采用基于傳感器的照明器探測能見度降低的區(qū)域及其移動方向的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及采用戶外照明網絡(0LN)探測和提供與能見度降低的區(qū)域有關聯(lián)的信息，并且特別是與霧狀況有關聯(lián)的信息。更具體地，此處公開的各種發(fā)明方法和裝置涉及在這種0LN中的照明器(luminaire)上部署霧傳感器，從而以容錯方式獨立地處理和整合所感測的數據。通過與相鄰照明器和/或與集中式服務器通信，霧定位和移動方向被識別。另外，本發(fā)明提供一種宣傳(disseminate)霧探測以由此警告可能正在接近霧覆蓋區(qū)域的駕駛員的工具。
【背景技術】
[0002]如本領域所周知，戶外燈桿(lightning pole)是放置監(jiān)控攝像機以監(jiān)視街道、停車場、公園以及其它戶外區(qū)域的自然選擇。0LN因而不僅被用于控制和管理戶外照明設備(lighting unit)，而且被用于將數據從安裝在燈桿上的攝像機發(fā)射到監(jiān)視中心。另夕卜，所采用的照明設備也可能包含直接或者通過其它照明設備與集中式服務器連接的燈具(lamp)、視頻/圖像傳感器、數據存儲器以及通信和控制模塊。這種0LN系統(tǒng)描述于2011年9月22日在美國專利商標局提交并且被給予序列號61/537945的名稱為“IMAGING SERVICEUSING OUTDOOR LIGHTING NETWORKS”的共同待審專利申請，其內容通過引用結合于此。
[0003]傳統(tǒng)戶外照明網絡100的示例示于圖1。如此處所圖示，光點(light point)或照明器108.1-108.3與天線塔106通信，該天線塔通過IP網絡104與集中式服務器102通信。應指出，各種其它通信工具被本發(fā)明考慮在內。這些包含光點的電力線通信或射頻(RF)網狀網絡。另外，連接到集中式服務器102的網絡可以是有線、無線和/或蜂窩網絡。再另外，如果通過蜂窩網絡可到達一個或多個光點，集中式服務器102也可以直接與所述一個或多個光點通信。再另外，本發(fā)明考慮到，0LN的光點可以彼此直接通信，而不需要圖1中描繪的塔結構106或集中式服務器102。這種通信可以通過本領域中周知的各種工具來進行，從而包含無線通信、有線通信(例如，經由電力線)和可見光通信。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明涉及智慧型支持傳感器功能的(sensor-enabled)照明器的領域，該照明器能夠感測物理世界，執(zhí)行與霧探測有關的所感測的數據的各式各樣計算和操控，并且將信息發(fā)射到處理器、控制器和移動器件。這些將包含附近車輛、自主(autonomous)器件(例如，自動駕駛汽車和無人駕駛飛行器)，或互聯(lián)網連接的移動器件(例如，智能手機和平板電腦)，以及具有基于互聯(lián)網的用戶界面應用程序的集中式數據倉庫。特別地，本發(fā)明涉及:
1.測試和驗證從霧傳感器獲得的輸入值，以為更可靠輸入創(chuàng)造條件
2.識別霧定位以及移動方向(如果它存在)
3.將由于霧引起的不安全狀況警告駕駛員和/或其它自主器件。
[0005]與龍卷風或雷暴不同，霧是一種有點被動的天氣現象。盡管如此，已知它出其不意地趕上駕車人。當濕空氣在地面或水上方略微積累時，霧傾向于在清澈涼爽夜晚形成。這種空氣在夜晚期間混合以形成凝結(condensat1n)，該凝結在太陽升起時消散。霧的極端變異性，特別是就其密度和地點而言，使得駕車人難以迅速地察覺和反應。由于光被霧的水滴折射和偏轉，這種事件根本不限于清晨，并且實際上可以對白天和夜晚駕駛狀況二者都有影響。
[0006]霧用以英里為單位的能見度測量，并且當能見度為1/4英里或更低時被認為是嚴重的。在美國，最有霧的地點位于華盛頓州失望角(Cape Disappointment, Washington)，每年有106天嚴重霧天。在東海岸，最有霧的地點為緬因州東港(Eastport，Maine)市，它以65天得到該位置。在內陸地區(qū)，最有霧的地點為西弗吉尼亞州埃爾金斯(Elkins, WestVirginia)，為81天。通過比較的方式，再往南在佛羅里達州坦帕灣(Tampa Bay, Florida)，平均為22天。在猶他州北方，過冷(super-cooled)霧(〈32F)可以在山谷持續(xù)幾星期[http://ops.fhwa.dot.gov/weather/best_practices/CaseStudies/025.pdf]。
[0007]能見度經常巨大變化以及交通減速是導致伴有受傷并且甚至死亡的許多例多車連環(huán)相撞的原因。然而，由于在給定時間點的密度、地點、消散速率和覆蓋區(qū)域的變異性，霧預測是不容易的。最可能被牽涉到與霧有關的撞車的駕駛員為相鄰郡的-年紀大于20但小于30-在早上上班時間期間駕駛并且在郊外地點在地方道路和郡道上出行(travel)的居民。奇怪的是，大部分與霧有關的撞車發(fā)生在車輛正在一直往前出行時。
[0008]來自美國國家運輸安全委員會(Nat1nalTransportat1n Safety Board, NTSB)的關于重大霧事故的調查的綜合結論為，它們由于駕駛員在能見度受限制時間期間沒有保持均勻的降低的速度而發(fā)生。不幸地，保持均勻的降低的速度并不保證撞車將被避免。
[0009]當霧確實形成時，對于有效的交通控制以及啟動安全措施而言，關于存在和密度的精確實時信息是必要的。目前，美國國家海洋和大氣管理局(Nat1nal Oceanic andAtmospheric Administrat1n, Ν0ΑΑ)氣象有線服務(WEATHER WIRE SERVICE)收集所有種類的氣象數據并且提供公告。不幸的是，這仍不足以減少事故的數目。通常，固定的訊息標志被用于識別有霧傾向的區(qū)域。然而，由于它們代表一年的僅僅一部分時間的當時(prevailing)狀況，駕駛員可能甚至忽視它們。因此，因為出行的公眾認為這些訊息標志是不相干的，它們趨向于是不起作用的?？偠灾F探測的主要形式仍舊是州警察的個人觀察。
[0010]許多州已經正式地部署了探測和報警系統(tǒng)，以及集成能見度/氣象和駕車人報警系統(tǒng)。投資范圍從約2-4百萬美元起(見例如http://www.cutr.usf.edu/research/fog.pdf 以及 http://www.gtr1.gatech.edu/casestudy/happy-motoring-safer-1nterstate-highway)，并且全面方案(利用能見度傳感器、速度探測器、電子標牌和攝像機來探測擁堵)可能高達一千兩百萬美元范圍(http://gs.flir.com/uploads/file/case-studies/case-study_caltrans-fog.pdf)。然而，這些系統(tǒng)的益處未被清楚地用文件證明(documented)，并且大部分州簡單訴諸于駕駛員宣傳運動作為降低這些類型的撞車的最成本有效的措施。
[0011]這么高投資數額的最高貢獻因素顯示為電子標志以及將它們連接的所需的基礎設施(經常在兩百萬美元以上的范圍)。另一方面，霧傳感器件容易地以更平易近人得多的價格去獲得。比如，前向散射能見度傳感器價格范圍在每單位(unit) 5千美元至8千美元。
[0012]前向散射技術測量消光系數一光在大氣中的吸收和散射屬性之和。它是通過下述完成這一點:從發(fā)光二極管(LED)發(fā)射窄光束，該窄光束隨后散射光的粒子到接收器。此接收器具有紅外探測器，該紅外探測器產生與由探測器接收的光的數量相等的電能。發(fā)射器和接收器成一角度地相互瞄準。如果空氣清澈，所發(fā)射的紅外束將避開接收器并且光將不被探測到。如果空氣變得混濁或者如果存在降水(precipitat1n)，該束將被散射。接收器將探測到一些與霾(haze)或降水的量成比例的所散射的紅外光。接收器的輸入經過紅外過濾器以降低其它光的影響。傳感器還結合若干技術，該技術減少所需的維護并且保證傳感器在維護巡檢之間保持可靠(例如見ht