【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高空作業車領域，具體為一種高空作業車安全輔助系統及其工作方法。
技術介紹
1、高空作業車是一種需要在高空進行操作的行業中的特種車輛。這種車設計用于安全、有效地將工作人員和設備升到工作高度，提供穩定的平臺進行各種高空作業，因此安全性對高空車來講是非常重要的一個指標。高空作業車的結構一般包括車體和剪式升降機，剪式升降機包括下平臺、剪叉支架和上平臺。
2、高空作業車通常用于建筑、公路建設、電力檢修和其他工程項目場景，在這些復雜的工作場景中，車輛往往會以舉升的狀態工作或者行走，在車輛舉升的狀態下，車輛面積較大，全方位會遇到很多障礙物，操作人員在操作的過程中在遇到操作不當或者視野盲區的情況，會發生車輛與障礙物碰撞的情況，會造成人員的傷亡和經濟的損失。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高空作業車安全輔助系統及其工作方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種高空作業車安全輔助系統，包括上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、中央處理器、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元，所述中央處理器分別與上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元通訊連接；
4、所述上平臺檢測單元設置于上平臺，其包括第一超聲波檢測模塊和第一微處理器，所述第一超聲波檢測模塊檢測障礙物與上平臺的距離；
5、所述剪叉支架檢測單元設置
6、所述下平臺檢測單元設置于下平臺，其包括激光雷達、第三超聲波檢測模塊和第三微處理器，所述激光雷達檢測前方障礙物的距離和移動速度信息，所述第三超聲波檢測模塊檢測高空作業車在轉彎或者倒車的時候在操作員視野盲區出現的障礙物。
7、進一步地，所述上平臺檢測單元包括四組環布于上平臺四周的第一超聲波檢測模塊；所述上平臺檢測單元還包括第一無線通訊單元，所述第一微處理器分別與第一超聲波檢測模塊和第一無線通訊單元電連接。
8、進一步地，所述剪叉支架檢測單元的個數與高空作業車的剪叉支架的節點個數相同，剪叉支架檢測單元一一對應地設置于節點上；所述剪叉支架檢測單元還包括第二無線通訊單元，所述第二微處理器分別與第二超聲波檢測模塊和第二無線通訊單元電連接。
9、進一步地，所述下平臺檢測單元包括四組環布于下平臺四周的第三超聲波檢測模塊；所述下平臺檢測單元還包括第三無線通訊單元，所述第三微處理器分別與第三超聲波檢測模塊、激光雷達、第三無線通訊單元電連接。
10、本專利技術還提供一種如上所述高空作業車安全輔助系統的工作方法，包括：
11、步驟1，在高空作業車上搭建高空作業車安全輔助系統；
12、步驟2，處理高空作業車安全輔助系統中超聲波數據，全方位檢測近距離障礙物，并利用cdma解決高空作業車安全輔助系統中超聲波模塊所存在的同頻干擾影響；
13、步驟3，處理高空作業車安全輔助系統中激光雷達的數據，得到車輛行駛前方障礙物的距離和速度，并利用dbscan算法將得到的障礙物的距離和速度二維數據進行聚類，將不同的障礙物分為不同的簇；
14、步驟4，計算聚類的每個簇內所有的簇中心，計算其到高空作業車之間的距離，選擇距離最小的障礙物，當距離小于預警距離時，警示燈單元亮，并且語音播報單元開始報警，車輛控制單元利用滑膜控制器實現對車輛速度的控制。
15、進一步地，所述步驟2包括：
16、利用超聲波檢測模塊向一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，遇到障礙物后反射回來，超聲波檢測模塊收到反射波后停止計時，并且通過cdma解決超聲波測距過程中的同頻干擾問題，測量距離公式為其中r為測量距離，t為超聲波從發射到接收的時間，v為超聲波在空氣中的傳播速度，第一超聲波檢測模塊、第二超聲波檢測模塊、第三超聲波檢測模塊通過分別通過第一微處理器、第二微處理器、第三微處理器處理信息，每個微處理器都可以得到一個一維數組{r1,r2…ri}，其中r1，r2…ri代表各超聲波檢測模塊所測距離，當高空作業車在工作過程中所測距離r小于預設的預警距離rx時，語音播報單元開始報警。
17、進一步地，所述通過cdma解決超聲波測距過程中的同頻干擾問題包括：
18、為每一個超聲波檢測模塊分配一個特定的擴頻碼c(t)，超聲波檢測模塊發送的波信號為a(t)，則擴頻后的信號s(t)為：
19、s(t)＝a(t)*c(t)
20、其中*表示為乘法操作；
21、接收端收到的混合信號r(t)是發送信號經過傳播和干擾后的疊加：
22、
23、其中，ni(t)表示來自其他超聲波檢測模塊的干擾信號，n表示超聲波檢測模塊的總數，i表示超聲波檢測模塊的數量；
24、在接收端，為了避免其他超聲波檢測模塊回波信號或者干擾信號的影響，通過與特定的擴頻碼c(t)進行相關運算來判斷接收到的信號是否為特定檢測模塊發出的信號，相關的計算公式為：
25、
26、其中，ys(t)為解擴之后超聲波收到的信號，yni(t)為干擾信號的解擴輸出，趨近于0。
27、進一步地，所述步驟3中，激光雷達通過回波信號檢測障礙物的距離和速度，方法包括：
28、s101：激光雷達發射線性調頻連續波，回波信號sr(t)為接收到的目標發射信號，在發射時間t時刻接收的信號可以表示為：
29、sr(t)＝acos(2πf0(t-τ)+πβ(t-τ)2)
30、其中a是信號幅度，f0是載波頻率，β是調頻率，信號是往返時間，r為目標距離，c是光速；
31、s102：將接收到的回波信號sr(t)與發射信號進行混頻，得到的中頻信號si(t)表示如下：
32、
33、其中，為多普勒頻移，λ是波長，v為目標速度；
34、s103：對處理得到的中頻信號的每個脈沖都進行一維快速傅里葉變換，將時域信號轉換到頻域，在一個脈沖周期t內進行采樣，采樣得到的數據為x[n]，對x[n]進行快速傅里葉變換：
35、
36、其中，n是采樣點數，m為數據個數，j為虛數單位，滿足j2＝-1，k為頻率索引，通過快速傅里葉變換得到的頻譜峰值k*對應的頻率為ts為采樣周期，距離信息通過下面的關系式得到：
37、
38、s104：多個脈沖周期的距離快速傅里葉變換結果為x[r,mt]，其中r為距離，nt表示不同脈沖周期，對每一列x[r,nt]進行快速傅里葉變換得到多普勒頻域信號s[r,q]：
39、
40、其中，e為自然常數，m是脈沖周期數，q表示為速度索引，通過兩次快速傅里葉變換，得到的頻譜峰值q*對應的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，包括上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、中央處理器、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元，所述中央處理器分別與上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元通訊連接；
2.根據權利要求1所述的一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，所述上平臺檢測單元包括四組環布于上平臺四周的第一超聲波檢測模塊；所述上平臺檢測單元還包括第一無線通訊單元，所述第一微處理器分別與第一超聲波檢測模塊和第一無線通訊單元電連接。
3.根據權利要求1所述的一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，所述剪叉支架檢測單元的個數與高空作業車的剪叉支架的節點個數相同，剪叉支架檢測單元一一對應地設置于節點上；所述剪叉支架檢測單元還包括第二無線通訊單元，所述第二微處理器分別與第二超聲波檢測模塊和第二無線通訊單元電連接。
4.根據權利要求1所述的一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，所述下平臺檢測單元包括四組環布于下平臺四周的第三超聲波檢測模塊；所述下平臺檢測單元還包括第三無線通訊單元，
5.一種如權利要求1-4中任一所述高空作業車安全輔助系統的工作方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的一種高空作業車安全輔助系統的工作方法，其特征在于，所述步驟2包括：
7.根據權利要求6所述的一種高空作業車安全輔助系統的工作方法，其特征在于，所述通過CDMA解決超聲波測距過程中的同頻干擾問題包括：
8.根據權利要求5所述的一種高空作業車安全輔助系統的工作方法，其特征在于，所述步驟3中，激光雷達通過回波信號檢測障礙物的距離和速度，方法包括：
9.根據權利要求5所述的一種高空作業車安全輔助系統的工作方法，其特征在于，所述步驟4中滑膜控制器控制速度的方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，包括上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、中央處理器、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元，所述中央處理器分別與上平臺檢測單元、下平臺檢測單元、剪叉支架檢測單元、語音播報單元、警示燈單元、車輛控制單元通訊連接；
2.根據權利要求1所述的一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，所述上平臺檢測單元包括四組環布于上平臺四周的第一超聲波檢測模塊；所述上平臺檢測單元還包括第一無線通訊單元，所述第一微處理器分別與第一超聲波檢測模塊和第一無線通訊單元電連接。
3.根據權利要求1所述的一種高空作業車安全輔助系統，其特征在于，所述剪叉支架檢測單元的個數與高空作業車的剪叉支架的節點個數相同，剪叉支架檢測單元一一對應地設置于節點上；所述剪叉支架檢測單元還包括第二無線通訊單元，所述第二微處理器分別與第二超聲波檢測模塊和第二無線通訊單元電連接。
4.根據權利要求1所述的一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊秦敏，宋新輝，李宇哲，曹偉偉，
申請(專利權)人：湖州師范學院，
類型：發明
國別省市：
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