一种城市信号灯亮度自适应调节方法与流程

文档序号:16725144发布日期:2019-01-25 16:50阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种城市信号灯亮度自适应调节方法,其特征在于,通过城市信号灯亮度自适应调节系统实现,该系统包括依次连接的环境光检测模块、运算放大器、V/F转换器、控制模块、D/A数模转换器和触发电路;其中:

环境光检测模块,用于实时采集信号灯周围的外界环境的光强度信号;

运算放大器,用于对采集到的光强度信号进行信号放大;

V/F转换器,用于对放大后的光强度信号进行信号转换,转换为与环境光强度成正比的频率脉冲信号;

控制模块,包括环境光分级单元和自适应调节单元;环境光分级单元用于根据天空模型近似评估天空光照度情况,根据人眼的视觉特征应用韦伯-费希纳定律,实现外界环境光强度的分级,根据分级进行视觉功效实验,得到信号灯亮度与外界环境的光强度对于人眼的最适匹配关系;自适应调节单元用于根据频率脉冲信号解调得到当前的光强度,结合信号灯亮度与外界环境的光强度对于人眼的最适匹配关系,得到调节信号灯亮度的控制信号;

D/A数模转换器,用于将控制信号转换为模拟信号;

触发器,与信号灯的功率单元相连,用于根据模拟信号,驱动功率单元实现对信号灯光源的实时调节;

该方法包括以下步骤:

S1、根据天空模型计算自然光照强度,日出后使用自然光照强度作为外界环境光强度;日落后获取人工光照强度作为外界环境光强度;根据人眼的视觉特征应用韦伯-费希纳定律,实现外界环境光强度的分级,根据分级进行视觉功效实验,得到信号灯亮度与外界环境的光强度对于人眼的最适匹配关系;

S2、实时采集信号灯周围的光强度信号,结合信号灯亮度与外界环境的光强度对于人眼的最适匹配关系,生成调节信号灯亮度的调节值,实时调节信号灯的亮度。

2.根据权利要求1所述的城市信号灯亮度自适应调节方法,其特征在于,步骤S1中根据天空模型计算自然光照强度的方法为:

根据天空模型,将天空光的水平照度近似作为自然光的总体光照强度,天空光的水平照度的计算公式为:

EKH=A+BSinCat

其中,EKH为天空光水平照度,A为日出/日落时的光照度,B为太阳高度角照度系数,c为太阳高度角照度指数,at为太阳高度角。

3.根据权利要求2所述的城市信号灯亮度自适应调节方法,其特征在于,步骤S1中根据天空模型计算自然光照强度的方法还包括对不同天空条件进行拟合的方法,具体为:

将天空条件分为晴天空、部分有云天空和有云天空,其中:

晴天空水平照度为:EckH=0.8+15.5sin0.5at

部分有云天空水平照度为:EpkH=0.3+45sinat

有云天空水平照度为:EokH=0.3+21sinat

单位为klux,计算范围为太阳高度角非负,即白天的环境光照强度;

根据不同的位置,对晴天空、部分有云天空和有云天空的照度赋予不同的权重,分别将其乘以对应权重后求和,即为拟合后的自然光照强度。

4.根据权利要求1所述的城市信号灯亮度自适应调节方法,其特征在于,步骤S1中获取人工光照强度作为外界环境光强度的方法为:

选取主干道与主干道交叉口、主干道与支干道的交叉口和支干道和支干道的交叉口,并分别在较繁华的地段和偏远地段分别取样重复测量,最后根据样本数进行加权平均,得到人工光照强度。

5.根据权利要求1所述的城市信号灯亮度自适应调节方法,其特征在于,步骤S1中根据人眼的视觉特征应用韦伯-费希纳定律,实现外界环境光强度分级的方法为:

人眼的主观亮度F与进入眼睛的光强B的对数成正比:

F=K·lgB+KO

其中,K和Ko是常数;

在日出日落时B=0.3klux,人的主观亮度F最小为1;

在正午外界环境光达到最大时B=45klux,主观亮度F达到最大取10;

得到k=4.13586;Ko=-9.24502;

得到人眼的主观亮度F与进入眼睛的光强B的对数为:

F=4.13586*lgB-9.24502

在此基础上可将环境光分为10级:

第I级为独自作用时区,认为日落后环境光为一常数不发生改变;

第II-X级取在太阳高度角大于0的时段,根据费希纳对数中主观亮度等分曲线环境光强建立外界环境光强度的分级。

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