CN102342184A - 自动配置照明 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动配置照明，特别地，涉及创建利用联网照明系统跟随人的照明。本发明的基本思想是配置灯网络中的照明，其中该网络的灯根据其自身的直接环境中的存在性检测以及该网络的其他灯的环境中检测的存在性而调节其光发射。本发明的一个实施例涉及一种用于自动配置照明的系统（10），其中该系统包括：-灯（12）网络，其中每个灯耦合到存在性检测器（14）并且可以接收来自网络中的其他灯的信号，其中接收的信号指示耦合到该灯的发送该信号的存在性检测器检测的活动，并且其中-每个灯根据从其他灯接收的信号及其存在性检测器的测量来调节其光发射。本发明允许对于特定区域利用灯网络自动地配置照明，其中灯在人到达特定区域之前接通。

Description

自动配置照明

技术领域

本发明涉及自动配置照明，特别地，涉及创建利用联网照明系统跟随人的照明。

背景技术

跟随人的灯概念可以在文献、电影和广告中的许多地方发现。当前使用的确定哪些灯应当在彼此之后激活的解决方案是查看两个灯是否在物理空间中彼此靠近，但是这不够强大；例如，在两个通路平行地定位、但是仅仅由一些灌木丛分开的情形中，这些灯附近的某个灯一遇到行人，这些灯就激活；于是，平行通路上的灯也将激活，这不是目的。当灯处于两个不同的楼层上或者由薄壁分开时，这同样可以被考虑。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于自动配置照明的系统和方法。

这个目的是通过独立权利要求的主题解决的。从属权利要求示出了另外的实施例。

本发明的基本思想是配置灯网络中的照明，其中该网络的灯根据其自身的直接环境中的存在性检测以及该网络的其他灯的环境中检测的存在性而调节其光发射。依照本发明的实施例，灯可以进一步考虑这些存在性检测器的激活中的历史模式以便调节其光发射。更特别地，本发明基于以下见识：通过分析灯网络的灯的不同检测器的存在性检测中的模式，假定人当前正在另一个灯底下经过，那么有可能根据人将很快在给定灯底下经过的可能性有多大而发现哪些灯彼此靠近。依照本发明的一个实施例，所述分析可以通过在灯网络中创建递归神经网络来完成，其中在递归神经网络中，网络的每个灯发射的全部光量是网络的输入和输出节点两者。当然，执行所述分析的其他方式也是可能的。本发明允许对于特定区域利用网络自动配置照明，其中灯在人到达特定区域之前接通。

本发明的一个实施例提供了一种用于自动配置照明的系统，其中该系统包括

- 灯网络，其中每个灯耦合到存在性检测器并且可以接收来自网络中的其他灯和/或存在性检测器的信号，其中接收的信号指示耦合到该灯的发送该信号的存在性检测器检测的活动，并且其中

- 每个灯根据从其他灯接收的信号及其存在性检测器的测量调节其光发射。在所述网络中，每个灯可以包括其自身的存在性检测器，但是一个存在性检测器也可以由若干灯共享，例如由四相邻灯的群集共享。此外，可以提供比灯更多的存在性检测器，使得一个灯可以不仅耦合到一个存在性检测器，而且可以耦合到两个或更多存在性检测器，或者可以合并不直接耦合到灯的存在性检测器。耦合到灯的存在性检测器可以适于检测人的存在性和/或运动。网络可以在所有灯之间有线或无线地形成。在网络中，信号可以从一个灯发送到其物理上靠近的灯，但是可以提供的是，信号也可以通过例如跳跃而发送到网络中的所有灯。

灯可以通过执行以下动作而调节其光发射：

- 接收来自其他灯的活动水平及其存在性检测器的测量作为输入，

- 处理接收的输入，以及

- 根据该处理调节光发射。灯的活动水平可以由预定范围内的数字表示，并且该数字确定耦合到该灯的存在性检测器检测的活动。

接收的来自另一个灯的活动水平可以包括耦合到该灯的存在性检测器检测的活动的历史，

- 接收的输入的处理可以包括了解存在性检测器检测的活动的历史以便确定人的运动，并且

- 可以基于确定的人的运动而调节光发射。因此，每个灯可以存储耦合到该灯的存在性检测器检测的活动以及其他存在性检测器检测的活动，从而可以执行历史活动数据的分析以便了解人如何在存在性检测器底下运动。例如，当第一灯的活动水平减小并且被设置成靠近第一灯的相邻第二灯的活动水平增大时，那么可以根据从这两个灯接收的活动水平的过程的分析了解到人在从第一灯到第二灯的方向上运动，并且可以了解到这个人可能很快进入耦合到第三灯的存在性检测器的区域中，所述第三灯定位成靠近灯网络中的第二灯。如果接收的输入例如通过无线电信号的强度和/或传输来自灯的活动水平的信号的飞行时间进行滤波，那么该了解过程也可以加速。例如，可以对输入进行滤波，其中只有具有大于预定值的无线电信号强度或者低于预定值的飞行时间的信号才可以被考虑用于处理输入。这允许仅仅处理接收自近邻的灯的输入并且加速了解，因为接收的输入的数量可以减少。

此外，本发明的一个实施例涉及一种自动配置灯网络中的照明的方法，该方法包括以下动作：

- 接收来自网络中的其他灯的信号，其中接收的信号指示耦合到该灯的发送该信号的存在性检测器检测的活动，

- 接收耦合到所述灯的存在性检测器的测量，以及

- 根据从其他灯接收的信号以及耦合到所述灯的存在性检测器的测量来调节所述灯的光发射。所述方法可以实现为用于联网灯的光发射以及因而用于自动配置照明的控制算法。它可以在灯中实现，或者在用于灯网络的中心控制器中实现，所述中心控制器适于集中控制灯网络创建的照明。

接收的输入的处理可以包括利用权重函数处理这些输入，其中对每个输入加权并且根据一个或多个存在性检测器检测的活动连续地调节使用的权重。加权允许依照其他灯之下的活动以及其他灯底下的人的运动或存在性来调节灯的光发射。

根据一个或多个存在性检测器检测的活动来调节权重可以包括：

- 如果耦合到两个或更多灯的存在性检测器在预定时间跨度内检测到活动和/或如果这些灯的活动水平遵循相同的模式，那么增大这些灯的权重，否则

- 减小两个或更多灯的权重。因此，如果例如相邻灯的存在性检测器检测到增大的活动，那么增大灯的光发射。相反地，如果相邻灯的存在性检测器没有示出增大的活动，那么可以减小灯的光发射，因为显然没有人存在于灯底下。

接收的输入的处理也可以包括利用sigmoid函数、径向基函数或者softmax激活函数处理这些输入。这些函数典型地应用于人工神经网络中并且可以适合也给出适当的输出以调节灯的光发射。

用于处理输入的函数可以通过仅仅或者附加地使用灯的激活而进一步包括时间延迟，其为时间上的预定后退。

本发明的另一实施例涉及适于与本发明的系统一起应用且如上面所描述的灯，其中该灯包括

- 光源，

- 通信单元，其用于创建网络连接且与其他灯通信，

- 存在性检测器，

- 存储器，其存储灯的配置和用于根据从其他灯接收的输入以及存在性检测器的测量控制该灯的活动的程序，以及

- 处理单元，其用于执行存储器中存储的程序。该灯可以作为物理实体而被合并并且允许快速且容易地安装依照本发明的用于自动配置照明的系统。灯的通信单元可以适于自动创建与相邻灯的有线或无线的网络连接。存在性检测器可以是可调节的以便允许灯的灵活使用和安装。

本发明的一个实施例提供了一种使得处理器能够执行依照本发明且如上面所描述的方法的计算机程序。

依照本发明的另一实施例，可以提供一种存储了依照本发明的计算机程序的记录载体，例如CD-ROM、DVD、存储卡、磁盘、互联网存储设备或者适合存储计算机程序以供光学或电子访问的类似数据载体。

本发明的另一实施例提供了一种被编程为执行依照本发明的方法的计算机，例如PC（个人计算机）。该计算机可以实现例如灯网络的中心控制器并且自动地配置照明。

本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。

下面将参照示例性实施例更详细地描述本发明。然而，本发明并不限于这些示例性实施例。

附图说明

图1示出了依照本发明的用于自动配置照明的系统的实施例；

图2示出了可以应用于图1的系统中的灯的第一实施例；以及

图3示出了可以应用于图1的系统中的灯的第二实施例。

具体实施方式

在下文中，功能上相似或相同的元件可以具有相同的附图标记。

图1示出了依照本发明的用于自动配置灯12网络中的照明的系统10，每个灯耦合到存在性或运动检测器14。灯12设置在矩形网格中并且可以例如安装在楼梯中。应当指出的是，原则上，本发明可应用于任何网络拓扑结构，并且它并不限于矩形网格。每个灯12可以与其在网格中的直接邻居通信，并且也可以与网格中的其他灯通信，因为网络被配置用于消息跳跃，即在网格中从第一灯发送到第二灯的消息可以经由若干灯进行路由。

每个灯保持预定范围内的数字，例如从0至1（但是它可以是任意数字），其确定灯燃烧的强度（0为关断，1为全亮）。每个灯通过取由其自身的存在性检测器14（该存在性检测器也输出特定区间内的数字或者简单地返回0或1或者任何其他两个随机数字）检测的活动量的归一化加权和而定期地更新其当前的激活。存在性检测器14能够检测人的存在性和运动，并且被设置成使得它覆盖灯12底下的区域，该区域也由灯12加亮。

每个灯12进一步被配置成在网络中广播其活动水平，使得其他灯可以接收该活动水平作为输入。该活动水平借助于信号发送并且可以例如也实现为从0至1的预定范围内的数字，其指示耦合到灯的存在性检测器检测的活动。该活动水平可以由每个灯周期性地广播，其中每个灯将包含其活动水平的信号发送到网络中的所有其他灯。每个灯12进一步适于存储活动水平的历史并且与其活动水平的广播一起发送该历史，使得接收灯可以确定发送活动水平的历史的灯的存在性检测器检测的活动的过程。活动水平的历史允许灯了解这点并且能够根据人的运动更好地调节其光发射。

在网络中，每个灯12接收网格的所有其他灯的活动水平以及耦合到灯12的存在性检测器14的测量作为输入。每个灯12可以例如通过评估无线电信号的强度和/或从另一个灯发送的信号的飞行时间而对接收的输入滤波。特别地，可以忽视来自定位成远离接收灯的灯的输入，因为由这样的灯检测的活动可能对于接收灯的本地照明配置仅有微小的影响或者甚至没有影响。滤波具有以下优点：可以减少要由灯处理的信息量，并且因而可以加速了解接收的输入的过程。每个灯12处理特别地滤波的输入并且根据该处理调节其作为输出的光发射。输入的处理可以通过将函数应用于这些输入并且产生用于调节发射的光的适当输出而执行。应用的函数可以是学习函数，其适于了解接收的由网络中其他灯的存在性检测器检测的活动水平的历史。在本发明的特定实施例中，应用的函数可以是递归神经网络中典型地使用的函数，例如归一化加权和、sigmoid函数、径向基函数或者softmax激活函数。

图2借助于框图示出了依照本发明的灯的实施例。灯12实施为物理实体并且包括存在性检测器14（例如PIR、CCD、声纳）、可控光源16、通信芯片18、存储器20和微控制器22。微控制器22是灯12的中央控制单元，并且执行存储器20中存储的程序，该程序实现用于配置可控光源16的照明或光发射的方法。可控光源16从微控制器22接收调节其光发射的信号。微控制器22接收来自存在性检测器14的测量以及来自通信芯片18的数据作为输入，所述通信芯片与如图1所示的灯网络中的其他灯12连接。来自通信芯片的数据为网络的所有灯12发送的活动水平。程序将微控制器22配置成处理接收的输入并且产生调节光源16的光发射的适当信号。程序可以实现上面提到的函数之一，例如人工神经网络、尤其是递归神经网络中采用的典型函数。

图3示出了依照本发明的灯的另一实施例的框图，该实施例具有用于处理输入的函数的硬件实现方式。硬件功能可以例如由ASIC（专用集成电路）或FPGA（现场可编程门阵列）实现。在所示的实施例中，图2实施例的存储器20和微控制器22由硬件实现方式代替，该硬件实现方式包括权重处理单元24、用于利用适当的权重对X个输入（即存在性检测器14的测量以及网络的X-1个灯的X-1个活动水平）加权的X个加权函数W1, W2, … WX，以及用于对加权的输入求和且归一化求和结果的求和与归一化单元26。权重处理单元24根据接收的输入处理用于加权函数W1…WX的调节信号。此外，权重处理单元24将经由灯网络从通信芯片18接收的灯X-1的活动水平输出到相应的加权函数，即灯1的活动水平输出到加权函数W2，灯2的活动水平输出到加权函数W2，依次类推。权重处理单元24根据存在性检测器14的测量定期地更新当前的激活。权重处理单元24也定期地更新用于网络中其他灯的活动水平的权重。这由权重处理单元24使用以下测量完成：

如果两个灯的存在性检测器同时或者彼此之后不久看到活动，那么增大这两个灯的用于加权彼此的活动水平的权重。如果存在时间差，那么当然可以根据哪个灯首先看到活动而使用不同的更新规则。

比较两个灯的活动水平：如果它们的活动水平遵循相同的模式，例如如果一个为高（低）时另一个也为高（低），或者当它们的激活导数皆正（负）时，它们的权重应当增大。

这些规则应当理解为，如果它们在任意时刻不适用，那么灯用于加权彼此的权重应当减小。如上面所描述的权重的处理导致这样的照明系统：用于该照明系统的灯可以随机地放置并且将它们本身自动地配置成在经过的人之前点亮并且在这个人之后缓慢地调暗。

这个过程解决的主要问题在于，当想要对于特定区域设置照明系统并且希望灯在人到达特定区域之前接通时，必须规定当在特定传感器处存在激活时必须接通哪个灯，并且必须明确推断用户正向哪个方向行走。然而，这由本发明全部自动配置。支持本发明的第一见识在于，通过分析灯网络中的不同存在性检测器的存在性检测中的模式，假定人当前正在另一个灯底下经过，那么可以根据她/他将很快在给定灯底下经过的可能性有多大而发现哪些灯彼此靠近。第二见识在于，分析可以通过创建递归神经网络来完成，其中每个灯发射的所有光量是网络的输入和输出节点。第三细微的见识在于，如果存在性检测器和灯形成物理实体，那么存在性检测器与该灯之间的耦合是自动的。

本发明可以用在所有种类的照明系统中，其中该照明系统应当“超前想到”人要去哪里并且提前接通灯，从而这个人可以已经看到她/他要去哪里。然而，本发明也可以用在其他情形中，例如用在装饰或艺术系统中，其中系统例如通过投影到墙壁或天花板上的装饰光、视频或计算机图像或者利用诸如声音或水之类的其他输出模式设法跟随用户。

本发明的至少一些功能可以通过硬件或软件实现。在以软件实现的情况下，单个或多个标准微处理器或微控制器可以用来处理实现本发明的单个或多个算法。

应当指出的是，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且措词“一”或“一个”并没有排除复数。此外，权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制了本发明的范围。 

Claims (17)

1.一种用于自动配置照明的系统（10），其中该系统包括

- 灯（12）网络，其中每个灯耦合到存在性检测器（14）并且可以接收来自网络中的其他灯的信号，其中接收的信号指示耦合到该灯的发送该信号的存在性检测器检测的活动，并且其中

- 每个灯根据从其他灯接收的信号及其存在性检测器的测量调节其光发射。

2.权利要求1的系统，其中灯通过执行以下动作而调节其光发射：

- 接收来自其他灯的活动水平及其存在性检测器的测量作为输入，

- 处理接收的输入，以及

- 根据该处理调节光发射。

3.权利要求2的系统，其中

- 接收的来自另一个灯的活动水平包括耦合到该灯的存在性检测器检测的活动的历史，

- 接收的输入的处理包括了解存在性检测器检测的活动的历史以便确定人的运动，并且

- 基于确定的人的运动而调节光发射。

4.权利要求2或3的系统，其中接收的输入的处理包括利用权重函数处理这些输入，其中对每个输入加权并且根据一个或多个存在性检测器检测的活动连续地调节使用的权重。

5.权利要求4的系统，其中根据一个或多个存在性检测器检测的活动调节权重包括：

- 如果耦合到两个或更多灯的存在性检测器在预定时间跨度内检测到活动和/或如果这些灯的活动水平遵循相同的模式，那么增大这些灯的权重，否则

- 减小两个或更多灯的权重。

6.权利要求2或3的系统，其中接收的输入的处理包括利用sigmoid函数、径向基函数或者softmax激活函数处理这些输入。

7.权利要求4、5或6的系统，其中用于处理输入的函数通过仅仅或者附加地使用灯的激活而进一步包括时间延迟，其为时间上的预定后退。

8.适于与前面的权利要求中任何一项的系统一起应用的灯（12），包括

- 光源（16），

- 通信单元（18），其用于创建网络连接且与其他灯通信，

- 存在性检测器（14），

- 存储器（20），其存储灯的配置和用于根据从其他灯接收的输入以及存在性检测器的测量来控制该灯的活动的程序，以及

- 处理单元（22），其用于执行存储器中存储的程序。

9.一种自动配置灯网络中的照明的方法，包括以下动作：

- 接收来自网络中的其他灯的信号，其中接收的信号指示耦合到该灯的发送该信号的存在性检测器检测的活动，

- 接收耦合到所述灯的存在性检测器的测量，以及

- 根据从其他灯接收的信号以及耦合到所述灯的存在性检测器的测量来调节所述灯的光发射。

10.权利要求9的方法，其中接收的信号包含来自所述灯的活动水平，并且根据对于作为输入的活动水平和存在性检测器的测量的处理调节灯的光发射。

11.权利要求10的方法，其中

- 接收的来自另一个灯的活动水平包括耦合到该灯的存在性检测器检测的活动的历史，

- 接收的输入的处理包括了解存在性检测器检测的活动的历史以便确定人的运动，并且

- 基于确定的人的运动而调节光发射。

12.权利要求9或10的方法，其中输入的处理包括利用权重函数处理这些输入，其中对每个输入加权并且根据一个或多个存在性检测器检测的活动连续地调节使用的权重。

13.权利要求11的方法，其中根据一个或多个存在性检测器检测的活动调节权重包括：

- 如果耦合到所述灯的存在性检测器在预定时间跨度内检测到活动和/或如果所述灯的活动水平遵循相同的模式，那么增大这些灯的权重，否则

- 减小所述灯的权重。

14.权利要求10或11的方法，其中接收的输入的处理包括利用sigmoid函数、径向基函数或者softmax激活函数处理这些输入，和/或其中用于处理输入的函数通过仅仅或者附加地使用灯的激活而进一步包括时间延迟，其为时间上的预定后退。

15.一种使得处理器能够执行依照权利要求9-14中任何一项的方法的计算机程序。

16.一种存储了依照权利要求15的计算机程序的记录载体。

17.一种被编程为执行依照权利要求9-14中任何一项的方法的计算机。

Images