本發(fā)明屬于自動(dòng)控制，具體涉及一種考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法、系統(tǒng)及其裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)境的改善，野生動(dòng)物或者是被居民飼養(yǎng)或拋棄的寵物經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些大型居民區(qū)、公園或工業(yè)園區(qū)中。當(dāng)行人和某些野生動(dòng)物(如野豬)相遇時(shí)，動(dòng)物可能會(huì)對(duì)行人的生命安全造成直接威脅，尤其是在動(dòng)物感到威脅或受到驚嚇時(shí)。如果某個(gè)地區(qū)的動(dòng)物出沒數(shù)量較多，甚至?xí)绊懢用竦恼；顒?dòng)。特別是在傍晚或夜間，野生動(dòng)物(如鹿、野豬等)在人類的社區(qū)中突然出現(xiàn)時(shí)，可能會(huì)與行人或交通工具碰撞，對(duì)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。某些動(dòng)物(如流浪狗或母豹等)在保護(hù)自身領(lǐng)地或幼崽時(shí)，可能對(duì)行人發(fā)動(dòng)攻擊，造成傷害。行人在經(jīng)過有野生動(dòng)物活動(dòng)的區(qū)域時(shí)，接觸到動(dòng)物的糞便或被叮咬，都可能增加感染疾病(如狂犬病等)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)野生動(dòng)物的存在感到憂慮或厭惡可能導(dǎo)致行人在外活動(dòng)時(shí)的緊張情緒，降低生活質(zhì)量。

2、針對(duì)野生動(dòng)物與人的遭遇問題，如果能夠及時(shí)預(yù)測(cè)具有攻擊性的動(dòng)物的活動(dòng)軌跡、時(shí)間和頻率，并向用戶進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)告知，將能夠讓用戶有足夠的反應(yīng)時(shí)間規(guī)避威脅。然而，現(xiàn)有技術(shù)缺乏能夠有效跟蹤或預(yù)測(cè)野生動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡的技術(shù)方案。此外，在夜間時(shí)段，路邊的路燈通常較為昏暗，此時(shí)行人的可視范圍有限，這可能導(dǎo)致行人無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的野生動(dòng)物，縮短行人與野生動(dòng)物遭遇時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)缺乏有效降低行人和動(dòng)物遭遇的風(fēng)險(xiǎn)與危害的手段的問題，本發(fā)明提供一種考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法、系統(tǒng)及其裝置。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

3、一種考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法，其包括如下步驟：

4、s1：根據(jù)社區(qū)內(nèi)的道路的空間分布建立一個(gè)地理圖像；并以每個(gè)路燈為節(jié)點(diǎn)，路燈間的連線為邊，創(chuàng)建一個(gè)表征社區(qū)內(nèi)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)路徑的連通圖g。

5、s2：通過安裝在路燈上的接近雷達(dá)實(shí)時(shí)探測(cè)社區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的活體目標(biāo)。

6、s3：當(dāng)任意接近雷達(dá)檢測(cè)到活體目標(biāo)的距離小于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，通過對(duì)應(yīng)路燈上的紅外光柵分辨活體生物的類型，并做出如下決策：

7、(1)若活體生物為人，則開啟對(duì)應(yīng)路燈上的目標(biāo)跟蹤雷達(dá)。通過目標(biāo)跟蹤雷達(dá)檢測(cè)目標(biāo)人物在地理圖像上的空間位置，并結(jié)合行人的空間位置變化確定行人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。

8、根據(jù)行人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度預(yù)測(cè)行人未來時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而提前點(diǎn)亮行人前進(jìn)方向上的路燈，并對(duì)行人經(jīng)過后的路燈按照預(yù)設(shè)的時(shí)長延遲恢復(fù)為低功耗狀態(tài)。

9、(2)若活體生物為野生動(dòng)物，則記錄野生動(dòng)物在各個(gè)路燈對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間和順序，按順序連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)得到一條野生動(dòng)物出沒軌跡。

10、根據(jù)社區(qū)內(nèi)的野生動(dòng)物出沒軌跡的歷史數(shù)據(jù)將連通圖g轉(zhuǎn)化為有向圖g′。根據(jù)新增野生動(dòng)物出沒軌跡更新有向圖g′的邊權(quán)重，并記錄有向圖中每條邊上野生動(dòng)物的平均速度。

11、其中，邊權(quán)重用于表征野生動(dòng)物的出現(xiàn)概率。

12、s4：在社區(qū)內(nèi)存在行人時(shí)，若任意節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到野生動(dòng)物出現(xiàn)，則根據(jù)有向圖g′預(yù)測(cè)野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡；然后判斷動(dòng)物與行人的是否會(huì)相遇，并點(diǎn)亮野生動(dòng)物與行人可能相遇的位置處的路燈以實(shí)現(xiàn)預(yù)警。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟s1中，連通圖的數(shù)據(jù)格式為：g＝(v，e)；

14、其中，v為各個(gè)路燈對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)vi的集合，i＝1…n，n表示社區(qū)內(nèi)路燈的數(shù)量。e為節(jié)點(diǎn)間邊的集合，任意節(jié)點(diǎn)vi和vj之間的邊記為eij，j＝1…n。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，社區(qū)中采用的路燈具有熄滅、低功耗和點(diǎn)亮三種工作模式。其中，在預(yù)設(shè)的白天時(shí)段，路燈處于熄滅模式。在預(yù)設(shè)的夜間繁忙時(shí)段，路燈處于點(diǎn)亮模式。在預(yù)設(shè)的夜間空閑時(shí)段，路燈在初始狀態(tài)下處于低功耗模式，并根據(jù)指令切換為點(diǎn)亮模式。

16、且/或

17、社區(qū)內(nèi)還設(shè)有多個(gè)攝像頭，當(dāng)社區(qū)內(nèi)存在行人時(shí)，根據(jù)檢測(cè)到的行人的空間位置、運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度對(duì)攝像頭的云臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)人物進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟s3中，紅外光柵中包括沿豎直方向均勻排列在路燈燈桿上不同高度處多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)；紅外光柵根據(jù)感應(yīng)信號(hào)沿豎直方向的空間分布判斷接近的活體目標(biāo)的類型。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，根據(jù)社區(qū)內(nèi)野生動(dòng)物出沒軌跡的歷史數(shù)據(jù)將連通圖g轉(zhuǎn)化為有向圖g′的過程如下：

20、(ⅰ)將野生動(dòng)物出沒軌跡中從在先時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)到在后時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)的連線方向作為動(dòng)物在兩節(jié)間的運(yùn)動(dòng)方向。

21、(ⅱ)根據(jù)野生動(dòng)物出沒軌跡的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)野生動(dòng)物在連通圖g中任意兩節(jié)點(diǎn)間指定方向上的出現(xiàn)次數(shù)。

22、(ⅲ)根據(jù)出現(xiàn)次數(shù)計(jì)算野生動(dòng)物在任意兩節(jié)點(diǎn)間指定方向上的出現(xiàn)概率pij，并將出現(xiàn)概率pij作為有向圖g′中對(duì)應(yīng)邊的邊權(quán)重；

23、

24、上式中，ni表示歷史數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的野生動(dòng)物從節(jié)點(diǎn)vi出發(fā)到達(dá)任意鄰居節(jié)點(diǎn)的次數(shù)；nij表示歷史數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的野生動(dòng)物從節(jié)點(diǎn)vi和出發(fā)到達(dá)鄰居節(jié)點(diǎn)vj的次數(shù)。

25、(ⅳ)將從指定節(jié)點(diǎn)出發(fā)的最大邊權(quán)重的方向作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的高頻方向，記錄每個(gè)節(jié)點(diǎn)的高頻方向。

26、(ⅴ)根據(jù)野生動(dòng)物出沒軌跡的歷史數(shù)據(jù)計(jì)算野生動(dòng)物通過任意兩節(jié)點(diǎn)的平均用時(shí)，再結(jié)合節(jié)點(diǎn)間距離計(jì)算野生動(dòng)物經(jīng)過任意邊的平均速度。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟s4中，根據(jù)有向圖g′預(yù)測(cè)野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡的方法如下：

28、s041：將野生動(dòng)物首次被檢測(cè)到的位置作為運(yùn)動(dòng)軌跡的初始位置。

29、s042，以初始位置為起點(diǎn)，將有向圖中當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的高頻方向作為運(yùn)動(dòng)方向，經(jīng)過高頻方向上的邊的平均速度作為野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)速度，預(yù)測(cè)出得到野生到達(dá)下一節(jié)點(diǎn)的位置以及時(shí)間。

30、s043，將每次預(yù)測(cè)出的下一節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，重復(fù)步驟s042確定野生動(dòng)物在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度，得到當(dāng)前路徑的終點(diǎn)。

31、s044：在預(yù)測(cè)出的下一節(jié)點(diǎn)為有向圖邊緣的節(jié)點(diǎn)時(shí)，將從初始位置依次到達(dá)預(yù)測(cè)出的所有節(jié)點(diǎn)的連線作為預(yù)測(cè)出的野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡。

32、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，將采集到的野生動(dòng)物出沒軌跡的歷史數(shù)據(jù)集按照出現(xiàn)時(shí)間劃分為多個(gè)不同時(shí)段的數(shù)據(jù)集，并根據(jù)不同時(shí)段的數(shù)據(jù)集分別建立對(duì)應(yīng)的有向圖g′。然后再結(jié)合對(duì)應(yīng)時(shí)段的有向圖g′預(yù)測(cè)行人與野生動(dòng)物是否會(huì)相遇。

33、作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟s4中，判斷行人和野生動(dòng)物是否會(huì)相遇的方法如下：

34、首先，分析預(yù)測(cè)出的行人和野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡的空間特征，計(jì)算二者之間的最接近位置是否小于預(yù)設(shè)安全空間距離：是則認(rèn)為二者可能相遇，否則認(rèn)為二者不會(huì)相遇。

35、其次，當(dāng)行人和野生動(dòng)物可能相遇時(shí)，繼續(xù)分析預(yù)測(cè)出的行人和野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡的時(shí)間特征，判斷二者之間小于安全距離的對(duì)應(yīng)路程區(qū)間在時(shí)域上是否重合：是則認(rèn)為二者會(huì)相遇，否則認(rèn)為二者不會(huì)相遇。

36、本發(fā)明還包括一種路燈管理系統(tǒng)，其用于采用如前述的考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)社區(qū)內(nèi)部的各個(gè)路燈的工作模式進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。其中，路燈管理系統(tǒng)中包括：多個(gè)接近雷達(dá)、多個(gè)紅外光柵、多個(gè)目標(biāo)跟蹤雷達(dá)，至少一個(gè)影像采集設(shè)備以及一個(gè)后臺(tái)服務(wù)器。

37、其中，接近雷達(dá)分別安裝在社區(qū)內(nèi)的各個(gè)路燈上，并用于對(duì)路燈周圍的活體目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。紅外光柵分別安裝在社區(qū)內(nèi)的各個(gè)路燈上，并用于對(duì)接近雷達(dá)探測(cè)到的活體目標(biāo)的類型進(jìn)行分辨。目標(biāo)跟蹤雷達(dá)安裝在社區(qū)內(nèi)的路燈上，并用于對(duì)紅外光柵分辨出的行人進(jìn)行位置跟蹤。影像采集設(shè)備包括攝像頭以及云臺(tái)，影像采集設(shè)備用于獲取社區(qū)中出現(xiàn)的行人的實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)。

38、后臺(tái)服務(wù)器與各個(gè)接近雷達(dá)、紅外光柵、目標(biāo)跟蹤雷達(dá)、影像采集設(shè)備以及社區(qū)內(nèi)的各個(gè)路燈的控制器電連接。后臺(tái)服務(wù)器用于：(1)獲取接近雷達(dá)實(shí)時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，判斷社區(qū)內(nèi)是否出現(xiàn)活體目標(biāo)。(2)開啟紅外光柵，根據(jù)紅外光柵的檢測(cè)信號(hào)，分辨出現(xiàn)的活體目標(biāo)的類型。(3)開啟目標(biāo)跟蹤雷達(dá)和影像采集設(shè)備，追蹤社區(qū)內(nèi)的行人并預(yù)測(cè)其運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)速度；以及將行人路徑上的路燈切換至點(diǎn)亮模式。(4)記錄野生動(dòng)物在各個(gè)路燈對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間和順序，按順序連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)得到一條野生動(dòng)物出沒軌跡。(5)根據(jù)新增的野生動(dòng)物出沒軌跡對(duì)社區(qū)內(nèi)的有向圖g′進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。(6)結(jié)合有向圖g′預(yù)測(cè)社區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度。(7)根據(jù)行人的運(yùn)動(dòng)軌跡和野生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷二者是否會(huì)相遇，是則點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)位置處的路燈。

39、本發(fā)明還包括一種路燈管理裝置，其包括存儲(chǔ)器、處理器，以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)并在處理器中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序。處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)，采用如前述的考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法，實(shí)現(xiàn)根據(jù)社區(qū)內(nèi)的行人和野生動(dòng)物的軌跡，對(duì)社區(qū)內(nèi)部的各個(gè)路燈的工作模式進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。

40、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

41、本發(fā)明設(shè)計(jì)一種考慮局部社區(qū)中行人和野生動(dòng)物軌跡的路燈管理方法，該方法利用安裝在每個(gè)路燈上的活體存在感應(yīng)雷達(dá)與紅外光柵構(gòu)成檢測(cè)人體或動(dòng)物的掃描裝置，并記錄社區(qū)內(nèi)大中小型動(dòng)物出沒頻率、活動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度以及各個(gè)時(shí)間出現(xiàn)規(guī)律，進(jìn)而生成能夠預(yù)測(cè)動(dòng)物在社區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡的有向圖。

42、本發(fā)明的方案通過紅外光柵識(shí)別出用戶后，還通過目標(biāo)追蹤雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的運(yùn)動(dòng)速度和空間位置，然后結(jié)合社區(qū)內(nèi)部的地理圖像預(yù)測(cè)用戶的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)路燈的工作狀態(tài)進(jìn)行切換，進(jìn)而為用戶提供即時(shí)照明。本發(fā)明還結(jié)合預(yù)測(cè)出的動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡和行人的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷二者是否會(huì)相遇，進(jìn)而在二者存在相遇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)位置的路燈，為用戶提供預(yù)警。

43、本發(fā)明提供的路燈管理方法既可以降低路燈的運(yùn)行功耗，又可以有效降低行人和動(dòng)物遭遇的風(fēng)險(xiǎn)與危害。相較于傳統(tǒng)的完全遍歷各空間感應(yīng)裝置，本發(fā)明的方案具有更高的反應(yīng)效率，能夠在有效時(shí)間內(nèi)開啟當(dāng)前位置路燈并啟動(dòng)以用戶為軸心n盞路燈范圍的感應(yīng)裝置為用戶提供預(yù)報(bào)預(yù)警。本發(fā)明的方案尤其適合應(yīng)用于野生動(dòng)物、寵物高頻出現(xiàn)的社區(qū)，實(shí)用性較強(qiáng)。