基于UWB的数据丢失补偿装置及应用该装置的车辆限速方法与流程

本发明属于数据处理，涉及基于uwb的数据丢失补偿装置及应用该装置的车辆限速方法。

背景技术：

1、工业车辆防碰撞系统技术是一种用于保护工业车辆和人员安全的技术，随着工业车辆数量的增加和车厂内的人员数量加大，工业车辆发生碰撞的风险也相应地增大。因此，防碰撞技术成为了工业车辆安全保护的重要手段之一。

2、现今，高科技技术的应用使得工业车辆防碰撞技术发展得非常迅速。工业车辆防碰撞系统可以采用多种传感器监控车辆和周围环境信息，例如，uwb、超声波传感器、雷达传感器、光电传感器、ai摄像头等。这些传感器可以监测到车辆周围的障碍物和其他安全因素，为驾驶员提供及时的安全警告和提示。另外，防碰撞系统还能限制车辆速度，防止车辆失控或超过安全速度。

3、现有的防撞方法均是在数据传输及时且准确的情况下运行的，例如申请号为cn202111407734.8的中国专利，公开了一种基于uwb的叉车防碰撞方法，包括基站和标签，基站包含uwb模组和mcu控制器，uwb模组采用dw1000芯片，dw1000芯片通过twr定位算法实现基站与标签之间的测距并传输给mcu，基站程序里包含基站和标签的测距两套算法，实现基站与基站、基站与标签之前的测距，mcu控制器内部设置有距离报警阈值，当dw1000芯片检测到距离小于阈值时，基站和标签上的警报灯发出报警信号。上述技术方案中如果uwb模组产品自身或者所述环境无信号等，可能会存在数据无法及时发出或者丢失的情况，导致车辆无法及时报警或限速，存在安全隐患。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种基于uwb的数据丢失补偿方法，旨在提高数据传输的及时性及准确性。

2、第一方面，本发明提供了一种基于uwb的数据丢失补偿装置，包括安装在车辆上的uwb基站、人员配带的uwb标签、速度采集模块、数据处理模块，所述速度采集模块：用于获取车辆的速度v并计算车辆自身位移δs；

3、所述uwb基站：用于获取uwb标签距离车辆的相对距离δl；

4、所述数据处理模块：用于接收速度采集模块、uwb基站发送数据，定时计算k＝δl/δs，得到k1、k2、k3···kn，拟合k与时间t的关系曲线k＝at+b；当所述数据处理模块判断tn时刻的相对距离δl超时未收到时，根据关系曲线k＝at+b获取tn时刻的k值，根据tn时刻的车辆自身位移δs值，通过k＝δl/δs，计算tn时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值。

5、进一步地，还包括中控显示模块，当tn时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于δl的限速区域范围时，所述数据处理模块向中控显示模块发送碰撞报警信号。

6、进一步地，还包括限速控制器，所述数据处理模块根据关系曲线k＝at+b获取tn+1时刻的k值，根据车辆的速度v预估tn+1时刻的车辆自身位移δs值，通过k＝δl/δs，计算tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值；当tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于预设范围时，所述数据处理模块向限速控制器发送限速信号。

7、进一步地，还包括电子控制器ecu，所述限速控制器收到数据处理模块发送限速信号后，通过模拟加速踏板将限速时的电压值发送至电子控制器ecu，实现车辆的限速及停车。

8、进一步地，所述数据处理模块获取加速踏板提供的踏板电压u，当车辆加速或减速时，定时获取所述踏板电压变化值δu，根据车辆的速度v及踏板电压变化值δu预估tn+1时刻的车辆自身位移δs值。

9、进一步地，所述δl的限速区域范围根据车辆的速度v对应的刹车距离提前标定。

10、第二方面，本发明提供了一种车辆限速方法，该方法应用于上述基于uwb的数据丢失补偿装置，包括以下步骤：

11、s1：设定uwb标签距离车辆的限速区域长度范围；

12、s2：通过uwb基站实时获取uwb标签距离车辆的相对距离δl；

13、s3：定时计算k＝δl/δs，得到k1、k2、k3···kn，拟合k与时间t的关系曲线k＝at+b；当数据处理模块判断tn时刻的相对距离δl超时未收到时，根据关系曲线k＝at+b获取tn时刻的k值，根据tn时刻的车辆自身位移δs值，通过k＝δl/δs，计算tn时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值；

14、s3：判断tn时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值是否小于设定uwb标签距离车辆的限速区域长度范围阈值1；

15、s4：若小于，则数据处理模块向中控显示模块发送碰撞报警信号，提醒司机减速。

16、进一步地，在s4步骤之后，还包括以下步骤：

17、s5：根据关系曲线k＝at+b获取tn+1时刻的k值，根据车辆的速度v预估tn+1时刻的车辆自身位移δs值，通过k＝δl/δs，计算tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值；当tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于设定uwb标签距离车辆的限速区域长度范围阈值2；

18、s6：若小于，则数据处理模块向限速控制器发送限速信号；

19、s7：限速控制器通过模拟加速踏板将限速时的电压值给发送至电子控制器ecu，实现车辆的限速及停车。

20、第三方面，本发明提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有程序指令，其中，在程序指令运行时控制管理系统存储介质所在设备执行上述任意一项的车辆限速方法。

21、第四方面，本发明提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一项的车辆限速方法。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、1、可以弥补车辆相对于标签的丢失数据，降低车辆的安全隐患。本发明通过实时获取uwb基站距离标签的距离数据，并记录历史数据，通过每两次距离值差值，预估对应时间段车辆相对于标签的移动距离，并计算该时间段车辆自身移动距离，通过连续计算相对距离与车辆自身运动距离的比例，计算车辆速度在相对标签方向上的分量，当标签距离丢失后，可通过该分量值估算车辆与标签的相对位移，执行相应的控制指令，从而降低车辆碰撞安全隐患。

24、2、可以有效预估车辆相对于标签的相对距离，当车辆可能出现碰撞时使车辆限速。本发明可以通过定时计算uwb标签距离车辆的相对距离δl与车辆自身位移δs之间的比例k，拟合k与时间t的关系曲线k＝at+b，计算tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值；当tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于预设范围时，所述数据处理模块向限速控制器发送限速信号。

技术特征：

1.一种基于uwb的数据丢失补偿装置，包括安装在车辆上的uwb基站、人员配带的uwb标签、速度采集模块、数据处理模块，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括中控显示模块，当tn时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于δl的限速区域范围时，所述数据处理模块向中控显示模块发送碰撞报警信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括限速控制器，所述数据处理模块根据关系曲线k＝at+b获取tn+1时刻的k值，根据车辆的速度v预估tn+1时刻的车辆自身位移δs值，通过k＝δl/δs，计算tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值；当tn+1时刻的uwb标签距离车辆的相对距离δl值小于预设范围时，所述数据处理模块向限速控制器发送限速信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括电子控制器ecu，所述限速控制器收到数据处理模块发送限速信号后，通过模拟加速踏板将限速时的电压值发送至电子控制器ecu，实现车辆的限速及停车。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块获取加速踏板提供的踏板电压u，当车辆加速或减速时，定时获取所述踏板电压变化值δu，根据车辆的速度v及踏板电压变化值δu预估tn+1时刻的车辆自身位移δs值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述δl的限速区域范围根据车辆的速度v对应的刹车距离提前标定。

7.一种车辆限速方法，其特征在于应用权利要求1所述的基于uwb的数据丢失补偿装置，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在s4步骤之后，还包括以下步骤：

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有程序指令，其中，在所述程序指令运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行权利要求7或8中任意一项所述的车辆限速方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求7或8中任意一项所述的车辆限速方法。

技术总结本发明属于自动检测技术领域，公开了基于UWB的数据丢失补偿装置及应用该装置的车辆限速方法，通过速度采集模块获取车辆的速度V并计算车辆自身位移ΔS，UWB基站获取UWB标签距离车辆的相对距离ΔL，数据处理模块定时计算K＝ΔL/ΔS，得到K1、K2、K3…Kn，拟合K与时间T的关系曲线K＝aT+b，当Tn时刻的相对距离ΔL超时未收到时，计算预估Tn时刻的UWB标签距离车辆的相对距离ΔL值。本发明可以弥补车辆相对于标签的丢失数据，预估下一时刻车辆相对于标签的数据，降低车辆的安全隐患，降低车辆碰撞风险。技术研发人员：侯靖,李飞,姚欣受保护的技术使用者：河南嘉晨智能控制股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25