一種具有環境感知能力的太陽能路燈的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及城市照明領域，具體設及一種具有環境感知能力的太陽能路燈。
【背景技術】
[0002] 智能環境感知系統的主要功能是通過傳感器獲取車輛行人W及環境信息，對周圍 障礙物進行識別與跟蹤(其中包括動態及靜態障礙物，如行人、障礙車輛等）W及對路面的 交通狀況進行分析等。
[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設備，在其上設置智 能環境感知系統W提高其多功能化等綜合性能是目前必然的發展趨勢，在有行人和車輛通 過時亮，在道路上無人時自動關閉，達到節能的目的。但是，現在的環境感知系統往往存在 感知維度不足、計算精度不高、實時性不強等問題。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明提供一種具有環境感知能力的太陽能路燈。
[0005] 本發明的目的采用W下技術方案來實現：
[0006] -種具有環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=維環境感知系統;毫米波雷達=維環境感知系統包括毫米波雷達、旋轉機械 裝置、控制單元和數據處理單元;旋轉機械裝置包括第一旋轉軸、旋轉盤和第二旋轉軸，第 一旋轉軸豎直布置且與旋轉盤的中屯、固接，所述第一旋轉軸通過第一步進電機驅動旋轉； 由第二步進電機驅動旋轉的第二旋轉軸水平套裝在軸承座內，所述軸承座通過2個豎直布 置的支撐軸固接在旋轉盤上;所述第二旋轉軸的中點處設置有連接部，所述連接部垂直于 第二旋轉軸且與第二旋轉軸一體成型，毫米波雷達與連接部垂直固接;所述毫米波雷達的 自身固有掃描平面垂直于旋轉盤所在平面，且掃描范圍角為± 30%所述旋轉盤在布置支撐 軸的一側有切口，切口所在的直線平行于第二旋轉軸所在的直線，且任一支撐軸與切口所 在直線的距離小于50mm;所述第一步進電機和第二步進電機均通過單片機來控制，單片機 用于接收控制命令，并將控制命令轉化為控制信號發送給電機，同時根據裝置的初始位置 和兩個步進電機轉過的角度計算出旋轉機械裝置的當前位置，并將旋轉機械裝置的當前位 置狀態反饋給數據處理單元;所述旋轉機械裝置整體在第一步進電機的帶動下面向道路做 水平180°的周期往返運動，同時毫米波雷達在第二步進電機的帶動下面向道路做豎直180° 的周期往返運動；
[0007] 數據處理單元包括數據采集子單元、延時修正子單元和坐標輸出子單元;數據采 集子單元接收毫米波雷達測量得到的其與目標的距離值P，同時接收單片機發送的垂直旋 轉角a和水平旋轉角e，W及毫米波雷達的自身掃描角0 ;設激光雷達對某一目標的讀數為 (口，曰，0，0)，并定義：當雷達處于水平位置時〇 = 〇°，當雷達處于水平位置上方時〇值為正，雷 達處于水平位置下方時a值為負，當第二旋轉軸與太陽能路燈正前方方向垂直時e=o°，當 雷達位于e=o°的右側時e為正值，當雷達位于e=o°的左側時e為負值；當毫米波雷達的自 身掃描方向與毫米波雷達所在平面垂直時9 = 0%當自身掃描方向位于9 = 0°的上方時9為 正值，當自身掃描方向位于9 = 0°的下方時0為負值；
[0008]優選地，延時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，用于對距離值P的測量值進行針對雷達檢測波往返過程中延 時效應的修正，其輸出的修正因子為：
[0010] 當I日1+目1 I > I日2+目2 I且陽I > I時時，上式取正號，否貝峨負號；
[0011] 垂直旋轉修正模塊，用于對垂直旋轉角a進行針對雷達檢測波往返過程中延時效 應的修正，其輸出的修正因子
：當I Qi I > I 021時，上式取正號，否則 取負號；
[0012] 水平旋轉修正模塊，用于對水平旋轉角0進行針對雷達檢測波往返過程中延時效 應的修正，其輸出的修正因子
當I & I > I 021時，上式取正號，否則 取負號；
[0013] 其中m為毫米波雷達的最大可探測距離，且
用于反應檢測目標和毫米波雷 達之間距離對延時效應的影響，目標越靠近雷達則延時越小，反之延時越大;ti為對該目標 雷達檢測波發出的時間，t2為雷達檢測波返回的時間；I tl-t2 I代表了雷達檢測波往返于目 標和雷達之間所需的時間;Tl為毫米波雷達的水平旋轉周期，T2為毫米波雷達的豎直旋轉周 期;a功ti時的a值，〇2為t2時的a值;01為ti時的0值，02為t2時的0值；0功ti時的0值，02為t2時 的目值;Ti = SsJs = S.4s，毫米波雷達的采樣間隔為2°/s;
[0014] 坐標輸出子單元:經延時修正子單元修正后輸出的目標空間坐標為：
[0017] 數據處理單元還包括目標RCS起伏特性測量子單元，用于對目標的RCS序列變異系 數進行測量：
[001引對于處在光學區域的復雜目標，假設由N個散射中屯、構成，則多散射中屯、目標的 RCS表示為目標方位角的函數：
[0020]其中，Oi表示第i個散射中屯、RCS，a+0表示目標相對毫米波雷達的方位角，Ri表示第 i個散射中屯、相對雷達中屯、距離;A為人為設定的參數；
[0021] 貝化CS序列變異系數表示為：
其中O化)表示第k次探測 目標的RCS值，RCS序列均值
[0022] 本太陽能路燈的有益效果為:設計了新的毫米波雷達=維環境感知系統，從而實 現前方水平180°和豎直方向180°的無死角掃描覆蓋，且結構簡單經濟耐用，抗干擾能力強； 利用步進式電動機配合其它部件實現全自動控制功能，控制方便精確;針對新式旋轉雷達 系統的特點W及延時效應設計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，使得雷達的坐標定位功能更精確，且實時性更強;給出了精確的坐標計算方 法，為自動控制和誤差控制提供了基礎;針對該新型旋轉機械裝置，采用了新的RCS起伏特 性測量裝置，使得RCS變異系數的測量更加精準，對目標識別更有利;旋轉盤、旋轉軸等部件 的尺寸可根據具體情況靈活選取，為各種不同大小的太陽能路燈的適用性提供了條件；用 毫米波雷達取代傳統的光波雷達，利用大氣窗口傳播時的衰減小，受自然光和熱福射源影 響小，能夠在惡劣的天氣狀況下對路面車輛行人進行有效識別，為安全出行提供可靠保障， 具有高分辨力、高精度、小天線口徑等優越性。
【附圖說明】
[0023] 利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限 審IJ，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可W根據W下附圖獲得 其它的附圖。
[0024] 圖1是一種具有環境感知能力的太陽能路燈的結構框圖；
[0025] 圖2是旋轉機械裝置的結構示意圖；
[0026] 圖3是毫米波雷達自身掃描示意圖；
[0027]圖4是雷達檢測目標時的不意圖；
[0028] 圖5是數據處理單元的結構框圖。
[0029] 附圖標記:毫米波雷達-1;旋轉盤-2;第一旋轉軸-3;第二旋轉軸-4;軸承座-5;支 撐軸-6;連接部-7;第一步進電機-8;第二步進電機-9;旋轉機械裝置-10;控制單元-11;數 據處理單元-12;數據采集子單元13;延時修正子單元-14;坐標輸出子單元-15;切口-16;目 柄;-17;道路-18。
【具體實施方式】
[0030] 結合W下實施例對本發明作進一步描述。
[0031] 實施例1:
[0032] 如圖1-4所示的一種具有環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=維環境感知系統;毫米波雷達=維環境感知系統包括毫米波 雷達1、旋轉機械裝置10、控制單元11和數據處理單元12;旋轉機械裝置包10括第一旋轉軸 3、旋轉盤2和第二旋轉軸4，第一旋轉軸3豎直布置且與旋轉盤2的中屯、固接，所述第一旋轉 軸3通過第一步進電機8驅動旋轉；由第二步進電機9驅動旋轉的第二旋轉軸4水平套裝在軸 承座5內，所述軸承座5通過2個豎直布置的支撐軸6固接在旋轉盤2上;所述第二旋轉軸4的 中點處設置有連接部7,所述連接部7垂直于第二旋轉軸4且與第二旋轉軸4一體成型，毫米 波雷達1與連接部7垂直固接;所述毫米波雷達1的自身固有掃描平面垂直于旋轉盤2所在平 面，且掃描范圍角為± 30%所述旋轉盤2在布置支撐軸6的一側有切口 16，切口 16所在的直 線平行于第二旋轉軸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 述第一步進電機8和第二步進電機9均通過單片機來控制，單片機用于接收控制命令，并將 控制命令轉化為控制信號發送給電機，同時根據裝置的初始位置和兩個步進電機轉過的角 度計算出旋轉機械裝置的當前位置，并將旋轉機械裝置10的當前位置狀態反饋給數據處理 單元12;所述旋轉機械裝置10整體在第一步進電機8的帶動下面向道路18做水平180°的周 期往返運動，同時毫米波雷達1在第二步進電機9的帶動下面向道路20做豎直180°的周期往 返運動；
[0033] 如圖5所示，數據處理單元12包括數據采集子單元13、延時修正子單元14和坐標輸 出子單元15,數據采集子單元13接收毫米波雷達1測量得到的其與目標的距離值P，同時接 收單片機發送的垂直旋轉角a和水平旋轉角e，W及毫米波雷達1自身的掃描角0，從而獲得 完整的毫米波雷達數據和掃描平面的位置;如圖5所示，設毫米波雷達1測得的某一目標17 的讀數為(0，〇，0，9)，并定義：當毫米波雷達1處于水平位置時〇 = 〇°，當毫米波雷達1處于水 平位置上方時a值為正，毫米波雷達1處于水平位置下方時a值為負；當第二旋轉軸4與太陽 能路燈正前方方向垂直時e=〇°，當毫米波雷達1位于e=〇°的右側時e為正值，當毫米波雷 達1位于e=o°的左側時e為負值；當毫米波雷達1的自身掃描方向與毫米波雷達1所在平面 垂直時0 = 0°