檢測波從發出到返回的過程中，雷達的位置已經發生了一定的偏移，雖然運段時間很短， 但是當旋轉速度較高時，運部分的誤差仍然不可忽視，運是本裝置與其他固定雷達檢測裝 置不一樣的地方，因此必須引入專用的延時修正系數。延時修正子單元14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：
[010引當I ai+011 > I 02+目21且I扣I > I時時，說明裝置的旋轉是朝著目標點的方向運動 的，此時測得的實際值偏小，故上式采用正號，此時Ap>l，反之采用負號，此時Ap<l;同時， 由于ti-t2是一個很小的值，因此此修正模塊的具體修正值完全取決于電機的旋轉周期T，旋 轉越快T越小，則修正系數與1的差的絕對值越大，反之則越小。
[0109] 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 1時，上式取正號，否則 取負號；
[0110] 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 02 I時，上式取正號，否則 取負號；
[0111] 其中m為毫米波雷達I的最大可探測距離，且
用于反應檢測目標17和毫米 波雷達1之間距離對延時效應的影響，目標17越靠近毫米波雷達1則延時越小，反之延時越 大;tl為對該目標17雷達檢測波發出的時間，t2為雷達檢測波返回的時間，則I tl-t2 I代表了 雷達檢測波往返于目標17和毫米波雷達1之間所需的時間；ti為毫米波雷達1的水平旋轉周 期，t2為毫米波雷達1的豎直旋轉周期;ai為tl時的a值，〇2為t2時的a值;01為tl時的0值，02為 t2時的0值；0功tl時的0值，0勸t2時的0值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷達的采樣間隔為2°/ So
[0112] 坐標輸出子單元15:經延時修正子單元修正后輸出的目標空間坐標為：
[0115] 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，雷達截面積(RCS)值表征接收天線方向目標反射信號的能力，通過測量目標 RCS起伏特性即可對比判別出不同的目標類型。
[0116] 對于處在光學區域的復雜目標，假設由N個散射中屯、構成，根據雷達散射理論可 知，雷達回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各個散射中屯、相對雷達的視線 角度不同，使得在矢量合成時，各自相對相位隨機變化導致回波信號幅度的起伏變化，RCS 值跟隨也出現起伏變化。因此雷達目標RCS對目標的姿態角變化非常敏感，目標RCS時間序 列本質上是RCS隨目標方位角的變化量，是一個起伏量，則多散射中屯、目標的RCS表示為目 標方位角的函數：
[0118] 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；
[0119] 則RCS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
。將序列變異系數和方位角作為特征參數輸入 目標識別系統即完成對目標的識別。
[0120] 在此實施例中，為太陽能路燈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，。=2.63^2 = 2.93，毫米波雷達的采樣間 隔為1.2°/s,在實現無死角檢測的同時，測量誤差小于0.5%，測量延時率小于0.2%，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，取得了意 想不到的效果。
[0121]最后應當說明的是，W上實施例僅用W說明本發明的技術方案，而非對本發明保 護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應 當理解，可W對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實 質和范圍。
【主權項】
1. 一種具有環境感知能力的太陽能路燈，其特征是，包括太陽能路燈和安裝在太陽能 路燈上的毫米波雷達三維環境感知系統;毫米波雷達三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心固接，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； 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α 和水平旋轉角β，以及毫米波雷達的自身掃描角Θ ;設激光雷達對某一目標的讀數為(Ρ，α，β， Θ )，并定義：當雷達處于水平位置時α = 0°，當雷達處于水平位置上方時α值為正，雷達處于 水平位置下方時α值為負，當第二旋轉軸與太陽能路燈正前方方向垂直時β = 0°，當雷達位 于β=〇°的右側時β為正值，當雷達位于β = 〇°的左側時β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θ=ο°，當自身掃描方向位于θ=ο°的上方時Θ為正值，當 自身掃描方向位于Θ = 0°的下方時θ為負值。2. 根據權利要求1所述的一種具有環境感知能力的太陽能路燈，其特征是，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Ρ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：當| Μ+θ: I > I α2+θ21且I I > I β21時，上式取正號，否則取負號； 垂直旋轉修正模塊，用于對垂直旋轉角α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Icuklc^l時，上式取正號，否則取負 號； 水平旋轉修正模塊，用于對水平旋轉角β進行針對雷達檢測波往返過程中延時效應的 修正，其輸出的修正因弓當|如|>|此|時，上式取正號，否則取負 號； 其中m為毫米波雷達的最大可探測距離，且P<m;^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;七為對該目標雷達 檢測波發出的時間，t2為雷達檢測波返回的時間；| t-ts |代表了雷達檢測波往返于目標和 雷達之間所需的時間汀: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； 〇1為七時的α值，α 2為t2時的α值辦為七時的β值，&為t2時的β值々為七時的Θ值，θ 2為t2時的Θ 值;1^ = 2^1^ = 2.4s，毫米波雷達的采樣間隔為2°/s; 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： 其中，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： 對于處在光學區域的復雜目標，假設由N個散射中心構成，貝lj多散射中心目標的RCS表 示為目標方位角的函數：其中，σ,表示第i個散射中心RCS，a+0表示目標相對毫米波雷達的方位角表示第i個 散射中心相對雷達中心距離;λ為人為設定的參數； 貝1JRCS序列變異系數表示為其中〇(k)表示第k次探測目標 的RCS值，RCS序列均值
【專利摘要】本發明公開了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三維環境感知系統；毫米波雷達三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。本太陽能路燈結構簡單實用，能實現前方無死角掃描覆蓋，且具有控制精確、實時性好等優點。
【IPC分類】F21V33/00, F21W131/103, G01S13/88, F21S9/03
【公開號】CN105605519
【申請號】CN201610089562
【發明人】陳楊瓏
【申請人】陳楊瓏
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月17日