本發(fā)明涉及一種多功能電動(dòng)汽車交流充電樁，屬于電動(dòng)車輛充電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及自動(dòng)駕駛和無人駕駛電動(dòng)車輛的道路圖像信息獲取技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。充電樁是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)能量補(bǔ)充的主要手段。

充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(公共樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動(dòng)汽車充電。

傳統(tǒng)充電樁的功能相對(duì)單一，主要有：1)充電管控(漏電，樁車對(duì)答)；2)電網(wǎng)端防護(hù)(防雷、過壓、過流)；3)信息報(bào)告(可選)等；這是一個(gè)典型的充電樁所具備的功能，它的使命就是把電安全的給電動(dòng)汽車，里面需要解決的互聯(lián)網(wǎng)的問題，是讓用戶找到這個(gè)樁，用掃碼或者其他手段來支付，然后還是充電。即對(duì)充電樁的利用僅僅局限在傳統(tǒng)電動(dòng)車輛的傳統(tǒng)供能方面。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，高級(jí)輔助駕駛以及無人駕駛技術(shù)不斷完善，但隨之而來，對(duì)道路精確信息的獲取，也有了更高的要求，可是現(xiàn)有技術(shù)中，尚未發(fā)現(xiàn)與自動(dòng)駕駛道路精確信息獲取技術(shù)相配合的充電樁系統(tǒng)或設(shè)備。

對(duì)自動(dòng)駕駛汽車而言，各種雷達(dá)、攝像頭等傳感器就是汽車的眼睛，不斷獲取道路精確信息。在這些“眼睛”中，攝像頭相對(duì)簡單。它的優(yōu)點(diǎn)很突出：精度高，距離遠(yuǎn)，直觀方便；可是缺點(diǎn)也同樣突出：受到天氣的影響太大，如霧霾、大范圍雨雪天氣等。而現(xiàn)有常用的車載雷達(dá)，也有各種缺陷，雖然他們比超聲波探測器以及計(jì)算機(jī)視覺設(shè)備有著更高的實(shí)時(shí)性、精度和可靠性。目前，主要研究集中在毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)上。普通雷達(dá)里最常用的可謂是毫米波雷達(dá)了，可是即便如此，卻仍然存在著精度低、可見范圍短的特點(diǎn)。而這兩個(gè)缺陷放在自動(dòng)駕駛中，卻極易引起事故。簡單的舉例來說，毫米波雷達(dá)可以發(fā)現(xiàn)路邊障礙，但只能“看到”模糊形體，而厘米級(jí)精度的激光雷達(dá)則可以在極短時(shí)間內(nèi)清楚區(qū)分出障礙是路肩還是斜坡，若自動(dòng)駕駛汽車斷定是斜坡后，就可以做出安全開上車道的決策。但是激光雷達(dá)的缺點(diǎn)在于成本高、且不能全天候工作，即在雨、雪、霧霾等極端天氣下，效果不佳。

量子成像是量子光學(xué)的一個(gè)重要分支，是研究在光場量子特性下所能達(dá)到的光學(xué)成像極限的問題。不同于經(jīng)典成像，量子成像是利用光場的量子力學(xué)性質(zhì)和其內(nèi)稟并行特點(diǎn)，在量子水平上發(fā)展出新的光學(xué)成像和量子信息并行處理技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)中通過記錄輻射場的光強(qiáng)分布從而獲取目標(biāo)的圖像信息的方法，量子成像則是通過利用、控制(或模擬)輻射場的量子漲落來得到物體的圖像。作為一種新型成像技術(shù)，量子成像中糾纏光源關(guān)聯(lián)成像的實(shí)現(xiàn)，使得在兩個(gè)相互獨(dú)立的空間中傳遞其中一個(gè)空間的物體圖像信息成為可能，以此實(shí)現(xiàn)成像。熱光源同樣也可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像。相比于經(jīng)典成像，量子成像具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)量子成像中的超分辨成像-成像分辨率可以突破瑞利衍射分辨極限；2)量子成像是單像素成像，即能夠使得在不適合或者不能采用體積大的面探測器時(shí)使用量子成像達(dá)到成像目的；3)量子成像中的探測與成像分離能夠克服經(jīng)典成像存在的抗干擾能力差的缺點(diǎn)。上海光機(jī)所2012年的中期項(xiàng)目評(píng)估報(bào)告顯示，利用口徑僅為18mm的量子成像照相機(jī)，可以在惡劣環(huán)境中拍攝到420mm的普通光學(xué)望遠(yuǎn)鏡根本無法拍到的目標(biāo)。2013年該項(xiàng)目組在國際上首次進(jìn)行了大量晴朗、夜間、云霧、雨霧等典型氣象條件下的室外遙感成像實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了野外一公里量級(jí)探測距離上分辨率為1cm、超衍射極限分辨2倍以上的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像。

量子成像技術(shù)不受霧霾、雨雪等遮蔽的影響，但其成本高，動(dòng)態(tài)性能一般，不適合安裝在容易產(chǎn)生顛簸的車輛上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多功能充電樁，以交流充電樁主體作為系統(tǒng)平臺(tái)，所述交流充電樁主體包括充電模塊、道路地圖及景物信息量子成像模塊、信息傳輸模塊以及綜合控制模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多功能充電樁，所述充電樁包括：充電模塊、量子成像模塊、信息傳輸模塊以及綜合控制模塊。

進(jìn)一步地，所述充電模塊用于給電動(dòng)汽車或其他電動(dòng)交通工具充電。

進(jìn)一步地，所述充電模塊包括計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)儀、非易失性存儲(chǔ)器、漏電保護(hù)器、自動(dòng)功率切換開關(guān)、電能傳輸裝置和電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備，其中，電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備用于識(shí)別通過汽車是否為電動(dòng)汽車，以及電動(dòng)汽車充電參數(shù)及信息交互傳輸手段，自動(dòng)功率切換開關(guān)用于根據(jù)識(shí)別后的電動(dòng)汽車充電參數(shù)切換到合適的充電功率，電能傳輸裝置用于對(duì)汽車充電，計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)儀用于計(jì)時(shí)和/或計(jì)費(fèi)，非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)相關(guān)信息。

進(jìn)一步地，量子成像模塊包括：光源、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、半波片、bbo(硼酸鋇)晶體、高透全反射鏡、透鏡、正交極化選擇器a、正交極化選擇器b、窄帶濾波片、窄帶濾鏡、成像傳感器、信號(hào)處理模塊。

進(jìn)一步地，所述光源用于產(chǎn)生所需的激光脈沖或贗熱光；所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)對(duì)光源產(chǎn)生的激光脈沖或贗熱光進(jìn)行光場的壓縮，得到壓縮后的激光脈沖或贗熱光；所述半波片對(duì)壓縮后的激光脈沖或贗熱光的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到水平偏振狀態(tài)下的壓縮后的激光脈沖或贗熱光，并發(fā)送至bbo晶體；所述bbo晶體與接收到的水平偏振狀態(tài)下的壓縮后的激光脈沖或贗熱光進(jìn)行參量下轉(zhuǎn)換處理，產(chǎn)生信號(hào)光束和閑置光束；所述高透全反射鏡分別將信號(hào)光束和閑置光束中中心波長為λ0的光束依次沿bbo晶體、半波片、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、光源的路徑返回，并將信號(hào)光束中除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束和閑置光束中除去中心波長為λ0的剩余閑置光束分別發(fā)送至透鏡；所述透鏡分別對(duì)信號(hào)光束中除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束進(jìn)行傅立葉變換，并發(fā)送至正交極化選擇器a；同時(shí)對(duì)閑置光束中除去中心波長為λ0的剩余閑置光束進(jìn)行傅立葉變換，并發(fā)送至正交極化選擇器b；所述正交極化選擇器a對(duì)傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束中的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到經(jīng)過正交極化選擇器a的剩余信號(hào)光束，并發(fā)送至窄帶濾波片；所述正交極化選擇器b對(duì)傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余閑置光束中的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到經(jīng)過正交極化選擇器b的剩余閑置光束，并發(fā)送至窄帶濾鏡；所述窄帶濾波片用于濾除經(jīng)過正交極化選擇器a的傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束中的背景雜散光，得到經(jīng)過窄帶濾波片的有用信號(hào)光束，并發(fā)送至待檢測路段；所述窄帶濾鏡用于濾除經(jīng)過正交極化選擇器b的傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余閑置光束中的背景雜散光，得到經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束，并發(fā)送至成像傳感器；所述待檢測路段受到經(jīng)過窄帶濾波片的有用信號(hào)光束照射，得到待檢測路段反射的有用信號(hào)光束，在得到有用信號(hào)光束的同時(shí)，對(duì)應(yīng)得到經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束，然后將有用信號(hào)光束和經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束分別發(fā)送至成像傳感器；所述成像傳感器分別用于探測經(jīng)過有用路段的有用信號(hào)光束和經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束，分別得到成像傳感器探測到的有效信號(hào)光束和有效閑置光束，并分別發(fā)送至信號(hào)處理模塊；所述信號(hào)處理模塊對(duì)成像傳感器探測到的有效信號(hào)光束和有效閑置光束進(jìn)行待檢測路段的量子成像，最終得到待檢測路段的量子成像結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述信息傳輸模塊包括數(shù)據(jù)線和無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，用于將經(jīng)由綜合控制模塊處理后的道路地圖及景物信息發(fā)送給前來充電的自動(dòng)駕駛車輛，并且可選地將自動(dòng)駕駛車輛在來駛途中采集到的道路地圖更新信息傳輸給綜合控制模塊；其中數(shù)據(jù)的收發(fā)傳輸，由綜合控制模塊基于同自動(dòng)駕駛車輛的應(yīng)答和/或根據(jù)電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備的識(shí)別結(jié)果，決定對(duì)車輛的數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸采用數(shù)據(jù)線、或無線數(shù)據(jù)收發(fā)器、或者數(shù)據(jù)線與無線數(shù)據(jù)收發(fā)器協(xié)同工作。

進(jìn)一步地，所述綜合控制模塊包括：圖像處理器，用于處理量子成像模塊采集到的圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可供自動(dòng)駕駛車輛識(shí)別處理的道路地圖景物信息；綜合處理器，用于處理充電過程中的相關(guān)傳感器、計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)器等常規(guī)信息，并完成與圖像處理器的協(xié)同；綜合控制器，用于根據(jù)綜合處理器和圖像處理器的指令完成充電、圖像采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳?yīng)控制。

進(jìn)一步地，還可以包括網(wǎng)絡(luò)連接裝置，用于連接到局域網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)和/或國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的信息互傳或信息共享。

有益效果：

1.擴(kuò)展了充電樁的功能，充分利用充電樁與電動(dòng)車輛的數(shù)據(jù)對(duì)接；

2.充分利用量子雷達(dá)的高分辨力和抗惡劣天氣干擾作用，完全可以滿足自動(dòng)駕駛過程中，對(duì)道路障礙物和其他車輛和/或行人的高精度分辨要求；

3.可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸，為全國性甚至更大范圍的高精度地圖制作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的多功能充電樁的結(jié)構(gòu)方框圖；

圖2為本發(fā)明的量子成像模塊結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1.光源、2.光學(xué)聚焦系統(tǒng)、3.半波片、4.bbo(硼酸鋇)晶體、5.高透全反射鏡、6.透鏡、7.正交極化選擇器a、8.正交極化選擇器b、9.窄帶濾波片、10.窄帶濾鏡、11.道路地圖及景物信息、12.成像傳感器、13.信號(hào)處理模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，提供了一種多功能電動(dòng)汽車交流充電樁，所述充電樁包括：充電模塊、量子成像模塊、信息傳輸模塊以及綜合控制模塊。所述充電模塊用于給電動(dòng)車輛充電，所述電動(dòng)車輛包括但不限于電動(dòng)汽車，優(yōu)選為電動(dòng)汽車，以下以電動(dòng)汽車為例進(jìn)行說明，但不代表對(duì)充電車輛的限制。所述充電模塊包括(圖中未示出)計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)儀、非易失性存儲(chǔ)器、漏電保護(hù)器、自動(dòng)功率切換開關(guān)、電能傳輸裝置和電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備，其中，電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備用于識(shí)別通過汽車是否為電動(dòng)汽車，以及電動(dòng)汽車充電參數(shù)及信息交互傳輸手段，自動(dòng)功率切換開關(guān)用于根據(jù)識(shí)別后的電動(dòng)汽車充電參數(shù)切換到合適的充電功率，電能傳輸裝置用于對(duì)汽車充電，計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)儀用于計(jì)時(shí)和/或計(jì)費(fèi)，非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)相關(guān)信息。

如圖2所示，所述量子成像模塊包括：光源1、光學(xué)聚焦系統(tǒng)2、半波片3、bbo(硼酸鋇)晶體4、高透全反射鏡5、透鏡6、正交極化選擇器a、正交極化選擇器b、窄帶濾波片9、窄帶濾鏡10、成像傳感器12、信號(hào)處理模塊13。所述光源用于產(chǎn)生所需的激光脈沖或贗熱光；本實(shí)施例中優(yōu)選采用激光脈沖。所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)2對(duì)光源1產(chǎn)生的激光脈沖光進(jìn)行光場的壓縮，得到壓縮后的激光脈沖光；所述半波片3對(duì)壓縮后的激光脈沖光的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到水平偏振狀態(tài)下的壓縮后的激光脈沖光，并發(fā)送至bbo晶體4；所述bbo晶體4與接收到的水平偏振狀態(tài)下的壓縮后的激光脈沖光進(jìn)行參量下轉(zhuǎn)換處理，產(chǎn)生信號(hào)光束和閑置光束；所述高透全反射鏡5(主要作用是將經(jīng)過參量下轉(zhuǎn)換過程后剩余的泵浦光沿著原路返回，防止剩余的泵浦光影響檢測)分別將信號(hào)光束和閑置光束中心波長為λ0的光束依次沿bbo晶體4、半波片3、光學(xué)聚焦系統(tǒng)2、光源1的路徑返回，并將信號(hào)光束中除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束和閑置光束中除去中心波長為λ0的剩余閑置光束分別發(fā)送至透鏡6，透鏡6的焦距為f；所述透鏡6分別對(duì)信號(hào)光束中除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束進(jìn)行傅立葉變換，并發(fā)送至正交極化選擇器a；同時(shí)對(duì)閑置光束中除去中心波長為λ0的剩余閑置光束進(jìn)行傅立葉變換，并發(fā)送至正交極化選擇器b；所述正交極化選擇器a對(duì)傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束中的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到經(jīng)過正交極化選擇器a的剩余信號(hào)光束，并發(fā)送至窄帶濾波片9；所述正交極化選擇器b對(duì)傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余閑置光束中的極化狀態(tài)進(jìn)行選擇，得到經(jīng)過正交極化選擇器b的剩余閑置光束，并發(fā)送至窄帶濾鏡10；所述窄帶濾波片9用于濾除經(jīng)過正交極化選擇器a的傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余信號(hào)光束中的背景雜散光，得到經(jīng)過窄帶濾波片9的有用信號(hào)光束，并發(fā)送至待檢測路段；所述窄帶濾鏡10用于濾除經(jīng)過正交極化選擇器b的傅立葉變換后的除去中心波長為λ0的剩余閑置光束中的背景雜散光，得到經(jīng)過窄帶濾鏡10的有用閑置光束，并發(fā)送至成像傳感器；所述待檢測路段道路地圖及景物信息11受到經(jīng)過窄帶濾波片的有用信號(hào)光束照射，得到待檢測路段道路地圖及景物信息11反射的有用信號(hào)光束，在得到有用信號(hào)光束的同時(shí)，對(duì)應(yīng)得到經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束，然后將有用信號(hào)光束和經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束分別發(fā)送至成像傳感器12；所述成像傳感器分別用于探測經(jīng)過有用路段的有用信號(hào)光束和經(jīng)過窄帶濾鏡的有用閑置光束，分別得到成像傳感器12探測到的有效信號(hào)光束和有效閑置光束，并分別發(fā)送至信號(hào)處理模塊13；所述信號(hào)處理模塊13對(duì)成像傳感器探測到的有效信號(hào)光束和有效閑置光束進(jìn)行待檢測路段的量子成像，最終得到待檢測路段的量子成像結(jié)果。所述信息傳輸模塊包括數(shù)據(jù)線和無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，用于將經(jīng)由綜合控制模塊處理后的道路地圖及景物信息發(fā)送給前來充電的自動(dòng)駕駛車輛，并且可選地將自動(dòng)駕駛車輛在來駛途中采集到的道路地圖更新信息傳輸給綜合控制模塊；其中數(shù)據(jù)的收發(fā)傳輸，由綜合控制模塊基于同自動(dòng)駕駛車輛的應(yīng)答和/或根據(jù)電動(dòng)汽車識(shí)別設(shè)備的識(shí)別結(jié)果，決定對(duì)車輛的數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸采用數(shù)據(jù)線、或無線數(shù)據(jù)收發(fā)器、或者數(shù)據(jù)線與無線數(shù)據(jù)收發(fā)器協(xié)同工作。所述綜合控制模塊包括：圖像處理器，用于處理量子成像模塊采集到的圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可供自動(dòng)駕駛車輛識(shí)別處理的道路地圖景物信息；綜合處理器，用于處理充電過程中的相關(guān)傳感器、計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)器等常規(guī)信息，并完成與圖像處理器的協(xié)同；綜合控制器，用于根據(jù)綜合處理器和圖像處理器的指令完成充電、圖像采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳?yīng)控制。

所述充電樁的充電模塊可以僅適用于電動(dòng)汽車，也可集成其他電動(dòng)車輛或小型無人機(jī)的充電接口。

所述圖像處理器轉(zhuǎn)換的可供自動(dòng)駕駛車輛識(shí)別處理的道路地圖景物信息，也可供導(dǎo)航地圖軟件使用。

由于量子成像分辨率極高，遠(yuǎn)超自動(dòng)駕駛導(dǎo)航對(duì)地圖障礙物分辨的精度要求，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體需要適當(dāng)降低器件精度以降低成本。

量子成像的重構(gòu)算法可采用統(tǒng)計(jì)迭代法和壓縮感知算法，優(yōu)選采用壓縮感知算法。

采用本發(fā)明的多功能充電樁，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的局限，通過引入量子成像技術(shù)結(jié)合自動(dòng)駕駛地圖技術(shù)，利用充電過程的空閑，實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)交互，為充電樁的綜合利用提供了有效解決途徑，避免了充電樁由于功能單一造成的資源浪費(fèi)；同時(shí)，對(duì)解決霧霾、雨、雪等惡劣天氣條件下，自動(dòng)駕駛汽車的傳統(tǒng)雷達(dá)缺陷，進(jìn)行了有效的彌補(bǔ)，對(duì)地圖數(shù)據(jù)收集利用起到了重要的補(bǔ)充。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。