CN107873077A - 确定便携设备相对于照明器的位置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于确定便携设备（501）相对于照明器（100、503）的位置的系统。该系统包括至少一个照明器（100、503），其包括用于发射光的至少两个光发射器（101A、101B），所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名。该系统还包括光学系统（102），其创建由所述两个光发射器（101A、101B）发射的光的特定于位置的分布（103）。该光可以由便携设备（501）感测，所述便携设备（501）包括：传感器，用于感测光；存储器，用于存储分布信息，该分布信息指示经由光学系统（102）发射的光的分布；以及处理器，其耦合到所述光传感器用于接收关于所感测光的数据、并且耦合到所述存储器以能够访问存储在该存储器中的信息。所述处理器被布置为在所感测的光和所述分布信息（103）的基础上确定便携设备（501）相对于照明器（100、503）的位置。利用相对位置，可以通过使用关于照明器在空间中的位置的信息来确定便携设备（501）在所述空间中的绝对位置。

Description

确定便携设备相对于照明器的位置
技术领域
本发明总的涉及用于确定便携设备相对于照明器的位置的系统和方法。本发明还涉及用于在该系统中使用的照明器和便携设备以及使处理器能够执行该方法的计算机程序产品。
背景技术
室内定位服务是指其中使用设备的网络和算法来定位建筑物内的移动设备的方法。室内定位被认为是位置感知移动计算的关键组成部分，并且是提供增强现实（AR）服务时的重要元素。位置感知计算是指利用用户的位置来提供与该位置相关的内容的应用。AR是将虚拟空间覆盖到真实（物理）空间上的技术。为了成功地使能AR和位置感知计算，准确的室内定位是重要的要求。
当全球定位系统（GPS）在室内使用时，由于绝大多数建筑材料屏蔽了通过GPS进行定位所需的卫星信号，所以GPS损失了相当多的功率。另外，当在室内时，GPS遭受了多径传播效应。已经寻求用于室内定位的可替代的解决方案，诸如基于来自Wi-Fi和蓝牙无线接入点的接收信号强度指示（RSSI）的技术、超声技术（US）和光学室内定位技术等。
基于RSSI的定位系统的准确性受到限制，原因在于室内环境导致无线电波以动态和不可预测的方式传播。超声波技术（US）将声波传送到麦克风，并以比基于来自Wi-Fi和蓝牙的RSSI的系统更低的频率工作。因此，信号在穿过墙壁时显著地衰减，这潜在地使US技术比基于RSSI的系统更准确，原因在于相邻房间的信号将不会干扰。
光学室内定位技术使用可见光信号或红外光信号来准确地定位室内的移动设备。这些光学室内定位技术可以比所提及的其他办法更准确，原因在于光信号是高定向性的，并且典型地不能穿透固体物体。然而，这种定向性限制了光信号的潜在可靠性，原因在于会发生使接收机和发射机对准方面的困难。常规的光学室内定位技术尤其需要在其视野中的至少三个照明器以便准确地工作。在专利申请US20140280316中讨论了这种光学室内定位技术的示例。
因此，需要一种排除了对在接收机和发射机之间仔细对准的需要的光学室内定位技术。
发明内容
本发明的目的是提供使得当便携设备在室内使用时能够确定其位置的系统和方法。
根据本发明的第一方面，所述目的是通过一种用于确定便携设备相对于照明器的位置的系统实现的，该系统包括：
-至少一个照明器，其包括用于发射光的至少两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名；
-光学系统，用于引导被发射的光以经由光学系统创建由至少两个光发射器发射的光的特定于位置的分布，其中光的分布对于二维空间或三维空间中的每个位置是唯一的；
-以及便携设备，包括：
-传感器，用于感测光；
-存储器，用于存储分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；
-以及处理器，其耦合到所述光传感器用于接收关于所感测光的数据，并且耦合到所述存储器以能够访问存储在该存储器中的信息，所述处理器被布置为：
-根据所接收的关于所感测光的数据导出光签名；
-确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；
-以及在贡献信息和分布信息的基础上确定便携设备相对于照明器的位置。
该系统可以在许多室内设施中实现，诸如但不限于零售设施、办公室和政府大楼、娱乐室内区域、酒店和餐馆。该系统的优点在于可以根据源自仅一个照明器的信号确定便携设备的位置。因此，便携设备仅需要在其用于感测光的传感器的视野中具有仅一个照明器。这使该技术比依赖于在传感器视野中的多个照明器的技术更可靠，原因在于它排除了对在发射机和接收机之间仔细对准的需要。此外，所建议的系统在例如不可能具有多个照明器的室内区域的角落以及在其中某些方向上存在眩光限制的区域中是有利的。
在该系统的一个实施例中，便携设备还包括用于将处理器连接到网络以从所述网络检索信息的模块。
这是有益的，因为信息不必存储在便携设备上。一个有用的特征，因为便携设备可以被用于许多不同的室内定位中。于是，针对每个定位，便携设备可以检索位置确定所必需的信息，而不会用该信息塞满（clog）其存储器。
在该系统的一些实施例中，用于感测光的传感器是图像传感器，并且其中便携设备还包括以下组中的至少一个传感器，所述组包括：提供关于便携设备的加速度的数据的加速度计、用于提供关于便携设备的旋转的数据的陀螺仪、以及提供关于便携设备的取向的数据的磁场传感器；其中处理器被耦合到至少一个传感器用于接收由该至少一个传感器提供的数据，并且其中所述处理器被配置为使用所接收的数据与贡献信息和分布信息相结合来确定便携设备相对于照明器的位置。
考虑该附加信息是有帮助的，原因在于确定的位置的准确性增加。源自所提及的传感器的信息在诸如但不限于智能电话、平板电脑和智能可穿戴式设备的许多便携设备中是可得到的。
在该系统的一些实施例中，处理器被布置为检索关于照明器在空间中的位置的信息，并且处理器被配置为使用该信息来确定便携设备在空间中的位置。
对于基于定位的服务以及导航服务来说，有必要知道便携设备在空间中的绝对位置，这例证了上述实施例的有用性。
在该系统的一些实施例中，该系统包括在空间中的具有多种可能的光发射器配置的多个照明器，处理器被布置为检索关于照明器内可能的光发射器配置的信息，处理器被配置为使用贡献信息和关于照明器内可能的光发射器配置的信息来确定所感测光源自的照明器内的光发射器的配置，并且处理器被配置为检索由具有所确定的配置的照明器发射的光的分布信息。
由于存在以下可能性，即在相同空间中有具有不同的光发射器配置的照明器，所以便携设备知道其感测的光所源自的照明器内光发射器的配置是重要的。以这种方式，便携设备能够确定正确的位置。因此，上述实施例是有利的。
在该系统的一些实施例中，照明器包括多于两个光发射器。
这是有利的，原因在于现在可以仅根据所感测的光来确定三维中的位置，而不需要来自附加传感器或照明器的信息。
在该系统的一些实施例中，处理器控制传感器来确定传感器感测到光的光谱。
该实施例在其中存在源自其他光源（比如但不限于太阳）的大量光的室内区域中是有用的。当存在过多源自除照明器之外的光源的光时，用于感测光的传感器可能无法区分源自照明器的光。通过例如仅观察高达450nm的光谱的部分，源自太阳的光的出现将减少，并且源自照明器的光可以被用于感测光的传感器检测到。
根据本发明的第二方面，所述目的是通过一种照明器实现的，所述照明器包括用于发射光的至少两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，并且光朝向光学系统发射，所述光学系统用于引导被发射的光以经由光学系统创建由两个光发射器发射的光的特定于位置的分布。
在一个实施例中，光发射器包括控制光源来定义标识所述光发射器的光签名的电子器件。
这是一个有利的实施例，因为光签名可以不依赖于光源，所以这在更换光源时是有用的。
在一个实施例中，所述电子器件控制光源来创建时间调制，并且所述控制被配置为防止源自照明器中不同光发射器的光签名之间的干扰影响。
重要的是，用于感测光的传感器可以经由光学系统在源自照明器的不同签名之间进行区分。因此，防止干扰影响的控制是有利的。另外，时间调制是有益的，原因在于这可以用一种对人眼不可见而同时对于感测光的传感器来说可识别的这样的方式来布置。
在一个实施例中，所述电子器件控制光源的光谱属性。
这是有益的，原因在于光谱属性可以是不同信号之间的附加区分。因此，所述签名对于用于感测光的传感器来说可以更加可区分。
根据本发明的第三方面，所述目的是通过一种用于确定相对于照明器的位置的便携设备实现的，该照明器包括用于发射光的两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，所述光朝向光学系统发射，所述光学系统用于引导被发射的光以经由光学系统创建由两个光发射器发射的光的特定于位置的分布，所述便携设备包括：
-传感器，用于感测光；
-存储器，用于存储分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；
-以及处理器，其耦合到所述光传感器用于接收关于所感测光的数据，并且耦合到所述存储器以能够访问存储在该存储器中的信息，所述处理器被布置为：
-根据关于所感测光的数据导出光签名；
-确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；
-以及在贡献信息和分布信息的基础上确定便携设备相对于照明器的位置。
根据本发明的第四方面，所述目的是通过一种确定便携设备相对于照明器的位置的方法实现的，该照明器包括用于发射光的两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，所述光朝向光学系统发射，所述光学系统用于引导被发射的光以经由光学系统创建由两个光发射器发射的光的特定于位置的分布，所述光由便携设备内用于感测光的感测器来感测；所述方法包括：
-接收关于所感测光的数据；
-接收分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；
-根据所接收的关于所感测光的数据导出光签名；
-确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；
-以及在贡献信息和分布信息的基础上确定便携设备相对于照明器的位置。
在一个实施例中，其中用于感测光的传感器是图像传感器和传感器，并且其中便携设备还包括以下组中的至少一个传感器，所述组包括：提供关于便携设备的加速度的数据的加速度计、用于提供关于便携设备的旋转的数据的陀螺仪、以及提供关于便携设备的取向的数据的磁场传感器；所述方法还包括：
-接收由至少一个传感器提供的数据；
-将该数据与贡献信息和分布信息相组合；
-以及在所接收的数据、贡献信息和分布信息的组合的基础上确定便携设备相对于照明器的位置。
根据本发明的第五方面，所述目的是通过一种计算机程序产品实现的。该计算机程序产品包括计算机程序代码，其用来在该计算机程序产品在计算设备的处理单元（例如在便携设备的处理单元）上运行时，执行根据本发明的任何方法或执行上述实施例中的任一个实施例的功能性。
附图说明
参照附图1至8，通过以下对设备和方法的实施例的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解所公开的系统、照明器、便携设备、方法和计算机程序产品的上述以及附加的目的、特征和优点。
图1A示意性地示出了根据本发明的照明器的实施例，其包括发射光的两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名。图1A示意性地示出了由两个光发射器发射的光被光学系统混合，以经由光学系统创建由两个光发射器发射的光的特定于位置的分布。
图1B示意性地示出了其中光发射器包括由电子器件驱动的光源的实施例。
图2A-E示意性地示出了具有两个光发射器和三个光发射器的光学元件的实施例。
图3示意性地示出了根据本发明的便携设备的示范性实施例。
图4示意性地示出了便携设备，并且图示了磁场传感器和陀螺仪可以测量的属性。
图5是针对系统的典型使用，便携设备相对于照明器的位置的示意性图示。
图6示意性地示出了相对于照明器倾斜的便携设备，并指示了入射的角度。
图7示意性地示出了位于具有多个照明器的房间中的便携设备的俯视图。
图8示意性地示出了其中根据包括两个光发射器的照明器生成在三维中相对于照明器的位置的实施例。
所有的附图都是示意性的，不一定按比例，并且通常仅示出为了阐明本发明所必需的部分，其中其他部分可能被省略或仅仅暗示。
具体实施方式
本发明总的涉及用于准确且可靠地确定便携设备相对于照明器的位置的系统和方法。本发明还涉及在该系统中使用的照明器和便携设备以及使处理器能够执行该方法的计算机程序产品。
图1A图示了包括用于发射光的至少两个光发射器101 A-B的照明器100。所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名。不同光发射器的签名是不同的，正如图1A中通过光发射器101A和光发射器101B的不同阴影绘制所图示的。光朝向光学系统102发射，光学系统102用于引导被发射的光以经由光学系统创建由两个光发射器发射的光的特定于位置的分布103。注意，分布103在二维空间中是特定于位置的。如图1中所示，二维空间被定义为与地板平面垂直的平面。
光学系统102可以是光学元件的任何组合，其以下述这样的方式混合由光发射器101 A-B发射的光签名，即：使得当光入射到平坦表面（诸如用于感测光的传感器的表面）上时，源自光发射器101 A-B的光签名之间的比值对于二维空间中的每个位置是唯一的。在图2A和图2C中示出了这样的光学系统的一个示例。在图2A中，示出了具有1.58的折射率和42mm直径的透明弯月形透镜202的俯视图。两个光发射器201 A-B被放置在同一条直线上距透镜中心13 mm，并朝向透镜202发射光。图2C示出了所述透镜202和光发射器201 A-B的侧视图。当仅使用两个光发射器时，由于可能发生对称，所以很难创建针对三维空间的特定于位置的分布。
因此，具有包括三个光发射器的光学系统也是可能的。在这种情况下，利用到照明器的直接视线可以使分布对于三维空间中的每个位置是特定的。在图2B、图2D和图2E中示出了这样的系统的一个示例。图2B示出了具有1.58的折射率和42mm直径的透明弯月形透镜202的俯视图。三个光发射器201A-C被放置为距离透镜的中心13mm。在其上放置光发射器的直线之间的角度为120˚。图2D示出了带有光发射器201A-C的透镜202的正视图，并且图2E示出了透镜202的侧视图。现在仅光发射器201A和201C可见。
光签名之间的比值可以是光发射器的各自的辐照度（W/m^2）、光谱辐照度（W/(m^2Hz)）、辐射强度（W/sr）、光谱强度（W/(sr Hz)）和发光强度（Cd）之间的比值。
如图1B中所示，光发射器101A和101B包括诸如微控制器的电子器件104，其控制光源106来定义标识光发射器的光签名。使用电子器件来定义光签名使得在不损失系统功能性的情况下更换光源成为可能。注意，为改变光的光谱，能够发射不同光谱的光的特定光源（例如LED）是必需的。当使用能够发射不同光谱的光的光源时，控制光源的电子器件必须适于对发射的光谱进行控制。
图3示意性地表示便携设备300，其包括：传感器301，用于感测光；存储器302，用于存储分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；以及处理器303，其耦合到光传感器用于接收关于所感测光的数据，并耦合到存储器以能够访问存储在存储器中的信息。便携设备300可以被实现为但不限于智能电话、平板电脑、膝上型计算机、智能相机、智能手表和智能手镯。
处理器303还可以耦合到网络304以从网络检索信息。可以使用本领域已知的各种无线通信技术来将便携设备耦合到网络。示例是蓝牙、Wi-Fi或ZigBee。可以检索网络中可用的任何信息。在多种多样的情况下，可以使用该能力来检索对于便携设备的位置计算所必需或有用的信息。使用网络来检索信息可以防止便携设备的存储器塞满。
为了获得附加特征和/或准确性，处理器303可以耦合到加速度计305、陀螺仪306或磁场传感器307或者前述传感器的任何组合。图2图示了这些传感器的效应。加速度计可以为处理器提供关于便携设备200的加速度的数据。该加速度可以在任何方向上测量。陀螺仪可以为处理器提供关于便携设备的旋转201的数据，而磁场传感器可以为处理器提供关于便携设备200的取向202的数据。处理器可以被配置为使用来自传感器的数据提高被确定的位置的准确性。
此外，用于感测光101的传感器可以是诸如CCD摄像机的图像传感器，其允许处理器接收可用来提高被确定的相对于照明器的位置的准确性的附加数据。
为了使处理器根据从用于感测光的传感器接收的数据确定所述比值，该用于感测光的传感器可以在不同光签名之间进行区分是很重要的。光签名可以例如通过使用光发射器的时间调制（temporal modulation）来创建。时间调制可被用于光的每个光谱，并且当调制使用高于100Hz的频率时，典型地对于人眼是不可察觉的。诸如专利申请US20140280316、US20140314420、US20120170939和WO2013153476A1中所示，已经证实在入射到用于感测光的相同传感器上的不同时间调制信号之间进行区分是可能的。
当以签名彼此相关或相干这样的方式完成两个不同的光发射器的时间调制时，会发生建设性或破坏性的干扰。这可以导致无法区分的光签名。因此，调制应当以没有光签名是另一签名的周期循环这样的方式完成。例如，这可以通过使用素数来确定不同光发射器的频率而解决。另外，通过针对不同的光发射器使用不同的光谱，可以使光签名更加可区分。然而，这可能导致对人眼而言不舒适或不符合某些规则和规定的总发射光谱。
控制电子器件104可以有线或无线地耦合到诸如是便携设备这样的中央控制器108，其确定所使用的调制、并能够随着时间的推移改变所使用的调制。另一可能性是：调制设置是在制造该系统的工厂中设置的。调制设置也可以在该系统的调试过程期间定义。
图5示意性地示出了该系统的实施例，其中人500携带便携设备501，便携设备501使用其用于感测光的传感器来感测由光发射器经由光学系统503发射的光502。
用于感测光的传感器301将其收集的数据发送到处理器303。在空间中仅存在一种类型的照明器的基本实施方式中，可以仅根据用于感测光的传感器发送到处理器的数据来计算到所述照明器的相对位置。于是，用于感测光的传感器至少具有以下属性：它能够测量照度，并且它能够生成数据，处理器可以根据该数据去区分对于所接收的每个光签名的发光强度。
处理器303从便携设备的存储器302或从处理器可以与之耦合的网络304检索照明器的分布信息。在该特定情况下，分布信息包括函数，该函数给出在极角、相对于照明器504的法线的角度和在不同光签名的发光强度（cd）之间的比值之间的关系。另外，它包括关于照明器的发光强度的信息，这意味着照明器辐射的功率是已知的。
根据处理器303从用于感测光的传感器301接收的关于所感测光的数据导出不同光发射器的签名。
所述导出的实施方式的示例是时间顺序实施方式。在时间顺序实施方式中，以顺序的方式完成光发射器的调制，意味着在特定时间间隔期间仅仅一个光发射器被调制。光可以在其中所有光发射器随后被调制的时间间隔期间被感测到。以这种方式，处理器很容易在不同的调制之间进行区分。
确定来自不同光签名的发光强度之间的比值，并将其与分布信息相组合以确定在便携设备与照明器的法线之间的角度。当发光强度与方向相关时，极角504可以被用于确定照明器的发光强度。
图6示出其中便携设备606倾斜的情况。当用于感测光的传感器是图像传感器时，可以使用在其上检测到签名的像素的位置来执行角度校正。这也可以通过使用图像传感器及其附件（诸如透镜和其他光学元件）的光学特性来实现。根据由图像传感器生成的图像上的照明器的位置，确定源自照明器602的光在用于感测光的传感器604上的入射角（α，600）。
现在，用于感测光的传感器和便携设备之间的距离d 505可以使用下式计算：
。
注意，被实现为的角度校正提高了准确性，但并不是必不可少的。当没有关于α的信息可用时，例如可以使用平均入射角。
使用所计算的距离和极角504，可以确定相对于照明器503的法线506的位置。
以上论述的实施例是基本实施例。可以添加诸如旋磁传感器、加速度计和磁场传感器之类的附加传感器以提高准确性。图3中示出了这些元素。
这些传感器可以例如用于确定设备的倾斜度。这在便携设备靠近照明器时是特别有用的，原因在于倾斜可以对传感器的视场具有显著影响。当照明器包括具有不同光签名的三个光发射器时，分布信息还包括图7中所示的方位角700，使得可以在三维中确定便携设备相对于照明器的位置。现在，针对极角504和方位角700来确定作为分布信息的一部分的发光强度。如上所述，相对于照明器的距离可以类似于照明器包括两个光发射器的情况来确定。可以通过使用方位角700来确定相对于照明器的位置。
分布信息可以通过在调试期间对系统进行测量和校准来生成。分布信息也可以使用描述照明器的计算机模型来计算。很可能必须由经过培训的安装者改变光源，以便保持分布信息恒定。然而，也可能的是例如在调试期间将传感器放置在其中放置了照明器的空间中以确定分布信息，使得即使当光源发生改变时，分布信息仍然是最新的。另一可能性是照明器具有标记，其允许未经培训的安装者正确地放置灯并确定灯的方向。
以上对分布信息的描述仅基于一个实施例。针对该实施例或其他实施例，分布信息可以包括其他信息或附加信息。
如图7中所示，在空间702中可以存在多个照明器701 A-F。注意，图7是该空间的俯视图。由于照明器可以具有多种光发射器配置，所以便携设备703知晓便携设备所感测到的光所源自的照明器内的光发射器配置是实用的。当处理器已经导出了光发射器的签名时，它可以从便携设备中的存储器或从其所连接的网络检索关于照明器内可能的光发射器配置的信息。以这种方式，它可以确定所感测到的光所源自的照明器内的光发射器配置。随后，它可以从便携设备中的存储器或从处理器可以与之连接的网络来检索所感测到的光所源自的该类型照明器的分布信息。
对于许多应用来说，不仅知道便携设备503相对于照明器的位置而且知道便携设备在空间中的绝对位置是有用的。如果处理器检索到关于照明器在空间中的位置的信息，并且处理器已经计算出便携设备相对于照明器的位置，则可以导出便携设备在空间中的位置。可以从便携设备中的存储器或从网络检索关于照明器在空间中位置的信息。当便携设备被用于许多不同的空间（例如零售场所或办公楼）中时，很可能使用后者。为了获得关于便携设备在三维中的绝对位置的信息，除关于照明器的位置的信息之外，处理器303必须知晓照明器的取向。处理器可以类似于获取关于照明器位置的信息那样来获得关于照明器取向的信息。
用于感测光的传感器有可能在其视场中具有两个照明器，例如701B和701E。当两个照明器701B和701E在位置上分离时，由于源自不同照明器的光入射到用于感测光的传感器的不同区域，所以很可能传感器能够在源自两个照明器的光之间进行区分。在这种情况下，处理器可以通过仅考虑一个照明器的数据来分开地确定到两个照明器的相对位置。这使得处理器能够通过在确定绝对位置时考虑两个计算的相对值来提高所确定的位置的准确性。当源自不同照明器的光入射在用于感测光的传感器的相同区域上时，在不同的照明器使用其光发射器的不同调制时在不同的照明器之间进行区分或许是可能的。然而，这使得技术变得复杂，并且应当通过利用仔细调试来避免。
还有可能的是，使用包括两个光发射器100的照明器来确定便携设备在三维中相对于照明器的位置。给出了两个示例。
首先，有可能使用源自不同光发射器的光来创建在三维中的特定于位置的光分布。然而，在这种情况下，再次地需要便携设备与照明器的仔细对准。注意，这仍是优于其他室内定位技术的一种改进，原因在于对于在三维中的准确定位而言仅两个照明器是必需的。
第二，有可能使用以下事实：当两个光发射器发射不同的光签名（图8中示为800和802）时，将存在对称轴x 804。轴y 805垂直于轴x摆放。存在针对y>0和y<0的两个对称半球。在两个半球上，人们可以根据分布信息获得方位角700。为获得关于便携设备的相对位置的明确信息，有必要知道便携设备驻留在哪个半球中。为了做到这一点，人们可以测量在第一点806或810的照度、时间和入射角α。根据该信息，可以针对点1确定极角504。然后，便携设备应当被移动到第二点，点2 808或812，其中不同光签名的发光强度之间的比值与点1不同。重新登记照度、时间和入射角α。在移动期间，陀螺仪、线性加速度计和磁场传感器收集数据。使用该数据，确定便携设备的移动。便携设备的移动包括行进的距离以及行进的角距离。使用点1和点2处的测量的比值和分布信息，便携设备可以确定点1和点2之间的期望角距离。现在，便携设备可以确定它已经从便携设备的移动按哪个方向进行旋转。这被用于确定便携设备是在上（y>0）半球还是下（y<0）半球中，原因在于从点1进到点2所必需的旋转方向对于两个半球来说是相反的。通过比较点1和点2之间的预期角距离和行进的角距离，可以检测出便携设备是否已经越过对称轴。既然清楚了便携设备驻留在哪个半球中，如上所述，可以通过使用极角和方位角并计算到照明器的距离来确定在三维中的相对位置。所确定的相对位置可以用作便携设备中的传感器的参考点，使得可以通过使用传感器确定便携设备的移动来确定新的相对位置。便携设备应当在检测到新的照明器时、或在经过指定的时间量度之后、或在便携设备行进指定距离之后计算新的参考点。
术语“空间”包括各种室内和室外空间，这使得存在照明器不是该空间中仅有的光源的可能性。因此，控制传感器来确定传感器所感测到光的光谱可以是有用的。在例如日光充足的情况下，用于感测光的传感器可能是饱和的，使得来自照明器的签名不再可见。通过将用于感测光的传感器所感测的光谱调整为蓝色，大部分日光被滤除，得到经由光学系统的源自光发射器的可见光签名。该特征不限于在日光充足的房间中使用。它还可以与对光发射器发射的光谱的控制相组合地使用，以在具有源自其他照明器的大量光的房间中增加光签名的可见性。当这些照明器例如在特定光谱中发射光时，发射经调制的光签名的光发射器可以被配置为发射另一光谱，并且用于感测光的传感器可以被配置为仅感测后一光谱。
术语“光源”应当被理解为指各种辐射源中的任何一种或多种，​​包括但不限于：能够发射光源唯一签名（例如但不限于光谱签名和时间签名）的基于LED的光源（包括如下定义的一个或多个LED）、荧光源、磷光源、高强度放电源（例如钠蒸汽、汞蒸汽和金属卤化物灯）、激光器、其他类型的电致发光源、热释光源、发光聚合物。
还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如以上所讨论的，LED可以是指具有配置为分别发射不同辐射谱的多个管芯（例如，其可以是或可以不是单独可控的）的单个光发射器件。而且，LED可以与磷光体相关联，所述磷光体被视为LED（例如，一些类型的白色LED）的组成部分。一般而言，术语LED可以指封装的LED、未封装的LED、表面安装的LED、板载芯片LED、T-封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括某种类型的罩壳和/或光学元件（例如，漫散透镜）的LED等等。
给定的光源可以被配置为生成可见光谱内、可见光谱外或两者组合的电磁辐射。因此，术语“光”和“辐射”在本文中可互换地使用。此外，光源可以包括作为组成组件的一个或多个滤波器（例如滤色器）、透镜或其他光学组件。而且，应当理解的是，光源可以被配置用于各种应用，包括但不限于指示、显示和/或光照。
术语“光谱”应当被理解成是指由一个或多个光源产生的辐射的任何一个或多个频率（或波长）。因此，术语“光谱”不仅指可见范围中的频率（或波长），还指红外、紫外和总体电磁波谱的其他区域中的频率（或波长）。而且，给定光谱可以具有相对窄的带宽（例如具有基本上很少频率或波长成分的FWHM）或相对宽的带宽（具有各种相对强度的若干频率或波长成分）。还应当领会到，给定光谱可以是两个或更多其他光谱混合的结果（例如，混合分别从多个光源发射的辐射）。
术语“照明器”在本文中用来指一个或多个光发射器以特定的形状因数、组装或封装的实现或布置。术语“光发射器”在本文中用来指包括相同或不同类型的一个或多个光源的装置。给定的光发射器可以具有用于（多个）光源的各种各样安装布置、外壳/壳体布置和形状和/或电气和机械连接配置中的任何一个。此外，给定光发射器可选地可以与涉及（多个）光源的操作的各种其他组件（例如控制电路）相关联（例如包括各种其他组件、耦合到各种其他组件和/或与各种其他组件一起封装）。
在各种实施方式中，处理器可以与一个或多个存储介质（一般地在本文中被称为“存储器”，例如，易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM以及EEPROM、软盘、高密度磁盘、光盘、磁带、USB棒、SD卡和固态驱动机等）相关联。在一些实现中，存储介质可以用一个或多个程序编码，当一个或多个程序在一个或多个处理器上被执行时完成本文中所讨论的功能中的至少一些。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内或者可以是可运输的，使得存储在其上的一个或多个程序可被加载到处理器或控制器中以便实施本文中所讨论的本发明的各种方面。术语“程序”或“计算机程序”在本文中被用来在通用意义上指可被采用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如，软件或微码）。
当在本文中使用时，术语“网络”是指两个或更多设备（包括处理器）的任何互连，其方便于在耦合到网络的任何两个或更多设备之间和/或多个设备当中的信息传输（例如，用于设备控制、数据存储、数据交换等）。如应当容易地领会到的，适于互连多个设备的网络的各种实现可以包括各种各样网络拓扑中的任一个并且可以采用各种各样通信协议中的任一个。
此外，在根据本公开的各种网络中，两个设备之间的任何一个连接可以代表两个系统之间的专用连接，或者可替换地代表非专用连接。除了承载打算用于这两个设备的信息之外，这样的非专用连接还可以承载未必打算用于这两个设备中的任一个的信息（例如，开放网络连接）。另外，应当容易地领会到，如本文中所讨论的设备的各种网络可以采用一个或多个无线、有线/线缆、和/或光纤链路来方便于在整个网络中进行信息传输。
应当领会到，前述的概念与以下更详细地讨论的附加概念的所有组合（倘若这样的概念并不相互矛盾的话）被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开结尾处出现的所要求保护的主题的所有组合被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。还应当领会到，也可能出现在通过引用而并入的任何公开中的、在本文中被明确采用的术语应当被赋予与本文中所公开的特定概念最一致的意义。

Claims (15)

1.一种用于确定便携设备相对于照明器的位置的系统，包括：
-至少一个照明器（100），其包括用于发射光的至少两个光发射器（101A、101B），所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名；
-光学系统（102），用于引导被发射的光以经由光学系统创建由该至少两个光发射器发射的光的分布，其中光的分布对于二维空间或三维空间中的每个位置是唯一的；
-以及便携设备（300），包括：
-传感器（301），用于感测光；
-存储器（302），用于存储分布信息，该分布信息指示经由所述光学系统发射的光的分布；以及
-处理器（303），其耦合到所述光传感器用于接收关于所感测光的数据，并且耦合到所述存储器以能够访问存储在该存储器中的信息，所述处理器被布置为：根据所接收的关于所感测光的数据导出光签名；确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；以及在所述贡献信息和所述分布信息的基础上确定所述便携设备相对于所述照明器的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述便携设备（300）还包括用于将所述处理器连接到网络以从该网络（304）检索信息的模块。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，其中用于感测光的传感器（301）是图像传感器，并且其中所述便携设备（300）还包括下述组中的至少一个传感器，所述组包括：提供关于便携设备的加速度的数据的加速度计、用于提供关于便携设备的旋转的数据的陀螺仪、以及提供关于便携设备的取向的数据的磁场传感器；其中所述处理器被耦合到所述至少一个传感器，用于接收由所述至少一个传感器提供的数据，并且其中所述处理器被配置为使用所接收的数据与所述贡献信息和所述分布信息相结合来确定所述便携设备相对于所述照明器的位置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述处理器（303）被布置为检索关于所述照明器（100）在空间中的位置的信息，并且所述处理器被配置为使用该信息来确定所述便携设备（300）在空间中的位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述系统包括在空间中的具有多种可能的光发射器（101A、101B）配置的多个照明器（100），其中所述处理器（303）被布置为检索关于照明器内可能的光发射器配置的信息，其中所述处理器被配置为使用所述贡献信息和关于照明器内可能的光发射器配置的信息来确定所感测光源自的照明器内的光发射器的配置，并且其中所述处理器被配置为检索由具有所确定的配置的照明器发射的光的分布信息。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述照明器（100）包括多于两个光发射器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述处理器（303）控制传感器（301）来确定传感器感测到光的光谱。
8.一种照明器（100），其包括用于发射光的至少两个光发射器（101A、101B），所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，并且光朝向光学系统发射，所述光学系统被布置为混合由该至少两个光发射器发射的光签名、并引导被发射的光以经由光学系统创建由该至少两个光发射器发射的光的分布；其中光的分布对于在二维空间或三维空间中的每个位置是唯一的。
9.根据权利要求8所述的照明器（100），其中所述光发射器（101A、101B）包括控制光源来定义标识所述光发射器的光签名的电子器件（104）。
10.根据权利要求8所述的照明器（100），其中所述电子器件（104）控制光源来创建时间调制，并且其中所述控制被配置为防止源自不同光发射器的光签名之间的干扰影响。
11.根据权利要求8所述的照明器（100），其中所述电子器件（104）控制光源的光谱属性。
12.一种便携设备（300），其被布置为确定在三维中相对于照明器的位置，所述照明器包括用于发射光的两个光发射器，所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，并且光朝向光学系统发射，所述光学系统用于引导被发射的光以经由光学系统创建由该两个光发射器发射的光的分布；其中光的分布对于二维空间中的每个位置是唯一的，所述便携设备（300）包括：
-传感器（301），用于感测光；
-存储器（302），被布置为存储分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；
-以下组中的至少一个传感器，所述组包括：用于提供关于便携设备的加速度的数据的加速度计（305）、用于提供关于便携设备的旋转的数据的陀螺仪（306）、以及提供关于便携设备的取向的数据的磁场传感器（307）；以及
-处理器（303），其耦合到所述光传感器用于接收关于所感测光的数据，并且耦合到所述存储器以能够访问存储在该存储器中的信息，所述处理器被布置为：根据关于所感测光的数据导出光签名；确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；
其中所述处理器被耦合到所述至少一个传感器，用于接收由该至少一个传感器提供的数据，并且其中所述处理器被配置为使用所接收的由至少一个传感器提供的数据与所述贡献信息和所述分布信息相结合来确定在三维中所述便携设备相对于所述照明器的位置。
13.一种确定便携设备（300）相对于照明器（100）的位置的方法，所述照明器（100）包括用于发射光的至少两个光发射器（101 A、101 B），所述光包括标识该光所源自的光发射器的光签名，并且光朝向光学系统发射，所述光学系统用于引导被发射的光以经由光学系统创建由该至少两个光发射器发射的光的分布；所述光由便携设备内的用于感测光的传感器感测，以及其中光的分布对于在二维空间或三维空间中的每个位置是唯一的；所述方法包括：
-接收关于所感测光的数据；
-接收分布信息，该分布信息指示经由光学系统发射的光的分布；
-根据所接收的关于所感测光的数据导出光签名；以及
-确定贡献信息，该贡献信息指示具有导出的签名的光对所感测光的贡献；以及在所述贡献信息和所述分布信息的基础上确定所述便携设备相对于所述照明器的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述用于感测光的传感器（301）是图像传感器，并且其中所述便携设备还包括以下组中的至少一个传感器，所述组包括：提供关于便携设备的加速度的数据的加速度计（305）、用于提供关于便携设备的旋转的数据的陀螺仪（306）、以及提供关于便携设备的取向的数据的磁场传感器（307）；所述方法还包括：
-接收由所述至少一个传感器提供的数据；以及
-将该数据与所述贡献信息和所述分布信息相组合；并在所接收的数据、所述贡献信息和所述分布信息的组合的基础上确定所述便携设备相对于所述照明器的位置。
15.一种计算机程序产品，其能够从通信网络下载和/或存储在计算机可读介质上，所述计算机程序产品包括机器可读指令，当所述机器可读指令在计算系统上执行时使处理器执行权利要求13和或14中的步骤。
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