具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的重力加速度测量设备结构示意图。

如图1所示，该重力加速度测量设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的存储器(Non-volatileMemory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对重力加速度测量设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，认定为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及重力加速度测量程序。

在图1所示的重力加速度测量设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述重力加速度测量设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的重力加速度测量程序，并执行本发明实施例提供的重力加速度测量方法。

基于上述硬件结构，提出本发明重力加速度测量方法的实施例。

参照图2，图2为本发明重力加速度测量方法第一实施例的流程示意图，提出本发明重力加速度测量方法第一实施例。

在第一实施例中，所述重力加速度测量方法包括以下步骤：

步骤S10：获取复摆状态信息。

应理解的是，本实施例的执行主体是重力加速度测量设备，该设备包括信息采集模块以及信息处理模块。其中，所述信息采集模块用于对计算重力加速度所需要的数据信息进行采集。所述信息处理模块用于根据采集到的数据信息确定本地重力加速度。

需要说明的是，复摆的状态信息是指复摆的当前运动状态。复摆状态信息包括复摆的运动信息、角度信息、摆长信息、摆动幅度等等。在本实施例中，重力加速度测量设备可以通过编码器等装置对复摆状态信息中的角度信息、幅度信息等进行采集，复摆的长度信息可以通过提取存储的数据进行获取。

步骤S20：根据所述复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态。

需要说明的是，当前摆动状态是指复摆当前状态下所处的运动状态。例如简谐运动状态、阻尼运动状态、圆锥摆状态等等。例如复摆在1度摆角为起摆角度时，复摆做阻尼运动，复摆在5度摆角起摆时，复摆做简谐运动。在具体实施中，重力加速度测量设备可以根据复摆摆动的角度信息确定复摆所处的当前摆动状态。

步骤S30：获取所述当前摆动状态下所述复摆的角度变化信息。

需要说明的是，角度变化信息是指复摆在一定时间内复摆摆动角度信息的变化状态。在本实施例中，重力加速度测量设备可以通过编码器等装置记录复摆的角度变化，根据时钟或者其他计时装置对复摆的变化进行计时，根据编码器采集到的角度信息以及各个角度信息对应的时间信息确定复摆的角度变化信息。在复摆的角度采集过程中，可以将复摆的移动的正方向与反方向进行设定，在一定的周期时间内可以对复摆的角度信息进行采集，例如根据时钟信号对复摆的当前的角度信息进行采集，当前时钟信号复摆处于正方向三度时，则当前的复摆角度信息为正三度，同理当某个时钟信号复摆周期处于负方向三度时，则当前的复摆角度信息为负三度。

步骤S40：根据所述角度变化信息确定所述当前摆动状态下的复摆周期。

需要说明的是，复摆周期是指复摆做简谐运动或阻尼运动完成一个完整的运动周期所需要的时间。在复摆周期内，复摆可以完整的做完一次简谐运动或阻尼运动。重力加速度测量设备可以根据接收到的复摆角度信息以及该复摆角度信息对应的时间信息确定复摆周期信号。在本实施例中，重力加速度测量设备可以根据不同采集时刻复摆对应的角度信息确定复摆的周期。当前还可以通过对大量复摆周期取平均值的方式确定复摆周期的准确性。

步骤S50：根据所述复摆周期确定当前位置的重力加速度。

需要说明的是，在本实施例中，在复摆当前状态确定的情况下，复摆周期与当前位置的重力加速度相关。复摆周期受当前位置的重力加速度影响，在复摆的装置信息确定的情况下，复摆周期与当前位置的重力加速度相对应。在具体实施中，重力加速度测量设备可以根据复摆的摆长、摆球的质量、摆球直径等信息建立复摆周期与当前位置重力加速度之间的关系。在确定复摆周期的情况下，通过查询复摆周期与当前位置重力加速度之间的关系确定当前位置的重力加速度。

本实施例提供一种重力加速度测量方法，该方法通过获取复摆状态信息；根据复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态；获取当前摆动状态下复摆的角度变化信息；根据角度变化信息确定当前摆动状态下的复摆周期；根据复摆周期确定当前位置的重力加速度。本实施例通过对复摆的当前摆动状态的确定，获取角度变化信息确定复摆周期，进而确定当前位置的重力加速度，实现了更加准确的测量当前位置的重力加速度。

参照图3，图3为本发明重力加速度测量方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明重力加速度测量方法的第二实施例。

在第二实施例中，所述步骤S20包括：

步骤S201：根据所述复摆状态信息对所述复摆进行受力分析确定所述复摆的第一力矩。

需要说明的是，第一力矩是复摆在当前状态下对复摆进行受力分析情况下得到复摆所受到的力矩。在本实施例中，质量为m的刚体绕固定轴O在竖直平面内做左右摆动，C是该物体的质心，到轴O的距离为h，θ为其摆动角度。若规定右转角为正，此时刚体所受到的第一力矩M₁与角位移方向相反，即有：M₁＝-mghsinθ(1)，其中,M₁为第一力矩，m为复摆的质量，g为重力加速度。在θ当很小的情况下，sinθ≈θ，所以(1)式近似为：M₁＝-mghθ。

步骤S202：根据所述复摆状态信息通过刚体定轴转动定律确定所述复摆的第二力矩。

需要说明的是，第二力矩是在复摆处于当前摆动状态时，通过刚体定轴转动定律计算得到复摆所受到的力矩。在本实施例中，第一力矩与第二力矩相等，二者采取的计算方式并不相同。在本实施例中，重力加速度测量设备可以根据刚体定轴转动定律得到(2)得到复摆的第二力矩，其中，I为该复摆的转动惯量，表示复摆摆动的角加速度。

步骤S203：根据第一力矩与第二力矩相等确定所述复摆的当前摆动状态。

需要说明的是，由于复摆处于同一运动状态下，所以复摆所受到的力矩相同。根据复摆所受力矩的相同可以确定复摆的角加速度与复摆的加速度以及复摆角度之间的关系，进而确定复摆的当前运动状态。

在具体实施中，重力加速度测量设备可以根据上述公式(1)和(2)确定复摆的角加速度与复摆的加速度以及复摆角度之间的关系。在ω²＝mgh/I的情况下，可以根据上述公式(1)的近似式M₁＝-mghθ和公式(2)可以得到公式：(3)。在公式(3)的情况下，可以确定复摆所处的当前摆动状态为简谐运动。

应理解的是，在本实施例中，主要通过复摆在做简谐运动对当前位置的重力加速度进行确定，但是在复摆的起摆角度较小的情况下，复摆受环境因素的影响较大，复摆所做的运动并不是简谐运动，而是阻尼运动。当然在阻尼运动状态下，同样可以通过上述测量方式测量当前位置的重力加速度。

其中，所述步骤S201包括：

步骤S2011：根据所述复摆状态信息确定所述复摆的质心到转轴的距离信息。

需要说明的是，复摆的质心是复摆的质量的中心。转轴是指复摆在摆动时围绕的转动位置即复摆的顶点位置。复摆的摆球的球心到转轴的距离信息等于复摆的摆长。在本实施例中，重力加速度测量设备可以通过对长度测量模块对复摆的质心到转轴的距离信息进行测量，当然也可以通过测量摆杆以及摆球通过计算的方式获取复摆的质心到转轴的距离信息。

步骤S2012：从所述复摆状态信息中提取所述复摆的质量信息以及所述复摆的当前角度信息。

需要说明的是，复摆状态信息包括复摆的质量信息和复摆的当前角度信息。在计算第一力矩时，可以对复摆进行受力分析，需要对复摆的质量信息以及当前角度信息进行采集，进而确定复摆所受到的第一力矩。在具体实施中，重力加速度测量设备可以通过识别特征信息的方式从复摆状态信息中提取复摆的质量信息以及复摆的当前角度信息，当然，重力加速度测量设备还可以重新通过质量测量的方式获取复摆的质量信息以及通过编码器确定复摆的当前角度信息，在此不做具体限定。

步骤S2013：根据所述距离信息、所述质量信息以及所述当前角度信息对所述复摆进行受力分析确定所述复摆的第一力矩。

需要说明的是，在本实施例中，重力加速度测量设备在复摆处于某个角度的状态下，对复摆的进行受力分析可以得到复摆的受力情况。根据复摆的受力情况确定复摆所受到的合力，并将复摆所受的作为第一力矩。

其中，所述步骤S2011包括：

步骤S20111：从所述复摆状态信息中提取所述复摆的摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息。

需要说明的是，复摆包括摆杆以及摆球。复摆状态信息中包括摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息。在计算复摆的质心到转轴的距离信息时，可以利用质心公式，计算出复摆的质心到转轴距离h，其中，指摆杆的单位质量信息，为摆球的单位质量信息，为摆杆的长度信息，为摆球的直径信息。在使用质心公式时需要对摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息进行采集，进而确定复摆的质心到转轴的距离信息。在具体实施中，重力加速度测量设备可以通过也识别特征信息的方式从复摆状态信息中提取摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息，当然，重力加速度测量设备还可以重新通过测量的方式获取摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息，在此不做具体限定。

步骤S20112：根据所述摆球质量信息、所述摆杆质量信息、所述摆球直径信息以及所述摆杆长度信息确定所述复摆的质心到转轴的距离信息。

需要说明的是，在确定摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息的情况下，重力加速度测量设备可以通过质心公式计算出复摆的质心到转轴距离h。

其中，所述步骤S202包括：

步骤S2021：从所述复摆状态信息中提取所述复摆的角加速度信息以及复摆转动惯量信息。

需要说明的是，复摆状态信息包括复摆的角加速度信息和复摆的转动惯量信息。在计算第二力矩时，可以利用刚体定轴转动定律，需要对复摆的角加速度信息和复摆转动惯量信息进行获取，进而确定复摆所受到的第二力矩。在具体实施中，重力加速度测量设备可以通过识别特征信息的方式从复摆状态信息中提取复摆的角加速度信息和复摆转动惯量信息，当然，重力加速度测量设备还可以重新通过测量的方式获取角加速度信息和复摆转动惯量，在此不做具体限定。

步骤S2022：根据所述角加速度信息和所述复摆转动惯量信息通过刚体定轴转动定律确定所述复摆的第二力矩。

需要说明的是，在本实施例中，重力加速度测量设备在复摆处于某个角度的状态下，对复摆利用刚体定轴转动定律可以得到复摆的第二力矩M₂。

本实施例提供一种重力加速度测量方法，该方法通过获取复摆状态信息；根据复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态；获取当前摆动状态下复摆的角度变化信息；根据角度变化信息确定当前摆动状态下的复摆周期；根据复摆周期确定当前位置的重力加速度。本实施例通过对复摆的当前摆动状态的精确确定，进一步精确的获取角度变化信息确定复摆周期，进而确定当前位置的重力加速度，实现了更加准确的测量当前位置的重力加速度。

参照图4，图4为本发明重力加速度测量方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明重力加速度测量方法的第三实施例。

在第三实施例中，所述步骤S40包括：

步骤S401：根据所述复摆角度变化信息确定所述复摆的角度信息以及所述角度信息对应的时间信息。

需要说明的是，角度信息是指复摆在摆动的情况下不同时刻所处的角度信息。在规定正方向的情况下，该角度信息可以是正角度也可以是负角度。时间信息时指当前角度信息的采集时刻。

在具体实施中，重力加速度测量设备可以通过采集到的角度变化信息对不同时间的角度信息进行确定并记录该角度信息采集到的时间信息。例如在采集角度变化信息时可以使用间隔时间相同的时钟信号对角度变化信息进行采集。从采集到的角度变化信息中依次记录角度信息，根据每次获取的角度信息的间隔时间相同，进而确定复摆的每个角度信息以及该角度采集的时刻信息。

步骤S402：根据所述角度信息和所述时间信息确定所述当前状态下的复摆周期。

需要说明的是，在本实施例中，在确定各个角度信息和角度信息对应采集的时间信息时，可以根据相同的角度对应的采集时间信息确定复摆周期。例如在复摆的摆球第一次处于正三度的角度时，记录当前的时间信息，当复摆的摆球第二次到达正三度的角度时，为摆球的返回时间，无需记录；当复摆的摆球第三次到达正三度时，记录当前的时间信息，其中，第一次处于正三度的角度记录的时间信息与第三次处于正三度的角度记录的时间信息为复摆的周期。

所述步骤S50之前还包括：

步骤S501'：根据所述摆球质量信息、所述摆杆质量信息、所述摆球直径信息以及所述摆杆长度信息确定所述复摆的摆球转动惯量以及摆杆转动惯量。

需要说明的是，复摆分为摆球和摆杆，摆球和摆杆都具有一定的质量，同时在摆动时也具有一定的转动惯量。摆球转动惯量与摆球的质量以及摆球到转轴的距离有关，同理摆杆转动惯量与摆杆的质量以及摆杆的长度信息有关。

在具体实施中，重力加速度测量设备可以根据转动惯量公式得到复摆的摆杆转动惯量I₁，根据惯量公式I₁＝(m₁l²)/3，其中，m₁为摆杆质量，l为摆杆长度；摆球转动惯量I₂，根据惯量公式I₂＝m₂L²，其中，m₂为摆球质量，L为球心到转轴的距离。

步骤S502'：根据所述摆球转动惯量、所述摆杆转动惯量以及所述复摆周期确定所述复摆周期与所述重力加速度的对应关系。

需要说明的是，在公式(3)的情况下，可以确定复摆所处的当前摆动状态为简谐运动状态。并且复摆做简谐运动的复摆周期(4)。根据公式(4)、摆球的转动惯量和摆杆转动惯量可以得到复摆周期与重力加速度之间的对应关系g＝[4π²(m₁l²/3+m₂L²)]/[(m₁+m₂)hT²]。

相应的步骤S50为步骤S50'：根据所述复摆周期通过所述对应关系确定当前位置的重力加速度。

需要说明的是，重力加速度测量设备可以根据角度变化信息确定复摆周期，在复摆周期确定的情况下，可以根据上述复摆周期与重力加速度之间的对应关系确定当前位置的重力加速度。

本实施例提供一种重力加速度测量方法，该方法通过获取复摆状态信息；根据复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态；获取当前摆动状态下复摆的角度变化信息；根据角度变化信息确定当前摆动状态下的复摆周期；根据复摆周期确定当前位置的重力加速度。本实施例通过对复摆的当前摆动状态的确定，获取角度变化信息，并根据角度变化信息精确地确定复摆周期，通过复摆周期与重力加速度的对应关系确定当前位置的重力加速度，实现了更加准确的测量当前位置的重力加速度。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有重力加速度测量程序，所述重力加速度测量程序被处理器执行时实现如上文所述的重力加速度测量方法的步骤。

此外，参照图5，本发明实施例还提出一种重力加速度测量装置，所述重力加速度测量装置包括：信息采集模块10、状态确定模块20、周期确定模块30以及重力加速度确定模块40；

所述信息采集模块10，用于获取复摆状态信息；

所述状态确定模块20，用于根据所述复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态；

所述信息采集模块10，还用于获取所述当前摆动状态下所述复摆的角度变化信息；

所述周期确定模块30，用于根据所述角度变化信息确定所述当前摆动状态下的复摆周期；

所述重力加速度确定模块40，用于根据所述复摆周期确定当前位置的重力加速度。

在本实施例中提供一种重力加速度测量装置，该装置通过信息采集模块10获取复摆状态信息；状态确定模块20根据复摆状态信息确定复摆的当前摆动状态；信息采集模块10获取当前摆动状态下复摆的角度变化信息；周期确定模块30根据角度变化信息确定当前摆动状态下的复摆周期；重力加速度确定模块根据复摆周期确定当前位置的重力加速度。本实施例通过对复摆的当前摆动状态的确定，获取角度变化信息确定复摆周期，进而确定当前位置的重力加速度，实现了更加准确的测量当前位置的重力加速度。

在一实施例中，所述状态确定模块20，还用于根据所述复摆状态信息对所述复摆进行受力分析确定所述复摆的第一力矩；根据所述复摆状态信息通过刚体定轴转动定律确定所述复摆的第二力矩；根据第一力矩与第二力矩相等确定所述复摆的当前摆动状态。

在一实施例中，所述状态确定模块20，还用于根据所述复摆状态信息确定所述复摆的质心到转轴的距离信息；从所述复摆状态信息中提取所述复摆的质量信息以及所述复摆的当前角度信息；根据所述距离信息、所述质量信息以及所述当前角度信息对所述复摆进行受力分析确定所述复摆的第一力矩。

在一实施例中，所述状态确定模块20，还用于从所述复摆状态信息中提取所述复摆的摆球质量信息、摆杆质量信息、摆球直径信息以及摆杆长度信息；根据所述摆球质量信息、所述摆杆质量信息、所述摆球直径信息以及所述摆杆长度信息确定所述复摆的质心到转轴的距离信息。

在一实施例中，所述状态确定模块20，还用于从所述复摆状态信息中提取所述复摆的角加速度信息以及复摆转动惯量信息；根据所述角加速度信息和所述复摆转动惯量信息通过刚体定轴转动定律确定所述复摆的第二力矩。

在一实施例中，所述重力加速度确定模块40，还用于根据所述摆球质量信息、所述摆杆质量信息、所述摆球直径信息以及所述摆杆长度信息确定所述复摆的摆球转动惯量以及摆杆转动惯量；根据所述摆球转动惯量、所述摆杆转动惯量以及所述复摆周期确定所述复摆周期与所述重力加速度的对应关系；相应的，所述根据所述复摆周期确定当前位置的重力加速度的步骤包括：根据所述复摆周期通过所述对应关系确定当前位置的重力加速度。

在一实施例中，所述周期确定模块30，还用于根据所述复摆角度变化信息确定所述复摆的角度信息以及所述角度信息对应的时间信息；根据所述角度信息和所述时间信息确定所述当前状态下的复摆周期。

本发明所述重力加速度测量装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。