本發(fā)明涉及光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的車載或移動(dòng)平臺(tái)在隧道行駛環(huán)境中依據(jù)隧道照明變化進(jìn)行測(cè)距和定位的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置。

背景技術(shù)：

通常的車載測(cè)距和定位裝置主要基于導(dǎo)航衛(wèi)星定位技術(shù)，接收導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)進(jìn)行測(cè)距與定位，并可以將車輛的實(shí)時(shí)位置標(biāo)記在電子地圖上。但是當(dāng)車輛處于一些特殊路段時(shí)，特別是當(dāng)車輛駛?cè)胨淼篮?，由于隧道的遮擋，車輛搭載的基于導(dǎo)航衛(wèi)星的測(cè)距和定位裝置無法接收到衛(wèi)星信號(hào)，因此無法測(cè)距與定位。

目前車輛進(jìn)入隧道中行駛時(shí)，常規(guī)的基于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)距和定位裝置通常處于搜索導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)狀態(tài)中，行駛距離與位置等信息不再更新，當(dāng)車輛駛出隧道后，系統(tǒng)重新搜索導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，更新位置信息，在電子地圖上標(biāo)注出車輛的最新位置。當(dāng)隧道較長(zhǎng)或者隧道較多時(shí)，常規(guī)的測(cè)距與定位裝置通常在一段相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)無法搜索到導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，會(huì)有較長(zhǎng)的一段行駛距離無法測(cè)量，車輛位置也將無法更新，這導(dǎo)致了定位會(huì)出現(xiàn)較大的誤差甚至定位錯(cuò)誤。當(dāng)需要車輛在隧道中的具體位置信息時(shí)，常規(guī)的測(cè)距與定位裝置將無法提供準(zhǔn)確的定位信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明突破了現(xiàn)有技術(shù)在隧道環(huán)境中無法測(cè)量車輛行駛距離和定位車輛位置的局限，提供了一種可以在隧道中利用隧道頂燈的照明進(jìn)行行駛距離測(cè)量與定位的光感測(cè)距與定位裝置，避免了車輛在隧道中行駛時(shí)由于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)被遮蔽而無法定位車輛具體位置的情況。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置，包括：

感光組件，用于感知隧道中光照的周期變化，產(chǎn)生周期變化的電信號(hào)；以及

信號(hào)采集組件，其輸入端與感光組件連接，用于接收感光組件生成的電信號(hào)并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣并輸出。

優(yōu)選的，所述感光組件包括：光電探測(cè)器、直流電源、回路開關(guān)和回路電阻，所述光電探測(cè)器、直流電源、回路開關(guān)和回路電阻共同構(gòu)成感光回路。

優(yōu)選的，所述光電探測(cè)器為光敏電阻器或光電二極管。

優(yōu)選的，所述光敏電阻器選擇使用對(duì)可見光波段敏感的光敏電阻。

優(yōu)選的，所述光敏電阻器采用薄片結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述光敏電阻器安裝在車輛的頂部或者貼合安裝于前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)。

優(yōu)選的，所述信號(hào)采集組件為數(shù)字采集卡。

優(yōu)選的，基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置還包括：信號(hào)處理與控制組件，其與信號(hào)采集組件的輸出端連接，用于接收數(shù)字采樣信號(hào)并對(duì)數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行分析處理，生成車輛行駛距離信息，將距離信息與電子地圖進(jìn)行匹配得到定位信息；信號(hào)處理與控制組件還與感光組件連接，用于產(chǎn)生控制信號(hào)控制感光組件的工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理與控制組件為計(jì)算機(jī)，其中，

計(jì)算機(jī)接收信號(hào)采集組件輸出的數(shù)字采樣信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析，提取數(shù)字采樣信號(hào)的周期數(shù)、每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間，結(jié)合車輛提供的實(shí)時(shí)速度參數(shù)，計(jì)算車輛的行駛距離；

計(jì)算機(jī)與所述回路開關(guān)相連，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)輸出至所述回路開關(guān)，控制所述回路開關(guān)的開/關(guān)，進(jìn)而控制感光回路的工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述電子地圖對(duì)車輛在隧道中的位置進(jìn)行標(biāo)記與定位，通過調(diào)整位置信息更新時(shí)間進(jìn)行位置標(biāo)記點(diǎn)更新。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比較，至少具有以下有益效果其中之一：

(1)使用感光組件作為隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置的探測(cè)單元，將隧道中頂燈照明的明暗變化轉(zhuǎn)化為感光組件電流強(qiáng)度的變化，通過探測(cè)電流強(qiáng)度來進(jìn)行電流信號(hào)的周期計(jì)數(shù)與計(jì)時(shí)，并結(jié)合車輛實(shí)時(shí)速率來進(jìn)行測(cè)距，充分利用了隧道環(huán)境中的光照特點(diǎn)，避免了隧道中因無法搜索到導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)而導(dǎo)致的無法測(cè)距的問題；得到車輛行駛的距離信息后，通過距離信息與電子地圖進(jìn)行匹配，可以得到車輛在隧道中的位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的定位，避免了隧道中由于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)不穩(wěn)定或無導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)而引起的無法定位的問題；

(2)本發(fā)明的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化，便于在車輛或移動(dòng)平臺(tái)上安裝，感光組件可以安裝在車內(nèi)空間，環(huán)境適應(yīng)性好，可在嚴(yán)苛環(huán)境下工作，提高了隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置的適用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【主要元件】

11-光電探測(cè)器；12-數(shù)字采集卡；13-計(jì)算機(jī)；

21-直流電源；22-回路開關(guān)；23-回路電阻。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供了一種基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置。本發(fā)明的一種基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置包括：感光組件、信號(hào)采集組件和信號(hào)處理與控制組件。感光組件感知隧道中光照的周期變化，產(chǎn)生周期變化的電信號(hào)，信號(hào)采集組件接收感光組件生成的電信號(hào)并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣并輸出，信號(hào)處理與控制組件接收數(shù)字采樣信號(hào)并保存，對(duì)數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行分析處理，生成車輛行駛距離信息，將距離信息與電子地圖進(jìn)行匹配得到定位信息，信號(hào)處理與控制組件也產(chǎn)生控制信號(hào)控制感光組件的工作狀態(tài)。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述感光組件包括光電探測(cè)器11、直流電源21、回路開關(guān)22和回路電阻23。光電探測(cè)器11、直流電源21、回路開關(guān)22和回路電阻23共同構(gòu)成了感光回路，直流電源21在光電探測(cè)器11的正負(fù)極之間施加恒定的電壓，當(dāng)外界光照變化時(shí)，光電探測(cè)器11的光電流產(chǎn)生變化，光電流的變化引起感光回路中電流強(qiáng)度的變化，回路開關(guān)22與直流電源21連接，控制感光回路的通斷，回路電阻23與回路開關(guān)22連接，回路電阻23起保護(hù)與限流作用。當(dāng)回路開關(guān)22閉合，感光回路聯(lián)通，光電探測(cè)器11在車輛于隧道中行駛時(shí)，隧道頂燈照明的明暗變化將引起光電探測(cè)器11的光電流發(fā)生變化，感光回路中的電流值也將隨著照明的明暗變化而有規(guī)律地變化。

優(yōu)選地，光電探測(cè)器11為高靈敏度光敏電阻器。光敏電阻器的電阻值隨外界光照條件變化，引起感光回路中電流強(qiáng)度的變化。當(dāng)入射至光敏電阻器的光變強(qiáng)時(shí)，光敏電阻器的阻值變小，感光回路中的電流變大；當(dāng)入射至光敏電阻器的光變?nèi)鯐r(shí)，光敏電阻器的阻值變大，感光回路中的電流變小。為了感知隧道中頂燈照明的明暗變化，光敏電阻器選擇使用對(duì)可見光波段敏感的光敏電阻；為了吸收更多的光能，光敏電阻器采用薄片結(jié)構(gòu)，增大感光面，薄片結(jié)構(gòu)的光敏電阻器可安裝在車輛的頂部或者貼合安裝于前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)，提高裝置在環(huán)境中的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

另外，光電探測(cè)器11也可選用高靈敏度光電二極管。光電二極管在受到光照時(shí)產(chǎn)生光電流，光電流強(qiáng)度隨隧道中光照的明暗而變化，而光電流的變化則引起感光回路中電流大小的變化。當(dāng)入射至光電二極管的光照變強(qiáng)時(shí)，光電二極管產(chǎn)生的光電流變大，感光回路中的電流變大；當(dāng)入射至光電二極管的光照變?nèi)鯐r(shí)，光電二極管產(chǎn)生的光電流變小，感光回路中的電流變小。

信號(hào)采集組件為數(shù)字采集卡12，數(shù)字采集卡12串聯(lián)在感光回路中的光電探測(cè)器11和回路電阻23之間，數(shù)字采集卡12探測(cè)感光回路中的電流，并對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣，生成數(shù)字采樣信號(hào)，數(shù)字采集卡12的輸出端與信號(hào)處理與控制組件連接，將數(shù)字采樣信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理與控制組件進(jìn)行處理。

信號(hào)處理與控制組件為計(jì)算機(jī)13，計(jì)算機(jī)13分別與數(shù)字采集卡12和回路開關(guān)22相連，計(jì)算機(jī)向回路開關(guān)22發(fā)送控制信號(hào)，通過回路開關(guān)22控制感光回路的通斷，進(jìn)而控制感光回路的工作狀態(tài)；計(jì)算機(jī)13接收數(shù)字采集卡12發(fā)送的數(shù)字采樣信號(hào)并保存。當(dāng)車輛在隧道中行駛時(shí)，感光回路中的電流強(qiáng)度會(huì)以一定的周期變化，計(jì)算機(jī)13對(duì)數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行分析處理，根據(jù)采樣信號(hào)強(qiáng)度的周期變化，提取出采樣信號(hào)中的每個(gè)周期、計(jì)算每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間、并記錄信號(hào)周期數(shù)。計(jì)算機(jī)13根據(jù)車輛提供的實(shí)時(shí)速度信息，利用采樣信號(hào)的周期時(shí)間，可以計(jì)算得到采樣信號(hào)中每個(gè)周期所對(duì)應(yīng)的車輛行駛路程，即每?jī)蓚€(gè)相鄰的隧道頂燈之間的距離，連續(xù)快速地計(jì)算信號(hào)中每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的距離，可以得到車輛在隧道中行駛的距離信息。

計(jì)算機(jī)13中安裝有電子地圖，電子地圖用于對(duì)車輛在隧道中的位置進(jìn)行標(biāo)記與定位，利用電子地圖中已有的隧道數(shù)據(jù)和測(cè)量計(jì)算得到的車輛行駛距離數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖匹配，在電子地圖上定位車輛的實(shí)時(shí)位置。車輛駛?cè)胨淼罆r(shí)的位置在電子地圖上標(biāo)記為起始位置，計(jì)算機(jī)13開始通過電流采樣信號(hào)計(jì)算行駛距離，通過起始位置標(biāo)記點(diǎn)和行駛距離，即可在電子地圖上標(biāo)記出車輛在隧道中的位置，實(shí)現(xiàn)車輛在隧道中行駛時(shí)的定位，并且由車輛行駛距離信息與電子地圖的匹配可以從電子地圖中提取出車輛位置的定位數(shù)據(jù)，該定位數(shù)據(jù)也可由計(jì)算機(jī)13傳輸至上位機(jī)進(jìn)行使用。

優(yōu)選地，為了降低裝置進(jìn)行測(cè)距定位信息與電子地圖匹配的計(jì)算量，可以通過調(diào)整位置信息更新時(shí)間進(jìn)行位置標(biāo)記點(diǎn)更新，例如計(jì)算機(jī)13每計(jì)算采樣信號(hào)10個(gè)周期的時(shí)間后計(jì)算生成一個(gè)行駛距離值并發(fā)送給電子地圖進(jìn)行位置標(biāo)記點(diǎn)更新。

對(duì)于已知內(nèi)部照明設(shè)施布設(shè)的隧道，隧道中相鄰頂燈的距離為已知，此時(shí)計(jì)算機(jī)13只需要通過記錄電流采樣信號(hào)的周期數(shù)，即可由周期數(shù)和相鄰頂燈的距離計(jì)算出車輛的行駛距離。

計(jì)算機(jī)13記錄保存數(shù)字采樣信號(hào)、信號(hào)周期等參數(shù)信息以及車輛行駛距離、位置等信息，可以將全部或者部分信息上傳至上位機(jī)等其它設(shè)備中進(jìn)行使用或者做進(jìn)一步的處理。

當(dāng)隧道中的頂燈間隔距離符合標(biāo)準(zhǔn)間隔距離或者為已知數(shù)據(jù)時(shí)，只需要通過對(duì)感光回路中電流信號(hào)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到車輛在隧道中的行駛距離信息，測(cè)距與定位的效率將提高。同時(shí)對(duì)于隧道頂燈的明暗周期變化，通常每個(gè)周期值相近，若出現(xiàn)周期值有較大變化或突變的情況，則可以對(duì)異常周期進(jìn)行標(biāo)記并在距離計(jì)算時(shí)進(jìn)行校正。

綜上所述，本發(fā)明的基于光強(qiáng)信號(hào)匹配的隧道內(nèi)光感測(cè)距與定位裝置，采用光電探測(cè)器作為光電傳感裝置，并使用直流電源和回路開關(guān)構(gòu)成感光回路。利用隧道中頂燈周期排布的特點(diǎn)和車輛在隧道中行駛時(shí)頂燈照明環(huán)境明暗變化的現(xiàn)象，使用光電探測(cè)器來感知光照變化，將光照變化轉(zhuǎn)化為光電探測(cè)器的光電流變化，感光回路中的電流值也將隨之有規(guī)律地變化，使用數(shù)字采集卡接收和采樣感光回路中的電流信號(hào)，形成數(shù)字采樣信號(hào)并傳輸至計(jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)中使用數(shù)字采樣信號(hào)計(jì)算出車輛行駛距離，并結(jié)合計(jì)算機(jī)中安裝的電子地圖與車輛行駛距離進(jìn)行匹配，將車輛位置標(biāo)記于電子地圖上，實(shí)現(xiàn)車輛在隧道中的定位，避免了由于隧道中導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)被遮擋而無法定位車輛位置并計(jì)算車輛行駛距離的問題，是對(duì)基于導(dǎo)航衛(wèi)星的車輛定位系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，提高了車輛定位系統(tǒng)在不同道路環(huán)境中的適用性和定位準(zhǔn)確度。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。

還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。并且上述實(shí)施例可基于設(shè)計(jì)及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實(shí)施例混合搭配使用，即不同實(shí)施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實(shí)施例。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。

應(yīng)注意，貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標(biāo)記來表示。在以下描述中，一些具體實(shí)施例僅用于描述目的，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明有任何限制，而只是本發(fā)明實(shí)施例的示例。在可能導(dǎo)致對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆時(shí)，將省略常規(guī)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。應(yīng)注意，圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實(shí)大小和比例，而僅示意本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。