技术领域
[0001] 本发明涉及叉车技术领域，具体涉及一种叉车防碰撞系统及其控制方法。
相关背景技术
[0002] 叉车，也称为叉式起重机或叉装车，是一种用于搬运和堆放货物的机械设备。它通常用于仓库、物流中心、制造业和建筑工地等场所，可以提高货物的搬运效率和减轻人工劳动强度。
[0003] 叉车防碰撞系统是一种用于增强叉车安全性能的技术系统。该系统通过监测叉车周围的环境，并警示或干预操作员以避免碰撞和事故发生。
[0004] 在叉车领域，超声波雷达是一种常见的雷达技术，被广泛应用于叉车的障碍物检测和避免系统中。超声波雷达的主要原理是通过发射超声波脉冲，并测量其返回时间来确定障碍物的距离和位置。
[0005] 现有技术存在以下不足：现有技术的叉车防碰撞系统无法对超声波雷达的异常检测状态进行智能化监测，当超声波雷达的检测状态受到影响时，无法及时发现，系统可能无法准确地检测周围的障碍物，无法及时察觉潜在的碰撞危险，从而导致事故发生。
[0006] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
具体实施方式
[0058] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0059] 本发明提供了如图1所示的一种叉车防碰撞系统，包括数据采集模块、监测模块、比对分析模块、影响情况分析模块以及预警模块；
[0060] 数据采集模块，采集超声波雷达障碍物检测时的数据信息，包括检测状态信息和自身运行状态信息，采集后，将检测状态信息和自身运行状态信息传递至监测模块；
[0061] 检测状态信息包括接收器动态范围偏差和发射器发射频率波动系数，采集后，数据采集模块将接收器动态范围偏差和发射器发射频率波动系数分别标定为DTPμ和PLBμ；
[0062] 超声波雷达的发射器是超声波雷达系统的重要组成部分，其主要作用是发出超声波信号，用于探测和测量周围环境中的障碍物，超声波雷达的接收器是超声波雷达系统的重要组成部分，其主要作用是接收和处理回波信号，用于测量和分析来自周围环境中障碍物的超声波信号；
[0063] 超声波雷达接收器的动态范围偏差，指接收器的实际动态范围与标准动态范围之间的偏差，如果接收器的动态范围偏差较大，可能会出现以下影响：
[0064] 信号饱和：如果实际动态范围偏向高端，即对较强的信号过于敏感，当接收到较强的回波信号时，可能会导致接收器饱和，这会使得接收器无法准确测量和解析强回波信号，从而影响对障碍物的检测和距离测量；
[0065] 信号丢失：如果实际动态范围偏向低端，即对较弱的信号不敏感，当回波信号强度较弱时，接收器可能无法正确检测到信号，导致信号丢失，这将导致无法准确测量较远的障碍物或细微的变化；
[0066] 测量误差增加：实际动态范围与标准动态范围的偏差增大可能会导致测量误差的增加，当实际动态范围无法覆盖实际工作环境中的较强和较弱回波信号时，测量结果可能会受到较大的误差影响，降低测量的准确性和可靠性；
[0067] 因此，采集接收器动态范围偏差，可及时发现接收器动态范围偏差导致的超声波雷达异常的情况；
[0068] 接收器动态范围偏差获取的步骤如下：
[0069] S1、获取实际测量的动态范围，包括以下步骤：
[0070] a、确定最小可检测信号强度，将最小可检测信号强度标定为MDS；
[0071] MDS是接收器可以可靠检测到的最小信号强度，MDS定义为信噪比达到某个预定值时的信号强度；
[0072] b、确定最大可接受信号强度，将最大可接受信号强度标定为MAS；
[0073] MAS是接收器可以处理的最大信号强度，超过这个强度可能会导致信号失真或饱和；
[0074] c、计算接收器实际动态范围，依据的公式为：实际动态范围＝20×log10(MAS/MDS)；
[0075] S2、确定接收器的标准动态范围；
[0076] 查阅超声波雷达系统的规范或标准，找到制造商定义的标准动态范围要求；
[0077] S3、计算动态范围偏差，依据的公式为：动态范围偏差＝|实际动态范围‑标准动态范围|；
[0078] S4、通过动态范围偏差数值获取接收器动态范围偏差DTPμ；
[0079] 需要说明的是，超声波雷达系统提供软件界面或应用程序编程接口(API)，通过这些接口可以实时获取接收器的信号强度信息，软件界面和API可以提供实时的信号强度值，包括最小可检测信号强度和最大可检测信号；
[0080] 超声波雷达发射器发射频率波动大可能会对障碍物检测造成一些影响，包括：
[0081] 范围模糊：频率波动大可能导致超声波传播的速度发生变化，从而导致范围测量结果的不准确性，当发射频率波动较大时，超声波的传播速度也会有相应的波动，这可能导致距离测量的不确定性和范围模糊；
[0082] 接收器匹配问题：超声波雷达通常使用脉冲回波的方式进行障碍物检测，如果发射频率波动大，接收器的设计与发射频率不匹配，可能导致接收器无法准确接收到回波信号，从而影响障碍物检测的准确性和稳定性；
[0083] 距离测量误差：超声波雷达常用时间差测量来计算障碍物的距离，频率波动大可能导致超声波的脉冲宽度发生变化，进而影响时间差测量的准确性，这可能导致距离测量结果的偏差和误差增大；
[0084] 速度测量误差：一些超声波雷达系统可以通过多普勒效应进行目标速度测量，频率波动大可能导致多普勒频移的不准确性，从而影响速度测量的准确性；
[0085] 因此，采集发射器发射频率的波动情况，可及时发现发射器发射频率波动较大导致的超声波雷达异常的情况；
[0086] 发射器发射频率波动系数获取的逻辑如下：
[0087] S1、获取T时间内不同时刻的发射器发射频率，将发射器发射频率标定为Pi，i表示不同时刻的发射器发射频率的编号，i＝1、2、3、4、……、N，N为正整数；
[0088] S2、求出T时间内不同时刻的发射器发射频率的标准差，将标准差标定为s1，标准差s1的计算公式为：
[0089] ，
[0090] 其中，为不同时刻的发射器发射频率的平均值，
[0091] S3、通过T时间内不同时刻的发射器发射频率的标准差s1获取发射器发射频率波动系数PLBμ；
[0092] 需要说明的是，发射器发射频率的标准差s1越小，表明发射器发射频率的波动越小，发射器发射频率的标准差s1越大，表明发射器发射频率的波动越大；
[0093] 获取超声波雷达发射器的工作频率，可以使用以下方法：
[0094] 频谱分析仪：使用频谱分析仪可以实时监测和分析超声波雷达发射器的频谱，将频谱分析仪与发射器的输出信号连接，然后观察频谱分析仪显示的频谱图，从频谱图中可以读取发射器的工作频率；
[0095] 频率计：使用频率计可以直接测量超声波雷达发射器的输出频率，将频率计与发射器的输出信号连接，然后读取频率计显示的频率值；
[0096] 示波器：示波器可以用于实时观察超声波雷达发射器的输出信号波形，将示波器与发射器的输出信号连接，然后观察示波器显示的波形图，通过计算波形的周期或频率，可以获取发射器的工作频率；
[0097] 自身运行状态信息包括发射器与接收器最差频率匹配度，采集后，数据采集模块将发射器与接收器最差频率匹配度标定为PPDμ；
[0098] 发射器与接收器最差频率匹配度获取的逻辑如下：
[0099] S1、获取发射器的发射频率和对应发射频率发送后接收器的接收频率，将发射器的发射频率和接收器的接收频率分别标定为f1和f2；
[0100] S2、计算发射器与接收器频率匹配度，将发射器与接收器频率匹配度标定为PPx，依据的公式为：PPx＝|f1‑f2|/fref，式中，fref是预设的频率参考值(通常是设计要求或标准中规定的频率)，发射器与接收器频率匹配度的值越接近零(即发射器与接收器频率匹配度越小)，表明发射器和接收器的频率越匹配；
[0101] S3、获取T时间内不同时刻的发射器与接收器频率匹配度PPx建立数据集合，x＝1、2、3、4、……、v，v为正整数，将数据集合标定为A，则A＝{PPx}＝{PP1、PP2、…、PPv}，v为正整数；
[0102] S4、将数据集合A内的PPx按照顺序进行排序，获取数据集合内PPx的最大值，将数据集合内PPx的最大值标定为PPmax，则发射器与接收器最差频率匹配度获取的表达式为：PPDμ＝PPmax；
[0103] 监测模块，将超声波雷达障碍物检测时的检测状态信息和自身运行状态信息进行综合分析，生成影响指数，并将影响指数传递至比对分析模块；
[0104] 监测模块获取到接收器动态范围偏差DTPμ、发射器发射频率波动系数PLBμ以及发射器与接收器最差频率匹配度PPDμ后，建立数据分析模型，对超声波雷达障碍物检测时的状态进行综合分析，并生成影响指数YXZμ，依据的公式为：
[0105] ，
[0106] 式中，α、β、γ分别为接收器动态范围偏差DTPμ、发射器发射频率波动系数PLBμ以及发射器与接收器最差频率匹配度PPDμ的预设比例系数，且α、β、γ均大于0；
[0107] 由公式可知，接收器动态范围偏差越大、发射器发射频率波动系数越大、发射器与接收器最差频率匹配度越高，即影响指数YXZμ的表现值越大，表明超声波雷达进行障碍物检测时准确度受到的影响越高，接收器动态范围偏差越小、发射器发射频率波动系数越小、发射器与接收器最差频率匹配度越低，即影响指数YXZμ的表现值越小，表明超声波雷达进行障碍物检测时准确度受到的影响越低；
[0108] 比对分析模块，将超声波雷达障碍物检测时生成的影响指数与影响指数参考阈值进行比对，生成高影响信号和低影响信号，并将高影响信号传递至影响情况分析模块；
[0109] 比对分析模块接收到超声波雷达障碍物检测时生成的影响指数后，将影响指数与影响指数参考阈值进行比对，若影响指数大于等于影响指数参考阈值，表明超声波雷达进行障碍物检测时准确度受到的影响高，则通过比对分析模块生成高影响信号传递至影响情况分析模块，若影响指数小于影响指数参考阈值，表明超声波雷达进行障碍物检测时准确度受到的影响低，则通过比对分析模块生成低影响信号传递至影响情况分析模块；
[0110] 影响情况分析模块，获取到超声波雷达障碍物检测时生成的高影响信号后，将超声波雷达障碍物检测时后续生成若干个影响指数建立数据集合，对数据集合内的影响指数进行分析，分析出超声波雷达障碍物检测时受到的影响情况，并将分析出的结果传递至预警模块；
[0111] 影响情况分析模块，获取到超声波雷达障碍物检测时生成的高影响信号后，将超声波雷达障碍物检测时后续生成若干个影响指数建立数据集合，并将数据集合标定为M，则M＝{YXZμ}＝{YXZ1、YXZ2、…、YXZo}，计算若干个影响指数的平均值与标准差；
[0112] 上述数据集合M内影响指数的平均值的计算公式为：
[0113]
[0114] 上述数据集合M内影响指数的标准差的计算公式为：
[0115] ；
[0116] 式中，μ＝1、2、3、4、……、o，o为正整数， 为数据集合内影响指数的平均值，s2为数据集合内影响指数的标准差；
[0117] 将数据集合内影响指数的平均值 和标准差s2分别与影响指数参考阈值YZ1和标准差参考阈值YZ2进行比对，生成如下情况：
[0118] 若 ，表明数据集合内的影响指数普遍存在影响指数小于影响指数参考阈值的情况，表明超声波雷达障碍物检测时生成的高影响信号为突发性情况，则通过影响情况分析模块生成突发性高影响信号，并将信号传递至预警模块，不通过预警模块发出预警提示；
[0119] 若 或者 ，表明数据集合内的影响指数并非普遍存在影响指数小于影响指数参考阈值的情况，表明超声波雷达障碍物检测时生成的高影响信号并非为突发性情况，则通过影响情况分析模块生成非突发性高影响信号，并将信号传递至预警模块，通过预警模块发出预警提示，提示驾驶人员超声波雷达障碍物检测时准确度受到的影响较高，需要及时进行维护，使超声波雷达处于高准确度的检测状态下再继续运行，从而使驾驶人员及时发现超声波雷达障碍物检测时准确度受到高影响的问题，通过超声波雷达实现对周围的障碍物进行准确地检测，避免碰撞事故的发生；
[0120] 本发明通过对超声波雷达障碍物检测时的状态进行监测，实时了解超声波雷达障碍物检测时的状态，当超声波雷达进行障碍物检测时准确度受到的影响较高时，提示驾驶人员停止叉车作业，并对超声波雷达进行维护，使超声波雷达处于高准确度的检测状态下再继续运行，从而通过超声波雷达实现对周围的障碍物进行准确地检测，避免碰撞事故的发生；
[0121] 本发明通过对超声波雷达障碍物检测时的状态进行监测，排除超声波雷达障碍物检测时生成的突发性高影响信号而预警的情况，提高对超声波雷达障碍物检测时的信任度。
[0122] 本发明提供了如图2所示的一种叉车防碰撞控制方法，包括以下步骤：
[0123] 采集超声波雷达障碍物检测时的数据信息，包括检测状态信息和自身运行状态信息；
[0124] 将超声波雷达障碍物检测时的检测状态信息和自身运行状态信息进行综合分析，生成影响指数；
[0125] 将超声波雷达障碍物检测时生成的影响指数与影响指数参考阈值进行比对，生成高影响信号和低影响信号；
[0126] 获取到超声波雷达障碍物检测时生成的高影响信号后，将超声波雷达障碍物检测时后续生成若干个影响指数建立数据集合，对数据集合内的影响指数进行分析，分析出超声波雷达障碍物检测时受到的影响情况，并对分析出的结果发出预警提示或者不发出预警提示；
[0127] 本发明实施例提供的一种叉车防碰撞控制方法，通过上述一种叉车防碰撞系统来实现，一种叉车防碰撞控制方法的具体方法和流程详见上述一种叉车防碰撞系统的实施例，此处不再赘述。
[0128] 上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
[0129] 上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
[0130] 本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a‑b，a‑c，b‑c，或a‑b‑c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0131] 应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0132] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
[0133] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0134] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0135] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。
[0136] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read‑only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0137] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
