CN101346639A - 具有位置感知的用户接口 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制照明系统的遥控设备(100)包括被配置来确定遥控设备(100)相对于照明系统(115)的位置的传感器(155)。控制器(145)被配置来确定对于遥控设备(100)的位置的、该照明系统(115)的最接近光源(120)，以及控制这个最接近光源(120)。这个控制器(145)被配置来响应于改变它的位置而改变遥控设备(100)的配置。收发机(105)传送一个信号到多个光源(120)，光源测量这个信号的强度和/或飞行时间以便在确定遥控设备(100)位置中使用。光源(120)向遥控设备(100)提供它们中的每一个所独有的包含它们的位置的标识信息。

Description

具有位置感知的用户接口
在当前的包含多个光源的照明系统中，光源的选择和控制常常通过固定的装置来进行，比如具有开关的墙板。墙板的开关被用于控制光源，诸如开灯或关灯，或者使灯暗淡。如果用户想要改变任何灯，用户必须返回到墙板。当然，用户需要知道哪个开关控制哪个光源。然而，由于开关或光源没被标记，所以用户常常不知道这样的信息。这样的情况尤其在有多个光源和多个开关的情况下成问题，其中控制所想要光源的开关只能通过反复试验才会被找到。
近期的进展已产生了对调节光源来说有用的遥控设备。这样，用户就可以在不必返回到墙板的情况下改变光源。当前的、带有对照明系统的遥控能力的用户接口都是体积庞大且复杂的设备，用户不容易学会使用它们来进行操作。一个已知的照明遥控器在美国专利No.5,909,087中公开，其在此通过引用的方式被整体合并进来。其它受控的照明方法和设备在美国专利申请公布No.2005/0047134和美国专利No.6,107,938中公开，其也各自地在此通过引用的方式被整体合并进来。
然而，如果环境包含多个光源，则同样的问题也存在，其中所想要的光源的控制常常要通过反复试验来进行。典型地，用户甚至不想知道他正在控制的是哪个(些)灯。相反地，用户只对在特定位置上或朝着特定方向改变光感兴趣，以及照明系统应当确定哪些灯需要改变。因此，需要一种简单的用户接口来控制一个或多个光源。
用于控制照明系统的诸如遥控设备的用户接口设备(UID)被配置成基于它的、相对于照明系统的光源的位置来改变它的功能性，以及被配置成允许控制特定的光源。遥控设备确定它的相对于照明系统的位置，以及至少确定最接近光源或灯具来进行其控制。遥控设备的控制器被配置成响应于改变它的位置而改变遥控设备的配置。收发机将信号传送到多个光源，光源测量这个信号的强度和/或飞行时间(time of flight)以便在确定遥控设备的位置中使用。光源给遥控设备提供它们中的每一个所独有的标识信息，包括它们的位置。
本发明适用性的更多领域将会从下文中所提供的详细描述而变得明显。可以理解，在简要说明本发明的示范实施例的同时，详细的描述和具体的例子只是想要用于解释说明，并不是想要限制本发明的范围。
本发明的装置和方法的这些以及其它特征、方面、和优点将会从以下的说明书、所附权利要求、和附图中被更好地理解，其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的用户接口设备。
某个(些)示范实施例的以下描述事实上仅仅是示范性的，而绝不是想要限制本发明、它的应用或用途。贯穿这个说明书全篇，术语“环境”应是指封闭的或半封闭的环境，其中条件和元素受到一个或多个人的控制，包括但不限于房间、几个相互邻近的房间、房屋、办公楼、仓库、零售或百货商店等等。
术语“照明系统”包括但不限于，一个或多个灯具、发光体、光源、重点照明(accent lighting)、一般照明(general lighting)、轨道照明(track lighting)、桌面照明、顶棚照明、聚光照明等等。
“用户接口设备(UID)”或“遥控设备”是指被配置来用于无线操作的设备，包括但不限于手持设备、遥控器、个人数字助理(PDA)、移动电话等等。无线通信可以是通过诸如射频(RF)、红外线、超声波、激光等等的任何装置。
遥控设备或UID的功能性是基于它相对于灯具的接近度而被改变的。如图1所示，UID100具有与天线110相耦合的收发机105，用于与包含一个或多个光源120的照明系统115进行无线通信，其中一个光源被更详细地示出并且也包含与天线130相耦合的收发机125，用于与UID100进行无线通信。灯的收发机125可以被嵌入到镇流器、控制器150或与光源或灯具120相关联的电子电路中。例如，UID100和照明系统115通过诸如ZigbeeTM或BluetoothTM(蓝牙)协议的有限距离技术无线地进行通信。
UID100具有一个存储器135，它存储UID标识信息以及将操作的各种参数、预设置(preset)和模式与不同的照明系统115、在照明系统115中的灯具组120或个体的灯具120相关联的信息。为清晰起见，灯具将被用于指一个灯具、一组灯具或一个或多个照明系统。与灯具120相关联的操作模式和预设置包括灯具120所拥有的变化，正如被灯具120的制造者/开发者或用户存储在灯存储器140中的，其也可以由用户进行修改。灯存储器140也可以包括其它各种各样的数据，例如该灯所独有的标识信息。当然，任何所需的数据都可以被存储在UID100和灯具120的存储器135、140中，比如UID控制器145和灯控制器150的操作指令。
不同操作模式和预设置的例子包括但不限于，与用户可控的灯参数或属性相关的模式，比如光强、颜色、色调和饱和度；包括光束方向、光束宽度、以及光斑大小的应用控制；以及‘跟随我’模式，其中举例而言，当遥控器从一个位置被移动到另一个位置时，不同的发光体被根据预设置来控制，例如开/关/使之暗淡/改变颜色，以使得所想要的光线跟随UID100。预设置可能包括与不同的设定-比如用于浪漫文学、电视观看、阅读等相关联的预定属性，正如在US2003/0107888中所公开的，其在此处被以引用的方式整体地合并进来。
UID100要么周期地、连续地、在用户激活后传送信号，要么刚一进入由灯收发机125所传送的信号的区域或范围便传送信号。当UID100处在照明系统115的范围内时，刚一检测到UID信号，灯具120便传送灯信号，其包含它们的独特身份以及它们的位置，这些可能被预先存储在灯存储器140中。当然，灯具120可以周期地、连续地、或在用户激活后传送这样的灯信号。
UID100包括传感器155，它单独地或与UID控制器或处理器145相结合地从UID收发机105所接收的灯信号中确定UID100的位置。该灯信号包括灯ID、位置和到各种灯具120的UID信号的所接收的信号强度或飞行时间(从其中可以容易地获得距离信息)，其中可以使用采用三角测量法的算法来确定UID位置以及最接近灯具120的位置。当然，这种算法可以被包含在一个、某些或所有灯具120中，或被包含在确定UID位置并将它发送到UID100的单独的控制器/处理器170中。
采用所确定的UID位置和灯具120的位置，UID控制器145确定对于UID的所确定位置的最接近光源，以及控制这个最接近光源，比如开启/关闭这个最接近光源、和/或控制如所上述的各种光参数或属性，包括光强、颜色、色调、饱和度、光束方向、光束宽度。应当注意，控制光源的通信可以与定位UID的通信相同或不同。
另外，UID100重新配置自己来完成最接近光源的恰当控制，以便除了强度、颜色、色调和饱和度之外还改变任何光参数，比如光束方向、光束宽度，其例如可以是通过控制灯具的电动机和/或滤光设备来用于平移(pan)和倾斜操作。可替换地或另外地，UID100可以通过重新调用被存储在它的存储器135中的与特定最接近光源相关联的预设置、或通过重新调用被存储在(这个最接近光源的)灯存储器140中并被传送到UID100的预设置来重新配置自己。这样，UID100使用详细的位置感知来取决于其对于灯具的特定位置而改变它自己的功能性，以及控制有关的灯具，比如灯具组的最接近灯具。
如所述的，UID控制器145、灯控制器150，或单独的控制器170(其可以是独立的控制器，或者举例而言，是诸如个人电脑的另一设备的组成部分)包含算法，其例如通过对相关数据进行三角测量来计算UID位置或它的、相对于灯具120的距离，所述相关数据是诸如所接收到的灯具标识数据(即灯具ID)、从UID100到多个灯具120的信号的信号强度或者飞行时间、或从多个灯具120到UID100的信号。位置可以在二维中确定，或者为了更高的精度而在三维中确定。该算法可以通过将ID与从光源所接收到的位置信息相比较，来确定位置，诸如基于测量由每个灯具120传送且由UID收发机105接收的信号的信号强度和/或飞行时间。另外，代替或者附加于三角测量法，光束方向也可以被使用，比如当UID收发机105接收到来自一个灯具120的信号并且确定了它的信号强度或飞行时间时。
替代UID收发机105，或附加于此，射频标识(RFID)标签165可以被包含在UID100中，其中RFID标签可以是无源的或有源的。关于使用RFID技术以确定在特定区域内的一个RFID标签位置的附加信息在已公布的、Lionel M.NI等人的、题为LANDMARC：Indoor Location Sensing UsingActive RFID(采用有源RFID的室内位置传感)的技术报告中公开，其在此通过引用的方式被整体地合并进来。当然，替代一个RFID标签，可以使用超声波标签和/或红外线标签。
光源可以是能提供有诸如各种强度级、不同颜色等等的各种属性的光的任意种类的光源，诸如白炽灯、荧光灯、卤素灯、或高强度放电(HID)灯，其可能具有用于控制各种光属性的镇流器。发光二极管(LED)是尤其良好地适合的光源，因为它们可以容易地被配置成提供带有改变的颜色的光，且典型地具有用于控制各种光属性的电子电路。
因此，UID100使用详细的位置感知信息来根据它的、相对于灯具的特定位置而改变它自身的功能性，以及进行对诸如最接近灯具或灯具组的相关灯具的控制。UID100为某种功能性而对最接近灯具和相关灯具操作，其对于在UID100附近的邻近地区中的不同灯具可以是不同的，尤其是在考虑到UID100的特定位置以及灯具它们自己的位置和类型/(ID)的情况下，诸如用于提供重点照明、一般照明、白板照明、具有想要的颜色和强度的洗墙(wall washing)等。UID100也可以被配置成控制灯朝向由UID100的位置所识别的区域的方向性，包括当UID100被移动时跟随它，这称为‘跟随我’特征，其中来自灯具的光通过改变方向和/或开启/关闭不同的灯具来跟随UID100。
另外，反馈也可以被包含进来。例如，UID可以提供关于哪个(些)灯具被检测为最接近以及/或是将要或正在被控制的指示。UID100也可以向用户提供关于它的操作模式、它的配置、功能性、以及当前的预设置的反馈信息。反馈信息可以采用显示、话音、或其它听觉/视觉提示的形式。
例如，UID100可以具有显示器160，其被配置来当在局部地区中检测到UID100的位置后显示这个局部地区的地图，其中地图也包括UID100的位置和位置处在地图上所显示的局部地区之内的灯具120的指示。这个显示器可以是触敏式的，这样用户可以通过地图或所显示的菜单条目导航以选择所想要的灯具来进行控制，以及也选择特定的光属性或预设置来完成所想要的照明条件。用户也可以通过例如触敏式显示器或任何其它接口装置，诸如通过按钮，来控制UID100它自己。这样的UID控制包括应用控制、修改预设置、输入和存贮新的预设置、以及人工地改变UID100和/或灯具的配置、以及选择各种预设置和模式，诸如跟随我模式等等。
确定UID100的位置和最接近光源120、以及根据UID的位置重新配置UID和控制最接近光源120的光属性，适合于由例如运行在系统控制器170或UID控制器145上的计算机软件程序来执行。这样的软件当然可以被包含在诸如集成芯片、系统控制器170的外围设备或存储器、或UID100的存储器135的计算机可读媒介中，其可以包括用于根据本发明执行的专用处理器、或可以是其中许多功能中的仅仅一个功能操作以根据本发明执行的通用处理器。处理器可以利用程序部分、多个程序段而运行，或可以是利用专用的或多用途的集成电路的硬件设备。每个以上的、被用于识别UID以及各种灯具的存在和身份的系统可以与另外的系统一同被使用。
各种控制器可以是诸如那些在美国2003/0057887中所述的任意一种控制器或处理器，其能提供对来自UID100的输入信号进行响应的控制信号、执行被存储在存储器135中的指令，存储器例如可以是任何类型的存储器、RAM、ROM、可移动存储器、CD-ROM等等，也正如在美国2003/0057887中描述的。各种电路元件可以是以任何组合集成在一起或可以是相互连接在一起的单独单元。
最后，以上讨论只是想要用于本发明的解释说明，而不应解读为将所附的权利要求限制于任何特定的实施例或实施例组。因此，尽管本发明已经参考其中特定的示范实施例进行特别详细地描述，但应当理解，在不偏离如随后的权利要求中所列出的本发明的更宽且预期的精神和范围的情形下，可以对其进行多种修改和改变。说明书和附图相应地被看作是说明解释的方式而不是想要限制所附权利要求的范围。
在解释所附权利要求时，应当理解：
a)词“包括”不排除在所给权利要求中被列出的那些之外的其它元素或动作的存在；
b)在元素前的词“一”或“一个”不排除多个这样的元素的存在；
c)在权利要求中的任何参考标记不限制它们的范围；
d)几个“装置”可以由同一项或硬件或软件所实现的结构或功能来代替；以及
e)每个所公开的元素可以由硬件部分(例如，分立的电子电路)、软件部分(例如，计算机程序设计)、或它们的任意组合而构成。

Claims (20)

1.一种用于控制照明系统的遥控设备(100)，所述遥控设备(100)包括：
传感器(155)，被配置来确定所述遥控设备(100)相对于所述照明系统(115)的位置；以及
控制器(145)，被配置来至少确定对于所述遥控设备(100)的所述位置的、所述照明系统(115)的最接近光源(120)，以及控制所述最接近光源(120)。
2.权利要求1中的遥控设备(100)，其中所述控制器(145)被配置来响应于改变所述遥控设备(100)的所述位置而改变所述遥控设备(100)的配置。
3.权利要求1中的遥控设备(100)，其中所述控制器(145)被配置来根据所述位置而控制所述光源(120)的至少一个照明属性。
4.权利要求3的遥控设备(100)，其中所述至少一个照明属性包括预设置、亮度、颜色、饱和度、方向、光束宽度以及光斑大小中的至少一个。
5.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括被配置来传送信号到所述照明系统(115)的光源(120)的收发机(105)，所述光源(120)测量所述信号的强度和飞行时间中的至少一个以便在确定所述位置中使用。
6.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括被配置成与所述照明系统(115)的光源(120)进行通信的收发机(105)，所述光源(120)向所述遥控设备(100)提供所述光源(120)中的不同光源或所述光源(120)的不同组所独有的标识信息。
7.权利要求6的遥控设备(100)，其中所述位置通过三角测量法、测量包含所述标识信息的信号的强度、以及测量所述信号的飞行时间中的至少一个进行确定。
8.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括标签(165)，其被配置来存储所述遥控设备(100)所独有的标识信息，以及向所述光源(120)的灯控制器(150)提供所述标识信息以确定所述遥控设备(100)的所述位置。
9.权利要求8的遥控设备(100)，其中所述标签(165)包括RFID标签、超声波标签和红外线标签中的至少一个。
10.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括标签(165)，其被配置来存储所述遥控设备(100)所独有的标识信息，以及向被配置来确定所述遥控设备(100)的所述位置的系统控制器(170)提供所述标识信息。
11.权利要求1的遥控设备(100)，其中所述控制器(145)被配置来通过比较从所述照明系统(115)的多个光源(120)接收到的信息而确定所述最接近光源(120)的位置。
12.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括存储器(135)，其被配置来存储与所述照明系统(115)的不同光源(120)或所述光源(120)的不同组相关联的不同预设置。
13.权利要求12的遥控设备(100)，其中所述预设置包括与来自所述光源(120)的相应光源的所想要光照相关的参数。
14.权利要求1的遥控设备(100)，进一步包括被配置来显示局部地区的地图的显示器(160)；所述地图包括所述遥控设备(100)的所述位置和所述光源(120)的定位的指示中的至少一个。
15.一种用于控制照明系统(115)的方法，包括以下动作：
确定遥控设备(100)相对于所述照明系统(115)的位置；
至少确定对于所述遥控设备(100)的所述位置的、所述照明系统(115)的最接近光源(120)；以及控制所述最接近光源(120)。
16.权利要求15中的方法，进一步包括响应于改变所述遥控设备(100)的所述位置而改变所述遥控设备(100)的配置的动作。
17.权利要求15中的方法，其中所述控制动作根据所述位置来控制所述光源(120)的至少一个照明属性。
18.权利要求15的方法，进一步包括以下动作：
从所述遥控设备(100)传送信号到所述照明系统(115)的多个光源(120)；以及通过所述多个光源(120)测量所述信号的强度和飞行时间中的至少一个以在确定所述位置的所述动作中使用。
19.权利要求15的方法，进一步包括显示局部地区的地图的动作；所述地图包括所述遥控设备(100)的所述位置和所述光源(120)的定位的指示中的至少一个。
20.一种其上包含有计算机可读代码的计算机可读媒介，所述计算机可读代码当被执行时包含以下动作：
确定遥控设备(100)相对于所述照明系统(115)的位置；
确定对于所述遥控设备(100)的所述位置的、所述照明系统(115)的最接近光源(120)；以及控制所述最接近光源(120)。
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