一種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及城市照明領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能環(huán)境感知系統(tǒng)的主要功能是通過傳感器獲取車輛行人W及環(huán)境信息，對(duì)周圍 障礙物進(jìn)行識(shí)別與跟蹤(其中包括動(dòng)態(tài)及靜態(tài)障礙物，如行人、障礙車輛等）W及對(duì)路面的 交通狀況進(jìn)行分析等。
[0003] 太陽能路燈，主要指太陽能路燈作為一種公共的固定性服務(wù)設(shè)備，在其上設(shè)置智 能環(huán)境感知系統(tǒng)W提高其多功能化等綜合性能是目前必然的發(fā)展趨勢(shì)，在有行人和車輛通 過時(shí)亮，在道路上無人時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到節(jié)能的目的。但是，現(xiàn)在的環(huán)境感知系統(tǒng)往往存在 感知維度不足、計(jì)算精度不高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈。
[0005] 本發(fā)明的目的采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈，包括太陽能路燈和安裝在太陽能路燈上的 毫米波雷達(dá)=維環(huán)境感知系統(tǒng);毫米波雷達(dá)=維環(huán)境感知系統(tǒng)包括毫米波雷達(dá)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械 裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元;旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)軸，第 一旋轉(zhuǎn)軸豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤的中屯、固接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸通過第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)； 由第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸水平套裝在軸承座內(nèi)，所述軸承座通過2個(gè)豎直布 置的支撐軸固接在旋轉(zhuǎn)盤上;所述第二旋轉(zhuǎn)軸的中點(diǎn)處設(shè)置有連接部，所述連接部垂直于 第二旋轉(zhuǎn)軸且與第二旋轉(zhuǎn)軸一體成型，毫米波雷達(dá)與連接部垂直固接;所述毫米波雷達(dá)的 自身固有掃描平面垂直于旋轉(zhuǎn)盤所在平面，且掃描范圍角為± 30%所述旋轉(zhuǎn)盤在布置支撐 軸的一側(cè)有切口，切口所在的直線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸所在的直線，且任一支撐軸與切口所 在直線的距離小于50mm;所述第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)均通過單片機(jī)來控制，單片機(jī) 用于接收控制命令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)，同時(shí)根據(jù)裝置的初始位置 和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度計(jì)算出旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位 置狀態(tài)反饋給數(shù)據(jù)處理單元;所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置整體在第一步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向道路做 水平180°的周期往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)毫米波雷達(dá)在第二步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向道路做豎直180° 的周期往返運(yùn)動(dòng)；
[0007] 數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集子單元、延時(shí)修正子單元和坐標(biāo)輸出子單元;數(shù)據(jù)采 集子單元接收毫米波雷達(dá)測量得到的其與目標(biāo)的距離值P，同時(shí)接收單片機(jī)發(fā)送的垂直旋 轉(zhuǎn)角a和水平旋轉(zhuǎn)角e，W及毫米波雷達(dá)的自身掃描角0 ;設(shè)激光雷達(dá)對(duì)某一目標(biāo)的讀數(shù)為 (口，曰，0，0)，并定義：當(dāng)雷達(dá)處于水平位置時(shí)〇 = 〇°，當(dāng)雷達(dá)處于水平位置上方時(shí)〇值為正，雷 達(dá)處于水平位置下方時(shí)a值為負(fù)，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)軸與太陽能路燈正前方方向垂直時(shí)e=o°，當(dāng) 雷達(dá)位于e=o°的右側(cè)時(shí)e為正值，當(dāng)雷達(dá)位于e=o°的左側(cè)時(shí)e為負(fù)值；當(dāng)毫米波雷達(dá)的自 身掃描方向與毫米波雷達(dá)所在平面垂直時(shí)9 = 0%當(dāng)自身掃描方向位于9 = 0°的上方時(shí)9為 正值，當(dāng)自身掃描方向位于9 = 0°的下方時(shí)0為負(fù)值；
[0008]優(yōu)選地，延時(shí)修正子單元包括距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊和垂直掃描 修正模塊:距離測量修正模塊，用于對(duì)距離值P的測量值進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測波往返過程中延 時(shí)效應(yīng)的修正，其輸出的修正因子為：
[0010] 當(dāng)I日1+目1 I > I日2+目2 I且陽I > I時(shí)時(shí)，上式取正號(hào)，否貝峨負(fù)號(hào)；
[0011] 垂直旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對(duì)垂直旋轉(zhuǎn)角a進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測波往返過程中延時(shí)效 應(yīng)的修正，其輸出的修正因子
：當(dāng)I Qi I > I 021時(shí)，上式取正號(hào)，否則 取負(fù)號(hào)；
[0012] 水平旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對(duì)水平旋轉(zhuǎn)角0進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測波往返過程中延時(shí)效 應(yīng)的修正，其輸出的修正因子
當(dāng)I & I > I 021時(shí)，上式取正號(hào)，否則 取負(fù)號(hào)；
[0013] 其中m為毫米波雷達(dá)的最大可探測距離，且
用于反應(yīng)檢測目標(biāo)和毫米波雷 達(dá)之間距離對(duì)延時(shí)效應(yīng)的影響，目標(biāo)越靠近雷達(dá)則延時(shí)越小，反之延時(shí)越大;ti為對(duì)該目標(biāo) 雷達(dá)檢測波發(fā)出的時(shí)間，t2為雷達(dá)檢測波返回的時(shí)間；I tl-t2 I代表了雷達(dá)檢測波往返于目 標(biāo)和雷達(dá)之間所需的時(shí)間;Tl為毫米波雷達(dá)的水平旋轉(zhuǎn)周期，T2為毫米波雷達(dá)的豎直旋轉(zhuǎn)周 期;a功ti時(shí)的a值，〇2為t2時(shí)的a值;01為ti時(shí)的0值，02為t2時(shí)的0值；0功ti時(shí)的0值，02為t2時(shí) 的目值;Ti = SsJs = S.4s，毫米波雷達(dá)的采樣間隔為2°/s;
[0014] 坐標(biāo)輸出子單元:經(jīng)延時(shí)修正子單元修正后輸出的目標(biāo)空間坐標(biāo)為：
[0017] 數(shù)據(jù)處理單元還包括目標(biāo)RCS起伏特性測量子單元，用于對(duì)目標(biāo)的RCS序列變異系 數(shù)進(jìn)行測量：
[001引對(duì)于處在光學(xué)區(qū)域的復(fù)雜目標(biāo)，假設(shè)由N個(gè)散射中屯、構(gòu)成，則多散射中屯、目標(biāo)的 RCS表示為目標(biāo)方位角的函數(shù)：
[0020]其中，Oi表示第i個(gè)散射中屯、RCS，a+0表示目標(biāo)相對(duì)毫米波雷達(dá)的方位角，Ri表示第 i個(gè)散射中屯、相對(duì)雷達(dá)中屯、距離;A為人為設(shè)定的參數(shù)；
[0021] 貝化CS序列變異系數(shù)表示為：
其中O化)表示第k次探測 目標(biāo)的RCS值，RCS序列均值
[0022] 本太陽能路燈的有益效果為:設(shè)計(jì)了新的毫米波雷達(dá)=維環(huán)境感知系統(tǒng)，從而實(shí) 現(xiàn)前方水平180°和豎直方向180°的無死角掃描覆蓋，且結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟(jì)耐用，抗干擾能力強(qiáng)； 利用步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)配合其它部件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制功能，控制方便精確;針對(duì)新式旋轉(zhuǎn)雷達(dá) 系統(tǒng)的特點(diǎn)W及延時(shí)效應(yīng)設(shè)計(jì)了距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊、垂直掃描修正模 塊等修正模塊，使得雷達(dá)的坐標(biāo)定位功能更精確，且實(shí)時(shí)性更強(qiáng);給出了精確的坐標(biāo)計(jì)算方 法，為自動(dòng)控制和誤差控制提供了基礎(chǔ);針對(duì)該新型旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置，采用了新的RCS起伏特 性測量裝置，使得RCS變異系數(shù)的測量更加精準(zhǔn)，對(duì)目標(biāo)識(shí)別更有利;旋轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)軸等部件 的尺寸可根據(jù)具體情況靈活選取，為各種不同大小的太陽能路燈的適用性提供了條件；用 毫米波雷達(dá)取代傳統(tǒng)的光波雷達(dá)，利用大氣窗口傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱福射源影 響小，能夠在惡劣的天氣狀況下對(duì)路面車輛行人進(jìn)行有效識(shí)別，為安全出行提供可靠保障， 具有高分辨力、高精度、小天線口徑等優(yōu)越性。
【附圖說明】
[0023] 利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限 審IJ，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)W下附圖獲得 其它的附圖。
[0024] 圖1是一種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025] 圖2是旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是毫米波雷達(dá)自身掃描示意圖；
[0027]圖4是雷達(dá)檢測目標(biāo)時(shí)的不意圖；
[0028] 圖5是數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029] 附圖標(biāo)記:毫米波雷達(dá)-1;旋轉(zhuǎn)盤-2;第一旋轉(zhuǎn)軸-3;第二旋轉(zhuǎn)軸-4;軸承座-5;支 撐軸-6;連接部-7;第一步進(jìn)電機(jī)-8;第二步進(jìn)電機(jī)-9;旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置-10;控制單元-11;數(shù) 據(jù)處理單元-12;數(shù)據(jù)采集子單元13;延時(shí)修正子單元-14;坐標(biāo)輸出子單元-15;切口-16;目 柄;-17;道路-18。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 結(jié)合W下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0031] 實(shí)施例1:
[0032] 如圖1-4所示的一種具有環(huán)境感知能力的太陽能路燈，包括太陽能路燈和安裝在 太陽能路燈上的毫米波雷達(dá)=維環(huán)境感知系統(tǒng);毫米波雷達(dá)=維環(huán)境感知系統(tǒng)包括毫米波 雷達(dá)1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置10、控制單元11和數(shù)據(jù)處理單元12;旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包10括第一旋轉(zhuǎn)軸 3、旋轉(zhuǎn)盤2和第二旋轉(zhuǎn)軸4，第一旋轉(zhuǎn)軸3豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤2的中屯、固接，所述第一旋轉(zhuǎn) 軸3通過第一步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸4水平套裝在軸 承座5內(nèi)，所述軸承座5通過2個(gè)豎直布置的支撐軸6固接在旋轉(zhuǎn)盤2上;所述第二旋轉(zhuǎn)軸4的 中點(diǎn)處設(shè)置有連接部7,所述連接部7垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸4且與第二旋轉(zhuǎn)軸4一體成型，毫米 波雷達(dá)1與連接部7垂直固接;所述毫米波雷達(dá)1的自身固有掃描平面垂直于旋轉(zhuǎn)盤2所在平 面，且掃描范圍角為± 30%所述旋轉(zhuǎn)盤2在布置支撐軸6的一側(cè)有切口 16，切口 16所在的直 線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸4所在的直線，且任一支撐軸6與切口 16所在直線的距離小于50mm;所 述第一步進(jìn)電機(jī)8和第二步進(jìn)電機(jī)9均通過單片機(jī)來控制，單片機(jī)用于接收控制命令，并將 控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)，同時(shí)根據(jù)裝置的初始位置和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角 度計(jì)算出旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置10的當(dāng)前位置狀態(tài)反饋給數(shù)據(jù)處理 單元12;所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置10整體在第一步進(jìn)電機(jī)8的帶動(dòng)下面向道路18做水平180°的周 期往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)毫米波雷達(dá)1在第二步進(jìn)電機(jī)9的帶動(dòng)下面向道路20做豎直180°的周期往 返運(yùn)動(dòng)；
[0033] 如圖5所示，數(shù)據(jù)處理單元12包括數(shù)據(jù)采集子單元13、延時(shí)修正子單元14和坐標(biāo)輸 出子單元15,數(shù)據(jù)采集子單元13接收毫米波雷達(dá)1測量得到的其與目標(biāo)的距離值P，同時(shí)接 收單片機(jī)發(fā)送的垂直旋轉(zhuǎn)角a和水平旋轉(zhuǎn)角e，W及毫米波雷達(dá)1自身的掃描角0，從而獲得 完整的毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)和掃描平面的位置;如圖5所示，設(shè)毫米波雷達(dá)1測得的某一目標(biāo)17 的讀數(shù)為(0，〇，0，9)，并定義：當(dāng)毫米波雷達(dá)1處于水平位置時(shí)〇 = 〇°，當(dāng)毫米波雷達(dá)1處于水 平位置上方時(shí)a值為正，毫米波雷達(dá)1處于水平位置下方時(shí)a值為負(fù)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)軸4與太陽 能路燈正前方方向垂直時(shí)e=〇°，當(dāng)毫米波雷達(dá)1位于e=〇°的右側(cè)時(shí)e為正值，當(dāng)毫米波雷 達(dá)1位于e=o°的左側(cè)時(shí)e為負(fù)值；當(dāng)毫米波雷達(dá)1的自身掃描方向與毫米波雷達(dá)1所在平面 垂直時(shí)0 = 0°