿Y轴和Z轴的加速度数据，并且陀螺仪可以测量仅关于X轴的旋转数据。

来自加速度计的加速度数据包括径向加速度数据(沿Y轴)，切向加速度数据(沿Z轴)和重力加速度数据(沿X轴)，被表示为r₁r₂…(径向加速度数据)、t₁t₂…(切向加速度数据)和v₁v₂…(重力加速度数据)。来自陀螺仪的旋转数据包括关于X轴、Y轴和Z轴的旋转数据，分别被表示为g_x，1g_x，2…、g_y，1g_y，2…和g_z，1g_z，2…。

陀螺仪在被激活之前保持不活动。在一些实施方式中，一旦被激活，陀螺仪可以在指定的持续时间操作，在此期间陀螺仪能够测量旋转数据。响应于指定持续时间的期满，陀螺仪被解激活以减少功耗。

DOC过程的输出包括在时间点i的打开/关闭指示e_i，其中e_i可以由DOC过程被设置为多个不同值中的一个，诸如：

e_i＝0指示没有门的移动，

e_i＝1指示门关闭的移动(门关闭状态)，和

e_i＝-1指示门打开的移动(门打开状态)。

尽管以上提供了e_i的具体值，但是要注意到，在其他示例中，e_i可以设置为不同的值以用于指示不同的门状态。

门打开的移动的特征在于，在陀螺仪的指定的操作持续时间期间，响应于可检测的力，门打开至少一个指定的角度(例如，8°、10°等)。

门关闭的移动的特征在于，门以可检测的力撞击门框并且在门框处保持静止至少第二持续时间，诸如陀螺仪的指定的操作持续时间的末段部分。

在一些示例中，对于各个时间点1，2，...N，DOC过程输出序列e₁e₂…，e_N，，其中N＞1，并且在时间点i每个e_i可以具有上述三个示例值中的一个。

加速计和陀螺仪可以以相同的频率f_s采样，诸如50赫兹(Hz)或不同的频率。

图4A到图4C是描绘作为时间的函数的旋转数据(图4A)、切向加速度数据(图4B)和打开/关闭状态(图4C)的三个曲线图。图4A中的曲线402描绘了在各个时间点关于X轴的陀螺仪旋转数据。图4B中的曲线404表示在各个时间点关于来自加速度计的Z轴的切向加速度数据。曲线406表示根据一些示例的由DOC过程执行的打开/关闭确定的结果。图4C还示出了地面实况曲线408，其指示门的实际打开/关闭状态。地面实况曲线408低于零值指示门关闭，而地面实况曲线408低于零表示门关闭。如地面实况曲线408所示，门起始于关闭位置，移动到打开位置，然后移动到关闭位置。在图4C所示的示例中，如地面实况曲线408所示，门打开时序以时间T1为中心，而门关闭时序以时间T2为中心。

曲线404的向上尖峰410指示门打开状态，而曲线404的向下尖峰412指示门关闭状态。

通常，根据本公开的一些实施方式的DOC过程包括两个子过程：(1)基于来自加速度计的加速度数据确定是否激活陀螺仪，以及(2)基于陀螺仪数据和可能的加速度数据确定门的打开/关闭状态。

触发陀螺仪的激活

以下描述用于基于来自加速计的加速度数据触发陀螺仪的激活的DOC过程中的子过程。通常，陀螺仪的激活的触发可以基于加速度数据的方差。方差可以指随机变量(在这种情况下为加速度数据)与其平均值的平方偏差的期望。DOC过程可以确定所计算的方差是否满足一个或多个条件，并且如果满足，则这是门可能正在移动的指示，因此应该激活陀螺仪以执行门的打开/关闭状态的确定。

为简单起见，在以下讨论中，假设DOC过程仅使用来自加速度计的切向加速度数据t₁t₂…(沿着Z轴)来确定是否要激活陀螺仪。在其他示例中，沿X轴和Y轴中的一个或多个的加速度数据可用于确定陀螺仪是否将被激活。

在时间点i，DOC过程如下计算陀螺仪激活指示，g_i：

g_i＝1指示陀螺仪将要被激活；和

g_i＝0指示陀螺仪将不会被激活。

尽管上面示出了g_i的特定值，但是要想到，陀螺仪激活指示g_i在其他示例中可以具有用于指示是否将要激活陀螺仪的其他值。

图5是控制初始处于低功率状态的陀螺仪的激活的示例过程的流程图。图5的过程可以由图1B和图2中的处理器118或者由不同的计算设备来执行。在下面的讨论中，μ_t，i表示每个时间点i的切向加速度数据t₁t₂…的平均值t₁t₂…，而表示每个时间点i的切向加速度数据t₁t₂…的方差。图5的过程根据以下公式计算(在502处)参数

其中

在公式1到公式4中，参数K是指定的常数值，其表示根据切线加速度数据的样本数目的时间窗口大小，相应的均值和方差通过这些样本被计算，其中每个样本在相应的时间点被收集。

更一般地，公式3将从时间点j＝i-K+1到当前时间点i的切向加速度数据t₁t₂…求和用以计算以及公式4将从时间点j＝i-K+1到当前时间点i的切向加速度数据t₁t₂…的平方相加用以计算值S_t，i和分别被用于公式1和公式1中，用以计算均值μ_t，i和方差

过程设置(在504)g_i＝0。

过程确定(在506)是否指定的条件G1和G2中的一个或多个被满足，其中

条件G1：

条件G2：

条件G1涉及根据公式2计算的方差是否大于其中C₁是指定的常数值。条件G1包括时间点i处的当前方差与如下值的比较，该值基于常数值C₁和在时间窗口开始时在i-K计算的方差的乘积。

条件G2涉及确定在时间点i处的当前方差是否大于阈值C₂，该阈值C₂是指定的常数值。

在前述计算中，常数值C₁和C₂被用于确定用于产生切向运动的力是否足够大，因为其可能归因于门打开或关闭。K，C₁和C₂的值可以基于过去的经验和传感器设备的特定特征以及要确定其打开/关闭状态的门来凭经验设置KC₁C₂。在一些示例中，K＝25，C1＝16，以及C2＝0.6。然而，在其他示例中，K，C₁和C₂值的其他值可以被使用。例如，C₂可以，根据来自其他轴(例如，X轴、Y轴或X轴和Y轴的组合)的加速度计读数，通过统计(例如，方差)来确定。注意，沿X轴的加速度的方差通常被用于确定门安装在其上的平台(例如，货箱或拖车)是否移动。C₂作为沿X轴的加速度方差的函数，实质上表明G2以平台的移动为条件。

如果条件G1或G2被满足，则过程设置(在508)g_i＝1，以使得陀螺仪激活。然而，如果既不满足条件G1也不满足G2，则过程保持g_i＝0并且返回到任务502。

在另外的示例中，在任务502中，可以将方差乘以以获得无偏置的样本方差。此外，公式3中的S_t，i可以由S_t，i-1通过使用以下公式被有效地计算。

S_t，i＝S_t，i-1-t_i-K+t_i (公式5)

类似地，公式4中的可以由通过使用以下公式被有效地计算

在备选示例中，任务502中的μ_t，i和可以通过使用无限脉冲响应(IIR)滤波器来近似。设a表示IIR滤波器参数。继而，

在这样的备选示例中，图5的过程可以被修改为使用根据公式9计算的方差而不是根据公式2计算的方差

此外，任务506和508可以被修改以检测在多个连续样本上是否始终满足条件G1和G2以减少误报。换句话说，不是在时间点i满足条件G1或G2时设置g_i＝1，而是g_i＝1的设置基于条件G1或G2是否也在后续的多个时间点满足。在使用IIR滤波器的情况下，关于评估条件G1和G2的样本数目的阈值可以是自适应于-观察到的越大，阈值越高，反映出IIR滤波器对于较大值具有较长尾部的事实。

检测门的打开/关闭状态

以下过程描述了如何基于来自陀螺仪的旋转数据确定门的打开/关闭状态。要注意到，在某些情况下，可以不仅仅用旋转数据来确定门的关闭状态；在这种情况下，加速度数据也将被使用。

一旦响应于设置g_i＝1(图5中的任务508)，陀螺仪在时间点i被触发，陀螺仪在指定的持续时间(例如，三秒或一些其他持续时间)内保持活动。陀螺仪在指定的持续时间内保持开启的原因是为了确保在指定的持续时间内进行了旋转数据测量之后陀螺仪返回到低功率状态。在一些示例中，在采样频率＝50Hz时，假设陀螺仪被激活的持续时间为三秒，来自陀螺仪的总共150个旋转数据样本被收集以用于检测门的打开和关闭。在其他示例中，可以使用不同的持续时间和不同的采样频率。在随后的讨论中，陀螺仪被激活以收集旋转数据的持续时间被称为“陀螺仪活动窗口”，如图6中的602所示。在图6中，每个向上指的箭头表示由陀螺仪在相应的时间点收集的旋转数据采样。

在一些示例中，由于门的移动涉及沿X轴旋转，DOC过程仅使用关于X轴的陀螺仪旋转数据g_x，ig_x，i+1…g_x，i+149(假设在陀螺仪活动窗口602中收集了150个旋转数据样本)。

设j＝i+149，其中j表示陀螺仪活动窗口602的结束，并且i表示陀螺仪活动窗口的开始。DOC过程基于旋转数据样本g_x，ig_x，i+1…g_x，j(从时间点i到时间点j)根据图7中所示的过程计算打开/关闭指示e_j。如上所述，打开/关闭指示e_j可以设置为三个值之一(-1指示门打开，1指示门关闭，0指示其他)。

任务702：在一些示例中，过程找出旋转数据样本g_x，k指示门正在远离门框旋转(例如，图2B中的105)的最小时间点k(在从时间点i到时间点j的时间范围内)。注意，如果g_x，k＞0，门正在远离门框旋转。换句话说，此任务涉及找出索引k，使得g_x，k≥0，i≤k≤j，以及由k^*表示此最小索引k。如果不存在这样的k，设置k^*＝j+1。

在其他示例中，代替找出最小时间点k，过程可以选择找出旋转数据样本g_x，k指示门正在远离门框旋转的间点k，以例如节省计算复杂度。

任务704：该过程通过在从时间点i到时间点j的时间范围内计算来自陀螺仪的旋转数据样本的近似积分，来计算门远离门框的旋转角度。旋转数据的近似积分计算为：

如果k^*≤j

a_j＝0，如果k^*＞j (公式10)

在上述公式10中，a_j是通过聚合(例如，求和)旋转数据样本产生的，其产生聚合值，a_j，该聚合值表示门的旋转移动角度的近似值(即，门围绕X轴旋转了多少度)

任务706：该过程计算在陀螺仪活动窗口602的末段部分(图6中示出604)中的，指示门正在远离门框旋转的旋转数据(g_x，k)的样本的数目。在门关闭事件的情况下，在末段部分604中指示门打开的旋转数据的样本数目应小于某个指定阈值。甚至当门在关闭时撞到门框时，由于门的弹性所导致的门的振动可以使得陀螺仪活动窗口602的末段部分604中的一些旋转数据样本大于零(用以指示远离门框的运动)。更具体地，在末段部分604中指示门打开的旋转数据的样本数目表示为：

n_j＝|{k：|g_x，k|＞0.2，j-f_s/2≤k≤j}|。 (公式11)

在公式11中，j-f_s/2≤k≤j对应于末段部分604的持续时间，其在j-f_s/2时开始，和在j时结束。

任务708：该过程如下计算打开/关闭指示e_j。

e_j＝-1，如果a_j＞C3；

e_j＝1，如果a_j＜C4和n_j≤C5；

e_j＝0，除此以外。

基于将门远离门框a_j的旋转角度(a_j)与阈值C3和C4进行比较，并且基于将n_j与阈值C5进行比较，来计算打开/关闭指示e_j。

参数C3，C4，和C5是指定的常数。该参数C3表示门必须在远离门框的方向上旋转的用以指示门已移动到打开位置的旋转角度的阈值数量(例如，8°，10°等)。例如，C3设置为8表示8°，设置为10表示10°，等等。因此，a_j＞C3表示门已经远离门框旋转了超过C3的度数。

参数C4表示a_j应当小于的用以指示门可能已移动到关闭位置的旋转角度的阈值数量(例如，3°等)。

因此，通常，DOC过程响应于聚合值(a_j)具有关于第一阈值的指定关系(例如，a_j＞C3)，确定门已经移动到打开位置。DOC过程响应于聚合值(a_j)具有关于第二阈值的指定关系(例如，a_j＜C4)，并且还基于确认门关闭状态的另一条件(例如，n_j≤C5)，确定门已经移动到关闭位置。

参数C5(例如，2等)表示用于确认门关闭事件的大于零的(用以指示远离门框的旋转的)旋转数据的阈值数量。因此n_j≤C5，说明在末段部分604中的指示门正在打开的旋转数据的样本数目小于或等于C5。更一般地，n_j是用于指示门是否静止的静止指示值(例如，n_j≤C5指示门是静止的)。如果a_j＜C4和n_j≤C5两者都为真，则确认门关闭状态，并且e_j被设置为1。

然而，如果a_j＜C4但是n_j＞C5，门可能仍处于关闭时序停止之前的中间。有鉴于此，如果切向加速度数据t_j+1t_j+2…和径向加速度数据r_j+1r_j+2…收敛到门静止和关闭时估计的静止值，则DOC过程可以继续检查(例如，长达5秒或另一持续时间)。如果在时间点j′＞j检测到切向加速度数据和径向加速度数据的收敛，则DOC过程设置e_j′＝1。

因此，在a_j＜C4但是n_j＞C5的条件下，基于来自陀螺仪的旋转数据和基于安装了门的可移动平台的方位的确定的收敛，确定门的关闭状态。更具体地，门的关闭状态的确定是基于旋转数据以及加速度数据的基于可移动平台的方位的收敛的。

切向加速度数据和径向加速度数据的收敛在下面进一步讨论。

静止噪声水平

如上所述，可移动平台的方位可以由于可移动平台移动到不同位置而改变。例如，如果可移动平台在斜坡上，则可以影响加速度数据的哪些值将指示门的关闭状态。另外，在来自传感器设备108的传感器的测量数据中可能存在其他噪声，诸如，由于传感器的不太理想的校准引起的噪声，或者由于干扰源引起的噪声。

以下描述用于确定加速度数据的平均值和方差值的技术，该加速度数据可用于指示门的关闭状态。

当门保持静止和关闭时，加速度计数据沿Y、Z和X轴的加速度大小，即，

应该接近地球的重力，大约9.8米每秒(m/s²)。如果门位于水平表面上的可移动平台上，则径向和切向加速度数据r_i和t_i应为零或接近零。基于加速度计的方位(或等效地为安装加速度计的门的方位)，重力可以分配到所有三个轴。因此，即使门保持静止，如果加速度计的X轴与地球重力的相反方向不完全对齐，r_i和t_i也可能不为零。

以下描述了学习r_i和t_i的静止值的过程，即当门静止和关闭时的值，其中r_i和t_i的静止值考虑了其上安装有门的可移动平台的方位。然后，考虑到可移动平台的方位的r_i和t_i的所学习的静止值，被用于确定切向和径向加速度数据的收敛，以用于确定门是否关闭的目的，如上面进一步讨论的。

设L为正整数，其中L将加速度数据样本序列(径向加速度数据样本和切向加速度数据样本)划分为个L子序列。L的示例值可以是7、8、11、13、16等。

学习加速度数据(径向加速度数据和切向加速度数据)的静止值的过程在图8中示出。

任务802：该过程初始化以下缓冲器A_M，A_t，A_r，B_t和B_r，使得A_M，l＝M^*，l＝0，…，L-1，其中M^*表示足够大的值以使得对于所有时间点i，M_i≤M^*，并且剩余的四个缓冲器用零(或任意数字)填充。缓冲器A_t用于存储切向加速度数据的所计算的静止平均值，缓冲器A_r用于存储径向加速度数据的所计算的静止平均值，缓冲器B_t用于存储切向加速度数据的所计算的静止方差值，缓冲器B_r用于存储径向加速度数据的所计算的静止方差值。缓冲器A_M用于存储加速度数据的加速度大小(M_i根据公式12计算的M_i)的静止方差值。

尽管图8涉及使用特定缓冲器的示例，但是要注意到，在其他示例中，可以使用其他数据结构来存储相应的值。

任务804：该过程使用类似于在上述公式1到公式4中执行的计算，来计算径向加速度数据的均值和方差切向加速度数据的均值和方差以及加速度大小的方差

任务806：在一些示例中，由于加速度数据样本序列被划分为L个子序列，因此L个缓冲器用于存储针对各个子序列计算的相应方差和平均值。换句话说，有L个A_M缓冲器，表示为A_M，0至A_M，L-1；LA_t；有L个A_t缓冲器，表示为A_t，0至A_t，L-1；L个A_r缓冲器，表示为A_r，0至A_r，L-1；L个B_t缓冲器，表示为B_t，0至B_t，L-1；以及L个B_r缓冲器，表示为B_r，0至B_r，L-1。在任务806，该过程根据局部最小值更新缓冲器，如下所述。设s＝i mod L。如果则按如下方式更新缓冲器。

A_t，s＝μ_t，i

A_r，s＝μ_r，i

在上文中，s＝0…L-1，并且如果时间点i处的加速度大小的当前方差小于缓冲器中的值A_M，s，则用值更新缓冲器并且用相应的均值和方差值μ_t，i、μ_r，i，、和更新剩余的缓冲器A_t，s、A_r，s、B_t，s和B_r，s。

有效地，在已经处理了所有切向和径向加速度数据样本之后，L个缓冲器A_t，0至A_t，L-1包含切向加速度数据样本的平均值μ_t，i的L个相应的局部最小值。类似地，L个缓冲器A_r，0至A_r，L-1包含径向加速度数据样本的平均值μ_r，i的L个相应的局部最小值，L个缓冲器B_t，0至B_t，L-1包含切向加速度数据样本的方差的L个相应的局部最小值，以及L个缓冲器B_r，0至B_r，L-1以包含径向加速度数据样本的方差的L个相应的局部最小值。

任务808：如果i mod T＝＝0，则该过程根据全局极值更新径向和切向加速度数据的静止平均值和方差值。更具体地，在一些示例中，过程找出索引l^*＝arg max_l A_M，l，其找出在L个缓冲器A_M，0至A_M，L-1中的每个方差值的最大值(全局极值的示例)。注意，T表示以加速度数据样本的数目表示的学习时间周期。换句话说，每个时间周期T，径向和切向加速度数据的均值和方差值更新为和任务808包括：

·记录和分别作为切向和径向分量的静止估计；

·记录和分别作为对应于静止值的切向和径向方差的估计；以及

·重置A_M，使得A_M，l＝M^*，l＝0，…，L-1。

在上文中，T可取决于采样频率f_s。例如，该过程可以选择T＝30f_s或T＝600f_s，分别产生30秒和10分钟的学习周期。在其他示例中，T可以具有其他值。

注意，任务806实质上计算

因此，上述过程是最大最小化(maxmin)方法。在其他示例中，最小最大化(minmax)方法可以被用于通过改变上面的任务806和808中的最小化和最大化操作的顺序来估计静止的径向和加速度平均值和方差值。

更一般地，找出切向和径向加速度数据值的均值和方差和涉及：1)针对各个子序列，找出局部极值(最小值或最大值，取决于使用maxmin方法还是minmax方法)，2)然后在局部极值中找出全局极值(最大值或最小值，取决于使用maxmin方法还是minmax方法)，以及3)最终确定与找出的全局极值相对应的，例如共址的(co-located)切向和径向加速度数据值的均值和方差。例如，如果在时刻i^*达到全局极值，那么在时刻i^*计算的均值和方差，即 和可以分别用作和的估计值。

切向和径向加速度数据值的静止平均值和方差值和可以直接在检测切向和径向加速度数据的收敛时使用，以如上所述用于确定是否已经发生门关闭事件。对于每个学习周期，当前的静止平均切向和加速度数据值和可以用于接下来的T个样本，直到新的估计可用于下一个学习周期为止。

在另外的示例中，可以过滤静止均值切向和径向加速度数据值，诸如通过使用IIR滤波器。例如，代替使用可以按如下方式计算过滤后的版本，：

其中表示的IIR过滤的版本。在一些示例中，可以在过滤过程开始时被初始化为默认值。类似的滤波器可以被应用于和以获得和

利用和或者等效地利用和根据一些实施方式，过程可以通过检查是否满足以下两个公式来检测t_j+1t_j+2…和r_j+1r_j+2…是否收敛：

其中C_t和C_r是指定的常数。C_t和C_r的示例值是1.2、1.5、2.0等。注意，C_t可以不同于C_r，使得在测试收敛中，切向和径向加速度数据分量被不同地处理。引入这种偏置的原因包括先验知识不同和/或应用不同。进一步注意，为了提高鲁棒性并减少误报，当且仅当对于所有j，j+1，...，j+N_c-1(其中N_c是正整数)，公式15和公式16都为真时，收敛才在时间点j+N_c-1被检测到。

在通过设计或者通过选择(例如，为了省电的目的)陀螺仪不可用的情况下，公式15和16也可以被用于确定门是否处于打开状态。例如，如果在一段时间，公式15和16偶尔满足，则确定门处于打开状态。

进一步注意，在一些示例中，可以使用其他可计算的统计来代替加速度大小的方差用以确定局部最小值和全局极值。示例包括沿其一个轴的加速度计数据的方差、加速度计数据的函数的方差(例如，其两个轴的L2范数)、加速度计数据沿其轴的方差的函数(例如，切向方差和径向方差的线性组合)、陀螺仪数据的类似函数、或加速度计数据和陀螺仪数据二者的函数组合。

上述过程还可以用于学习沿其一个或多个轴的陀螺仪数据的偏置和/或噪声水平。例如，在陀螺仪和加速度计是同一传感器设备的一部分的情况下，加速度计的方差或其函数可用于确定局部最小值(参见公式13)和全局极值。然后可以使用达到全局极值的时间来近似传感器设备处于静止位置/状态的时间。最后，在确定的全局极值的时间处的陀螺仪样本/均值可以用作陀螺仪偏置的估计。类似地，当传感器设备处于静止位置/状态时，在全局极值的时间处的陀螺仪方差可以用作陀螺仪的噪声水平的估计。

上述过程可以由传感器设备108的处理器118执行。在一些示例中，过程可以由在处理器118上可执行的机器可读指令来执行。机器可读的指令可以存储在非瞬态计算机可读或机器可读存储介质中。存储介质可以包括一种或多种不同形式的存储器，包括半导体存储器件，诸如动态或静止随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦除和可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)和闪存；磁盘，诸如固定或可移动磁盘；或其他类型的存储设备。注意，上面讨论的指令可以在一个计算机可读或机器可读存储介质上提供，或者备选地，可以在分布在可能具有多个节点的大系统中的多个计算机可读或机器可读存储介质上提供。这种一个或多个计算机可读或机器可读存储介质被认为是物品(或制品)的一部分。物品或制品可以指代任何制造的单个部件或多个部件。一个或多个存储介质可以位于运行机器可读指令的机器中，或者位于远程站点，机器可读指令可以从该远程站点通过网络下载以供执行。

在前面的描述中，阐述了许多细节以提供对本文公开的主题的理解。然而，可以在没有这些细节的情况下实践各个实施方式。其他实施方式可以包括根据上面讨论的细节的修改和变化。所附权利要求旨在覆盖这些修改和变化。

Claims (21)

1.一种装置，包括：

传感器设备，所述传感器用以安装到在打开位置和关闭位置之间可枢转的屏障，所述屏障被安装在可移动平台上，所述传感器设备包括旋转传感器，用以测量绕轴的旋转；以及

至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：

基于来自所述旋转传感器的旋转数据和所述可移动平台的方位，确定所述屏障的打开/关闭状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为使用来自所述旋转传感器的所述旋转数据和基于所述可移动平台的所述方位的确定的收敛，确定所述屏障已经移动到所述关闭位置。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述传感器设备还包括加速度计，用以测量加速度数据，其中所述确定的收敛包括基于所述可移动平台的所述方位的所述加速度数据的收敛。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为基于聚合在多个时间点来自所述旋转传感器的旋转数据来确定所述屏障的所述打开/关闭状态，所述聚合产生表示所述屏障的旋转角度的聚合值。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为响应于所述聚合值具有关于第一阈值的指定的关系而确定所述屏障已经移动到所述打开位置，以及响应于所述聚合值具有关于第二阈值的指定关系而确定所述屏障已经移动到所述关闭位置。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个时间点是时间窗口的一部分，并且其中所述至少一个处理器被配置为基于在所述时间窗的结束部分中的时间点处的所述旋转数据来进一步计算指示所述屏障是否静止的静止指示值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为响应于所述聚合值小于所述第二阈值并且所述静止指示值小于静止指示阈值，确定所述屏障已经移动到所述关闭位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为响应于所述聚合值小于所述第二阈值，所述静止指示值大于所述静止指示阈值，并且来自所述传感器设备中的加速度计的所述加速度数据基于所述加速度数据的静止平均值和方差值收敛到指定条件，确定所述屏障已经移动到所述关闭位置。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为基于针对加速度数据样本的相应的子序列找出局部极值来计算所述加速度数据的所述静止平均值和所述方差值，继而在所述局部极值中找出全局极值。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器设备还包括加速度计，并且所述旋转传感器初始处于低功率状态，并且其中所述至少一个处理器被配置为：

基于来自所述加速度计的加速度数据来计算方差，以及

响应于所计算的方差，触发所述旋转传感器从所述低功率状态转换到操作状态。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器被配置为：

检测所述可移动平台的移动，以及

响应于检测到所述可移动平台的所述移动，解激活所述屏障的所述打开/关闭状态的确定。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器是所述传感器设备的一部分。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述传感器设备被配置为允许在无需使用所述传感器设备外部的任何外部线路或附属设备的情况下确定所述屏障的所述打开/关闭状态。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器设备还包括通信部件，用以通过网络将所述屏障的所述打开/关闭状态的指示发送给目的地设备。

15.一种至少一个处理器的方法，包括：

在多个时间点从旋转传感器接收旋转数据，所述旋转传感器是传感器设备的一部分，所述传感器设备被安装到在打开位置和关闭位置之间可枢转的屏障，所述屏障可枢转地被安装到可移动平台上的框架；

聚合所述多个时间点处的所述旋转数据以产生聚合值；以及

基于所述聚合值，确定所述屏障是否已经移动到所述打开位置或所述关闭位置，其中所述屏障是否已经移动到所述关闭位置的所述确定还基于所述框架的方位，所述方位由于所述可移动平台的移动是可变的。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述聚合值表示所述屏障的旋转角度。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述确定包括：

响应于所述聚合值超过第一阈值，检测到所述屏障已经移动到所述打开位置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述确定包括：

响应于所述聚合值小于第二阈值并且静止指示值指示所述屏障已经变成静止，检测到所述屏障已经移动到所述关闭位置。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

从所述传感器设备中的加速度计接收加速度数据，其中所述确定包括：

响应于所述聚合值小于第二阈值并且所述加速度数据已经基于所述加速度数据的静止平均值和方差值收敛到指定条件，检测到所述屏障已经移动到所述关闭位置。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

基于所述可移动平台的所述方位来计算所述加速度数据的所基于的所述静止平均值和所述方差值。

21.一种存储指令的非瞬态机器可读存储介质，所述指令在执行时使得至少一个处理器：

从旋转传感器接收旋转数据；

从加速度计接收加速度数据；

基于所述旋转数据指示被安装在可移动平台上的屏障已旋转了大于第一阈值，确定所述屏障处于打开位置；以及

基于所述旋转数据指示所述屏障已经旋转了小于第二阈值并且所述加速度数据收敛到基于所述可移动平台的方位的指定值，确定所述屏障处于所述关闭位置。