一种能互消干扰的灯光系统的空间与时间耦合控制方法与流程

本发明属于具体涉及一种能互消干扰的灯光系统的空间与时间耦合控制方法。

背景技术：

在人们的日常生活中难以离开灯光，如：交通需要远光灯进行照明，工程需要施工作业，隧道需要在矿井中作业，故而在夜间时，人们常常也难以避免出现光线直射的情况，而光线的干扰对生产和生活造成不同程度的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够在无法避免的光线直射的情况，消除多余及有害的光线干扰，能互消干扰的灯光系统的空间与时间耦合控制方法，该方法描述了控制逻辑和生成时刻控制点的计算方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种能互消干扰的灯光系统的空间与时间耦合控制方法，将周期起始时刻与工作参照面经角度偏移校正后的角度0度对应，周期结束时刻与工作参照面经角度偏移校正后的角度360度对应，周期增量与角度增量方向一致，这样一个周期时长对应于工作参照面的角度一周，并使得角度值与周期时刻形成如下映射关系：其中d′为角度，m′为时刻，t′为周期，那么在参数t，l，v，s，ls，le，vs，ve，d，e和m中，给定d的情况下，可求出未知量ls，le，在给定e的情况下可求出未知量vs，ve，则ls，le，vs，ve计算方法如下：

ls计算公式:

其中可能出现(d-s)＜0以及的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，这里使用取余的方法，用mod代表取余运算，(amodb＝c)解释为a整除b余数为c，以下mod符号代表的运算与此相同，最终公式更新为:

le计算公式：

其中可能出现(d-s)＜0以及

的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

vs计算公式：

其中可能出现(e-s)＜0以及的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

ve计算公式：

其中可能出现(e-s)＜0以及

的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

周期内控制时刻的确定：

当m＝ls时，光源点亮；

当m＝le时，光源熄灭；

当m＝vs时，光线过滤器置为不透明状态；

当m＝ve时，光线过滤器置为透明状态；

当设备的光源方向发生改变，即d值产生变化，则将新的d值使用以上公式重新计算ls，le值；当设备的干扰光源方向发生改变，即e值产生变化，则将新的e值使用以上公式重新计算vs，ve值；同样当m值到达控制时刻时进行相应的控制操作。m值由(t0–tmax)不断循环，其中t0表示(m＝0)，tmax表示(m＝设备周期值)。

其中，工作参照面为垂直于重力方向的二维平面，在三维世界中设备的光线照射方向都将投影到该二维平面用于计算模块的控制时刻。t为时钟周期，单位为秒，设备以周期循环的方式进行，一次周期完成一次完整的状态切换；l为光源照射持续时刻范围角，单位为角度，值范围(0≤l＜360)，指设备的光源照射方向与周期耦合后光源持续点亮状态下占用的周期与时刻对应的角度范围；ls表示光源开始点亮的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤ls＜t)；le表示光源开始熄灭的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤le＜t)；v为屏蔽持续时刻范围角，单位为角度，值范围(0≤v＜360)，指干扰光源的照射方向与周期耦合后滤光屏幕为非透明状态下占用的周期与时刻对应的角度范围；vs表示滤光屏幕开始为非透明状态的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤vs＜t)；ve表示滤光屏幕开始为透明状态的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤ve＜t)；d为己方光源投射角，单位为角度，值范围(0≤d＜360)，指己方三维光源向量在二维工作参照面上投影于坐标系与x轴正向逆时针方向形成的角度值；e为干扰光源投射角，单位为角度，值范围(0≤e＜360)，指干扰三维光源向量在二维工作参照面上投影于坐标系与x轴正向逆时针方向形成的角度值；工作参照面坐标系以自西向东为x轴正方向，自南向北为y轴正方向，以重力相反方向为z轴正方向，以设备的中心为原点，以正东x轴正方向为角度0度，逆时针为角度正方向；光源投射角为光源三维坐标中的矢量方向在xy平面的投影与x轴正向逆时针形成的角度值；s为角度偏移校正值，单位为角度，值范围(0≤s＜360)；m为设备当前工作周期所处的时刻，单位为秒，值范围(0≤m＜t)。

进一步的，互消干扰设备间的t，s，l，v为预置参数，互消干扰设备t，s设置为统一值，l，v则跟据使用效果配置为最佳值；所有设备使用相同的工作参照面、并且设备间时钟校准为同一时刻。

进一步的，为了屏蔽多个干扰光源，可存在多个干扰光源投射角e，同样每个干扰光源也会有相应的滤光屏幕控制时刻vs，ve，并且在重叠的耦合控制时刻范围进行操作合并，合并后的控制操作以vs为起始ve为终止最大控制范围时刻为准。

本发明技术效果主要体现在以下方面：使用者透过光线过滤器向外观察，己方的光源光线及被光源照射的范围物体始终可见，而对自己造成光线干扰的对方光源光线始终为不可见，并且该效果是相互的。

附图说明

图1为本发明的设备示意图；

图2为本发明的参照面说明图；

图3为本发明的坐标说明图；

图4为本发明的符号说明图；

图5为本发明的在参照面上空间角度与周期时刻的耦合说明图。

具体实施方式

在本实施例中，需要理解的是，文中列举的符号为对本方法用于计算的数据变量描述，t，l，v，s，ls，le，vs，ve，d，e，m等符号指示的数值、方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的数值、角度或时刻必须具有特定的值、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的电源或数据传输线连接，螺栓或钉销固定连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。

实施例1

如图1-5中所示，一种能互消干扰的灯光系统的空间与时间耦合控制方法，其设备构成包括可快速点亮和熄灭的光源模块1、可快速切换于透明和不透明状屏幕的光线过滤模块3、执行光源模块和光线过滤模块状态控制的系统控制模块2，所述光源模块1和系统控制模块2连接，所述光线过滤模块3和系统控制模块2连接。

方法如下：将周期起始时刻与工作参照面经角度偏移校正后的角度0度对应，周期结束时刻与工作参照面经角度偏移校正后的角度360度对应，周期增量与角度增量方向一致，这样一个周期时长对应于工作参照面的角度一周，并使得角度值与周期时刻形成如下映射关系：其中d′为角度，m′为时刻，t′为周期，那么在参数t，l，v，s，ls，le，vs，ve，d，e和m中，给定d的情况下，可求出未知量ls，le，在给定e的情况下可求出未知量vs，ve，则ls，le，vs，ve计算方法如下：

ls计算公式:

其中可能出现(d-s)<0以及的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，这里使用取余的方法，用mod代表取余运算，(amodb＝c)解释为a整除b余数为c，以下mod符号代表的运算与此相同，最终公式更新为:

le计算公式：

其中可能出现(d-s)＜0以及

的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

vs计算公式：

其中可能出现(e-s)＜0以及的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

ve计算公式：

其中可能出现(e-s)＜0以及

的情况，则需要将相应结果限定在0到360之间，最终公式更新为:

周期内控制时刻的确定：

当m＝ls时，光源点亮；

当m＝le时，光源熄灭；

当m＝vs时，光线过滤器置为不透明状态；

当m＝ve时，光线过滤器置为透明状态；

当设备的光源方向发生改变，即d值产生变化，则将新的d值使用以上公式重新计算ls，le值；当设备的干扰光源方向发生改变，即e值产生变化，则将新的e值使用以上公式重新计算vs，ve值；同样当m值到达控制时刻时进行相应的控制操作。m值由(t0–tmax)不断循环，其中t0表示(m＝0)，tmax表示(m＝设备周期值)。

其中，工作参照面为垂直于重力方向的二维平面，在三维世界中设备的光线照射方向都将投影到该二维平面用于计算模块的控制时刻。t为时钟周期，单位为秒，设备以周期循环的方式进行，一次周期完成一次完整的状态切换；l为光源照射持续时刻范围角，单位为角度，值范围(0≤l＜360)，指设备的光源照射方向与周期耦合后光源持续点亮状态下占用的周期与时刻对应的角度范围；ls表示光源开始点亮的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤ls＜t)；le表示光源开始熄灭的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤le＜t)；v为屏蔽持续时刻范围角，单位为角度，值范围(0≤v＜360)，指干扰光源的照射方向与周期耦合后滤光屏幕为非透明状态下占用的周期与时刻对应的角度范围；vs表示滤光屏幕开始为非透明状态的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤vs＜t)；ve表示滤光屏幕开始为透明状态的周期时刻，单位为秒，值范围(0≤ve＜t)；d为己方光源投射角，单位为角度，值范围(0≤d＜360)，指己方三维光源向量在二维工作参照面上投影于坐标系与x轴正向逆时针方向形成的角度值；e为干扰光源投射角，单位为角度，值范围(0≤e＜360)，指干扰三维光源向量在二维工作参照面上投影于坐标系与x轴正向逆时针方向形成的角度值；工作参照面坐标系以自西向东为x轴正方向，自南向北为y轴正方向，以重力相反方向为z轴正方向，以设备的中心为原点，以正东x轴正方向为角度0度，逆时针为角度正方向；光源投射角即为光源三维坐标中的矢量方向在xy平面的投影与x轴正向逆时针形成的角度值；s为角度偏移校正值，单位为角度，值范围(0≤s＜360)；m为设备当前工作周期所处的时刻，单位为秒，值范围(0≤m＜t)。

互消干扰设备间的t，l，v，s预置参数值相同，使用相同的工作参照面、并且设备间时钟校准为同一时刻。

实施例：

假定预置参数为：

t＝1秒，l＝90度，v＝120度，s＝90度。

d值变化范围(0≤d＜360)，e值变化范围(0≤e＜360)，m值变化范围为(t0≤m＜tmax)这里t＝1则m的变化范围为(0≤m＜1)。

当d值为90时(光源照射方向在参照面上的投影为向北)，e值为270时(干扰光源照射方向在参照面上的投影为向南):

分别代入以上公式ls，le，vs，ve，值分别为：

当m＝0.875时刻时进行光源点亮操作。

当m＝0.125时刻时进行光源熄灭操作。

当m＝0.3333时刻时进行光线过滤器置为不透明操作。

当m＝0.6667时刻时进行光线过滤器置为透明操作。

当d和e发生变化，如d＝180时(光源照射方向在参照面上的投影为向西)，e＝0时(光源照射方向在参照面上的投影为向东)，同样ls,le,vs,ve分别计算为：

ls＝0.125,le＝0.375,vs＝0.5833,ve＝0.9167；

设备工作周期不断循环，当d或e值发生改变后即以计算出新的ls，le，vs，ve控制点进行模块的状态变化操作。如对方的光源光线不会对己方造成干扰，则不视为干扰光源，不对其进行屏蔽操作，将其忽略即可。

进一步的，为提高控制范围精度，将干扰光源进行针对性的屏蔽，即存在不同干扰光源的情况下，分别对不同干扰光源生成不同的vs和ve控制点，并对存在操作区域重叠的控制时刻操作进行合并。如在以上实例中存在e1和e2干扰光源，当d＝60，e1＝240，e2＝255，分别代入公式计算得：ls＝0.7917，le＝0.0417，vs1＝0.25，ve1＝0.5833，vs2＝0.2917，ve2＝0.625。

控制方法为：

当m＝0.7917时刻时进行光源点亮操作；

当m＝0.0417时刻时进行光源熄灭操作；

当m＝0.25时刻时进行光线过滤器置为不透明操作；

当m＝0.2917时刻时，因为与vs1,ve1的控制区域重叠，忽略该操作；

当m＝0.5833时刻时，因为与vs2,ve2的控制区域重叠，忽略该操作；

当m＝0.625时刻时进行光线过滤器置为透明操作；

原理说明：

运用人眼的视觉暂留原理，使用高于人眼觉察的频闪光源，运用本方法，周期性的让光源1处于发光和不发光状态，光线过滤器3处于屏蔽和非屏蔽状态。使得互相存在干扰的设备间恰好处于一方为光源点亮时己方光线过滤器为透明状态，另一方的光源为熄灭状态，光线过滤器则为屏蔽状态，双方的设备状态轮流切换状态，达到过滤掉对方干扰光源的同时仍可看到己方光源发出的光线并且看清己方光线照射的物体。

本发明技术效果主要体现在以下方面：使用者透过光线过滤器向外观察，己方的光源光线及被光源照射的范围物体始终可见，而对自己造成光线干扰的对方光源光线始终为不可见，并且该效果是相互的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。