一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法与流程

本发明涉及无线传感器网络和粒子滤波定位，尤其涉及一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，同时对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例，节约能源和提高照明质量是当务之急。照明用电作为电力消耗的重要部分，已经占到了电力消耗的10％左右，并随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，照明用电还将不断增加。以前由于成本、技术不成熟等原因，在建筑能耗中，仅照明就占33％(空调占50％，其他占17％)。随着我国可持续发展战略，为实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和作贡献，优化照明控制是节能减排关键，因此智能照明控制系统在办公楼得到了广泛的应用。

2、现有技术的技术方案

3、目前应用较多的是红外运动检测技术，当照明环境中有人需要照明时，通过照明控制系统开启照明光源；否则，如果照明环境中没有人需要照明，则关闭照明源，达到照明节能的效果。还有一种是声控技术，通过检测声音的大小判断是否有需要开启或关闭照明源。

4、现有技术存在的缺点：

5、现有的红外检测或声音检测只能得出有与无的结果，而且是静态的，不能提前知道结果；

6、当目标温度与环境温度接近的时候，特别容易受到环境的干扰，灵敏度会随环境温度、噪音等因素下降，红外检测容易失灵，而声音检测也存在类似问题。

7、预测目标轨迹的算法有很多，但是其计算量大，需要较高算力的设备，当节点数量较多的时候，工程造价成本高。

8、红外检测的穿透性较差，检测目标和检测装置之间不能有遮挡，对安装和布点的要求较高。

9、没有目标识别，而且不能分辨目标是人还是动物，容易对无关目标进行照明开启，造成资源浪费。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，该方法以无线传感器和粒子滤波定位为基础，通过特定的目标轨迹预测算法，根据目标的行动轨迹来联动照明开关，实现精确的照明控制，从而达到节能目的。

2、本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

3、一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，包括：

4、步骤a利用无线传感器建立自组织的单点式网络，使无线传感器网络中每个传感器节点与临近照明源进行绑定，节点的唤醒即照明源的开启，节点的休眠即照明源的关闭；

5、步骤b将目标所在节点作为当前时刻跟随节点对目标进行粒子滤波分析，预测目标位置和速度，作为唤醒下一个时刻跟随节点的依据；

6、步骤c计算目标预测位置与当前真实位置的距离，判断目标预测位置是否落在当前跟随节点的唤醒范围之内；

7、步骤d预测位置落在当前跟随节点的唤醒范围之外，则根据节点唤醒半径与预测速度的比值调整采样时间；

8、步骤e对调整的采样时间重新进行粒子滤波计算，重新预测当前时刻目标位置和速度；

9、步骤f唤醒下一时刻预测位置附近滤波结果中几率最大的节点并作为下一时刻的跟随节点。

10、与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

11、能精确探测目标的位置和预测目标的走向，从而实现更智能、更精准的照明源联动控制；

12、无线网络传感器依靠电磁信号通信，几乎不受自然环境的干扰影响。

13、预测位置算法简单有效，可在低算力的嵌入式cpu运行。

技术特征：

1.一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括初始化无线传感器网络，将无线传感器网络中探测区域的无线传感器节点与临近的照明源进行绑定，使传感器节点的分布与照明覆盖一致。

3.如权利要求2所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所有传感器节点具有相同的通信能力和唤醒能力，其唤醒和休眠与绑定的照明源联动，节点唤醒即照明源开启，节点休眠即照明源关闭。

4.如权利要求1所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所述步骤b中，无线传感器网络在检测区域内探测到目标，选择距离目标最近的节点k，记录时刻tk，并以k作为当前时刻tk被跟踪目标的跟随节点，该节点为唤醒状态，与该节点绑定的照明源开启；节点k负责获测量值并更新目标位置来获得本地估计，同时进行粒子滤波预测tk+1时刻目标状态，目标的预测状态包括目标的预测位置和预测速度，并将目标状态作为下一传感器节点唤醒的依据。

5.如权利要求1所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：计算目标预测位置与传感器节点唤醒半径的距离值，依据距离值判断目标预测位置与节点唤醒范围关系，存在目标预测位置落在节点唤醒范围内和目标预测位置落在节点唤醒范围之外两种情况，并针对不同的情况进行不同的处理。

6.如权利要求5所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，唤醒选取的tk+1时刻头节点k+1，打包信息将目标状态估计从头节点k发送到头节点k+1，同时使当前时刻头节点k进入休眠状态；此时节点k绑定的照明源关闭，k+1节点关联的照明源开启。

8.如权利要求6所述的通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，其特征在于，所述目标预测位置落在节点唤醒范围内与范围外的具体计算包括：

技术总结
本发明公开了一种通过目标跟踪实现智能照明节能控制的方法，包括：利用无线传感器建立自组织的单点式网络，使无线传感器网络中每个传感器节点与临近照明源进行绑定；将目标所在节点作为当前时刻跟随节点对目标进行粒子滤波分析，预测目标位置和速度，作为唤醒下一个时刻跟随节点的依据；计算目标预测位置与当前真实位置的距离，判断目标预测位置是否落在当前跟随节点的唤醒范围之内；预测位置落在当前跟随节点的唤醒范围之外，则根据节点唤醒半径与预测速度的比值调整采样时间；对调整的采样时间重新进行粒子滤波计算，重新预测当前时刻目标位置和速度；唤醒下一时刻预测位置附近滤波结果中几率最大的节点并作为下一时刻的跟随节点。

技术研发人员：罗杰武,马启亮,王雄均,何伟锋,林永通
受保护的技术使用者：长讯通信服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12