CN114525969A - 一种智能门锁关门检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能门锁关门检测方法，通过实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；若启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；若启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。实现了在无需对门框进行改造的情况下，使得关门的可靠性更高、成本更低。

Description

一种智能门锁关门检测方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，具体涉及一种智能门锁关门检测方法。

背景技术

伴随着智能家居的普及，智能门锁因其使用起来非常的方便越来越深受消费者的喜爱。目前市场上的智能门锁分成半自动门锁和全自动门锁两大类。半自动门锁一般带有锁把手，供用户上锁用。全自动门锁一般无锁把手，可以自动侦测门是否关到位，进而自动上保险锁锁芯(方舌)。

目前市场上的全自动门锁自动落锁的方案主要包括：

自动锁体：利用物理触点判定门是否关上，进而弹出保险锁锁芯锁门。该方案需要将原先的锁体要报废掉，另外换成自动锁体，一旦出现机械故障，门锁无法打开，只能强行拆除造成成本很高。

红外线感测：在门端和门框端都需要安装，这就需要改造门框，并且红外感测极容易受光线影响，可靠度低。

霍尔开关：目前很多办公室玻璃门的门锁开关中比较常见，其安装也需要在门和门框两边。同样需要改造门框。另外易受门变形的影响可靠性低。

因此如何提供一种成本更低、可靠性更高的检测方法已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的成本高、可靠度低的问题，本发明提供了一种智能门锁关门检测方法，其具有成本低、可靠性更高等特点。

根据本发明的具体实施方式的一种智能门锁关门检测方法，包括：

实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；

若所述启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；

若所述启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。

进一步的所述智能门锁关门检测方法还包括：

在智能门锁解锁时分别对所述陀螺仪传感器和所述地磁传感器进行校准。

进一步的所述智能门锁关门检测方法还包括：

基于所述陀螺仪传感器中的加速度计对异常关门进行监测，以避免异常关门的影响。

进一步的，所述在智能门锁解锁时分别对所述陀螺仪传感器和所述地磁传感器进行校准包括：

获取关门状态下N个点的坐标值，计算出各个轴的平均值并将所述平均值作为关门状态下的所述地磁传感器的磁场值，其中N为大于或等于2的整数；

获取门静止状态下所述陀螺仪传感器中陀螺仪和加速度计中N个点的三轴的平均值，并将对应的平均值分别作为静止状态下所述陀螺仪和所述加速度计的补偿值，其中N为大于或等于2的整数。

进一步的，所述基于地磁传感器对关门是否到位进行监测包括：

以关门状态下的所述地磁传感器的磁场值作为校准值，并以所述校准值为标准对实时获取的磁场值进行比较，以确定是否关门到位。

进一步的，所述基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测包括：

基于所述陀螺仪传感器中的所述陀螺仪的补偿值对门转动的角度进行计算，并根据得到的角度进行关门到位的判定。

进一步的，所述基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测还包括：

基于重新校准值和所述加速度计监测的震动的大小对所述陀螺仪的检测结果进行修正以避免温漂和时漂的影响。

进一步的，所述智能门锁关门检测方法还包括：基于预设滤波算法对所述地磁传感器和所述陀螺仪传感器输出的数据的进行滤波，以消除噪声。

进一步的，所述智能门锁关门检测方法还包括：

基于对所述陀螺仪量程的设定对包括来回晃动、慢速关门和快速关门在内的异常情况进行处理。

进一步的，所述智能门锁关门检测方法还包括：

在所述启动时间大于第三预设阈值时关闭所述陀螺仪传感器，采用所述地磁传感器进行关门的监测。

本发明的有益效果为：通过实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；若启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；若启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。实现了在无需对门框进行改造的情况下，使得关门的可靠性更高、成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例提供的智能门锁关门检测方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例提供的智能门锁关门检测方法的另一流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1所示，本发明的实施例提供了一种智能门锁关门检测方法，包括：

101、实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；

102、若启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；

103、若启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。

具体的，当用户短时间内关门时，可以用陀螺仪去计算，陀螺仪在短时间内的精度可以做到大于0.01度，所以可以保证有效的精度。当用户开门长时间后才关门，就可以关闭陀螺仪，保证低功耗。然后用轮询的方式去读取地磁的值，监测是否有回到关门的磁场位置。地磁的精度能做到1度以内。这样的组合和逻辑就可以完美的解决关门监测功能。在保证关门检测可靠性的同时，避免改造的麻烦，更加的节约成本。

在本发明的另一具体实施例中，在智能门锁解锁时分别对陀螺仪传感器和地磁传感器进行校准。

因为目前的智能门锁最基础的功能是指纹解锁，目前市场上主流的指纹解锁的时间一般在500ms至1s之间。那么九轴传感器可以利用开门解锁的这段时间进行校准，所以在客户体验来说不会增加额外的操作，达到无感校准。

一般会在指纹解锁或者密码解锁的反应时间里对传感器进行校准操作。磁传感器校准方法为，取关门状态下静止时候N个点(x,y,z轴)的坐标值，然后计算出各个轴的平均值。该平均值则为当前关门状态下的磁场值。陀螺仪校准方法为，取静止时候陀N个点(陀螺仪x,y,z轴，加速度计x,y,z轴)的坐标值，然后计算出各个轴的平均值。陀螺仪三轴的平均值则为静止转态下陀螺仪的补偿值。加速度计三轴的平均值则为静止状态下加速度的补偿值。其中N均为大于或等于2的整数。

在本发明的一些具体实施例中，通过地磁传感器进行关门的检测具体包括：

获取到的关门状态时地磁的三个轴的平均值作为当前关门状态下的磁场校准值。当开门时候三个轴的值中其中有两个轴的值会因为轴向转动，磁场值发生变化：比如Z轴是垂直于门的，X轴是沿着门的宽方向，Y轴是沿着门的长方向。那么开门时X轴和Z轴的磁场值会发生变化。那地磁的关门检测计算就是当门回到我们磁场校准值时，说明门已经关上。

陀螺仪的关门的检测可通过陀螺仪关门角度计算进行确定：

获取到的原始值(三个轴分别用X，Y，Z)减去步骤1中计算出的offset(Xoffset，Yoffset，Zoffset)，计算出的结果分别为Xgy，Ygy，Zgy。其单位都是LSB

Xgy(LSB)＝X(LSB)-Xoffset(LSB)

Ygy(LSB)＝Y(LSB)-Yoffset(LSB)

Zgy(LSB)＝Z(LSB)-Zoffset(LSB)

将获取到的Xgy，Ygy，Zgy换算成(°/S)的单位，分别记为Xg，Yg，Zg。

陀螺仪可以设定其量程，不同量程对应不同的灵敏度。如设定其量程为2000dps，其灵敏度对应是16.384(LSB/°/S)

Xg(°/S)＝Xgy(LSB)/16.384(LSB/°/S)

Yg(°/S)＝Ygy(LSB)/16.384(LSB/°/S)

Zg(°/S)＝Zgy(LSB)/16.384(LSB/°/S)

计算角度：每次指纹解锁时完成校准过程，之后进入角度计算记为Xp,Yr,Zy。因为陀螺仪所在的PCB板一般是平行于门固定的，所以开门时就是绕着X轴或者Y轴转动。那么绕着某个轴转动，就只需要计算某个轴的角度就可以。计算过程中，每次计算的时间戳(即上次计算和此次计算的时间差，我们记为t)要精准，每次获取到数据后就马上计算。

Xp＝Xg(°/S)*t(S)

Yr＝Yg(°/S)*t(S)

Zy＝Zg(°/S)*t(S)

以上是单一时间戳间隔下计算出的角度。一段时间的角度计算就是对单一的角速度和时间戳进行积分运算得到的结果。

因为陀螺仪会受到时漂，温漂和震动的影响，很容易持续漂移。在这其中可以做一些其他算法来解决漂移问题。可以采用静止状态下重新计算补偿值的方法以及通过加速度计监测的震动的大小对陀螺仪的检测结果进行修正以避免温漂和时漂的影响。

其中在短时间关门的情况下，陀螺仪也会产生时漂、温漂。可以设定陀螺仪静止状态下三个轴的输出阈值，加速度计静止状态下三个轴的输出阈值，利用静止状态下的角速度和加速度阈值来判定当前门是否是静止状态。若是静止状态，重新进入以上的校准计算重新获取补偿值。这样可以完全有效的解决时漂和温漂问题。

无论是碰撞还是敲击都会产生振动，其原理都可以用加速度计和陀螺仪的阈值来判定和检测，假定陀螺仪所在的PCB板是平行于门固定的，那么在碰撞或者敲击时，可以用加速度计的Z轴和陀螺仪3轴的输出来判定。

加速度计的Z轴在垂直于门的状态下，其重力加速度应该为0g，受到的敲击和碰撞时，其绝对值必然会大于0g，而且其波形必然是瞬间到达最大值。陀螺仪三轴数据因为受到震动，必然会有毛刺的波形(极大的瞬时角速度)出现。可以根据不同材质门和不同锁体安装来设定敲门和撞击门的数据阈值大小来进行区分。并且在敲击和撞击的时候，地磁的数据是没有变化的。此时不计算陀螺仪的开门角度。进而避免震动等情况所引起的关门的误判断。

此外因为静止状态下地磁芯片的磁场数据和陀螺仪芯片的陀螺仪数据都会有噪底。根据门锁的应用可采用相应的算法分别处理静止状态下的磁场数据和陀螺仪数据。例如：

假定地磁芯片当前输出的3轴的数据为Xmag，Ymag，Zmag；前一次输出的3轴数据为Xpre，Ypre，Zpre。当前用于计算的3轴的数据Xm，Ym，Zm则为：

Xm＝Xpre*0.8+Xmag*0.2

Ym＝Ypre*0.8+Ymag*0.2

Zm＝Zpre*0.8+Zmag*0.2

此次计算出的Xm，Ym和Zm在下次运算时作为Xpre，Ypre和Zpre来代入计算。

Xpre＝Xm

Ypre＝Ym

Zpre＝Zm

其原理在于每次都将前一次数据的80％作为基准值，后一次数据的20％作为变化值来使静止状态下的噪底减小，数据更平滑，而且数据的迟滞性也小。

在具体实施方式中，陀螺仪静止状态下的校准具体包括：

因为陀螺仪芯片是由MEMS和ASIC两部分组成，无论是因为微机械结构还是因为模拟电路和数字电路，都必然有噪底存在，不同芯片的噪底有不同的范围。可将这个噪底值记为SN，则在陀螺仪静止状态时我们可以用下面的滤波算法来保证陀螺仪静止时的计算结果。以下用陀螺仪X轴来示范计算方法：

if((Xg<SN)&&(Xg>-SN)

{

Xg＝Xg*(0.1*staticnaber)；

if(staticnaber>0)staticnaber--；

}

else

{

Staticnaber＝10；

}

其通过在静止状态下，通过静止检测和滤波运算将噪底误差去除。

参照图2所示，在本发明的另一些具体实施例中，具体包括以下步骤：

201、实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；

202、若启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；

203、若启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。

204、在启动时间大于第三预设阈值时关闭陀螺仪传感器，采用地磁传感器进行关门的监测。

具体的，长时间不关门的状态下(比如超过10分钟还未关门)，可以将陀螺仪断电，从而可以解决：1.陀螺仪功耗高的问题。2.长时间陀螺仪时漂的问题。这时候只要用磁传感器来判定是否关门。磁传感器优点包括功耗极低；按记录当前关门磁场值的方法，不用连续计算磁场值，只需要间隔轮询获取磁场值数据来对比即可。而且长时间不关门的状态在整个门锁应用中极少，所以用磁去判定关门就可以。

再有关门的过程异常：来回晃动，很慢的关门，很快的关门等。对于这类的场景只需要给陀螺仪设定一个合适的量程即可。陀螺仪的量程可以通过驱动的寄存器设置。在量程较高时，陀螺仪的角速度分辨率就无法测量到很低的转速。将陀螺仪的量程设置成500度/秒的量程时，其分辨率较高，可以解决关门过程异常的问题。具体的分辨率可以如下计算得出：

因为陀螺仪的ADC是16bit有符号位输出，那么ADC输出的范围就是±32767(LSB)(正负2的31次幂)。那么就可以计算出每LSB的精度：500/32767＝0.0153(度/秒/LSB)。500(度/秒)的量程和0.0153(度/秒/LSB)的分辨率就足以去计算出关门过程中的异常了。

本发明上述实施例所提供的智能门锁关门检测方法，通过采用六轴陀螺仪传感器(三轴陀螺仪+三轴加速度计)加上三轴地磁传感器来实现，具有成本低、无需改造门框、无需换锁芯、可靠性高等优点。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能门锁关门检测方法，其特征在于，包括：

实时获取智能门锁的解锁状态，在智能门锁解锁后对关门动作的启动时间进行监测；

若所述启动时间小于第一预设阈值则基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测；

若所述启动时间大于第二预设阈值则基于地磁传感器对关门是否到位进行监测。

2.根据权利要求1所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，还包括：

在智能门锁解锁时分别对所述陀螺仪传感器和所述地磁传感器进行校准。

3.根据权利要求1所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，还包括：

基于所述陀螺仪传感器中的加速度计对异常关门进行监测，以避免异常关门的影响。

4.根据权利要求2所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，所述在智能门锁解锁时分别对所述陀螺仪传感器和所述地磁传感器进行校准包括：

获取关门状态下N个点的坐标值，计算出各个轴的平均值并将所述平均值作为关门状态下的所述地磁传感器的磁场值，其中N为大于或等于2的整数；

获取门静止状态下所述陀螺仪传感器中陀螺仪和加速度计中N个点的三轴的平均值，并将对应的平均值分别作为静止状态下所述陀螺仪和所述加速度计的补偿值，其中N为大于或等于2的整数。

5.根据权利要求4所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，所述基于地磁传感器对关门是否到位进行监测包括：

以关门状态下的所述地磁传感器的磁场值作为校准值，并以所述校准值为标准对实时获取的磁场值进行比较，以确定是否关门到位。

6.根据权利要求4所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，所述基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测包括：

基于所述陀螺仪传感器中的所述陀螺仪的补偿值对门转动的角度进行计算，并根据得到的角度进行关门到位的判定。

7.根据权利要求6所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，所述基于陀螺仪传感器对关门是否到位进行监测还包括：

基于重新校准值和所述加速度计监测的震动的大小对所述陀螺仪的检测结果进行修正以避免温漂和时漂的影响。

8.根据权利要求7所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，还包括：基于预设滤波算法对所述地磁传感器和所述陀螺仪传感器输出的数据的进行滤波，以消除噪声。

9.根据权利要求8所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，还包括：

基于对所述陀螺仪量程的设定对包括来回晃动、慢速关门和快速关门在内的异常情况进行处理。

10.根据权利要求9所述的智能门锁关门检测方法，其特征在于，还包括：

在所述启动时间大于第三预设阈值时关闭所述陀螺仪传感器，采用所述地磁传感器进行关门的监测。

Images