CN108200693A - 一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统 - Google Patents

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黄鸿宇
毛文平
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Abstract

本发明公开了一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，包括：中央处理单元、监测模块、激光雷达模块及人体追踪模块，监测模块、激光雷达模块及人体追踪模块分别与中央处理单元连接；监测模块用于获取环境监测数据，激光雷达模块包括发射单元及接收单元，发射单元及接收单元分别与中央处理单元连接，激光雷达模块用于采集目标信息；人体追踪模块用于追踪人体位置；中央处理单元用于根据接收到的数据构建三维图像并根据判断结果控制激光雷达模块及人体追踪模块的启、停；本发明能根据环境智能执行激光雷达扫描成像并判断是否有人经过，若有人则控制路灯跟随行人轨迹转动，同时能根据环境智能调节灯的亮度，为行人提供更有效的光源，极大的节约了能源。

Description

一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统
技术领域
本发明涉及照明路灯技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统。
背景技术
随着能源的日益紧张和环境问题的日趋严重，节能环保产品越来 越受到重视，在照明路灯行业，科技工作者发明了半导体二极管(LED) 路灯，这些LED路灯在照明应用中对节能减排起到不可估量的作用，LED路灯虽然有许多节能和降低环境污染的优点，但是如果长期工作在大电流下会产生大量的热，过高的热量容易引起LED发光器的老化，并引起LED灯具的光衰，严重影响路灯使用寿命，另外，目前市场上的LED路灯都无法跟随人转向，在相邻路灯损坏的情况下无法为行人提供最佳的光源，也无法根据环境状况智能控制灯的亮度，在深夜人少的情况下，路灯通常也是全亮，造成了能源的浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统。
具体的，一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，包括：中央处理单元、监测模块、激光雷达模块及人体追踪模块，所述监测模块、激光雷达模块及所述人体追踪模块分别与所述中央处理单元连接；所述监测模块用于获取环境监测数据，所述激光雷达模块包括发射单元及接收单元，所述发射单元及所述接收单元分别与所述中央处理单元连接，所述激光雷达模块用于采集目标信息；所述人体追踪模块用于追踪人体位置；所述中央处理单元用于根据接收到的数据构建三维图像并根据判断结果控制所述激光雷达模块及所述人体追踪模块的启、停。
进一步的，所述中央处理单元为AVR单片机。
进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头。
进一步的，所述中央处理单元还连接有云台，所述发射单元及所述接收单元均设置在所述云台上，所述云台接受所述中央处理单元的控制指令进行转动。
进一步的，所述监测模块包括光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器，所述光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器分别与所述中央处理单元连接。
进一步的，所述人体追踪模块包括追踪控制单元、热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及舵机模块，所述热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及所述追踪控制单元依次连接，所述舵机模块与所述追踪控制单元连接，所述追踪控制单元与所述中央处理单元连接。
进一步的，所述追踪控制单元为MCU。
进一步的，所述热释电红外传感器为多个。
进一步的，所述中央处理单元还包括第一蓝牙模块，所述追踪控制单元还包括第二蓝牙模块，所述中央处理单元及追踪控制单元通过所述第一蓝牙模块及第二蓝牙模块进行通信连接。
进一步的，所述中央处理单元还依次连接有PWM控制电路及LED灯，所述LED灯设置在所述舵机上。
本发明的有益效果在于：环境状况较差或环境光强度低时，智能开启激光雷达判断探测范围内是否有人路过，若探测到人则开启人体跟随模块，舵机带动LED灯跟随人的轨迹转动，同时能根据环境状况智能调节灯的亮度，为行人提供更有效的光源，极大的节约了能源，当有路灯损坏时，附近的路灯也可以保证最远距离的为行人提供光源。
附图说明
图1是本发明的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统的系统示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，包括：中央处理单元、监测模块、激光雷达模块及人体追踪模块，所述监测模块、激光雷达模块及所述人体追踪模块分别与所述中央处理单元连接；所述监测模块用于获取环境监测数据，所述激光雷达模块包括发射单元及接收单元，所述发射单元及所述接收单元分别与所述中央处理单元连接，所述激光雷达模块用于采集目标信息；所述人体追踪模块用于追踪人体位置；所述中央处理单元用于根据接收到的数据构建三维图像并根据判断结果控制所述激光雷达模块及所述人体追踪模块的启、停。
进一步的，所述中央处理单元为AVR单片机，可通过USB指令开启/关闭激光器，设置扫描路径、控制云台转动角度；通过本系统完成单片AVR编程、硬件搭建、成像控制与图像处理系统和扫描装置的控制，并能准确实现各项指标及功能，在保证较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。
进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头，一字线激光器发射一系列扫描光束，由USB摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号，AVR单片机采用激光测距算法得到目标距离信息与目标二维信息结合构成三维激光成像系统，通过特征提取对比判断被扫描对象是否是人体，采用激光雷达不受天气影响，在浓雾、低能见度环境下也可准确判断以便系统实施相应控制。
进一步的，所述中央处理单元还连接有云台，所述发射单元及所述接收单元均设置在所述云台上，所述云台接受所述中央处理单元的控制指令进行转动，AVR单片机根据预设扫描路径控制云台的转动，本系统三维成像原理为将激光测距仪安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达，而如果使用一个2D激光雷达扫描，同时将雷达平台进行旋转，只要获取每个点位相位差信息，就可以获取出目标的三维信息。
进一步的，所述监测模块包括光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器，所述光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器分别与所述中央处理单元连接，AVR单片机根据光照强度、环境可见度监测数据计算并智能调节路灯亮度。
进一步的，所述人体追踪模块包括追踪控制单元、热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及舵机模块，所述热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及所述追踪控制单元依次连接，所述舵机模块与所述追踪控制单元连接，所述追踪控制单元与所述中央处理单元连接。
进一步的，所述追踪控制单元为MCU。
进一步的，所述热释电红外传感器为多个，采用3-5个热释电红外传感器在360度方向上采集红外信号，采集到人体的红外信号依次经模拟信号采集模块、A/D转换模块发送至MCU，MCU根据热释电红外传感器与追踪对象之间的距离和方位与输出信号波形的相关性，通过多传感器数据融合算法，对各热释电红外传感器的信号进行校正后得到较为精确的距离和方位，当多个热释电红外传感器均监测到追踪对象时，MCU判断位于正中 的一个热释电红外传感器所对应的方向为追踪对象的方位，MCU根据计算得到的距离和方位控制舵机向追踪对象移动轨迹转动。
进一步的，所述中央处理单元还包括第一蓝牙模块，所述追踪控制单元还包括第二蓝牙模块，所述中央处理单元及追踪控制单元通过所述第一蓝牙模块及第二蓝牙模块进行通信连接。
进一步的，所述中央处理单元还依次连接有PWM控制电路及LED灯，所述LED灯设置在所述舵机上，PWM控制电路用于调节输出PWM波的占空比从而实现路灯亮度。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，包括：中央处理单元、监测模块、激光雷达模块及人体追踪模块，所述监测模块、激光雷达模块及所述人体追踪模块分别与所述中央处理单元连接；所述监测模块用于获取环境监测数据，所述激光雷达模块包括发射单元及接收单元，所述发射单元及所述接收单元分别与所述中央处理单元连接，所述激光雷达模块用于采集目标信息；所述人体追踪模块用于追踪人体位置；所述中央处理单元用于根据接收到的数据构建三维图像并根据判断结果控制所述激光雷达模块及所述人体追踪模块的启、停。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述中央处理单元为AVR单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述中央处理单元还连接有云台，所述发射单元及所述接收单元均设置在所述云台上，所述云台接受所述中央处理单元的控制指令进行转动。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述监测模块包括光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器，所述光照强度传感器、粉尘浓度传感器及PM2.5浓度传感器分别与所述中央处理单元连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述人体追踪模块包括追踪控制单元、热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及舵机模块，所述热释电红外传感器、模拟信号采集模块、A/D转换模块及所述追踪控制单元依次连接，所述舵机模块与所述追踪控制单元连接，所述追踪控制单元与所述中央处理单元连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述追踪控制单元为MCU。
8.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述热释电红外传感器为多个。
9.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述中央处理单元还包括第一蓝牙模块，所述追踪控制单元还包括第二蓝牙模块，所述中央处理单元及追踪控制单元通过所述第一蓝牙模块及第二蓝牙模块进行通信连接。
10.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的人体追踪路灯系统，其特征在于，所述中央处理单元还依次连接有PWM控制电路及LED灯，所述LED灯设置在所述舵机上。
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