CN113396558A - 对基于rf的存在检测和/或定位以及消息接收的时变分配 - Google Patents
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Abstract
一种电子设备被配置成在多个时段(281‑285)中的每个时段的第一部分(291)期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号。该射频信号用于存在和/或位置检测。该电子设备进一步被配置成在多个时段中的每个时段的第二部分(292‑294)期间使用第二协议来获得无线地发送的网络消息。第二部分不与第一部分重叠。第一部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或第二部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于基于RF的存在检测和/或定位的系统、方法和计算机程序。
特别地,本发明涉及一种用于获得网络消息的电子设备、一种获得网络消息的方法和一种使得计算机系统能够执行这种方法的计算机程序产品。
背景技术
基于RF的存在检测是一种有希望取代或增强基于PIR的存在检测的技术。基于RF的定位允许在室内定位设备。例如,US 2017/0359804 A1公开了基于RF的存在检测。
US 2017/0359804 A1公开了在无线网络中的无线通信信道的第一子集上传送无线网络流量的第一无线网络设备。第一无线网络设备接收由第二无线网络设备通过空间发送的基于RF的感测信号。在无线通信信道的第二子集上接收基于RF的感测信号。处理基于RF的感测信号以检测物体在空间中的运动。
通常,能够执行基于RF的存在检测和/或定位的所有设备将被配置成以其时间的相同百分比帮助执行该基于RF的存在检测和/或定位。然而,执行该任务降低了设备传送无线网络流量的容量,并且将所有有能力的设备配置成以相同的时间量执行基于RF的存在检测和/或定位不是资源的最佳使用。
EP2552165A2公开了一种无线通信终端中的方法,其包括接收用于在第一组无线电资源上发送的配置信令,其中仅在第一组无线电资源上发送会导致在传输间隔中来自终端的传输的时域周期性重复模式,该模式对可通信地耦合到无线通信终端的配套设备造成干扰。终端选择用于在传输间隔中发送的第二组无线电资源,使得在第二组无线电资源和第一组无线电资源的组合上的传输不会导致在传输间隔中来自终端的传输的周期性重复模式。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种电子设备,其能够执行基于RF的存在检测和/或定位以及无线网格网络消息的接收两者,同时有效利用其资源。
本发明的第二目的是提供一种方法,其允许无线网络节点在有效利用其资源的同时也执行基于RF的存在检测和/或定位。
在本发明的第一方面中,该电子设备包括至少一个处理器,该至少一个处理器被配置成在多个时段中的每个时段的第一部分期间使用第一协议发送和/或接收射频信号,所述射频信号用于存在和/或位置检测,以及在所述多个时段中的每个时段的第二部分期间使用第二协议获得无线地发送的网络消息,所述第二部分不与所述第一部分重叠,其中所述第一部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或所述第二部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化。
例如,使用所述第一协议发送和/或接收的所述射频信号可以用于射频感测和/或资产跟踪。所述至少一个处理器可以被配置成在所述多个时段中的每个时段的所述第二部分或第三部分期间使用所述第二协议来无线地发送网络消息。该网络消息也可以用于存在和/或位置检测。例如,在基于Zigbee RF的感测中,网络消息的RSSI可以用作与专用RF感测消息的RSSI接近的额外输入。例如,网络可以是网格网络或星形网络。
为资产跟踪而发送的消息(例如,蓝牙消息)也可以用于基于RF的感测。例如,有时候,人体物质的位置可以恰好位于无线资产标签(例如,安装在通常停留在其地点的装备(诸如重型医院装备)上)和天花板中的无线灯具之间。
针对两个功能/协议中的每一个的时间分配优选地取决于设备(节点)在那些功能中的每一个中正在执行的活动(或那些活动的结果)。例如,如果感测/跟踪功能导致找到人/设备,则将为该功能/协议分配更多时间。如果正在接收控制命令,则将为该功能/协议分配更多时间。
发明人已经认识到,执行基于RF的存在和/或位置检测(也称为基于RF的感测和/或基于RF的资产跟踪)的设备仍然能够获得网络消息是重要的,但是能够在第一时间间隔内将更多的时间分配给基于RF的感测和/或基于RF的资产跟踪,以及在第二时间间隔内将更多的时间分配给获得(例如,接收或收集)网络消息是有益的。第一协议可以是例如蓝牙,并且第二协议可以是例如Zigbee或Thread。第一和第二协议中的每一个可以是例如以下协议之一:蓝牙(例如,BLE)、Zigbee、WiFi(例如,WiFi网格)和Thread。例如,所述网络消息可以包括照明控制消息。
所述至少一个处理器可以被配置成在第一组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收射频信号,以及在第二组频率信道上使用所述第二协议来获得无线地发送的所述网络消息。这避免了基于RF的存在和/或位置检测传输与网络传输之间的干扰。第一组频率信道和第二组频率信道可以包括单个信道(例如,在直接序列扩谱传输的情况下),或者包括多个信道(例如,在跳频的情况下)。例如,第一组频率信道和第二组频率信道可以是相同频带(例如,2.4GHz或5GHz)的不同信道或不同信道序列。
所述至少一个处理器可以被配置成在所述多个时段中的每个时段的所述第一部分期间在所述第一组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号,以及在所述多个时段中的每个时段的所述第二部分期间在所述第二组频率信道上使用所述第二协议来无线地接收所述网络消息。这允许电子设备自身在第二组频率信道上接收网络消息,而不必从另一设备(例如,父节点)获得网络消息。
所述至少一个处理器可以被配置成在稍后时刻在第三组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号。例如,对于基于RF的感测应用来说,通过融合不同的扫描,使用不同的频率信道组来增加占用检测的准确性可能是有益的。
所述至少一个处理器可以被配置成使用所述第二协议来从接收所述网络消息的另一设备获得无线地发送的所述网络消息。如果电子设备自身没有时间或只有很少时间在第二组频率信道上接收网络消息,则它可能需要从另一设备(例如,父节点)获得网络消息,该另一设备确实有时间在第二组频率信道上接收目的地为该电子设备的网络消息(并暂时存储它们)。
使用所述第一协议发送和/或接收的所述射频信号可以用于射频感测,并且所述第一组频率信道在某个空间区域内可以是唯一的。这允许电子设备发送基于RF的感测信号,而不必考虑其他网络节点或其他基于RF的感测设备的需要。
所述至少一个处理器可以被配置成在所述至少一个处理器发送和/或接收所述射频信号的状态下不转发所述网络消息中的至少一些。这允许电子设备(更多地)聚焦于基于RF的感测和/或资产跟踪。
所述至少一个处理器可以被配置成在第一状态和第二状态之间切换,在第一状态下所述至少一个处理器转发所述网络消息中的至少一些,在第二状态下所述至少一个处理器不转发所述网络消息。这允许电子设备在需要时切换成聚焦于基于RF的感测,但当其不需要聚焦于基于RF的感测时,帮助在无线(例如,网格)网络中实现良好的网络覆盖。
所述至少一个处理器可以被配置成在所述至少一个处理器发送和/或接收所述射频信号的状态下延迟转发所述网络消息中的至少一些。区分“更加”紧急和“不怎么”紧急的消息,以及只立即发送更加紧急的消息而存储不怎么紧急的消息以在稍后更合适的时刻进行传输,可能是有益的。这允许电子设备(更多地)聚焦于基于RF的感测和/或资产跟踪。
所述至少一个处理器可以被配置成在所述第二状态下使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号,以及在所述第一状态下不使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号。尽管在某个状态下将网络消息的转发与基于RF的感测结合将是可能的(例如,取决于两种操作将需要多少流量),但具有这样一种状态也是有益的:在这种状态下,网络节点可以(更多地)聚焦于路由网络消息。
所述至少一个处理器可以被配置成使用第一无线电功能来使用所述第一协议发送和/或接收所述射频信号,以及使用第二无线电功能来获得所述网络消息。通过使用组合的无线电(例如,组合的蓝牙/ZigBee无线电),可以避免附加的收发器的费用。
所述电子设备可以进一步包括至少一个光源和/或用于控制至少一个光源的至少一个传感器和/或至少一个用户接口,该至少一个用户接口用于控制至少一个光源和/或至少一个插座和/或至少一个加热空调设备。灯通常安装在定位良好以用于基于RF的存在和/或位置检测的位置中,例如在目标检测区域上具有无遮挡视野的天花板中。例如,至少一个传感器可以包括无线运动传感器(诸如PIR传感器)。例如,至少一个用户接口可以包括墙壁开关或触摸屏显示器。插座是墙上的一种设备,人们可以将插头插入其中,以便将电气装备连接到建筑物的电源。可以控制插座来打开和/或关闭插入式设备(诸如风扇、电饭煲和烤箱)的电力。基于RF的感测可以用于在客人已经离开房间后关闭酒店房间的加热。
在本发明的第二方面中,获得网络消息的方法包括在多个时段中的每个时段的第一部分期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号(所述射频信号用于存在和/或位置检测),以及在所述多个时段中的每个时段的第二部分期间使用第二协议获得无线地发送的网络消息,所述第二部分不与所述第一部分重叠,其中所述第一部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或所述第二部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化。所述方法可以通过在可编程设备上运行的软件来执行。该软件可以作为计算机程序产品而提供。
此外,提供了一种用于执行本文所描述的方法的计算机程序,以及存储该计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。例如,计算机程序可以由现有设备下载或上传到现有设备,或者在制造这些系统时存储。
非暂时性计算机可读存储介质至少存储软件代码部分,该软件代码部分被配置成,当由计算机执行或处理时,执行可执行操作,该可执行操作包括:在多个时段中的每个时段的第一部分期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号,所述射频信号用于存在和/或位置检测,并且在所述多个时段中的每个时段的第二部分期间使用第二协议获得无线地发送的网络消息,所述第二部分不与所述第一部分重叠,其中所述第一部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化和/或所述第二部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化。
如本领域技术人员将理解的,本发明的诸方面可以体现为设备、方法或计算机程序产品。因此,本发明的诸方面可以采取完全是硬件的实施例、完全是软件的实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例的形式,在本文中,这些形式一般都称为“电路”、“模块”或“系统”。本公开中描述的功能可以实现为由计算机的处理器/微处理器执行的算法。此外,本发明的诸方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式,该一个或多个计算机可读介质具有体现(例如,存储)在其上的计算机可读程序代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是,例如但不限于:电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备,或前述的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体的示例可以包括但不限于以下内容:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁性存储设备或前述的任何适当组合。在本发明的上下文中,计算机可读存储介质可以是任何有形介质,该有形介质可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关联的程序。
计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号,该数据信号具有体现在其中(例如,在基带中或作为载波的一部分)的计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采取各种形式中的任何一种,包括但不限于电磁、光学或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质,其不是计算机可读存储介质并且可以传送、传播或输送由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关联的程序。
在计算机可读介质上体现的程序代码可以使用任何合适的介质来发送,该介质包括但不限于无线、有线、光纤、电缆、RF等或前述的任何适当组合。用于执行本发明诸方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写,该一种或多种编程语言包括诸如Java(TM)、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言,诸如“C”编程语言或类似的编程语言的常规过程性编程语言,以及诸如Scala、Haskell等的函数式编程语言。程序代码可以作为独立的软件包完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行,部分在用户的计算机上执行并且部分在远程计算机上执行,或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下,远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机,或者可以与外部计算机进行连接(例如,通过使用互联网服务提供商的因特网)。
下面参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的诸方面。将理解,流程图和/或框图的每个块以及流程图和/或框图中的块的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器,特别是微处理器或中央处理单元(CPU),以生产机器,使得经由计算机的处理器、其他可编程数据处理装置或其他设备而执行的指令创建用于实现(一个或多个)流程图和/或框图的块中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中,该计算机可读介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式工作,使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令的产品,其实现(一个或多个)流程图和/或框图的块中指定的功能/动作。
计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上,以使将在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤产生计算机实现的处理,使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现(一个或多个)流程图和/或框图的块中指定的功能/动作的处理。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言,流程图或框图中的每个块可以表示代码的模块、段或部分,其包括用于实现指定的(多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意,在一些替代实现中,块中所述的功能可以不按附图中所述的顺序出现。例如,事实上,取决于所涉及的功能,连续示出的两个块可以基本上同时执行,或者这些块有时可以以相反的顺序执行。还将注意到,框图和/或流程图中的每个块以及框图和/或流程图中的块的组合可以由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
附图说明
参照附图,本发明的这些和其他方面是显而易见的并将被进一步阐明,其中:
图1是本发明的系统的实施例和本发明的电子设备的实施例的框图;
图2是本发明的第一方法的第一实施例的流程图;
图3是本发明的第二方法的第一实施例的流程图;
图4是第一和第二方法的第二实施例的流程图;
图5是本发明的第三方法的第一实施例的流程图;
图6是第一方法的第三实施例的流程图;
图7描述了安装在三个相邻房间内的照明系统的示例;
图8是第二方法的第三实施例的流程图;
图9是第三方法的第二实施例的流程图;
图10描绘了包括十个灯具的光网络的示例;
图11-13描述了将网络节点动态地分派给功能组的示例;
图14描绘了将节点时变地分配给功能组的示例;以及
图15是用于执行本发明的方法的示例性数据处理系统的框图。
附图中的对应元素用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了本发明的系统和电子设备的实施例。在图1的实施例中,桥接器1组合了本发明的用于在无线网络内控制消息路由的系统的功能和本发明的用于在无线网络中选择一个或多个设备来用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的系统的功能。在替代实施例中,桥接器1仅实现这两个功能之一。在不同的实施例中,系统在不同类型的设备中实现。每个系统可以包括一个或多个设备。
在图1的实施例中,示出了本发明的两个电子设备:照明设备11和12。另外三个照明设备在图1中示出:照明设备13、14和15。照明设备11为Hue Go灯具,照明设备12包括LED条,照明设备13为天花板灯,照明设备14为落地灯,以及照明设备15为台灯。在图1的实施例中,与照明设备11和12不同,照明设备13-15未被配置成在时段的第一部分执行基于RF的感测或资产跟踪并且在该时段的第二部分获得网络消息。在替代实施例中,照明设备13-15类似于照明设备11和12,也被配置成在时段的第一部分执行基于RF的感测或资产跟踪,并且在该时段的第二部分获得网络消息。桥接器1和照明设备11-15形成无线网格网络,并且也称为节点。
桥接器1包括处理器5、收发器3和存储器7。处理器5被配置成确定照明设备11-15的第一子集。第一子集包括被分派了基于射频的存在和/或位置检测功能的一个或多个设备。处理器5被进一步配置成确定从源节点到目的地节点的多个路由。多个路由中的至少一个包括一个或多个中间节点。处理器5被进一步配置成基于多个路由中的每一个的中间节点中有多少是多个节点的第一子集的一部分来选择多个路由中的一个,并使用收发器3来发送一个或多个消息以使无线网格网络根据所选择的路由来执行消息路由。
在一些无线标准中,例如Zigbee,各种路由机制可以是可用的和/或激活的。其中一些是由发送设备确定的(源路由:发送者指示用于消息的路径),其中一些是以分布式方式确定的(AODV路由),其中Zigbee网络中的节点基于发送和接收的消息建立路由表。在前一种情况下,处理器5可以指示(例如,经由制造商特定消息)发送设备使用特定路由。在后一种情况下,处理器5可以例如通过发送制造商特定消息来影响路由,以指示各个Zigbee节点以这种方式影响该分布式过程,该方式使得实现(或鼓励)前面段落中描述的优选路由和/或避开(或阻止)不想要的路由,例如通过有意调整路由成本。另一种机制可以是:节点的角色(NCN/BRM)以及可能的邻居设备的角色被用来影响节点做出的路由决策(和/或节点通告的路由成本),从而也影响邻居设备的路由决策。
处理器5被进一步配置成:确定照明设备11-15中的每一个用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的适用性;基于针对多个设备中的每一个而确定的适用性,从多个设备中选择设备的子集;以及指示设备的子集中的至少一个设备充当用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的设备。所发送的无线消息的有效载荷(接收灯可以从有效载荷中确定基于RF的感测中利用的RSSI)可以包括发送设备自身先前从网络中的其他设备已经接收到的其他消息的RSSI数据的报告。因此,基于RF的感测消息可能不仅仅具有伪有效载荷,而是具有有意义的有效载荷。
照明设备11和12包括处理器25、收发器23、存储器27和光源29。处理器25被配置成在多个时段中的每个时段的第一部分期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号。射频信号用于存在和/或位置检测。处理器25被进一步配置成在多个时段中的每个时段的第二部分期间使用第二协议来获得无线地发送的网络消息。第二部分不与第一部分重叠。第一部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或第二部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化。
基于RF的存在检测也称为基于RF的感测。如果需要检测不携带专用发送器或接收器且不发送或接收任何信号的目标,则可以使用基于RF的感测。基于RF的定位(或位置检测)也称为基于RF的资产跟踪(例如,资产可以是物体、动物或人)。如果需要检测和/或定位携带或包含专用发送器或接收器的目标/资产,则可以使用基于RF的资产跟踪。例如,被跟踪的资产可以接收或发送BLE信标。基于RF的感测提供了通过分析无线通信系统的诊断数据和通信参数的动态变化来检测运动或存在的可能性,诸如例如,网络的不同节点之间的无线链路上的接收信号强度或其他网络诊断数据(例如,直到消息被成功传递的重试次数)的变化。
在图1所示的桥接器1的实施例中,桥接器1包括一个处理器5。在替代实施例中,桥接器1包括多个处理器。桥接器1的处理器5可以是通用处理器,例如基于ARM的处理器或专用处理器。例如,桥接器1的处理器5可以运行基于UNIX的操作系统。存储器7可以包括一个或多个存储器单元。例如,存储器7可以包括一个或多个硬盘和/或固态存储器。例如,存储器7可以用于存储连接的灯的表。
收发器3可以使用一种或多种通信技术(例如,Zigbee、Thread 和/或蓝牙)来与光设备通信,和/或使用一种或多种有线或无线通信技术(例如,以太网或Wi-Fi)来与无线LAN/因特网接入点(未示出)通信。在替代实施例中,使用多个收发器而不是单个收发器。在图1所示的实施例中,接收器和发送器已被组合成收发器3。在替代实施例中,使用一个或多个分离的接收器组件和一个或多个分离的发送器组件。桥接器1可以包括网络设备的典型的其他组件,诸如电力连接器。本发明可以使用在一个或多个处理器上运行的计算机程序来实现。
在图1的实施例中由桥接器1执行的功能中的一些在替代实施例中由因特网服务器执行。这对于更复杂的基于RF的存在检测算法或基于RF的人员计数特别有益。对于安全类用例,较长的延迟(例如,10秒)通常是可接受的,而对于照明类用例(例如,打开灯),则预期0.5秒或更短的延迟,从而使到因特网服务器的往返可能有问题。
在图1所示的照明设备11和12的实施例中,照明设备11和12包括一个处理器25。在替代实施例中,照明设备11和12包括多个处理器。照明设备11和12的处理器25可以是通用处理器或专用处理器。例如,光源29可以包括一个或多个LED二极管。存储器27可以包括一个或多个存储器单元。例如,存储器27可以包括固态存储器。
在图1所示的实施例中,接收器和发送器已被组合成收发器23。在替代实施例中,使用一个或多个分离的接收器组件和一个或多个分离的发送器组件。在替代实施例中,使用多个收发器而不是单个收发器。收发器23可以使用一种或多种无线通信技术(例如,Zigbee、Thread和/或蓝牙)来与桥接器1通信。照明设备11和12可以包括照明设备的典型的其他组件,诸如电力连接器。在图1的实施例中,本发明的两个电子设备是照明设备。在替代实施例中,本发明的电子设备是其他类型的设备,例如与照明系统相关的非照明设备(诸如可用于存在/位置检测的无线传感器和开关),或其他非照明设备。
图2示出了选择用于发送、接收和/或处理射频信号的一个或多个设备的方法的第一实施例。步骤101包括确定多个设备中的每一个用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的适用性。步骤103包括基于针对多个设备中的每一个而确定的适用性,从多个设备中选择设备的子集。步骤105包括指示设备的子集中的至少一个设备充当用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的设备。步骤105可以进一步包括指示设备的子集中的至少一个设备发送网络消息,例如,照明控制系统的消息(例如,功耗的报告)。
图3示出了在无线(例如,网格)网络内控制消息路由的方法的第一实施例。步骤111包括确定多个节点的第一子集。第一子集包括被分派了基于射频的存在和/或位置检测功能的一个或多个设备。步骤113包括确定从源节点到目的地节点的多个路由。多个路由中的至少一个包括一个或多个中间节点。步骤115包括基于多个路由中的每一个的中间节点中有多少是多个节点的第一子集的一部分来选择多个路由中的一个。步骤117包括发送一个或多个消息以使无线网格网络根据所选择的路由来执行消息路由。可以以先前关于图1的桥接器1而描述的方式来执行这些步骤。
图4示出了选择用于发送、接收和/或处理射频信号的一个或多个设备的方法和控制消息路由的方法的第二实施例。在该第二实施例中,组合了图2和图3的方法。在步骤101之后,执行步骤121,其包括图2的步骤103和图3的步骤111两者。例如,步骤111可以是与步骤103相同的步骤,或者步骤111可以包括从在步骤103确定的子集中选择甚至更窄的设备的子集。在步骤121之后,如图3所示,执行步骤113和115。
在步骤115之后,执行步骤123,其包括图2的步骤105和图3的步骤117两者。步骤105可以与步骤117相同,即一个或多个消息指示设备的子集中的至少一个设备充当用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的设备。因此,可以将单个消息发送到单个设备,该单个消息指示设备执行(或不执行)基于RF的感测或资产跟踪并且包括路由指令。替代地,步骤117可以包括发送不同的消息,例如,以改变一个或多个网络节点的路由协议。接下来,例如,在某个时间或事件之后,可以再次执行步骤101或步骤121。作为第一示例,步骤101、121、113、115和117可以首先在入网初始化期间执行,然后在入网初始化之后和使用之后再次执行。作为第二示例,步骤101、121、113、115和117可以首先在入网初始化期间执行,然后在入网初始化之后和使用之后再次执行步骤121、113、115和123。
图5示出了本发明的获得网络消息的方法的第一实施例。步骤141包括在多个时段中的每个时段的第一部分期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号。射频信号用于存在和/或位置检测。步骤143包括在多个时段中的每个时段的第二部分期间使用第二协议来获得无线地发送的网络消息。第二部分不与第一部分重叠。第一部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或第二部分的持续时间在多个时段中的至少两个时段之间变化。
例如,该方法可以由图1的照明设备11和12执行。本发明的系统(例如图1的桥接器1)可以指示网络节点执行本发明的方法以及可能地指示如何执行本发明的方法。例如,该指令可以作为图4的步骤123的一部分来发送。在本发明的系统的替代实施例中,没有一个网络节点执行图5的方法。
图6示出了选择用于发送、接收和/或处理射频信号的一个或多个设备的方法的第三实施例。该第三实施例用于基于RF的感测(存在检测)应用。在图6的实施例中,可以评估以下标准中的一个或多个,以在入网初始化期间在步骤101确定每个单独设备的适用性:
硬件-能力相关标准
参与基于RF的感测通常需要发送器发送额外的无线消息,并且通常需要接收器执行RSSI(接收信号强度指示)分析和存储。这需要附加的处理和内存资源,因此评估可用的处理和内存资源是有益的。
例如,第一代飞利浦Hue灯泡使用的微控制器不如最新一代飞利浦Hue灯泡强大。后者具有更多的内存和处理资源,以便能够运行用于基于RF的感测的算法并存储更多的特征(这些特征允许对RSSI中的变化进行分类,例如,以确定人的存在)或并行运行若干检测算法(例如,第一算法是具有低延迟的照明级占用检测,而第二算法是具有高置信度的安全级算法,其在主人不在的时候提醒家庭主人有人在房屋里)。位于同一区域的两个相同的Hue灯泡可能仍然具有不同的操作用途。例如,第一灯在其上仅存储一个场景,并且因此与其上存储了30个场景的第二灯相比,第一灯有更多的空闲内存。灯上的场景数量不是静态参数,并且通常在灯的寿命期间改变,因为用户/系统可能改变它。可用内存的量可能会随着灯的软件更新而改变。
关于灯具类型的标准,灯具类型具有适当的RF特性(例如产生适合于RF-感测的无线波束形状)
不同的灯具形状和RF设计导致不同的RF特性,例如无线波束形状。例如,具有玻璃表面的天花板灯具的无线波束形状与金属锥形台灯不同。相较于具有相同灯具轮廓但具有纺织品遮蔽物的第二台灯,放置在具有金属锥形遮蔽物的第一台面灯具内的相同无线灯将导致更窄的无线波束图案。因此,根据灯具的RF特性(例如基于RF的感测特性)来对灯具进行分类是有益的。这可以通过灯具的型号标识(例如,“飞利浦Hue Beyond White灯具”)或用户上传其中放置了灯的灯具的照片来完成。灯具的感测特性可以通过分析形状和材料或通过在数据库中查找它们来确定。由于相同的灯具可以安装在不同的环境中,而RF性能可以取决于环境的差异(例如,灯具上方到混凝土地板的距离和办公室天花板上方金属管道的存在),因此在入网初始化之后还测量真实的RF性能是有益的。
干扰和可达性相关标准
评估干扰和可达性相关标准使得避开可能遭受或已经确定(例如,基于历史数据)遭受影响照明设备执行基于RF的感测的能力的由非照明设备引起的无线干扰的照明设备成为可能。例如,位于具有RF发送器(例如,TV或WiFi接入点)或发射RF辐射的其他设备附近的照明设备可能遭受干扰。例如,微波和电力工具发射RF辐射作为寄生副产品。例如,可以基于用户在设置飞利浦Hue娱乐特点时提供的映射、基于相机捕获的图像、基于灯的名称(例如,“TV灯”)、基于建筑信息模型(BIM)或基于房间的3D模型来确定诸如TV的娱乐设备相对于飞利浦Hue灯的位置。
优选地,彼此太近的灯(例如在同一紧凑空间中的两个灯)不包括在(发送设备和一个或多个接收设备的)同一组中。例如,如果一个灯具中可以安装五个聚光灯,则不将它们中的两个聚光灯进行配对是有益的,因为任何人都不太可能在它们之间生成检测信号。
可达性是指两个设备之间的链接状态,这两个设备有时可以直接通信,而有时不能直接通信——例如,由于它们之间的金属门关闭或打开。这种链接对于基于RF的感测不是优选的,除非基于RF的感测用于监控自动防火门是关闭还是打开(这对于防止火灾蔓延有价值)。
终端用户使用模式相关标准
● 评估终端用户使用模式相关标准使得不选择相比于一天中大部分时间都开启的照明设备而言经常在开和关之间转换的照明设备(例如,传感器控制的壁橱灯)成为可能。比起从打开到关闭,当灯从关闭转换到打开时,由基于RF的感测引起的延迟对人来说要明显得多(例如,用户可能会在黑暗中走得太远进入房间并与家具相撞)。
● 评估终端用户使用模式相关标准使得不选择用户最常用于动态光场景(特别是那些需要低延迟的场景)的那些照明设备成为可能。
● 评估终端用户使用模式相关标准使得选择更经常打开而不是关闭的照明设备成为可能。由于RF感测会由于处理而引入一些延迟,因此相较于灯已经打开的情况,如果灯先前是关闭的,则用于将灯设置为打开的外部触发器可能会有明显的延迟。
关于网络或某个设备的某个本地子部分中本地可用的空余数据速率的标准
● 如果网络中没有足够的余量(即空余数据速率低)来在控制器和配对的灯之间发送附加的RF信号,这些信号是获得良好的基于RF的感测的性能所需要的,则该控制器不太适用于基于RF的感测。例如,控制器的Zigbee无线电必须处理大量流量,因为它正在与所有灯通话(即,发送和/或接收非RF感测相关的流量)。发送非RF感测相关的流量可以包括发送光控制命令或从灯回传高带宽传感器数据,例如,PointGrab传感器向网关发送关于房间中的占用者数量和诸如在房间中执行的工作任务的附加上下文的丰富且高度准确的度量。例如,发送和/或接收非RF感测相关的流量可以进一步包括轮询、报告、收集传感器数据和/或在不同的网络部分之间推送数据。控制器的聚合器功能可能会导致它具有更少的可用Tx/Rx资源,而同一网络中(且甚至在它附近)的其他Zigbee节点将不会有这些问题。因此,对于较大的网络,控制器的Zigbee无线电可能已经处于最大容量,并且控制器可能不是用于与无线灯形成RF感测对的良好候选,特别地不是用于发送用于基于RF的感测的RF信号的良好候选;偶尔,共享聚合的RSSI数据在一些情况下仍然是可能的。然而,控制器可以是充当RF感测对的监听部分的良好的候选,即记录它从每个灯接收到的消息的RSSI。每个灯可以记录由控制器发送的所有消息的RSSI,而不管该消息是否被寻址到该特定灯。然而,不希望将控制器的无线电加载到最大容量,因为否则会在系统中引入不希望的照明控制延迟(其他灯对可以被填充到最大无线容量,因为从应用的角度来看,它们的延迟并不关键)。
● 优选地,应避免选择在建筑物或建筑物楼层的两个子区域之间的或到控制器的网络通信路径中扮演关键角色的那些灯(例如,楼梯中的一个灯是系统与楼上媒体室通信的关键路由器)。
● 当第一灯发送时,第二和第三灯可以记录RSSI。第二或第三灯是否通过与基于RF的感测组的协调器共享RSSI来报告RSSI可以取决于在基于RF的感测组的入网初始化期间所做的选择。不仅第一灯的余量是重要的。第二灯可以与第一灯相距一定距离,并且可以具有与第一灯不同的余量。当第二灯报告其RSSI时,其余量也是重要的。因此,将具有最大余量的灯分派为用于基于RF的感测的RF信号的发送设备可能是有利的,而具有较小带宽的其他设备主要监听消息,并且仅偶尔报告聚合的RSSI数据。如果用于基于RF的感测的RF信号具有短的持续时间,则发送设备不需要是具有最大余量的设备。在这种情况下,将具有最大余量的灯分派为用于基于RF的感测的RF信号的接收设备可能是有利的,因为在这种情况下,当发送设备正在发送用于基于RF的感测的RF信号时,(多个)接收设备没有发送或接收其他信号的概率是最高的。
● 如果在商业办公应用中,每个楼层使用若干支持WiFi的网关,并且每个网关都将来自Zigbee灯的子集的数据回传到云,并且大量的基于RF的感测数据被回传到云,例如用于高级机器学习和分析(例如,人员计数),则连接到具有用于云回传的最大空余容量的网关的那些灯是最适当的。
● 可以将不同的感测速率分派给空间的子区域(例如,对那些需要自动开灯行为的区域分派高速率,而空间中灯已经打开的其他区域具有较低的消息速率)。通常,在基于RF的感测算法中,多个发送设备中的每一个在每个环路发送一次RF信号。然而,通过让发送设备在每个环路多次发送RF信号来增加特定区域中的感测速率是可能的。例如,在正常情况下,每个感测环路将从节点1、2、3、4、5得到消息。通过将感测环路改变为1、2、2、2、3、4、5、5、5,可以在某个子区域中增加感测速率,其中节点2和5将格外快速(例如,当它们更靠近入口时)。当确定网络中的可用带宽并在此基础上评估设备的适用性时,应优选地考虑这些不同的感测速率。
空间标准
飞利浦Hue灯通常按每个房间分组。因此,假设用户使用一些逻辑标准进行分组,就知道每个灯在哪个房间。然而,Hue系统不知道建筑物(例如,房屋)或建筑物楼层的完整布局。与其他感测技术不同,基于RF的感测还可以考虑使用靠近占用感测目标区域(而不是在其中)的灯(例如,在相邻房间内),并且仍然可以成功地执行第一房间的占用映射。在飞利浦Hue系统中,从基于RF的感测角度来看,典型的房间包括许多不同类型的灯具,由于例如灯具位置、高度、灯具类型等。通常,两个相邻的卧室具有相似类型的灯具(例如,一个天花板灯、一个台灯和地板高度处的灯条)。
为了提高性能,对用于基于RF的感测的设备的适用性的确定考虑了灯在每个房间内的位置以及灯位于哪个相对高度。例如,如图7所示,在住宅的第一层的三个卧室中,两个天花板灯具51和52可以被分派成对房间41(房间A)执行基于RF的感测,而对于与房间41(房间A)相邻的房间42(房间B),两个台面灯54和55被分派用于基于RF的感测,以及对于房间43(房间C),在长榻/TV下面的LED条57。由于灯具的放置位置和类型的不同,因此所记录的基于RF的特征显著不同,使得如果房间41(房间A)中的两个天花板灯具51和52之间的传输导致系统在房间41(房间A)中看到高的RSSI信号,则房间41(房间A)中的两个天花板灯具51和52之间的传输也可能导致系统在房间42(房间B)中看到衰减的——但仍然高的——RSSI。
通常,这本将在房间42(房间B)中触发假阳性(false positive),但由于房间42(房间B)有意不使用天花板灯进行基于RF的感测,而是利用具有不同的灯具总体形状和不同衰减的台面灯54和55,因此更容易识别和忽略假阳性。取决于如何实现基于RF的感测,以下可能是有利的:不为基于RF的感测选择占用检测目标区域内的天花板灯和台灯,而是选择与位于相邻房间中的另一台灯(例如台面灯54或55)组合的目标区域中的台灯(未示出),因为在相同高度处的灯将产生最佳的基于RF的感测分辨率,因为台灯大部分被空气包围,而天花板灯在一侧面对由混凝土天花板及其铁形成的潜在RF反射表面。在一些情况下,天花板灯可能最少被其他物体(诸如办公家具)遮挡,且因此构成用于执行基于RF的感测的最佳位置。如果使用毫米波(极高频)无线电技术,则灯之间存在视线路径是重要的,因为该无线电技术非常有方向性。
此外,远离排水管道(冲厕水的水团会导致错误的触发)、树叶潮湿的摇摆树和直接通往街道的住宅人行通道的设备是优选的。
避免灯具由于人员在房间外的走廊中行走而给出误触发可能是有益的。如果来自这种灯具的触发是不可能的或不希望的,则其可以用作两步占用检测处理中的第一步(例如,第一触发由靠近走廊的灯具产生,并且该第一触发降低位于房间内更远处但仍然靠近第一灯具的灯具的检测阈值;该两步处理使得能够很好地检测进入房间的人员)。此外,可以将不同的权重分派给这种灯具,以使得只有比房间内所需的运动更大的运动才能触发室外的检测。
设备执行人员计数的适用性(相较于仅仅检测房间被占用/未被占用)
人员计数并不总是关于准确计数,有时只是关于区分房间的两个或几个占用水平。例如,知道房间是适度繁忙还是非常繁忙,将使得主动地(而不是反应性地)增加加热、通风和空调(HVAC)的气流量成为可能。因此,利用基于RF的感测,有可能得到比以前更多的关于空间的上下文信息。对于人员计数来说,对基于RF的感测的要求比仅仅检测房间被占用/未被占用更高。
灯对确定随时间变化的生物物质的空间位置的适用性(例如,跟踪仓库中的人或有司机的叉车;具有场所&区域灯具的格栅的大广场)
由于无线通信信号被水大量吸收,因此基于RF的感测是一种用于生物物质(即,具有大量水的身体)的存在的检测器。因此,例如在制造场所中,由配备WiFi的灯具的常规天花板格栅执行的基于RF的感测可以跟踪员工。此外,大的金属表面(诸如叉车)将反射无线信号,并且因此可以检测到叉车在两个灯具之间的存在所引起的变化,并将该变化阳性地链接到叉车(而不是人体)。
关于安装取向的标准
评估关于安装取向的标准使得选择具有一安装取向的设备成为可能,该安装取向导致相对于目标区域的适当的RF特性(例如,RF波束形状)。一些灯(诸如聚光灯具)具有可调整的方向。通常,灯具的方向在固件安装期间由用户一次性设置,然后从不调整。例如,金属形状的聚光灯可以向上、向下、向左或向右转动。取决于聚光灯的取向,RF传输的方向性和其从金属锥体内到空间中的传播将有很大的不同。
如果无线波束的取向被确定到目标区域,例如使用毫米波(EHF)无线电或具有(多个)定向天线的WiFi无线电,并且其他RF特性也是适当的,则灯具中的Hue灯可能适合于基于RF的感测,而如果波束指向天花板,则相同的灯可能不是适当的(即使其他RF特性是适当的)。移动灯具可以向用户提供灯具的不同取向(例如,用于装饰照明的立方体形状的灯具),其导致不同的RF特性(例如,RF波束),这取决于无线电此时所处的位置。这些取向可以很容易地在内部检测(例如用如陀螺仪的机载传感器),或者在外部检测(例如通过使用相机)。
与灯具特别相关的各种标准
● 驱动器的放置位置。放置在金属中/金属周围/被金属围绕的任何无线驱动器都不是优选的,因为其对RF性能的影响。例如,优选避开靠近主要的金属物(诸如HVAC管道)或靠近金属布线或靠近结构元件(诸如柱和钢架)的无线驱动器。照明设备中的驱动器是一种电路,其主要将输入的市电或DC电压供应总线(例如,来自太阳能的48V或高压DC)转换成受控电压,以使(多个)光源(例如,LED)发光。无线驱动器还具有无线电,使得所产生的灯具可以无线地通信。驱动器不需要靠近(多个)光源。例如,(多个)光源可以悬挂在天花板上,而为(多个)光源供电的驱动器在天花板后面。这会导致不同于预期的RF性能。
● 灯具外壳的类型。塑料灯具外壳优于穿孔金属灯具外壳,并且穿孔金属灯具外壳优于连续金属灯具外壳。尽管金属有时可以帮助整形RF信号,但是通常驱动器离自由空气越近越好。金属(用于RF目的)几乎与自由空气相反。
● 灯具中开口的方向和大小。对于基于WiFi的基于RF的感测,优选地将较高频率的WiFi(5GHz)分派给金属的开口较小的那些灯具。
● 无线电/灯具所面对的方向。悬挂式办公室灯具通常位于办公桌正上方的眼睛高度,并且通常具有两个独立的光源,用于朝天花板向上照明以及朝办公桌的任务区域向下照明。这两个光源可以由皆配备有无线电的两个独立的LED驱动器控制。例如,具有面朝上的无线电的无线LED驱动器优于具有面朝下的LED驱动器的无线LED驱动器,因为它更远离办公室家具,该办公室家具包括许多金属梁和金属表面,从而导致无线信号的反射。此外,物体(诸如椅子)的位置可能影响无线信号的吸收,并且引入基线信号的变化。灯具顶部表面上的无线LED驱动器面向上朝向空气柱,并且因此无线信号以良好的可预测和可再现的方式传播。
在图6的实施例中,还通过确定每组设备的适用性来确定设备的适用性。这在步骤101的子步骤161-164中执行。每个组包括至少两个设备,通常是发送设备和一个或多个(例如两个至四个)接收设备。步骤161包括选择多组设备。在评估上述标准后选择的所有设备可能潜在地被包括在一组中。彼此在某个距离内的所有选择的设备可以被分成组。若干设备可以相互协作。这些设备然后记录由同一组中的一些或所有其他设备发送的RF信号的RSSI。在这种情况下,评估组中的设备的RSSI,以便决定空间是否被占用。因此,一个组包括2+个设备,其中可以使用那些设备之间的一些或所有1:1连接(“对”)。
可能会选择比即刻需要的更多的设备。可以在节点可能被断电的一个或多个检测区域中/为这样的一个或多个区域选择这些空余设备,诸如具有打开/关闭开关的台灯的区域。例如,可以采用六个设备而不是四个设备来合作用于基于RF的感测。尽管这会导致较高的网络负载和较高的uC负载,但这将确保当一个或两个设备(例如,灯)被断电时,检测区域仍然工作(预先不知道在下一个事件中哪个设备将被断电)。
步骤162包括确定在多个组中是否存在具有共同的设备并以相同或相邻的感测区域为目标的两个组。换句话说,步骤162包括确定/挑选彼此互斥的设备(例如灯具)组。如果该确定是肯定的,则两组中的一组被确定为不适合。基于RF的感测的一个缺点是,房间A中的人靠近房间B的墙也会导致房间B中的无线干扰。因此,在现有技术的基于RF的感测中,将用户分配到两个房间中正确的一个房间的置信度较差。
当对整个房屋或(部分)建筑物(=不仅仅是一个单个目标检测区域,而是多个目标检测区域)执行基于RF的感测时,以使得用于相邻房间中的基于RF的感测的两组灯是彼此互斥的组(即,一个灯只能是两个相邻的基于RF的感测组之一的部分)的方式分派基于RF的感测功能是有益的。挑选彼此互斥的灯具组确保两组不同的灯的基于RF的感测信号尽可能看起来不同。这降低了房间A中的不良检测被房间B“窃取”的可能性,并且因此降低了模糊性和占用检测的假阳性。
当组包括多于两个的灯时(例如一个发送灯和多个接收灯),可以使用相同的原理。为了更好地分担负载,同一灯不应该是为多个组执行所有基于RF的感测算法处理的控制器。然而,(a)记录它听到的消息的RSSI并且(b)报告RSSI的非控制器节点可以同时参与两个不同的组。在这种情况下,它不仅报告由第一组灯接收的RF信号的RSSI,而且报告第二组灯的RSSI。
步骤163包括确定多个设备中的一对之间的通信质量是否低于某个阈值。如果该确定是肯定的,则该对被确定为不适合。通信质量通常取决于是否存在阻挡基于RF的感测路径的障碍物。基于RF的感测方法不一定需要设备之间的直接视线。然而,无线信号无法穿透某些障碍物。例如,如果终端用户重新布置一大件金属家具(例如,书架),则设备之间的RF感测路径可能会受到影响。
当静态信号路径的改变已经导致一对设备(例如,灯1和灯2)之间的检测路径中断时,可以认为通信质量低于某个阈值。为了检测中断的基于RF的感测路径,系统可以将房间的当前RF特征与深夜某时候(例如,凌晨2点)(这时候很可能没有来自检测区域中存在的人的贡献)或已知所有占用者都不在房间时的该房间的RF特征进行比较。
即使在通常情况下,设备能够彼此通信,通信质量也可能低于某个阈值。如果信号弱,则潜在的暂时障碍(诸如由挡道的人体提供)将意味着路径实际上暂时中断。因此,在测量/估计通信质量的同时考虑最坏情况(其也包括人体所提供的障碍)是有益的。在步骤164中,剩余的(即适当的)组的设备被确定为适当。例如,可以在入网初始化期间和入网初始化之后执行步骤162,并且可以在入网初始化之后执行步骤163。
在入网初始化期间已经执行了步骤101、103和105之后,可以开始系统的正常操作,即在步骤166中可以由在步骤105中指示的至少一个设备来执行基于RF的存在和/或位置检测。在步骤167中,检查是否已经过了某个时间和/或是否已经满足了另一标准并且因此需要重新评价设备的适用性(即,在入网初始化之后)。如果否,则在步骤166中可以继续基于RF的存在和/或位置检测。如果是,则可以再次执行步骤101。
例如,可以在步骤167中检查天气是否已经(显著)变化。例如,如果在外部花园照明中应用基于RF的感测(例如,用于人员计数),并且系统知道现在正在下雪(这可能影响无线信号的传输),则为基于RF的感测选择不同的灯可能是有益的。天气晴朗时,安装在离花园门5米远的房屋墙上的市电供电的灯可以用来进行基于RF的感测。在降雪时,位于花园门旁边的电池操作的花园灯可以用来进行基于RF的感测。类似地,已知雾或雨会衰减无线信号。
当基于RF的感测模式被切换时,例如在人员计数、人员定位、检测人进入空房间和安全之间切换,也可以重新评价设备的适用性。例如,人员计数不是一个时间关键的特征。通常花费例如10-30秒来得出一个房间里有三个人的结论是完全可接受的。基于某些选择标准,可以在第一时刻得出结论:灯具1、2、3、4对于照明控制而言是最佳的,因为它们是在人员进入房间时提供立即检测的灯具。然而,系统可以分层配置,使得应用的目标首先是确定房间里是否有人(以打开灯),并且然后才计数存在多少人。
如此,最简单的方式是让系统在运动感测模式下持续运行,因为这导致最低的延迟。一旦确定房间里至少存在一个人,系统就可以自动切换到人员计数模式,因为这提供了最丰富的信息。然而,也许灯1、2、3、4对人员计数来说不是理想的灯,例如因为它们不在房间的中心而是靠近入口。然后,该系统可以为基于RF的感测选择例如灯具3、4、5、6、7,因为它们是针对人员计数而言最优化的灯具。这同样适用于在照明控制模式(例如,在白天期间)和安全模式(在晚上或在周末和假日期间)之间切换。
在步骤101的第二次迭代中(其在入网初始化之后执行),确定多个设备中的每一个用于发送、接收和/或处理射频信号的进一步的适用性。在步骤103的第二次迭代中,基于为多个设备中的每一个确定的进一步的适用性,从多个设备中选择设备的进一步的子集。在步骤105的第二次迭代中,指示设备的进一步的子集中的至少一个设备充当用于发送、接收和/或处理用于存在和/或位置检测的射频信号的设备。
在图6的实施例中,在入网初始化之后的步骤101中,可以评估以下标准中的一个或多个标准以确定每个单独设备的适用性:
关于网络可达性的历史
评估关于网络可达性的历史使得避免将执行基于RF的感测的任务分派给具有糟糕的网络可达性历史的灯成为可能。
● 用户可能更倾向于用传统的墙壁开关来关闭某个灯,即,对无线灯进行断电,并且因此使其不能执行基于RF的感测。最好不要使用该灯进行基于RF的感测。
● 由于无线干扰(例如,当邻居的公寓中的音频流系统使用相同的2.4GHz频带时),某些灯偶尔具有不良的可达性。
如果在网格网络中,只能通过经由位于厨房区域的灯1和2的网格来到达媒体室,并且灯1具有糟糕的历史可达性(例如,因为用户经常使用传统的墙壁开关),则最好不要选择灯2作为基于RF的感测节点,以避免核心照明控制命令到达媒体室的关键路径问题,除非灯2是用于基于RF的感测的关键灯。例如,如果没有其他候选并且到媒体室的消息没有完全填充网络,则选择灯2作为基于RF的感测节点可能仍然是良好的。在这种情况下,尽管灯2适合作为基于RF的感测设备,但与其他设备相比,它可能在其更少的时间被分派基于RF的感测任务。因此,灯2可以被认为是适当的,但不如其他设备适当,并且由设备执行的基于RF的感测的程度可以取决于其适用性的程度。灯2在基于RF的感测上花费的时间可以取决于它是否用于伴随音频和/或视频内容的光命令的流传输。
由运动传感器、电池操作的开关或市电供电的Zigbee开关控制
评估设备是否由运动传感器、电池操作的开关或市电供电的无线(例如,Zigbee)开关控制,使得偏向于将由运动传感器、电池操作的开关或市电供电的Zigbee开关控制的灯作为基于RF的感测节点成为可能。与使用传统墙壁开关(其断开到无线灯的电力)的灯相比,这些灯被用户关闭的可能性较小。
实时无线干扰相关标准
评估实时无线干扰相关标准使得避开当前遭受由非照明设备和其他照明系统引起的无线干扰(且因此将影响灯执行基于RF的感测的能力)的灯成为可能,而在相同的位置,但在稍后的时间,对该标准的评估可能导致它们被认为是执行基于RF的感测的有效候选。
● 一旦其他配备无线电的消费者电子设备(例如,TV或WiFi接入点)被打开,或者通过WiFi的视频流传输开始,则位于该消费者电子设备附近的灯就会遭受干扰。然而,当TV关闭时,靠近TV的灯将不会受到干扰,并且因此这种灯是执行基于RF的感测的优良候选。在设置飞利浦Hue娱乐特点时,可以基于由用户提供的映射来确定娱乐设备(诸如TV)相对于飞利浦Hue灯的位置。例如,飞利浦Hue系统可以经由TV的API或家庭自动化系统的API(例如,Apple HomeKit/Apple TV或Google Home)来检索TV的实时状态(打开与关闭)。
● 此外,干扰可能源自另一照明系统。例如,位于邻居的客厅附近的灯可能遭受来自可能在相同的Zigbee信道上工作的邻居的网格照明网络的无线干扰,或者偶尔时段的诸如由例如ChromeCast使用的通过WiFi到其TV的视频流的无线干扰。
终端用户使用模式相关标准
● 评估终端用户使用模式相关标准,使得不选择系统已知的相较于一天中大部分时间都开启的楼梯中的灯(或甚至是一直开启的应急灯)而言经常在打开和关闭之间转换的灯(例如,配备传感器的步入式壁橱灯,其需要灯的瞬间打开)成为可能。当灯从关闭转换成打开时,由RF感测引入的延迟对人来说更加明显(例如,用户可能会在黑暗中走得太远进入房间并与家具相撞)。
● 评估终端用户使用模式相关标准使得不选择用户最常用于照明动态场景的那些灯(特别是参与需要低延迟的场景的那些灯)来用于基于RF的感测成为可能。
关于整个无线网络中当前空闲可用的数据速率的标准
在包括数百个灯的大型Zigbee网络中,由Zigbee路由器设备每15秒发送其链路状态引起的流量可能已经消耗了Zigbee总广播时间预算的15%。通常,对于大规模网络来说,每当系统必须在正常的基本系统任务(例如,OTAU固件更新、运行动态可调白色照明场景、高分辨率的基于RF的感测、娱乐流传输)之上执行新的暂时任务时,这将立即导致带宽短缺。因此,在大规模网络中,可以为基于RF的感测角色选择较少的设备,并且优选地基于准确的信息并且更严格地应用适用性要求。对于较小的网络(例如,包括30个无线灯的网络),对于执行诸如基于RF的感测的附加任务的灯,更多的广播时间余量是可用的。
Zigbee网络中当前可用的空闲广播时间
哪组灯是用于基于RF的感测的最佳选择通常取决于Zigbee网络中当前可用的空闲广播时间。参与基于RF的感测通常需要发送器发送额外的无线消息或其他信号,并且需要接收器确定RSSI和其他网络诊断参数,并且然后执行RSSI(接收信号强度指示)分析和存储。例如,灯A和B之间的链路可能仅在最高数据速率下(例如,飞利浦Hue娱乐模式正在运行)给出最佳占用检测结果。如果该灯A和B之间只有低带宽可用(例如,由于拥挤的频谱),则灯B和C之间的链路可能最适合于执行占用感测。
通常,评估单个发送设备和多个接收设备之间的链路以用于基于RF的感测。通常,基于RF的感测组包括三到五个灯,它们发送消息并确定来自其他灯的接收消息的RSSI。其中一个灯可以被分派进行占用检测算法的处理,而其他灯只发送消息并将RSSI报告给在进行存在检测处理算法的该一个灯。
Zigbee网络中的预测的空闲广播时间
通过预测Zigbee网络中的空闲广播时间(基于上下文),有可能主动地调整对灯的选择以执行基于RF的感测。通常,照明系统预先知道由于诸如以下的情况而将出现附加的网络负载:(1)特定日程(例如,安排在晚上8点的动态场景)、(2)感测的参数,从历史中已知其随后导致一些峰值负载(例如,人在08:30进入媒体室可能意味着他将使用动态Ambilight环绕照明观看TV)、(3)日程软件更新周期(OTAU)。在这些情况下,相应地主动调整对执行基于RF的感测的灯的选择是有益的。
例如,照明系统预测娱乐照明场景不久将在媒体室中激活。系统知道楼梯中的灯将成为控制器/桥接器与楼上媒体室中的娱乐照明通信的关键Zigbee路由器。因此,系统不选择该灯作为基于RF的感测节点,或者不选择该灯来发送特定于基于RF的感测的附加RF信号和/或执行特定于基于RF的感测的处理。
优选地,也应避免选择在建筑物或建筑物楼层的两个子区域之间的或到控制器的网络通信路径中扮演关键角色的那些灯(例如,楼梯中的一个灯是系统与楼上媒体室通信的关键路由器)。在特殊情况下,可能已经从楼梯中的灯的照明控制相关消息中确定了其通信模式,其通常且良好地随时间分布,使得该灯适合于基于RF的感测,而不需要添加特定于基于RF的感测的额外消息或信号。
修改参数或延迟动作的可能性
其参数或动作可以被修改/延迟的设备是优选的,因为这可以确保存在接近完美的基于RF的感测。例如,当执行灯的固件的OTAU时,照明系统优选地能够以这种方式调整OTAU速度,以留出足够的带宽来对每个占用检测目标区域执行当前所需的基于RF的感测模式。替代地,可以修改非延迟关键的参数(诸如能耗和温度)的报告时间,以最大化基于RF的感测性能。
当前可用的空闲处理能力的量
评估设备的当前可用的处理资源使得选择具有当前可用的足够量的空闲处理能力的灯成为可能,以确保基于RF的感测数据和检测算法的快速处理;若干检测算法可以并行运行,例如具有低延迟的照明类检测算法和具有非常高的检测可靠性但具有较高的延迟的用于检测空置房间中的入侵者的安全类算法。
例如,如果基于RF的感测信号的处理时间超过0.2秒,则照明控制的延迟对于终端用户来说可能是不可接受的(特别是在灯已经关闭并且需要基于占用感测而激活的情况下)。位于同一区域的两个相同的Hue灯泡可能仍具有不同的操作用途。例如,第一灯仅具有存储在其上的一个场景,并且因此,与存储有30个场景的第二灯相比,第一灯具有更多的空闲内存。灯上的场景数量不是静态参数,并且可能在系统的寿命期间改变。另外,可用的空闲处理能力将因灯而异,例如,借助内置微波传感器来运行复杂光效果的灯将比静态灯具有更少的空闲CPU资源。
在飞利浦Hue系统中,一些灯泡充当Zigbee端节点的Zigbee父节点。与非父灯泡相比,作为父节点消耗附加的资源(例如,处理、数据存储、与端节点的定期无线电联系)。典型的Zigbee端节点是电池操作的设备,诸如墙壁开关和传感器,或者电池操作的灯。Zigbee端节点基于最佳无线链路来动态地选择其父。因此,Zigbee端节点的父设备在寿命期间可能会改变若干次。因此,将Zigbee父设备和Zigbee端设备分派给单个基于RF的感测组可能不是有利的。此外,基于RF的感测通常需要附加的RF信号和/或处理,并且因此将缩短Zigbee端设备的电池寿命。
如果基于RF的感测用于多个应用(例如安全和光控制),则通常需要执行多个算法。尽管如果一个设备能够处理这两种算法会是理想的,但是如果一个设备能够执行多个算法中的一个,那么也可以认为它是适当的。以此方式,责任可以被拆分,使得不忽略在其他标准下适当的所有设备,但是可用的处理能力标准在多个节点之间被拆分而不是全有或全无的方法。这可以在算法被“堆叠”时使用,例如,快速确定存在运动为算法A,但是以较高的延迟为代价而更深入地观察并以高得多的置信度得出存在的结论为算法B。应用可能希望得到两个结果,但由于这种堆叠,可能达到以下情况:其中一节点适合运行A或B,但不适合运行两者。
灯的打开/关闭状态
通过评估灯的打开/关闭状态,有可能在基于RF的感测期间优化照明系统的待机功率。通常,设备在传输期间比接收期间(其是路由器灯设备的空闲状态,与灯为打开还是关闭无关)需要更多一些的功率。因此,当灯为“关闭”时发送用于基于RF的感测的大量无线流量可能会增加消耗的功率(由于灯为关闭,其可以被认为是“待机功率”)。为了满足潜在的未来更严格的待机规定,可能有利的是主要选择当前打开的灯(即,发射光)来执行基于RF的感测(如果可能的话)。
当前的热稳定性
通过评估灯的当前的热稳定性,有可能选择当前热稳定的灯来执行基于RF的感测。当操作状态在灯打开/灯关闭之间改变时,灯的温度可能会漂移。这导致无线电电子设备的温度漂移,其导致无线收发器特性(例如,接收器灵敏度)的漂移。因此,与利用刚刚在灯关闭和灯打开之间转换的灯相比,选择热“稳定”的灯将导致较小的无线电之间的偏移。在更加热不稳定的灯的情况下,这些漂移/偏移可能会欺骗系统,使其相信环境的动态特性已经改变,潜在地引导其得出已经存在运动的结论(这是假阳性)。
暴露在日光下
在白天期间,某些灯永远不会打开,因为在它们的特定区域中有足够的自然光可用。这些灯是用于基于RF的感测的优异的候选,因为预期它们不会被用户开启,并且因此——尽管灯是关闭的——对照明控制命令不要求低的延迟。如果这些灯真的打开了,当与另一先前为黑暗的房间转换到打开相比,已经存在的日光量将有助于掩盖潜在的延迟问题的影响。因此,选择高度暴露于日光的灯是有益的。然而,尽管一些灯在白天期间可能是优异的基于RF的感测节点,但在夜间它们可能是不良的选择(例如,该空间需要低延迟控制)。一直开启的灯(例如,在没有窗户的走廊中或在办公时间期间一直有人的建筑物区域中使用)也是良好的候选。一般地,如果延迟是个问题,则不频繁从关闭切换到打开或的灯是良好的候选。
照明命令传输活动
通过评估照明命令传输活动,有可能将当前在发送照明控制命令方面不太活跃的灯分派成在负责与基于RF的感测相关联的监听和处理以及存储方面更加活跃。高度交互的灯,例如(活跃的)娱乐组中的灯,不应被分派成执行用于基于RF的感测的基础性日常事务,这些基础性日常事务可以被分配到系统中的其他地方。例如,娱乐组中的灯(其呈现光以伴随音频和/或视频内容)创建(或接收)大量流量,这对RF感测有好处,但它们应该主要聚焦于向用户提供完美的照明体验。一个选项是分派是娱乐组的一部分的灯来执行基于RF的感测,但是让不是该娱乐组的一部分的灯来进行数据存储和CPU密集型数据分析处理。例如,发送娱乐光命令的设备可以是多个基于RF的感测组中的发送设备。例如,这些组中的其他(多个)设备可以是娱乐组内或娱乐组外的灯。
关于当前可用的空余网络数据速率的标准
通过评估当前可用的空余网络数据速率,选择具有足够的当前可用的空余网络数据速率的设备成为可能。例如,控制器/桥接器内的Zigbee无线电可以当前正在执行厨房中的灯的OTAU固件升级。与使用房屋中的其他灯的正常的照明控制流量相组合,控制器/桥接器中的无线电当前处理大量的无线流量。因此,驻留在控制器/桥接器内的Zigbee无线电可能已经满载,并且现在可能不是用于与客厅中的无线灯形成RF感测组的良好候选(直到厨房灯的固件更新已经完成)。一个选项是分派控制器/桥接器仍然参与基于RF的感测,但是让一灯来进行数据存储和CPU密集型数据分析处理,该灯不是OTAU升级的一部分且因此具有充足的空闲计算能力和内存。
相对于占用检测目标区域的RF特性(例如,波束形状)
通过评估相对于占用检测目标区域的RF特性(例如,波束形状),有可能选择其当前物理位置导致相对于占用检测目标区域的适当RF特性(例如,波束形状)的灯具。例如,立方体形状的电池操作的灯具(类似于Hue Go)可以具有六个不同的面,并且用户可以能够选择立方体的取向。如果包含无线电芯片(例如,WiFi无线电芯片或60GHz毫米波无线电芯片)的面此时取向为朝向目标检测区域,则这使得该立方体灯具非常适合于基于RF的感测。如果无线电正面向地板,则该灯具不是很适合于执行基于RF的感测。
定位在某个取向上的灯具的适用性也可能取决于其周围的其他材料。例如,如果它在金属桌子上,则取向朝下的立方体将产生对于基于RF的感测的不良的结果,而如果桌子由薄木制成,则仍然可以令人满意地执行基于RF的感测。如果将无线电芯片包含到灯泡中,并且将该灯泡放置在金属灯具中,则即使无线电芯片自身(例如,Zigbee无线电芯片)的RF性能是均匀的,这也可以导致定向的RF性能。
在这些最后几页中,已经描述了供入网初始化期间使用的第一组标准,以及供入网初始化之后使用的第二组标准。一些标准存在于两组中。尽管其他一些标准只存在于其中一组中,但它们可能在入网初始化期间和入网初始化之后都可以是可使用的。已经关于基于RF的感测(运动检测或真实存在检测或能够检测身体姿势或手势的精细感测)描述的标准也可用于基于RF的资产跟踪(定位)。
在图6的实施例中,尽管上述选择标准被用来避免某些灯执行基于RF的感测,但是也可能有意地压制基于RF的感测,目的是减轻上述基于RF的感测的负面的系统影响。在极端情况下,基于RF的感测可以被压制到只使用Zigbee网络内发送的非感测相关消息的程度。
图8示出了在无线(例如,网格)网络内控制消息路由的方法的第三实施例。如关于图3所描述的,该方法的目的是确定指示哪些节点来执行网络路由,即转发它们接收的消息。这些指令导致网络路由被调整并且无线频谱被本地释放以执行基于RF的感测和/或资产跟踪,并且已经关于图1的桥接器1更详细地描述了这些指令。
如先前所描述的,步骤111包括确定多个节点的第一子集,并且该第一子集将包括被分派了基于射频的存在和/或位置检测功能的一个或多个设备。可以手动或自动地选择该第一子集。
例如,如关于图2和图4所描述的,第一子集可以从所有节点或从被确定为适合于基于RF的存在检测和/或定位的节点中选择。如果第一子集的一个或多个节点需要执行基于RF的定位(基于RF的资产跟踪),则选择一个节点可能是足够的。如果第一子集的一个或多个节点需要执行基于RF的存在检测(基于RF的感测),这比基于RF的资产跟踪更难执行,并且其中待检测的物体、人或动物不携带RF发送器和/或接收器,则通常需要至少两个节点的至少一个组,并且然后通常基于一个或多个目标感测区域来选择这些节点。
接下来,在步骤172中,基于第一子集的一个或多个节点的位置来选择多个节点的第二子集。尽管第一子集的一个或多个节点将发送和/或接收用于基于射频的存在和/或位置检测功能的一个或多个射频信号,但第二子集的一个或多个节点将不这样做。相反,第二子集的一个或多个节点将尝试通过不重新发送旨在用于其他节点的一些网络消息或任何网络消息(例如,照明控制命令)来限制对基于RF的存在和/或位置检测造成的干扰(在该实施例中,感测和/或资产跟踪RF信号在频带内发送)。第二子集的一个或多个节点可以接收用于基于RF的存在和/或位置检测的RF信号,但不需要和/或不需要记录它们的RSSI。第二子集的一节点可以包括在第二子集中而不是第一子集中,这是由于它不在适当的位置或没有添加超出通过其他节点已经可能的信息的附加信息。接下来,步骤173包括创建节点的第三子集,该第三子集由多个节点中的剩余节点(即,未被选择为第一子集或第二子集的一部分的节点)组成。与第二子集的一个或多个节点不同,第三子集的一个或多个节点重新发送旨在用于其他节点的所有网络消息,即执行正常的路由功能。
如先前关于图3所描述的,步骤113包括确定从源节点到目的地节点的多个路由。图3的步骤115包括子步骤175。步骤175包括基于多个路由中的每一个的中间节点中有多少是多个节点的第一子集或第二子集的一部分来选择多个路由中的一个。步骤117包括发送一个或多个消息以使无线(例如,网格)网络根据所选择的路由来执行消息路由。已经关于图1的桥接器1更详细地描述了这一点。
在步骤117中,通常使用与用来执行基于RF的存在检测和/或定位的协议(例如,蓝牙)不同的协议(例如,Zigbee)来发送这些一个或多个消息。在图8的实施例中,指示第一子集的一个或多个节点和第二子集的一个或多个节点不执行消息路由(例如,用于照明控制命令或常规的网络“内务处理(housekeeping)”消息)或限制它们执行的消息路由。此外,指示第一子集的一个或多个节点执行基于RF的存在和/或位置检测。指示第二子集的节点尽可能少地干扰第一子集的节点。指示第三子集的节点执行网络路由,即转发它们接收的、旨在用于其他节点的消息。
这些指令导致网络路由被调整并且无线频谱被本地释放以执行基于RF的感测和/或资产跟踪。可以指示第一子集的一个或多个节点和第二子集的一个或多个节点充当功能减少的(例如,Zigbee)路由器节点(在本描述的后面也称为模式2),这意味着这些节点在Zigbee网格网络上监听直接寻址到它们的消息,但是这些节点不转发来自其他Zigbee节点的消息。
替代地,可以指示第一子集的一个或多个节点和第二子集的一个或多个节点充当(例如,Zigbee)端节点(在本说明书的后面也称为模式3),它们根本不参与网格网络,而只是每某个时段(例如,0.5秒或更长)检查由它们的(多个)父节点接收并暂时存储的、目的地为该节点的消息。替代地,例如,可以指示第一子集的一个或多个节点充当功能减少的路由器节点,而指示第二子集的一个或多个节点充当端节点,或者反过来。第三子集的节点充当完备的(例如,Zigbee)网格节点(在本说明书的后面也称为模式1),从而为稳健的建筑物级(例如,网格)网络提供骨干。
在图8的实施例中,或者在替代实施例中,需要发送用于基于RF的感测的RF信号的第一子集的一个或多个节点可以被指示成在某个时段期间不中断地发送RF信号,例如,全力发送RF信号而不关心对其他节点而言是否可达,并且需要接收用于基于RF的感测的RF信号的第一子集的节点可以被指示成在该某个时段期间不中断地接收RF信号。这被称为“高空间分辨率”感测模式。如果第一子集的这些节点是照明设备,则可以选择该模式用于该某个时段,或者可以根据预期来选择该某个时段自身,该预期是预期灯设备在该某个时段期间保持光输出状态不变。
在入网初始化期间已经执行了步骤111、172、173、113、115和117之后,可以开始系统的正常操作,即在步骤176中可以由在步骤117中指示的设备来执行基于RF的存在和/或位置检测和/或网络路由。在步骤177中,检查是否已经过了某个时间和/或是否已经满足另一标准并且需要重新选择第一和第二子集。如果否,则可以在步骤176中继续基于RF的存在和/或位置检测。如果是,则可以再次执行步骤111,并且执行第一子集的一个或多个节点和第二子集的一个或多个节点的新选择。
当用于基于RF的感测(存在检测)的目标感测区域改变时,可能需要重新选择第一和第二子集。步骤177可以包括检测用户活动是否已经改变或预期改变并且因此需要在不同的目标感测区域中检测存在。例如,当目标人员从房屋中的第一区域移动到第二区域时,可以动态地调整网络中的路由。因此,该人员带着高强度的基于RF的感测“光环”来到新区域。换句话说,(例如,照明)系统调整路由,以现在释放用于第二区域的基于RF的感测的无线频谱,同时“放出”用于第一区域的照明控制的附加频谱。此外,由于无线信号可以在第一和第二区域之间传播,因此该方法确保第一和第二区域不会不必要地相互干扰。
现在,将提供在图1的设备之间确定的路由的两个示例来帮助解释图8的方法。作为第一示例,客厅32中的台灯15和落地灯14正在执行高分辨率的基于RF的感测扫描,以为了上下文感知的目的而计数占用者的数量。同时,在媒体室33中使用LED条12,以执行动态娱乐效果,该动态娱乐效果需要桥接器1(位于入口区域34中)和媒体室33之间的相当大的(例如,Zigbee)流量。入口区域34中的Hue桥接器1与媒体室33之间的距离使得(例如,Zigbee)通信需要在两个房间之间有至少一个网络跳。
通过调整网络中的路由,使得台灯15和落地灯14不参与从桥接器1到LED条12的娱乐消息的转发,台灯15和落地灯14能够将它们的处理资源和/或消息传输和/或无线命令的监听(Zigbee设备通常不能同时通话和监听)聚焦在执行高分辨率的基于RF的感测上。例如,台灯15和落地灯14可以成为功能减少的Zigbee端节点或Zigbee路由器节点。还可能的是,仅将分派成主要出于基于RF的感测的目的而监听的节点被分派成为Zigbee端节点,并且该节点仅在由Zigbee父设备联系时报告RSSI统计数据。
另一方面,孩子的卧室35中的天花板灯13增强并为娱乐流量提供到媒体室33的路由。此外,即使通常充当(例如,Zigbee)端设备的电池操作的Hue Go灯具11也可以用作路由节点(尽管增加了能耗),以便使流量远离其中执行高分辨率的基于RF的感测扫描的客厅32。在桥接器1和LED条12之间有两个逻辑路由:经由Hue Go灯具11和天花板灯13或经由落地灯14。由于落地灯14涉及高分辨率的基于RF的感测扫描,因此选择经由Hue Go灯具11和天花板灯13的路由,即使典型的路由算法可能选择经由落地灯14的路由,因为这涉及较少的跳数)。
作为第二示例,台灯15和LED条12正在媒体室33中执行高分辨率的基于RF的感测扫描,并且需要确定从桥接器1到LED条12的网络路由。桥接器1与LED条12之间有九条路由:1-14-12、1-14-13-12、1-14-15-12、1-11-13-12、1-11-13-14-12、1-11-13-14-15-12、1-11-14-12、1-11-14-13-12和1-11-14-15-12。照明设备15已经被分派了基于RF的感测功能,并且因此被包括在节点的第一子集中。为了防止对高分辨率的基于RF的感测扫描的干扰,落地灯14优选地不应执行网络消息路由,并且因此被包括在节点的第二子集中。由于台灯15已经被包括在第一子集中并且落地灯14已经被包括在第二子集中,所以选择经由Hue Go灯具11和天花板灯13的路由(1-11-13-12)。
在以上示例中,第一子集的确定仅考虑节点是否被分派了基于RF的感测功能。当确定第一子集时,通过进一步考虑当前所需的基于RF的感测扫描的分辨率(例如,主要运动检测或次要运动检测或真实存在检测或人员计数),所选择的路由可以甚至更好地适合于当前要求。对于次要运动检测来说,将需要高带宽的基于RF的感测,以便感测算法可以在具有置信度的情况下确定相对于先前阈值/基线的无线通信参数的变化是由于无线信道噪声导致还是由于在膝上型计算机上打字而几乎不移动的人员导致。
精细的基于RF的感测不仅能检测存在,还能区分存在的人数(或相对人量——一个、若干、大量)。对于精细的基于RF的感测来说,在每秒发送的消息量和在具有置信度的情况下确定空间是否被占用或有多少人在那里的延迟之间存在折衷。因此,基于作出决策所需的延迟和所需的置信度水平的组合来调整消息量是有益的(例如,对于包括提醒家庭主人的入侵者的安全类检测,置信度水平需要比打开灯高得多;在后一种情况下,通过再次关闭灯可以容易地校正假阳性,而不会造成伤害)。
真实存在检测是基于RF的基本运动感测的更精细版本,其中分辨率被提高,使得通过分析与先前已知的空房间情况相比通信参数的变化,即使是坐在椅子上或在长榻上伸展的人也可以被发现。因此,所需的感测分辨率越高,灯之间的基于RF的感测相关的通信的数据速率就越高,并且围绕目标占用检测区域的网络上的压力就越大。
基于RF的感测也可以用于人员计数。与每区域计数最多3个人相比,要能区分区域内的10个人将需要更高分辨率的基于RF的感测。“计数多占用者”模式可以优化为区分10-20-30个人,而在“正常模式”下,基于RF的感测可以以高准确性区分房间中的1-2-3人。
先前提到的“高空间分辨率”感测扫描可以用于以高置信度确定人员是在房间A还是B中。“高空间分辨率”感测模式也可以用于跟踪人的轨迹。在执行高空间分辨率或多占用者RF感测扫描期间,该组灯可以进入特殊的“感测增强模式”,其中它们的100%带宽专用于获得基于RF的感测数据。这可能涉及这些灯对Zigbee网络中的其他灯而言暂时不可达,或者具有较长的延迟。可以暂时调整网络路由以促进该“高空间分辨率”感测扫描或例如用于人员计数的任何其他高分辨率扫描。
优选地,如先前段落所述,感测增强模式由打开和/或处于稳定模式的灯执行。稳定模式是指在可预见的未来,预期灯保持在不变的光输出状态。例如,当电池操作的传感器最近检测到运动时,灯处于稳定模式,这意味着灯将至少再保持5分钟(不管在该期间是否检测到运动),并且从照明控制的角度来看,4分钟的增强模式持续时间将是可接受的。
如果灯当前是关闭的(例如,在未占用的房间中),在高分辨率感测模式的持续时间内,例如在房屋的入口区域中,灯可能出于安全原因而被打开。在办公室中,基于RF的感测可以用于夜间的软安全,其中每15分钟对办公室进行一次异常扫描。系统可能误以为办公室是空的,并且针对可能的入侵者启动高分辨率扫描;然而,在现实中,一名员工在夜间一直在办公室中小睡。当该员工起身时,在执行影响延迟的高分辨率感测扫描的同时,照明系统必须在0.5秒内对墙壁开关做出响应,或者替代地灯必须打开(可能处于低调光水平以确保安全)。
可选地,该系统利用家庭自动化系统内的其他感测形式(例如,电子锁、PIR传感器、Apple TV)来决定基于RF的感测光环(也称为目标感测区域)是否以及如何(例如,以多大的延迟)跟随正在从房屋的一个区域转换到另一区域的用户。例如,假设以下情景:观看TV的人暂停了Netflix,并被认为可能要去上厕所,则基于RF的光环会留在TV房间内而不会跟随用户。然而,如果此人进入厨房并且打开冰箱准备小吃超过30秒,则基于RF的感测光环将跟随他进入厨房。在这种情况下,可以再次执行对设备的基于RF的感测功能的分派,并且可以再次确定网络路由。例如,冰箱自身可能能够检测到冰箱已经打开超过30秒。替代地,可以使用另一类型的存在感测来检测此人或普通一人在厨房中呆了较长时间,这可能导致基于RF的感测光环移动到厨房。
基于RF的感测不仅可以用来检测人,还可以用来检测物体。例如,基于RF的感测可以用于检测冰箱和门的打开。例如,这种上下文信息对老年人护理可以是有用的。这有助于收集关键数据点,这些关键数据点可以用于检测可能指示新出现的健康状况的模式的变化。
在蓝牙低能量(BLE)的基于网格的(例如,照明)网络中,基于以下之间的交互来执行基于RF的感测可以是可能的:(1)通常不是照明网络的一部分的配备BLE的电子设备和(2)BLE灯(或组合的Zigbee/BLE灯)。
在Zigbee的基于网格的(例如,照明)网络中,组合的Zigbee/BLE灯和BLE电子设备之间的基于RF的感测交互可以通过带外通信(BLE代替Zigbee)来执行。在这种情况下,用于照明控制的Zigbee频谱(信道)不受基于RF的感测扫描的影响,因为BLE的跳频扩频传输不干扰Zigbee的直接序列扩频传输,即使在Zigbee频谱和BLE频谱之间存在一些重叠。然而,尽管(Zigbee)网络流量不干扰(BLE)基于RF的感测扫描,但执行基于RF的感测扫描的节点需要时间来执行(BLE)基于RF的感测扫描,并且如果节点的特点是在BLE和Zigbee网络之间执行时间共享的单个无线电,则在此期间可能不可用于接收(Zigbee)网络消息。
由非照明设备(例如,TV)引起的无线干扰影响了灯执行基于RF的感测的能力。为了在房屋的有噪声的第一区域中仍然执行可靠的存在检测,与具有很少无线干扰的房屋的更安静的第二区域相比,通常应该增加基于RF的感测的数据速率。因此,第一占用检测目标区域中的灯将其更多的广播时间分配给基于RF的感测,并且随之它们将有更少的时间或没有时间(或诸如CPU和存储器的资源)来执行联网路由。由此,优选地应该调整网络路由,以使建筑物的其他部分中的灯增强,并对照明网格联网遮罩做出更大贡献,即帮助确保有合适的网格网络骨干覆盖所有地方。
图9示出了本发明的获得网络消息的方法的第二实施例。在本实施例中,电子设备使用第一部分时间用于基于RF的感测,并使用第二部分时间用于发送和接收网络消息(例如照明命令)。电子设备以以下三种模式之一工作:
模式1)正常的Zigbee路由器(正常网格模式),基于RF的存在和/或位置检测:否;
模式2)功能减少的Zigbee路由器,基于RF的存在和/或位置检测:是;
模式3)ZigBee端设备,基于RF的存在和/或位置检测:是。
在替代实施例中,可以只使用这些模式的子集,例如模式1+2或模式1+3,和/或可以使用附加模式。这种附加模式的示例是其中电子设备充当正常的Zigbee路由器(正常网格模式)并且还执行基于RF的存在和/或位置检测的模式。当蓝牙(例如,BLE)用于基于RF的存在和/或位置检测时,这导致效率损失,因为电子设备在执行基于RF的存在和/或位置检测时将不接收Zigbee消息。
作为第一步骤,执行步骤180。步骤180包括确定执行该方法的电子设备是否被设置为模式1、2或3。在图9的实施例中,图1的桥接器1指示电子设备应该使用哪种模式。在替代实施例中,电子设备自行决定使用哪种模式,例如自动地或使用涉及其邻居的一些决策算法或基于存储在其存储器中的配置设置。如果电子设备被设置为模式2或3,则执行步骤181。如果电子设备被设置为模式1,则执行步骤185。
步骤181包括选择第一组频率信道。第一组频率信道可以包括单个信道(例如在直接序列扩频的情况下),或者包括多个信道(例如在跳频的情况下)。在图9的实施例中,在多个时段中的每个时段的第一部分期间,在步骤141中,在该第一组频率信道上使用第一协议(例如,蓝牙)来发送和/或接收射频信号。步骤183包括确定执行该方法的电子设备是被设置为模式2还是模式3。图5的步骤143包括两个子步骤:步骤185和187。如果电子设备被设置为模式2,则执行步骤185。如果电子设备被设置为模式3,则执行步骤187。
步骤185包括在第二组频率信道上使用第二协议(例如,Zigbee)来无线地接收网络消息(例如,照明控制消息)。这发生在多个时段中的每个时段的第二部分期间。第二组频率信道可以包括单个信道(例如在直接序列扩频的情况下),或者包括多个信道(例如在跳频的情况下)。如果电子设备被设置为模式1,则电子设备能够在整个时间内发送和接收网络消息(例如,照明控制消息),因为它不需要发送或接收用于基于RF的存在和/或位置检测的RF信号。
在这种情况下,期间发送和/或接收用于基于RF的存在和位置检测的RF信号(例如,蓝牙信号)的第一部分具有零秒的持续时间,而电子设备保持设置为模式1,这意味着该设备不执行基于RF的存在或位置检测。当电子设备从模式1切换到模式2或3时,第一部分的持续时间增加而第二部分的持续时间减少。在替代实施例(图9中未示出)中,电子设备在处于模式1(即,正常(Zigbee)网格模式;其中,它还转发接收的消息)时发送和/或接收用于基于RF的存在和位置检测的RF信号(例如,蓝牙信号),但仅是在短时间间隔内。
在图9的实施例中,步骤187(如果电子设备被设置为模式3,则执行该步骤187)包括使用第二协议来从代表其接收网络消息的另一设备(电子设备的父节点)获得无线地发送的网络消息。从电子设备的父节点获得的网络消息总是旨在用于电子设备自身。步骤195在步骤187之后执行。
在步骤185之后,在步骤189中检查在步骤185中接收的消息是以电子设备自身为目的地还是以另一节点为目的地。如果消息以电子设备自身为目的地,则执行步骤195。如果消息以另一节点为目的地,则执行步骤191。步骤191包括检查电子设备是被设置为模式1还是模式2。在模式1中,在步骤193转发所接收的消息。在模式2中,不转发所接收的消息,且接下来执行步骤181。在替代实施例中,选择性地转发旨在用于另一节点的所接收的消息,即有时转发但不总是转发,而不是从不转发。
步骤195包括确定在步骤185或187中获得的消息是否是模式配置消息。如果是,则在步骤197中将电子设备设置为该模式配置消息中所指示的模式。如果否,则在步骤198中正常处理所获得的消息,并且在步骤198之后执行步骤181。在步骤197之后,在步骤199中检查新模式是否是模式1。如果是,则接下来执行步骤185,从而跳过步骤181、141和183。如果否,则接下来执行步骤181。
在步骤181的下一次迭代中,可选地,可以选择与步骤181的前一次迭代中不同的频率信道组(例如第三组频率信道)。如果如此,则在步骤141的下一次迭代中,第一协议用于在该不同的(例如,第三)频率信道组上发送和/或接收RF信号。如果RF信号用于基于RF的感测,则该RF信号优选地在某个空间区域内是唯一的。优选地,专用于基于RF的感测的(例如,Zigbee)频带是本地唯一的,并且对于在房屋或建筑物楼层内执行基于RF的感测的每组设备(例如,灯)是不同的。因此,每组基于RF的感测设备(例如,灯)可以发送(例如,Zigbee)消息风暴,而不必考虑(例如照明)控制网络或执行基于RF的感测的其他设备组(例如,灯)的需要。这产生最佳的感测性能。
可以使用具有多于一个功能的RF发送器和/或接收器(例如,双工无线电收发器),其中一个功能(例如,BLE无线电功能)用于执行步骤141,而另一功能(例如,Zigbee无线电功能)用于执行步骤143。替代地,多个发送器和/或接收器可以分别用于执行步骤141和143。
作为示例,图9的方法可以用于在房屋的照明系统中执行基于RF的感测。在该示例中,专用Zigbee信道用于基于RF的感测,而不同的Zigbee信道用于照明控制(网络消息)。当前被分派了基于RF的感测任务的灯在大部分时间里利用本地唯一的专用无线信道(即,与房屋级Zigbee照明网络没有干扰)而在Zigbee基于RF的感测模式下全力操作。在一小部分时间里,基于RF的感测的灯参与Zigbee照明网络。
在照明网络中,通常,这种基于RF的感测的灯可以充当休眠的Zigbee端设备(在模式3下操作)或功能减少的Zigbee路由器(在模式2下操作)。如果灯充当Zigbee端设备,则它仅偶尔(例如,每0.5秒或更长时间)从其父节点检索代表其从房屋级Zigbee网络接收的照明控制消息。当进入基于RF的感测扫描时,灯可以从正常网格节点(在模式1下操作)转换为端节点(在模式3下操作),且由此,灯确定Zigbee父节点。
替代地,在进入基于RF的感测扫描时,灯可以从正常网格节点(在模式1下操作)转换为功能减少的Zigbee路由器(在模式2下操作)。然后,灯在Zigbee网络上是定期但非始终可达的,以接收来自网格的消息。但是,灯并不有助于在网格网络上路由来自其他灯的消息。在模式1下操作的灯为稳健的房屋级网格网络提供了骨干。在替代实施例中,当执行基于RF的感测扫描时,灯可以能够在Zigbee网络上成为正式(暂时)不可达,并且灯仅往回向网格网络报告,而不定期检查父设备处的邮箱。
在以上示例中,Zigbee信道用于执行基于RF的感测。还可能基于以下之间的带外交互来执行基于RF的感测交互:(1)配备BLE(蓝牙低能量)的消费者电子设备和(2)主要以BLE模式操作的双工无线电灯,其中灯经由BLE与消费者电子设备交互,并以此方式形成基于BLE的RF感测对。
在基于RF的感测中涉及至少一个消费者电子设备是有利的。大多数照明节点安装在天花板上。然而,在两个天花板灯之间的基于RF的感测限制了对靠近地板的对象(例如,小孩)的检测质量;消费者设备(例如,TV、语音助手)位于比照明设备更低的高度。因此,将消费者电子设备(例如,TV)包括为基于RF的传感器之一是有利的,因为将由基于RF的感测检测到的人的生物物质随后处于天花板灯和消费者设备之间。作为对消费者电子设备的替代,可以涉及非安装在天花板上的灯设备。
当用消费者电子设备执行基于RF的感测时,不一定需要灯和CE设备来形成网络。例如,灯可以分析(使用清除方法(scavenging approach))由每个CE设备发送的BLE广告的RSSI。灯还可以触发BLE设备来有意地发出消息。例如,灯经由BLE联结而发送请求,该请求最终不被灯接受,但仍然触发可用于感测的响应,因为它包含嵌入其中的RSSI。
尽管在房屋的一个区域中执行低分辨率的基于RF的感测扫描的灯可以在照明系统所使用的标准Zigbee照明控制频带中这样做,但执行高分辨率扫描的灯可以利用另一专用无线频带。优选地,对于每个灯的频率信道选择还考虑到每个占用检测目标区域的当前所需的基于RF的感测分辨率,特别是是否需要主要运动检测或次要运动检测或真实存在检测或人员计数或身体姿势检测或手势检测。
对于次要运动检测或人员计数或对于“高空间分辨率”感测模式,将需要高带宽的基于RF的感测,其用于以高置信度确定人员是在房间A还是B中。因此,所需的感测分辨率越高,灯之间的基于RF的感测相关的通信的数据速率就将越高。此外,在时间上分散基于RF的感测消息(即,在时间轴上平等地分布它们)将导致最佳占用检测,因为没有延长的盲期。尽管常规的基于RF的感测可以是每个设备每秒3个消息,但高分辨率扫描可能采用每秒10个消息,或甚至每秒100个消息。
由非照明设备(例如,TV)引起的无线干扰影响灯执行基于RF的感测的能力。为了在房屋的噪声区域中仍然能够执行可靠的存在检测,通常,与房屋的更安静的第二区域相比,需要增加基于RF的感测的数据速率,或者需要改变用于基于RF的感测的无线信道。
由于房屋的不同区域遭受不同的无线干扰源,因此为每个区域的基于RF的感测选择专用的相对“安静”的无线信道是有利的。为特定区域选择的带外无线信道可能会随着时间而改变。例如,对于每个基于RF的感测会话,信道可以是新确定的。这甚至可以在一次感测会话期间完成。如果获得的感测结果不如预期的准确,则可以改变带外信道。然而,选择新信道可能会导致一些延迟,因为需要确定新信道的基线。
甚至可以是,系统在安定在一个带外信道之前有意地针对一区域尝试多个带外信道(包括对所实现的感测质量的评价)。例如,该尝试可以包含分析每个信道的基于RF的感测的假阳性或假阴性的数量。可选地,一个单个的带外的基于RF的感测扫描可以利用完全不同的无线信道(例如,最低频率802.15.4频带或802.15.4的最高频带),以便通过融合子扫描来增加占用检测的准确性。在WiFi灯的情况下,可以利用现代WiFi无线电中可用的多个定向天线来采用无线传输的不同方向。
在灯的物理位置可以容易地修改的情况下(例如,飞利浦Hue Go),带外信道的选择可以基于以下组合:(1)紧接在前的基于RF的感测会话的准确性(2)对灯最近是否被移动或旋转给予某个置信度的灯中的板上传感器。
此外,两对不同的基于RF的感测灯对可以选择利用相同的带外信道。例如,灯可以得出结论:给定(1)所涉及的灯具的物理特性(灯具放置高度、灯具的材料)(2)所涉及的灯具的参数,参数可以被修改并影响基于RF的感测(例如,无线电发送功率;灯具的打开或关闭的盖子,热稳定性),则由两对灯产生的相应的运动特征将充分不同,使得尽管在两个基于RF的感测组之间存在干扰,仍然可以执行可靠的占用检测。这可能与很少的适当带外信道可用的区域相关(例如,纽约市的公寓楼,其中许多2.4 GHz频带都很拥挤)。
尽管最后几页中的说明书描述了基于RF的感测(存在检测)应用,但所描述的原理中的一些也可用于基于RF的资产跟踪(位置检测)应用。在接下来的几页中,描述了在基于RF的资产跟踪应用中获得网络消息的方法的第三实施例。然而,所描述的原理中的一些也可用于基于RF的感测应用。
此外,在一些实施例中,同一照明系统可以执行基于RF的运动/存在感测(对于没有信标的对象)和配备BLE的资产的资产跟踪两者。在一些实施例中,同一对象(诸如医院急救车或有配备BLE信标的徽章的员工)由基于RF的感测系统和BLE资产跟踪系统两者检测,并且这两种感测形式可以由照明系统合并,以便改进对急救车移动的定位准确性和响应时间。在该系统中描述的信标传输还可以包括其他感测数据,诸如资产温度、资产的取向(如果医疗容器曾经颠倒过,则设置标志)、医疗冷藏箱的电池状态。
在该第三实施例中,标记为L1-L10并在图10中示出的十个灯具201-210被分组成在不同模式下操作的不同灯具组。组的组成随时间变化,并且因此,由灯具执行的基于RF的资产跟踪的量和消息转发的量也随时间变化。蓝牙低能量(BLE)信标,例如信标219,已经附接到资产,例如物体、动物和/或人,以便允许确定它们的位置。
控制器(例如图1的桥接器1)在信标接收器模式(BRM)下分派由灯具201-205(L1-L5)组成的第一组G1。信标接收器节点收集BLE信标并确定从安装在资产上的BLE标签接收的信号的RSSI。同时,这些节点间歇地监听Zigbee网络(例如,BRM模式下的节点可以99%在BLE上监听并且1%在Zigbee上监听和发送)与照明相关的命令,并与控制器交换照明控制数据和资产跟踪相关数据。BLE和Zigbee模式之间的时间分布以及这些设备检查其父节点的频率可以是固定的,或者可以由控制器设备可变地配置,或者甚至可以基于接收的信标信号而动态地改变(例如,如果G1设备检测到“新”资产,则它可以立刻通知其父(或者通过其父通知控制器),而与区域中静止的资产相关的测量或与要被跟踪的不太关键的设备相关的测量以某间隔以聚合消息的形式发送)。其余的灯具206-210(L6-L10)(组G2)被配置为正常的Zigbee路由器(网络遮罩模式,NCM),其BLE(接收)功能被停用或BLE功能仅在非常短的时间百分比内激活。
如果BRM设备将被配置为正常的Zigbee路由器,而其中一些设备(例如L1)在一些/大部分时间将不在Zigbee网络上监听(因为它们被配置成监听BLE信标),这可能会在Zigbee网络上产生性能问题,因为尝试向L1发送消息的“正常”设备(例如L7)典型地将发现消息传递失败,因为L1(在一些/大部分时间)没有监听Zigbee。Zigbee中的基本机制不是为在一些/大部分时间不可用的设备准备的。
因此,G1内的所有灯具都可以例如被配置成充当Zigbee端设备(或功能减少的路由器),且因此不(完全)参与Zigbee网格网络。G1中的每个灯具将选择Zigbee路由器设备(例如,L6)中的一个作为父,并且该父用于与L1设备(称为子)进行Zigbee通信。当设备L7想要向这种子设备发送消息时,L7将向父设备L6发送消息。父设备将代表子(例如,L1)存储该消息。子L1通常将会定期向其父L6检查(“轮询”)任何未决消息,且然后检索和处理它们。想要向Zigbee网络上的任何设备发送消息的子L1将向其父L6发送消息,而父将负责通过Zigbee网格而将消息进一步中继到其目的地节点。
由于G1中的节点只需要有限的时间时段来在Zigbee上与其父通信,因此它们可以在大部分时间监听BLE消息。这种方法最大化了G1设备执行BLE信标的高质量资产跟踪的能力。这也规避了上面提到的Zigbee组播/广播特质(因为G2节点之间的Zigbee通信将像Zigbee中一样正常工作,并且G1-G2通信是正常的Zigbee子-父通信)。
G1设备收集资产跟踪数据,并经由其父将资产跟踪数据发送(可能在过滤和聚合之后)到其他设备。资产跟踪数据可以最终到达G2设备中的一个或多个,或者到达经由G2设备中的一个或多个连接的设备。所有设备也用作照明网络:它们可以由中央或分布式智能控制。G2设备可以被直接到达,因为它们是Zigbee路由器设备。G1设备可以经由它们的父(其为G2设备)而被到达。同一照明Zigbee网络也可用于收集来自G1/G2设备或其他Zigbee设备的开关/传感器数据。
如果设备已经了解到BLE信标通常何时进入,并且因此避开用于其Zigbee通信的那些时隙,则可以由子智能地选择用于Zigbee子-父通信的时隙。
当Zigbee网络上的一些设备发送控制照明的命令时,路由器设备(例如,L2)将立即接收这些命令。这些将为子设备(例如,L1)存储它,并且只有当子设备(例如,L1)轮询其父时,它才会发现未决消息并可以调整其光水平。这意味着,例如当轮询间隔设置为1秒时,与灯L6相比,灯L1将具有0到1秒之间的延迟响应。在某些情况下,1秒的延迟是可接受的,例如,如果灯是开启的并且用户按下墙壁开关以调光或关闭灯,或者如果房间中的另一背景照明源已经被打开,或者如果在终端用户没有按下墙壁开关按钮并预期立即响应的情况下基于来自系统的运动传感器/时间日程而自动地切换灯。在这种情况下,组G2中的灯具立即对调光命令作出反应(且因此向用户提供正在处理对墙壁开关按钮的按压的视觉反馈)。
组G1中的灯具具有延迟响应。可以通过对所有灯采用渐暗转换(例如,到关闭的3秒的渐暗时间)来减轻G2和G1之间的延迟。一旦G1最终接收到调光命令,G1甚至可以被配置成“赶上”G2。可以通过让路由器设备(例如L6)中的一个或多个在它一旦具有其子设备中的一个或多个的(时间关键的)消息时发出BLE消息,以使它们意识到它们需要轮询它们的父,来进一步减轻G2和G1之间的延迟。它还可以在BLE消息中包括时间关键的消息的相关主体。这将移除否则与照明设备的端设备行为相关联的延迟。
可以通过采用以下机制来进一步减轻G2和G1之间的延迟,以允许照明控制、来自灯设备和传感器的数据的收集以及BLE信标数据的收集所需的通信。当灯关闭时,轮询率增加,因此感知的开启延迟减少。当灯打开时,轮询率减少,因为(感知的)关闭延迟不太受关注,因为灯通常在最后一个人离开区域(运动传感器)后一段时间关闭,或当人往外走时在区域的周边控制中央灯开关时关闭。
当接收到一个信标时,多个信标被分成组时,或者甚至信标数据被进一步处理时(例如,将来自特定信标的多个RSSI值平均成聚合值),BLE信标数据可以从L1直接发送到L6。在资产跟踪延迟与用于从子到其父的信标数据检索的Zigbee传输时间(以及因此的可用于BLE信标监听的时间)之间存在折衷。
优选地,组G1和G2的组成随时间变化。这可以通过对组G1和G2中的所有设备轮换功能BRM <=> NCM来实现。对组G1、G2中的所有设备直接交换功能BRM <=>NCM可能会使Zigbee网络暂时处于低于最佳的状态,并且还会使BLE信标接收处于初始状态,而不知道存在哪些设备(及其信号强度)。因此,更渐进的改变可能是有益的,例如,首先增加NCM节点的数量、首先减少NCM节点的数量或保持BRM节点的数量不变。
图11中示出了用于更渐进的改变的若干选项。灯具L1-L10分别由列201-210表示。作为第一选项,在时间段211-213中,首先增加NCM节点的数量。在时段211中,每个BRM/NCM组包含5个网络节点。L1-L5是BRM节点而L6-10是NCM节点。在时段212中,一个节点(L5)从BRM切换到NCM。一段时间后,在时段213中,另一节点(L10)从NCM切换到BRM,以使比率回到原始比率。
作为第二选项,在时间段214-216中,首先减少NCM节点的数量。在时段214中,每个BRM/NCM组包含5个网络节点。在时段215中,一个节点(L10)从NCM切换到BRM。一段时间后,在时段216中,另一节点(L5)从BRM切换到NCM,以使比率回到原始比率。
作为第三选项,在时间段217-218中,执行直接交换。在时段217中,每个BRM/NCM组包含5个网络节点。在时段218中,一个节点(L5)从BRM切换到NCM,并且在(大约)同时,另一节点(L10)从NCM切换到BRM,以保持原始比率。可以替代地使用其他选项。
参见图12,重复应用图11所示的步骤,可以用于实现组G1和G2中的设备的角色的交换。在图12的示例中,将第一选项(“首先增加NCM节点的数量”)的步骤211-213重复若干次。在时段234中,另一节点(L4)从NCM切换到BRM。一段时间后,在时段235中,另一节点(L9)从BRM切换到NCM,以使比率回到原始比率。在时段236中,另一节点(L3)从NCM切换到BRM。一段时间后,在时段237中,另一节点(L8)从BRM切换到NCM,以使比率回到原始比率。
在时段238中,另一节点(L2)从NCM切换到BRM。一段时间后,在时段239中,另一节点(L7)从BRM切换到NCM,以使比率回到原始比率。在时段240中,另一节点(L1)从NCM切换到BRM。一段时间后,在时段241中,另一节点(L6)从BRM切换到NCM,以使比率回到原始比率。
图12中从211到241的步骤序列已经交换了所有涉及的节点的角色。这种交换的目的是能够在某个时间更准确地监控L1-L5附近的资产,以及也能够在某个其他时间准确地监控L6-L10附近的资产。因此,在所有位置都有可能进行准确的资产跟踪。如果不应用轮换机制,则只可能在某些节点附近进行准确监控,而不能在其他节点附近进行准确监控,从而导致对整个区域的不均衡覆盖。
参见图13,类似的改变方法也可以用于动态地改变系统内不同比率的G1/G2节点(例如,如果新资产已经进入空间,则增强跟踪性能)。在时段261中,每个BRM/NCM组包含5个网络节点。在时段262中,一些节点(L1和L5)从BRM切换到NCM,从而增加NCM节点的数量。在时段263中,每个BRM/NCM组包含5个网络节点。在时段264中,一些节点(L7和L10)从NCM切换到BRM,从而增加BRM节点的数量。
对于Zigbee设备来说,从路由器R到端设备ED(反之亦然)的转换并不简单直接,因为规范(除了提到,如果其父没有空间容纳它,则设备可以在联结时间从ED退回到R(反之亦然),这在这里不适用)和典型的实现都没有为此做准备。例如,如果被其他设备已知为ED的设备静默地切换角色并发送路由请求消息,则这可能会使其他设备困惑(因为它们不预期来自ED的路由请求)。本节将描述如何在Zigbee系统内执行这种转换而没有不想要的副作用。
对于角色改变的两个方向(ED=>R和R=>ED),设备将发送离开消息(使得与其直接相邻的其他设备知道它不再在网络中了;这将使它们“忘记”该设备及其角色,即清除存储的关于该设备的所有持久和暂时信息)。这提供了一种符合标准的方式来使得改变成为可能,而不需要对网络中的其他设备进行任何附加的改变。设备自身将记住Zigbee信道和其他相关的网络特性,诸如PAN、EPID、网络密钥、网络更新id、短地址、信任中心地址和信任中心链接密钥(如果使用)等。因此,在改变角色后,它可以再次成为网络的一部分,并开始以其新的角色起作用。它将使用存储的网络参数和凭证来重新加入网络。
如果使用集中式安全模式(即信任中心),则设备需要向信任中心通告其自身(以其新角色)。由于之前发送的离开消息(或由父生成的作为结果的更新设备消息)可能正在到达TC,因此应该防止TC移除关于设备切换角色的所有信息。由于负责角色切换的协调器(例如,图1的控制器1)可以是信任中心自身,因此它可以记住哪些设备被指派进行角色改变,并且在接收到来自被指派的设备的状态0x02=设备离开的离开/更新设备时,信任中心可以适配关于该设备的一些信息(例如,设备类型),而不是完全移除该条目。
ED=>R:在改变角色后,现在起R作用的ED将开始周期性地发送链路状态消息(这些消息通常以15秒的间隔发送),以维持其在网格中的连通性;优选地,在重新加入网络之后直接发送一个这种消息,使得邻居区域的其他R设备可以注意到新设备。注意到新添加的设备在链路状态消息中有一个空的邻居列表的这种其他R设备可能会更早地(相较于正常的15s间隔)以它们自己的链路状态消息来响应,使得新设备知道周围有哪些其他路由器来设置其邻居表——并且因此准备好经由网格来通信。
为改变角色的设备快速建立路由表的一种替代方法可以是在切换到R时预先填充这些表,例如:
-从上次它是R时的表开始(可能已经过时,一些设备可能不再是R);
-从协调器建议的初始邻居表开始(协调器知道此时谁是R);协调器或设备可能知道每个连接的(历史的或最近的)链路成本;
-作为第一近似,切换到R的ED节点可以重用它是ED时的一些信息,例如,它可以将其父路由器保留在其NT中——这将已经给它提供与网格的连接——并在它继续处于R角色时扩展NT。
在这两种情况下,基于接收到的消息来更新条目(邻居的列表和相关的链路成本两者)可以以不同于通常的方式进行(例如,可以使用不同的权重来平均随时间的值,可以使用附加消息——不仅仅是链路状态消息——来添加邻居节点,可以增加发送消息的频率),因为预先填充的设备和链路成本可能过时,并且因此不如实时数据“可信”。
这些方法的优点(与正常的“白手起家”相比)是:在设备之间发送较少的消息来填充邻居表。另一种方法可以是:ED在其作为ED的操作期间监听Zigbee流量(混杂模式),并且因此了解哪些设备在邻居区域(包括信号强度和寻址信息),并且因此(在将其角色改变为R之后)使用该信息来启动其作为R的功能。
R=>ED:在将角色从R改变为ED之前,可以检查R是否正在执行任何可能受到切换影响的功能,例如,它是否是另一ZED的父,它是否正代表其他设备进行路由,即,它是否有任何路由表条目(除了到集中器/信任中心/协调器的多对一路由之外),和/或它是否正作为代理代表Green Power设备转发通信。如果是这种情况,可以采取措施来最小化切换的影响。例如,恰在切换(或发送离开消息)之前,R可以发送状态为路由失败的网络状态消息,使得可以发现新的路由;如果相关路由发现启动时仍然存在,则路由器可以避免转发路由记录消息。
为了寻址其ZED子,切换设备可以发送离开请求消息(带有Rejoin=TRUE(重新加入=真)),从而迫使ZED子搜索新父;当ZED启动父发现时仍然存在时,切换的R可以避免响应NWK重新加入请求。替代地,协调器(例如,图1的控制器1)可以在实际切换之前或之后负责这些切换方面,例如,为另一节点上的GPD创建代理表条目、自己发送网络状态(路由失败)消息或将带有Rejoin=TRUE(重新加入=真)的Mgmt_Leave_Request消息发送给作为即将切换的R的子的ZED。
在改变角色后,现在作为ED起作用的R将需要找到父设备。通常,这个过程涉及ED发送MAC信标消息(或NWK重新加入消息),然后是来自所有接收到它的R的响应(在信标的情况下,甚至是其他Zigbee网络中的R),并从回复的R设备中选择潜在的父。这并不是很有效(在时间和网络负载方面),因此除了最明显的改进(如将网络搜索限制在ED之前作为R工作于的网络的操作信道和PANID)之外,还可以使用若干附加的改进,例如:
-设备可以记住其作为R的先前时段的最佳(例如,最低链路成本)邻居(R设备),并向该R发送(安全的)NWK重新加入请求;
-来自协调设备(例如图1的控制器1)的预先配置的建议的父,其告知设备将其角色从R改变为ED;这也可以作为广播消息发送到整个网络。发送这种消息将使离开消息的发送和父搜索淘汰。此外,接收这种专用消息可以允许接收设备保持关于切换节点的不改变的信息,例如绑定信息,并且仅清除改变的信息(例如,NT条目和路由表条目)。该消息还可以移除对例如发起路由修复的专用消息的需要;
-在又一实现中,不是发送离开消息并然后选择父,而是即将从R切换到ED的节点可以发送新消息,该新消息包含关于角色切换的信息和新选择的父(例如,具有最佳链路成本的邻居R)的地址。发送这种消息将移除对发送离开消息和父搜索的需要。此外,接收这种专用消息可以允许接收设备保持关于切换节点的不改变的信息,例如绑定信息,并且仅清除改变的信息(例如,NT条目和路由表条目)。该消息还可以移除对例如发起路由修复的专用消息的需要。
默认情况下,离开网络的设备会忘记(删除)它先前使用过的控制信息,诸如绑定、组成员资格等。显然,在角色改变操作后,灯控制将需要继续,因此应该避免这种信息丢失。作为第一步,设备可以记住该信息,并在改变角色后重用该信息。一些示例(“开关”也可以理解为“传感器”):
-一个由开关控制的灯,并且开关发送离开消息:通常开关会忘记它曾控制的是哪个(些)灯。在优选的实现中,开关会记住它曾控制的(多个)灯的列表,该列表可以是单播或组播地址的列表;
-一个由开关以单播控制的灯,并且灯发送离开消息:开关将从其绑定表中移除该灯(由于离开消息),因此该灯(或另一设备,诸如协调器(例如图1的控制器1))需要重新建立绑定;
-一个由开关以组播控制的灯,并且灯发送离开消息:开关将不会从其绑定表中移除该灯(因为它是一个被发送至的组),因此灯将需要记住其(多个)组成员资格和相关联的设置。
以上机制中的若干(命名特定的命令功能)假定使用当前的Zigbee标准。显然,可以定义Zigbee机制和消息的扩展(例如,“我正在切换角色”消息),并在设备上实现这些扩展,以实现更平滑的转换(潜在地用较少的消息或较快的收敛)。
对于其中一小部分灯具充当信标接收器的密集的灯具格栅,RSSI信标接收器功能可以有意地从第一灯轮换到不相邻第一灯而是更远的第二灯。这确保了使用在轮换之前和之后的时间段中获得的聚合的RSSI数据来对资产进行合适的三边测量。
可以基于对总体应用和端用户体验的最小可能的预期扰乱来选择在G1和G2之间反转角色的时刻(例如,在某个区域中的灯当前开启时,由于执行角色反转而引入一些照明延迟是可接受的,或者,如果系统中的一些灯具正在执行高分辨率的基于RF的感测扫描,则高分辨率的基于RF的感测扫描并因此等待直到其完成)。
一个或多个中心节点从各个节点收集RSSI数据。由于来自资产的RSSI数据只在每个节点上在部分时间中收集,因此资产跟踪系统需要处理丢失的RSSI数据样本,以及它们在一段时间前已被采样的事实,并且还可以利用来自接收信标的多个网络节点的组合的数据——即使这些多个网络节点不(主动地)同时接收和处理信标。
这可以有利地提供改进的对资产的三边测量和/或对它们的跟踪。该处理可以考虑资产可能在移动,因此“实时”数据可以被认为比“过往”数据更可靠(这可能是由于资产处于不同的位置而导致的)。还可以考虑关于资产移动的附加数据。示例:如果房间里也有运动传感器(基于PIR或RF的感测),并且没有检测到运动,则资产可能也不会移动(通常它们会被人移动,人在移动时会被运动传感器检测到)。另一方面,如果在区域的一部分中检测到移动,则该区域中的资产可能在该区域内移动,或者进出该区域。在这种情况下,一旦基于RF的感测已经检测到运动,则联合的基于RF的感测和资产跟踪系统可以将其焦点从主要为运动感测改变为主要为资产跟踪。这是可取的,因为灯经由BLE来监听资产标签越多,它在用Zigbee无线电来执行基于RF的感测上可以花费的时间就越少。
变型1:定向资产搜索
优选地,控制器(例如图1的桥接器1)动态地和自适应地分派(1)充当跟踪节点和非跟踪节点的灯具的比率、(2)相应的位置和(3)用于BLE与Zigbee的占空比(以及可选地用于“新”或“高价值”资产与其他资产的报告策略),同时考虑:
● 照明控制系统的上下文(例如,在该时段内预期有多少照明命令,以及照明延迟要求是什么)
● 数据收集系统的上下文(例如,可能存在中央设备从许多设备收集数据的时段)
● 资产跟踪系统的上下文,例如:
-如果新的资产启动进入房间,则可以暂时增加信标接收器的灯具的数量,以便快速获得准确的定位锁定。
-如果正在跟踪移动的人,则增加联合系统中的资产跟踪功能的信标接收强度。
-基于历史数据的预期的资产移动轨迹。
当存在关于资产正在移动或可能正在移动的指示时,系统可以动态地优化BRM/NCM功能的分布,以确保BRM节点在潜在移动资产附近是激活的,以提高三边测量的准确性和/或速度。
作为第一示例,如果在空间的一部分中(特别是在门附近)检测到运动,则资产可能进入或离开那里的空间,因此在空间的该部分中期望增强的资产跟踪性能。这可以通过分派附加的BRM节点(在一段时间内调整比率BRM/NCM)或将BRM节点“移位”到该区域(同时保持比率BRM/NCM大致恒定)来实现。
作为第二示例,如果检测到某个高价值资产,则暂时激活该区域中的更多BRM节点以获得更快和/或更准确的锁定。作为第三示例,该分配可以基于特定资产或一类资产的历史数据(清洁车通常在与紧急救援车不同的其他位置,并且通常可以以不同的速度和模式移动)。
变型2:NCM和BRM之间的过渡模式
为了确保Zigbee网络在任何给定时刻的稳定性,应避免Zigbee路由器/端设备功能在模式之间的硬交换。
因此,该变型提出了一种机制,其中灯经由附加模式(过渡模式(TM))而在信标接收器模式和网络遮罩模式之间逐渐迁移。过渡模式TM下的设备处于以下过程中:在主要ZigBee(NCM)功能和主要BLE资产跟踪模式(BRM)之间迁移,同时考虑到联网遮罩(网络覆盖)的需求。模式TM下的设备可以例如充当Zigbee路由器或具有减少功能的Zigbee路由器,以在仍然充当信标接收器的同时保持网络遮罩功能(例如,50%的信标接收器和50%的Zigbee路由节点)。
因此,在该变型中,设备具有三种可能的模式,例如:
● 100%的时间为Zigbee路由器(NCM)
● 99%的时间为BLE接收器并且1%的时间为Zigbee端设备(BRM)
● 兼任的50%的Zigbee路由器和50%的BLE接收器(TM)
对于“TM”设备,可能有利的是:
-不通过这种节点来路由流量,因为其他路由器设备只能在部分时间内与它们通信。一种机制是将链路状态消息中和/或转发路由请求时的链路成本字段设置为高值(意味着高成本),以阻止其他节点通过TM节点来路由流量。另一种机制是延迟转发路由请求,或者根本不转发路由请求,这防止了通过TM节点来构建路由。
-不让它们成为Zigbee端设备的父,因为当端设备想要通信时,父(TM设备)可能在Zigbee上是不可用的。
变型3:BRM节点接收消息,但不转播消息
作为将BRM节点定义为Zigbee端设备的替代方案,可以将BRM设备入网初始化成不转播从其他节点接收的消息。因此,这些BRM节点可以在Zigbee网络上充当没有路由功能的路由器,即BRM节点仅针对其自身的流量像Zigbee路由设备一样起作用,但不路由源自其他设备的消息(即,BRM设备不响应其他节点的路由发现消息)。该方法可能优于使BRM节点成为Zigbee端设备,Zigbee端设备不直接接收广播,并且因此需要由父节点缓冲消息。没有路由功能的路由器节点将不需要缓冲。应该注意的是,由于Zigbee端设备需要定期向其父轮询消息,因此这导致附加的网络流量和向这种设备发送消息时的延迟。“不转播”可以是选择性的,例如通过转播更重要的照明控制消息(诸如“打开”)而不转播不太重要的消息。
变型4:附加的灯具组接收消息,但不转播消息
除了被配置为正常的Zigbee路由器(NCM)的一组节点和被配置为Zigbee端设备(BRM)的一组节点之外,还可以存在被配置为没有路由功能的Zigbee路由器的附加的一组节点。可以将BRM节点附近的节点放在该组中,以便防止对BRM节点的干扰,如关于图8所解释的(其中该组称为“第二子集”)。
如关于该方法的第二实施例(参见图9)和该方法的第三实施例所描述的,优选在节点处于使用中时改变节点的操作模式。图14的行201中示出了改变操作模式的灯具L1的示例。在该示例中,灯具L1在时段281和282中充当(路由)功能减少的Zigbee路由器(图9的操作模式2),在时段283和284中充当Zigbee端设备(图9的操作模式3),并且在时段285中充当正常的Zigbee路由器(图9的操作模式1)。
在时段的部分291中,灯具L1执行基于RF的资产跟踪(或在替代实施例中基于RF的感测)。在部分292-294中,灯具L1获得网络消息。在部分292和294中,灯具L1从正常的Zigbee路由器节点接收网络消息。在部分293中,灯具L1从其父节点获得网络消息。在部分294中,灯具L1进一步转发它接收的并且旨在用于其他节点的网络消息。在部分292-294中,灯具L1还可以将其自己的网络消息(即,不是从其他Zigbee设备接收的网络消息)发送到其他Zigbee设备。
变型5:用于Thread网格网络的双工无线电照明控制/资产跟踪
在该变型中,Thread协议用于照明控制消息,而不是Zigbee协议。Thread标准允许每个网络最多32个路由器,其中其余的设备是非路由器节点(端设备)。Thread描述了基于标准(例如,网络中的路由器总数、邻居的数量、与邻居的链路质量以及邻居路由器的路由器表)的路由器节点选择协议。如果在Thread中,端设备中的一个失去了其与其路由器节点的连接,则该端设备自身开始搜索另一路由器。Thread标准还描述了端设备转换成为路由器节点(反之亦然)的机制,例如,如果端设备认为它更适合成为路由器,它就请求成为路由器。如果Thread路由器节点停止充当路由器节点(改变为端设备角色),它会通知其相应的子设备,它们必须切换到作为父的替代路由器节点。
与以上描述的基于ZigBee的示例相比,Thread联网标准具有与本发明上下文相关的一些功能。在Thread中,有2种设备类型和6种设备角色;设备类型是固定的,而设备的角色可以随着时间而改变。两种类型的设备如下:(a)完全Thread设备(其可以具有以下角色之一:领导者、路由器、REED、FED)和(b)最小Thread设备(其可以具有MED和SED角色)。
设备可以具有以下6个角色(其中前三个是路由器(R),后三个是端设备(ED)):
● 领导者(推举出的路由器,记账,路由器列表)
● 路由器
● REED(具备路由器条件的端设备:它可以是路由器,但当前是非激活的,即作为ED工作;REED=FED+运行算法来检查它是否需要成为路由器)
● FED(完全端设备;FED=MED+具有一个父,链接到多个设备以接收多播)
● MED(最小端设备:具有一个父,其无线电总是开启的,其父期望MED是唤醒的,消息经由父发送,并且如果父消息没有成功到达,则MED没有机制来应对)
-因此,在当前Thread标准中描述的MED设备不适合于直接充当双工无线电(Thread+BLE)灯具,因为MED需要不断地监听Thread消息并且没有时间监听BLE消息。
● SED(休眠端设备:类似于MED,但就Thread而言是休眠的)
-该SED是唯一可以休眠的(就Thread而言),但是在本发明中,该设备可以使用它不监听Thread的时间来监听另一信道(BLE);其他设备总是作为Thread设备监听。
因此,对于双工无线电灯具,BRM设备将使用SED角色,而NCM设备将使用“路由器”角色之一(领导者、路由器、REED)。在Thread规范中允许改变角色,因此从SED改变成其他(路由器)模式之一(反之亦然),不应该像在Zigbee中那样是个问题(参见以上对Zigbee的描述和解决这些问题的措施)。
要考虑的一个方面是Thread网络中某种类型的节点数量的自动平衡:
-对于大型网络,Thread默认将大约23个设备分配为R,其余分配为ED。
-在Thread中,如果系统中有超过大约23个路由器,则R自愿成为ED。
-如果系统中有少于大约23个路由器,则ED请求成为R。
这是一种使用分布式算法、基于设备之间的本地交互的自动分配。这种自动分配不会产生组合的照明+资产跟踪网络所希望的结果,因为在Thread的自动分配中,所有Thread路由器有时可能最终在房间的左侧,而所有ED在右侧,而这阻碍了用于资产跟踪的三边测量。此外,Thread中没有触发器来动态地随位置改变角色(这是改进三边测量所必需的)。
如上所述,可取的是协调路由器的分派,以获得用于资产跟踪应用的设备的适当分布。为了防止Thread路由器的自动分派,Thread标准已经允许中心点可以告知设备(经由带外信道)改变角色;然后设备将其改变的角色通知其邻居。因此,Thread协议已经为此提供了很好的钩子和标准消息,而Zigbee缺乏这些消息,如以上所解释的。
以下序列描述了如何在Thread系统中实现NCM和BRM之间的角色改变,针对NCM使用Thread路由器(R)的角色,而针对BRM使用休眠端设备(SED)的角色:
BRM=>NCM(SED=>R):SED将首先附接为正常的ED,然后升级成路由器,然后将其他路由器从ED降级到SED(NCM=>BRM)。对于自主改变,Thread规范具有用于稳定的延迟(0-120s);这对应用来说可能太长了。如果这种改变是以一种协调的方式进行的,则这可以在几秒内执行。应该注意的是,改变消息可能导致网络流量的峰值;因此,Thread应用了涓流时间机制,当事物稳定时其逐渐地增加。优选的是,应用角色改变的中央协调器,这使得在网络级别上能够逐渐进行角色改变,以防止改变消息流量峰值。
在节点数量有限的稀疏Thread网络中(例如,在住宅应用中),所有Thread设备在几分钟后都成为路由器。优选地,即使在这种稀疏Thread网络中,一些设备也被有意配置为休眠端设备SED,使得它们有足够的时间来监听由资产标签发送的BLE信标信号。如果这些设备中的Thread堆栈符合当前Thread标准,则这可能要求修改这些设备中的Thread堆栈。
变型6:更稀疏的网络,例如飞利浦Hue网络
在专业照明应用(诸如办公室或医院)中使用的网络通常具有许多节点,因此有可能在不实际影响Zigbee网络的性能和“健康”的情况下实现将节点划分成具有不同功能的组。
在稀疏网络中(诸如家庭照明应用),应用这些机制可能更具挑战性,因为需要仔细分配和改变角色,以确保Zigbee网络保持功能完全,以及信标接收(资产跟踪)功能保持具有可接受的跟踪性能的功能。另一方面,在这种家庭环境中,在确保足够的Zigbee网络性能的同时,在G1和G2之间重复交换模式交换可能提高定位准确性。
由于典型的家庭网络比典型的专业照明应用网络具有更少的节点,因此预期Zigbee网络负载更低,而且带标签的资产的数量也更少。因此,可能针对BRM使用设备总数中的少数设备,同时维持工作的Zigbee网格,其中大多数节点被配置为NCM。轮换角色将允许得到对资产位置的更准确的覆盖。
此外,在家庭网络中,一些灯可能暂时被市电电压墙壁开关断电,且因此暂时不能贡献于资产跟踪系统。因此,当灯断电时,系统重新配置G1和G2之间的节点的分布,直到灯再次被通电。
如果在家庭的某个区域中没有足够的节点可用于执行资产跟踪和基于RF的感测两者,则系统根据上下文来禁用这两个功能中的一个。例如,如果房主不在房屋里,则执行基于RF的运动/占用感测以监控房屋以监控可能的入侵者。如果主人在家,则系统可能禁用具有基于RF的感测的自动照明控制(且相反地,用户必须使用电池操作的墙壁开关),同时系统仍然跨房屋地跟踪配备BLE的消费者设备的位置。
变型7:WiFi+BLE组合的无线电
在未来,可能将用WiFi照明控制网络来控制灯,例如使用802.11s标准。WiFi芯片现在也已经普遍以BLE无线电为特征。因此,这将允许灯中的时间共享的BLE+WiFi组合无线电,其中BLE无线电用于接收信标而WiFi提供网络遮罩。
WiFi 802.11s标准区分路由器节点和端设备。在WiFi解决方案中,灯具既可以充当网格AP(在没有网关的独立网络中经由WiFi接合到用户的智能电话),也可以充当网格节点(灯具处没有AP;智能电话与中央网关通话)。
在一个实施例中,一些WiFi灯半同时地充当信标接收器。在该实施例中,WiFi灯被分派为充当WiFi网格AP节点或充当WiFi网格节点或充当WiFi网格AP+信标接收器节点或充当WiFi网格节点+信标接收器节点。
扩展1:考虑当前的照明延迟要求
● 当在一天中需要电气照明的时间期间灯是关闭的时,或者在没有日光的空间中灯是关闭的时,通常没有人存在,因此资产不能在该空间/房间中移动。因此,有可能增加该空间内的NCM节点的数量和/或增加BRM节点对其父的轮询速率——这两者的目标都是当灯需要打开时快速反应。此外,由于现在有更多来自未占用子空间的NCM模式,整个系统的网络遮罩被加强。
-应该注意的是,在每个空间中存在NCM节点(其将直接作出反应)和BRM节点(由于所需的父节点的轮询,其将在有一些延迟的情况下作出反应)的混合,这一事实将对端用户感知的延迟具有有限的影响,因为许多灯(NCM节点)将立即打开,这在视觉上隐藏了一些节点(BRM节点)可能响应较慢的事实。采用转换时间(对于所有节点,但特别是NCM节点)也有助于隐藏该事实。可选地,有可能巧妙地缩短BRM节点的调光转换时间,使得BRM节点的光渐暗过程的终点与NCM设备的终点重合(尽管带有延迟地开始)。
● 当灯打开时,通常人员存在于空间中,所以资产可以移动。因此,增加BRM节点的数量是有益的,以便每当该空间中的灯打开时,都能够准确地跟踪资产。当灯打开时,灯控制的延迟不太受关注——通常在最后一个人已经离开房间一段时间后需要关闭灯,因此一些节点上的关闭命令的任何延迟影响都可能不被注意到。
扩展2:明智的轮询时刻
Zigbee端设备偶尔需要与其父通话(但很少),因此它会丢失一小段时间的BLE信标。由于BLE信标是以规则的模式发送的,所以当不预期来自其区域中已知资产的BLE信标时,它可以有利地轮询其Zigbee父。
图15描绘了示出示例性数据处理系统的框图,该数据处理系统可以执行如参照图2-6和图8-9所描述的方法。
如图15所示,数据处理系统300可以包括通过系统总线306耦合到存储器元件304的至少一个处理器302。因此,数据处理系统可以将程序代码存储在存储器元件304内。此外,处理器302可以执行经由系统总线306从存储器元件304访问的程序代码。在一个方面中,数据处理系统可以实现为适于存储和/或执行程序代码的计算机。然而,应当理解,数据处理系统300可以以包括处理器和存储器的任何系统的形式来实现,处理器和存储器可以执行本说明书中描述的功能。
存储器元件304可以包括一个或多个物理存储设备,诸如例如本地存储器308和一个或多个大容量存储设备310。本地存储器可以指在程序代码的实际执行期间通常使用的随机存取存储器或(多个)其他非持久存储设备。大容量存储设备可以实现为硬盘驱动器或其他持久数据存储设备。处理系统300还可以包括一个或多个高速缓冲存储器(未示出),其提供至少一些程序代码的暂时存储,以便减少在执行期间必须从大容量存储设备310检索程序代码的次数。例如,如果处理系统300是云计算平台的一部分,则处理系统300还可以能够使用另一处理系统的存储器元件。
可选地,被描绘为输入设备312和输出设备314的输入/输出(I/O)设备可以耦合到数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标的指向设备、麦克风(例如,用于声音和/或语音识别)等。输出设备的示例可以包括但不限于监控器或显示器、扬声器等。输入和/或输出设备可以直接或通过中介的I/O控制器耦合到数据处理系统。
在一个实施例中,输入和输出设备可以实现为组合的输入/输出设备(在图15中以围绕输入设备312和输出设备314的虚线示出)。这种组合设备的一个示例是触敏显示器,有时也称为“触摸屏显示器”或简单地称为“触摸屏”。在这种实施例中,对设备的输入可以通过物理对象(诸如用户的触笔或手指)在触摸屏显示器上或附近的移动来提供。
网络适配器316也可以耦合到数据处理系统,以使其能够通过中介的专用或公共网络耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括用于接收由所述系统、设备和/或网络发送到数据处理系统300的数据的数据接收器,以及用于将数据从数据处理系统300发送到所述系统、设备和/或网络的数据发送器。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统300一起使用的不同类型的网络适配器的示例。
如图15所示,存储器元件304可以存储应用318。在各种实施例中,应用318可以存储在本地存储器308、一个或多个大容量存储设备310中,或者与本地存储器和大容量存储设备分离。应当理解,数据处理系统300可以进一步执行能够促进应用318的执行的操作系统(图15中未示出)。以可执行程序代码的形式实现的应用318可以由数据处理系统300执行,例如由处理器302执行。响应于执行该应用,数据处理系统300可以被配置成执行本文描述的一个或多个操作或方法步骤。
本发明的各种实施例可以被实现为用于计算机系统的程序产品,其中程序产品的(多个)程序定义了实施例(包括本文所描述的方法)的功能。在一个实施例中,(多个)程序可以包含在各种非暂时性计算机可读存储介质上,其中,如本文所使用的,表述“非暂时性计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质,唯一的例外是暂时性传播信号。在另一实施例中,(多个)程序可以包含在各种暂时性计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于:(i)在其上永久存储信息的不可写存储介质(例如,计算机内的只读存储器设备,诸如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器);和(ii)在其上存储可更改信息的可写存储介质(例如,闪存、软盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。计算机程序可以在本文所描述的处理器302上运行。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文明确另有指示。将进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
以下权利要求中的所有装置或步骤加功能要素的相应结构、材料、动作和等价物旨在包括用于与具体要求保护的其他要求保护的要素组合执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的实施例的描述是出于说明的目的而呈现的,但并不旨在是穷尽的或限于所公开的形式的实现。在不脱离本发明的范围和精神的情况下,许多修改和变型对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择和描述这些实施例是为了最好地解释本发明的原理和一些实际应用,并使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明,以得到具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各种实施例。
Claims (14)
1.一种电子设备(11,12),包括至少一个处理器(25),所述至少一个处理器被配置成:
-在多个时段(281-285)中的每个时段的第一部分(291)期间使用第一协议来发送和/或接收射频信号,所述射频信号用于存在和/或位置检测,以及
-在所述多个时段(281-285)中的每个时段的第二部分(292-294)期间使用第二协议来获得无线地发送的网络消息,所述第二部分(292-294)不与所述第一部分(291)重叠,其中所述电子设备(11,12)包括照明设备,并且其中所述网络消息包括照明控制消息;
其中,所述第一部分(291)的持续时间在所述多个时段(281-285)中的至少两个时段之间变化,和/或所述第二部分(292-294)的持续时间在所述多个时段(281-285)中的至少两个时段之间变化。
2.如权利要求1所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成在第一组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收射频信号,以及在第二组频率信道上使用所述第二协议来获得无线地发送的所述网络消息。
3.如权利要求2所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成:
-在所述多个时段中的每个时段的所述第一部分(291)期间,在所述第一组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号,以及
-在所述多个时段中的每个时段的所述第二部分(292)期间,在所述第二组频率信道上使用所述第二协议来无线地接收所述网络消息。
4.如权利要求2所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成在稍后时刻在第三组频率信道上使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号。
5.如权利要求1或2所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成从接收到所述网络消息的另一设备使用所述第二协议来获得无线地发送的所述网络消息。
6.如权利要求1或2所述的电子设备(11,12),其中使用所述第一协议发送和/或接收的所述射频信号用于射频感测和/或资产跟踪。
7.如权利要求6所述的电子设备(11,12),其中所述第一组频率信道在某个空间区域内是唯一的。
8.如权利要求1或2所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成在所述至少一个处理器发送和/或接收所述射频信号的状态下不转发所述网络消息中的至少一些。
9.如权利要求8所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成在第一状态和第二状态之间切换,在所述第一状态下所述至少一个处理器转发所述网络消息,在所述第二状态下所述至少一个处理器不转发所述网络消息中的至少一些。
10.如权利要求9所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成在所述第二状态下使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号,而在所述第一状态下不使用所述第一协议来发送和/或接收所述射频信号。
11.如权利要求1或2所述的电子设备(11,12),其中所述至少一个处理器(25)被配置成使用第一无线电功能来使用所述第一协议发送和/或接收所述射频信号,以及使用第二无线电功能来获得所述网络消息。
12.如权利要求1或2所述的电子设备(11,12),还包括至少一个光源(29)和/或用于控制至少一个光源的至少一个传感器和/或用于控制至少一个光源和/或至少一个插座和/或至少一个加热空调设备的至少一个用户接口。
13.一种通过电子设备(11,12)获得网络消息的方法,其中所述方法包括:
-在多个时段中的每个时段的第一部分期间,使用(141)第一协议来发送和/或接收射频信号,所述射频信号用于存在和/或位置检测;和
-在所述多个时段中的每个时段的第二部分期间,使用第二协议来获得(143)无线地发送的网络消息,所述第二部分不与所述第一部分重叠,其中所述电子设备(11,12)包括照明设备;并且其中所述网络消息包括照明控制消息;
其中所述第一部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化,和/或所述第二部分的持续时间在所述多个时段中的至少两个时段之间变化。
14.一种计算机程序或计算机程序套件,包括至少一个软件代码部分或存储至少一个软件代码部分的计算机程序产品,当在计算机系统上运行时,所述软件代码部分被配置成使得权利要求13所述的方法能够被执行。
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