[发明专利]基于随机森林算法的带电作业防护帽

权利要求书

1.基于随机森林算法的带电作业防护帽，包括防护帽本体，其特征在于，还包括嵌固在防护帽内帽体和外帽体之间的感应验电模块和超声测距模块；

感应验电模块包括：信号感应电路(1-1)、放大滤波电路(1-2)、整流电路(1-3)和检测电路(1-4)，信号感应电路(1-1)用于感应当前环境的电磁场强度、并将磁场强度转换为电压信号，信号感应电路(1-1)的电压信号输出端连接放大滤波电路(1-2)的电压信号输入端，放大滤波电路(1-2)的电压信号输出端连接整流电路(1-3)的电压信号输入端，整流电路(1-3)的电压信号输出端连接检测电路(1-4)的电压信号输入端；

超声测距模块包括：FPGA(2-2)、发射驱动电路(2-6)、发射探头(2-7)、接收探头(2-8)、接收放大电路(2-5)和A/D转换电路(2-4)，FPGA(2-2)的发射信号输出端连接发射驱动电路(2-6)的发射信号输入端，发射驱动电路(2-6)的驱动信号输入端连接发射探头(2-7)的驱动信号输入端，发射探头(2-7)在接到驱动信号之后发出超声波，接收探头(2-8)接收超声波回波、并将超声波信号转换为电信号，接收探头(2-8)的电信号输出端连接接收放大电路(2-5)的电信号输入端，接收放大电路(2-5)的放大信号输出端连接A/D转换电路(2-4)的模拟信号输入端，A/D转换电路(2-4)的数字信号输出端连接FPGA(2-2)的信号存储端，FPGA(2-2)的频率控制信号输出端连接A/D转换电路(2-4)的频率控制信号输入端；

FPGA(2-2)内包括以下软件实现的单元：

存储单元：用于存储A/D转换电路(2-4)存入的数字信号，

控制单元：用于向A/D转换电路(2-4)发送写入频率控制信号，

发射单元：用于向发射驱动电路(2-6)发送驱动信号，

NiosII处理器：

提取存储单元存入的所有数字信号的特征值，并对每个数字信号对应时间内是否存在障碍物进行标记，将所有数字信号的特征值作为输入信号，将所有数字信号的障碍物标记作为输出信号，利用随机森林算法进行训练获得随机森林分类器，

提取存储单元当前时刻存入的数字信号S的特征值，将数字信号S的特征值输入到随机森林分类器中，获得数字信号S对应的障碍物标记，

当数字信号S对应时间内存在障碍物标记时，利用数字信号S中电压最大值所对应的时间t计算障碍物的距离d＝0.5vt，其中v为发射波速度。

2.根据权利要求1所述的基于随机森林算法的带电作业防护帽，其特征在于，感应验电模块还包括报警电路(1-5)，检测电路(1-4)的电压信号输出端连接报警电路(1-5)的电压信号输入端。

3.根据权利要求1或2所述的基于随机森林算法的带电作业防护帽，其特征在于，超声测距模块还包括：温度传感器和显示器，FPGA(2-2)内还包括：显示单元和测温单元，

温度传感器用于采集前方障碍物的温度，并将障碍物温度通过测温单元发送至NiosII处理器，

NiosII处理器将障碍物的距离通过显示单元发送至显示器。

4.根据权利要求1所述的基于随机森林算法的带电作业防护帽，其特征在于，放大滤波电路(1-2)包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和放大器U1A，

电阻R1的一端同时连接电阻R4的一端、电容C1的一端和放大器U1A的反相输入端，

电阻R2的一端同时连接电阻R3的一端、电容C2的一端和放大器U1A的同相输入端，

电阻R4的另一端、电容C1的另一端和放大器U1A的输出端相连、并作为放大滤波电路(1-2)的电压信号输出端，

电阻R2的另一端作为放大滤波电路(1-2)的电压信号输入端，

电阻R1的另一端、电阻R3的另一端和电容C2的另一端均连接电源地。