CN108476553B - 无线网格网络分布式视觉交通标记器及其方法 - Google Patents

Abstract

视觉交通标记器网络系统包括：管理系统；和多个自供电的无线交通节点，其被配置为从无线网格网络收集数据。无线交通节点被配置为作为网格网络交通节点起作用，并且在每个网格网络交通节点中网格网络交通节点被配置为在各交通节点之间交换数据。每个无线交通节点以通信方式耦合到任何服务器和客户端机器。管理系统包括数据获取层、处理层、通信层和管理层。获取层被配置为从多个无线交通节点接收数据并将获取的数据发送到处理层从而获取的数据被处理并且过滤，之后数据被广播并且分布于多个无线交通节点。管理层被配置为执行包括以下的功能中的至少一个：管理并控制其它层；对每个节点分配角色以执行特定功能，和将信息报告给利益相关方以用于维护。

Description

无线网格网络分布式视觉交通标记器及其方法

相关申请的交叉引用。

本申请要求2015年12月31日提交的美国临时专利申请序列号No.62/273,661的优先权，其内容被通过引用合并到本文，如同完整地包括于本文中。

技术领域

本公开一般地涉及交通标记器，更特别地，涉及一种无线网格网络分布式视觉交通标记器。

发明内容

以下阐述本文所公开的特定实施例的概述。应当理解的是，提出这些方面仅为了对读者提供这些特定实施例的简要概述，并且这些方面并非意图限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖以下可能未阐述的各种各样的方面。

涉及用于智能分布式视觉交通标记器系统的管理设备的本公开的实施例包括：数据获取层，被配置为从操作在无线网格网络中的多个无线交通节点接收数据；处理层，用于过滤所获取的数据；以及管理层，被配置为对每个无线交通节点分配至少一个功能角色，其中，所述功能角色是网关节点、数据中继节点、数据收集节点以及功率储备角色。所述管理设备进一步包括通信层，被配置为在各无线交通节点之间传送软件和数据。客户端机器以通信方式耦合到所述多个无线交通节点或管理设备中的至少一个。在一个实施例中，所述管理设备被集成到视觉交通节点中。在一些实施例中，所述管理层被配置为控制所述数据获取层、所述处理层或所述通信层之一。在另一实施例中，所述管理层被配置为报告与所获取的由所述多个无线交通节点之一发送的数据关联的信息，其中，所报告的信息是低功率信息。在又一实施例中，所述管理层被配置为将与所述低功率信息关联的请求发放到所述多个无线交通节点之一以利用低功率对所述无线交通节点供能。

根据本公开的另一示例性实施例，一种设备包括：非暂态计算机可读介质，用于携带或具有计算机可执行指令以过滤所获取的来自多个无线交通节点的数据，所述指令引起机器对每个无线交通节点分配至少一个功能角色，其中所述功能角色是网关节点、数据中继节点、数据收集节点以及功率储备角色。在一个实施例中，所述指令引起机器在各无线交通节点之间传送软件和数据。在另一实施例中，所述指令引起机器报告与所获取的由所述多个无线交通节点之一发送的数据关联的信息，其中所报告的信息是低功率信息。在又一实施例中，所述指令引起机器将与所述低功率信息关联的请求发放到所述多个无线交通节点之一以利用低功率对所述无线交通节点供能。

根据本公开的另一示例性实施例，一种智能分布式视觉交通标记器系统包括：管理系统；以及多个自供电的无线交通节点，其被配置为从无线网格网络收集数据。每个无线交通节点被配置为作为网格网络交通节点起作用，并且在每个网格网络交通节点中，所述网格网络交通节点被配置为在各交通节点之间交换数据。所述视觉交通标记器系统中的每个无线交通节点以通信方式耦合到任何服务器和客户端机器。所述管理系统包括数据获取层、处理层以及通信层。所述获取层被配置为从所述多个无线交通节点接收数据，并且将所获取的数据发送到所述处理层，从而所获取的数据被处理并且过滤，之后数据被广播并且分布于所述多个无线交通节点，其进而与任何服务器和客户端机器交换或共享数据。

根据本公开的另一示例性实施例，所述视觉交通标记器系统包括多个自供电的无线交通节点，被配置为从无线网格网络收集数据。每个无线交通节点被配置为作为网格网络交通节点起作用，并且在每个网格网络交通节点中，所述网格网络交通节点被配置为在各交通节点之间交换数据。每个无线交通节点包括数据获取层、处理层以及通信层。第一无线交通节点的获取层被配置为至少从第二无线交通节点接收所收集的数据并且将所获取的数据发送到所述处理层，从而所获取的数据被处理并且过滤，之后数据被广播并且分布于所述多个无线交通节点，其进而与任何服务器和客户端机器交换或共享数据。

附图说明

当参照附图阅读特定示例性实施例的以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，相同符号贯穿附图表示相同技术，其中：

图1是图示根据本公开的示例性实施例的交通环境网络系统的透视图；

图2是图示根据所描述的本公开的实施例的视觉交通标记器的框图；

图3A—图3D是图示根据本公开的各个实施例的图2的视觉交通标记器的透视图；

图4是图示根据本公开的一个所图示实施例的图示包括分布式视觉交通标记器的网络的交通环境系统的环境的示意图；

图5是图示根据本公开的另一所图示实施例的图示包括分布式视觉交通标记器的网络的交通环境系统的环境的示意图；

图6是图示根据本公开的另一所图示实施例的图示包括分布式视觉交通标记器的网络的交通环境系统的环境的示意图；

图7是图示根据本公开的另一所图示实施例的图示包括分布式视觉交通标记器的网络的交通环境系统的环境的示意图；

图8是图示根据本公开的另一所图示实施例的包括分布式视觉交通标记器的网络的道路基础架构的透视图；

图9是图示根据本公开的示例性实施例的视觉设备的图像传感器所捕获的成像阵列的顶视图；

图10是图示根据本公开的另一实施例的成像阵列的顶视图；

图11是图示根据本公开的又一实施例的成像阵列的顶视图；

图12是图示根据本公开的又一实施例的成像阵列的顶视图；

图13是图示根据本公开的实施例的节点操作周期的透视图；以及

图14是根据本公开的示例性实施例的管理模块的示意图。

具体实施方式

以下描述被提出以使得本领域技术人员能够作出并且使用所描述的实施例，并且是在特定应用及其要求的上下文中提供的。对所描述的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是容易显见的，并且在不脱离所描述的实施例的精神和范围的情况下，本文所定义的一般原理可以应用于其它实施例和应用。因此，所描述的实施例不限制于所示出的实施例，而是符合与在此公开的原理和特征一致的最宽范围。

图1图示本公开的示例性实施例的交通环境网络系统10。系统网络10包括网络14，其在分布式计算环境中经由通信链路以通信方式耦合到多个交通标记器12以及至少一个客户端设备18。交通标记器12被配置为：检测目标的事件、环境和状态。目标包括交通状况、天气状况以及与环境有关的任何状况。交通标记器12还被配置为：收集、分析、分布所检测的信息并且将其报告给利益相关方。客户端机器18可以是个人计算机或台式计算机、膝上型设备、蜂窝或智能电话、平板、个人数字助理（PDA）、游戏控制台、音频设备、视频设备、车辆信息娱乐设备、可穿戴设备或娱乐设备（诸如电视）等。服务器16可以可选地集成到网络14中。在一些实施例中，一个或多个服务器可以以通信方式耦合到客户端设备18、交通标记器12以及网络14。服务器16可以是应用服务器、证书服务器、移动信息服务器、电子商务服务器、FTP服务器、目录服务器、CMS服务器、打印机服务器、管理服务器、邮件服务器、公共/私有接入服务器、实时通信服务器、数据库服务器、代理服务器、或流媒体服务器等。客户端机器18可以在一些实施例中被称为单个客户端机器或单个客户端机器群组，而服务器16可以被称为单个服务器或单个服务器群组。在一个实施例中，单个客户端机器与多于一个的服务器进行通信，而在另一实施例中，单个服务器与多于一个的客户端机器进行通信。在又一实施例中，单个客户端机器与单个服务器进行通信。客户端机器18可以通过许多种方式（其可以是例如通过语音输入、录入、手势输入和生物计量输入等）链接到交通标记器12。

网络14可以包括一个或多个子网络，并且可以被安装在客户端机器16、服务器16以及交通标记器12的任何组合之间。在一些实施例中，网络14可以是例如局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、由位于客户端机器18、服务器16与交通标记器12之间的多个子网络组成的主网络、具有私有子网络的主公共网络、具有公共子网络的主私有网络或具有私有子网络的主私有网络。再进一步的实施例包括可以是任何网络类型的网络14，诸如点到点网络、广播网络、电信网络、数据通信网络、计算机网络、ATM（异步传送模式）网络、SONET（同步光学网络）网络、SDH（同步数字体系）网络、无线网络和有线网络等。取决于应用，可以使用其它网络，从而可以通过网络发送在客户端机器与服务器之间交换的数据。网络14的网络拓扑在不同的实施例内可以不同，其可以包括总线网络拓扑、星形网络拓扑、环形网络拓扑、基于转发器的网络拓扑或分层星形网络拓扑。附加的实施例可以包括使用协议以在各移动设备之间进行通信的移动电话网络的网络，其中，协议可以是例如AMPS、TDMA、CDMA、GSM、GPRS、UMTS、LTE或能够在各移动设备之间发送数据的任何其它协议。如由本领域技术人员将领会的那样，在一些实施例中，交通标记器12是可以经由互联网而与之进行通信并且可以是共同定位或地理上是分布式的云计算设备，其中，共享的资源、软件和信息例如被按照要求提供给计算机和其它设备。V在另一实施例中，基于云的交通标记器12可以被实现为可以经由互联网进行通信的一个或多个服务器。

客户端机器18、交通标记器12、网络14与服务器16之间的通信接口可以是有线的、无线的或其组合。无线通信接口可以包括蜂窝协议、数据分组协议、射频协议、卫星带、红外信道或能够在各客户端机器之间发送数据的任何其它协议。有线通信接口可以包括任何有线线路接口。每个交通标记器12可以通过网络14彼此进行通信。此外，每个交通标记器12可以通过网络14与一个或多个客户端机器18进行通信。

图2描绘根据本公开的示例性实施例的用于交通环境网络系统10的视觉交通标记器106的框图。视觉交通标记器106包括传感器组装112、处理组装114、能量源116以及通信接口组装118。传感器组装112包括成像传感器或相机126以及传感器单元128。在一个实施例中，传感器单元128可以是热传感器、湿度传感器、惯性传感器、气体传感器、运动传感器、简档传感器、环境传感器、光学传感器、声学传感器或者它们的组合等。虽然图示了一个传感器128，但是多于一个的传感器可以被集成到视觉交通标记器106中以收集信息（诸如环境状况或交通状况），并且然后以输出信号的形式将所收集的信息发送到包括处理组装114的其它内部组件以用于处理。在一个实施例中，感测传感器或相机126和传感器128可以被集成到单个封装组装中。在另一实施例中，相机126和传感器128可以是两个分离的单元，并且被电耦合到其它内部组件。在一些实施例中，传感器126、128被制备为单个MEMS设备。稍后将描述相机或成像传感器126的详细描述。

被配置为对视觉交通标记器106供电的能量源116包括能量存储设备138、能量采集单元136以及用于对外部功率源的连接的有线连接单元140。虽然各种类型的能量源单元136、138被合并到视觉交通标记器106中，但是其它类型的能量源单元（诸如感应式充电单元、qi（气）充电单元、阻抗式充电单元、太阳能单元、蓄电池、燃料电池单元或超级电容器等）可以要么集成到视觉设备中要么以通信方式耦合到视觉交通标记器106，以对视觉交通标记器106供能或供电。有线连接单元140可以被连接到外部源（诸如AC源或DC源）。

处理组装114包括成像处理单元130和控制单元132。成像处理单元130接收由传感器组装112捕获的信息并且处理信息。一旦信息被处理，成像处理单元130就将所处理的信息发送到控制单元132。进而，控制单元132生成用于控制内部组件、其它视觉交通标记器106或其组合的命令。控制单元132可以是任何类型，包括但不限制于微处理器、微控制器、数字信号处理器或其任何组合。取决于想要的配置，处理器可以包括被配置作为中央处理单元、微控制器、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）或任何其它合适的数字逻辑器件的一个或多个集成电路。控制单元132可以还包括存储器（诸如固态或磁数据存储设备），其存储由控制单元132执行以用于视觉交通标记器106的操作的编程指令。在一个实施例中，控制单元132可以基于预先限定的规则以及使用传感器组装112所收集的数据来自主地操作而没有任何服务器参与。控制单元132可以包括一个多个等级的缓存（诸如等级缓存存储器）、一个或多个处理器内核以及寄存器。示例处理器内核可以（均）包括算术逻辑单元（ALU）、浮点单元（FPU）、数字信号处理内核（DSP内核）或它们的任何组合。示例存储器控制器也可以与处理器一起使用，或者在一些实现方式中，存储器控制器可以是处理器的内部部件。控制单元132包括处理音频数据或声学信号的硬件（诸如DSP）以及用以标识事件的软件组件（诸如声学识别软件）。

通信接口组装118允许以信号（其可以是例如能够由通信接口接收的电子的、电磁的、光学的或其它的信号）的形式在计算机系统、其它外部电子设备与其它视觉交通标记器之间传送软件和数据。通信接口可以是例如调制解调器、网络接口、通信端口、或者PCMCIA槽和卡等。如在图2中图示那样，通信接口组装118包括无线电单元142、光发射单元144、有线/无线接口146以及声学换能器148。无线电单元142可以是收发机、天线、接收机（TX）或发射机（TX）等。光发射单元144可以是例如LED或光耦合器等。有线/无线接口146可以包括蜂窝协议、数据分组协议、射频协议、卫星带、红外信道或能够在各客户端机器之间发送数据的任何其它协议。另外，有线/无线接口146包括任何有线线路链路。声学换能器148可以是麦克风、扬声器、音频输入和输出设备或者它们的组合。通信组装118可以还包括全球导航接收机，以对外部数据网络、计算设备、客户端机器、其它视觉设备以及其它设备提供导航和通信。在一个实施例中，通信接口组装118通过网络与视觉交通标记器106内的其它内部组件并且与其它设备客户端机器、视觉交通标记器、服务器、车载网络、交通灯、街灯或它们的组合以通信方式耦合，以交换并且共享事件、活动或状况的状态的信息。声学换能器148从事件生成音频数据或接收声学信号，并且然后将信号发送到控制单元132以用于处理，之后所处理的信号被发送到其它外部设备。

图3A—图3D图示交通环境网络系统的视觉交通标记器106的各种实施例。视觉交通标记器或交通节点106包括用于包封各种内部组件的外壳160。外壳160包括顶部部分162、底部部分164、前部分166、后部分168以及从顶部部分162延伸的侧部分170和172。在一个实施例中，侧部分170和172可以从外壳160的其它部分（诸如底部部分164）延伸，如图3B中示出那样。被图示为输入和输出端口的接收端174被集成到前部分166或后部分168。在一个实施例中，接收端174具有用于对功率源的连接的输入/输出端口（I/O）。在一些实施例中，I/O是提供对其它设备的连接的微USB。如在图3A中所描绘的那样，能量采集单元136被集成到视觉交通标记器106中以用于供给能量以对其余内部组件供电。如所图示的那样，能量采集单元136可以位于外壳160的顶部部分162上。替代地，能量采集单元136可以位于外壳160的各个部分上。虽然在视觉交通标记器106中提供一个采集单元136，但是取决于应用，多于一个的采集单元可以被合并到视觉交通标记器中。采集单元136可以是感应式充电单元、qi（气）充电单元、阻抗式充电单元、太阳能电池组、蓄电池、固态电池或燃料电池单元等。

相机或成像传感器126被配置为：捕获对象（诸如机动车、人或其组合）的事件、环境、简档或状况的图像。如图3A和图3D中描绘那样，两个相机或成像传感器126合并到视觉交通标记器106中，即，第一相机位于外壳160的顶部部分162上，并且第二相机位于外壳160的后部分168上。替代地，相机126可以位于除了所描述的部分162和168之外的外壳160的任何部分上。在一个实施例中，相机126位于外壳160的底部部分164上，如在图3B中图示那样。在另一实施例中，相机126位于外壳160的侧部分170、172之一上，如在图3C中图示那样。如在图3A和图3D中示出那样的第二相机126位于在接收端174附近的后部分168上。

现在参照图4，图示根据本公开的示例性实施例的交通环境基础架构200。基础架构200包括道路基础架构202、多个车辆204以及视觉交通节点网络系统206。道路基础架构202可以是街道、停车场、桥梁、隧道、高速路（highway）和高速公路（expressway）等。例如，视觉交通节点网络系统206包括多个视觉交通标记器206a—206f，六个视觉设备被图示，被配置为捕获信息（诸如对象（诸如车辆、人或其组合等）的事件、环境、简档或状况）。环境信息可以是一天中的时间、星期中的一天、天气和交通状况等。车辆204可以是四轮车辆、摩托车、卡车和RV等。人信息可以是驾驶者简档、乘客简档、行人简档或用户简档。取决于应用，多于或少于六个的视觉交通标记器（又称为交通节点）可以被合并为视觉交通节点网络系统206的部分而不改动系统或节点的操作。节点106a—106f可以是交通节点、外界节点、转发器、网关或它们的组合之一。这些节点206a—206f被布置在网络邻居中并且被配置用于与另一节点进行空中通信。在一个实施例中，节点可以被操作在网络（诸如网格网络、机器到机器（M2M）网络、汽车到基础架构网络或组合）中的至少一个或多个中。如所图示那样，视觉交通节点网络系统206被配置为作为无线网格交通节点网络系统起作用。视觉交通标记器206—206f被配置为：经由一个多重链路（要么无线通信要么有线通信）与视觉交通标记器或交通节点、控制系统、机动车、服务器、全球导航系统、其它非视觉设备、交通灯、街灯、客户端机器或它们的组合中的至少一个进行通信。客户端机器可以是智能电话、平板、笔记本计算机、膝上型计算机、可穿戴设备或其它电子设备。通信包括数据分组协议、蜂窝协议、任何射频通信协议或它们的组合等。在一些实施例中，多于一个的视觉交通标记器或交通节点可以经由不同的通信链路在同一车辆中互连。取决于应用，各种不同的视觉交通标记器或交通节点可以被部署在任何位置处，以执行要么单独地要么协同地操作为多个子组网络的一个或多个任务，以将所捕获的信息提供给一个或多个设备（包括控制系统、机动车、服务器、全球导航系统、其它非视觉设备、交通灯、街灯、客户端机器或它们的组合）。在一个实施例中，所捕获的信息可以是交通状况、外界状况、车辆牌照号、车辆的速度、车辆的颜色、车辆的类型、车辆型号、经过的汽车的分类、行人的简档、车辆中的乘客的数量、驾驶者的简档（诸如，驾驶者是否佩戴安全头盔或安全带）、或者（多个）驾驶者和/或乘客的违规行为等。在另一实施例中，所捕获的信息可以包括汽车在特定时间期间的平均速度。在又一实施例中，所捕获的信息可以是用于诊断的视觉交通标记器的信息。视觉交通标记器的信息包括状况和状态（诸如透镜的清洁度、电池寿命、地理位置或链接状态等）。

在一个实施例中，视觉交通节点网络系统106被组织为中心网络系统。在另一实施例中，视觉交通节点网络系统106被组织在各层级（例如高层级子网络系统、中等层级子网络系统以及低层级子网络系统）上，其中，这些子网络系统中的每一个被分配为执行不同的并且层级特定的数据收集，并且处理针对该层级特定的任务。基于层级的任务的分布允许在该层级子网络系统内测试所收集的信息和所执行的分析。子网络系统还能够进行如下：对等网通信、子网络系统对子网络系统通信或者子网络系统对不同子网络系统的节点等。在一个实施例中，两个或更多个不同的子网络系统可以共享一个或多个公共视觉交通标记器或交通节点。在另一实施例中，两个或更多个不同的子网络系统可以与不同的视觉交通标记器或交通节点一起操作。层级等级结构可以基于位置、地理、道路基础架构、地形、区域或其它。

能量源（诸如蓄电池、太阳能能量源、阻抗组件、燃料电池能量源或感应式组件等）对每个视觉交通标记器供电。在一个实施例中，视觉交通节点可以被集成到标记器组件中。标记器组件可以是道路交通标记器、道路/交通标志、广告板、街道标志、布告牌标记器、位置标记器和英里标记器等。如在图4中图示那样，每个视觉交通标记器206a—206f包括鱼眼透镜相机或广角透镜相机以用于将视场（FOV）捕获为图像。视觉交通标记器被集成到升高的人行道标记器中。在一些实施例中，不同类型的相机可以被合并到视觉交通标记器206a—206f中以捕获各种类型的视图。虽然在交通环境基础架构200中提供了一个视觉交通节点网络系统206，但是在同一交通环境基础架构200中可以提供多于一个的预见的网络系统以将交通状况通信到另一预见网络系统。

现在参照图5，图示另一交通环境基础架构200。交通环境基础架构200与图4中图示的交通环境基础架构100相似，并且使用同样的参考标号指代同样的要素。例如，视觉交通标记器系统206包括多个视觉交通标记器或交通节点206a—206o，其被配置为捕获对象（诸如机动车、人、或其组合等）的信息（诸如事件、环境、简档或状况）。节点206a—206o可以是交通节点、外界节点、转发器、网关或它们的组合之一。每个节点206a—206o可以被集成到交通标记器、道路/交通标志、街道标志、布告牌标记器、位置标记器或英里标记器等中。在另一实施例中，多于一个的节点206a—206o可以被集成到单个标记器或标志中。节点206a—206o被布置在网络邻居中并且被配置用于与另一节点进行空中通信。如在图5图示那样，操作在网格网络、机器到机器（M2M）网络、汽车到基础架构网络或者组合中的每个节点206a—206o通过链路L1……Ln与经过的车辆中的一个或多个互连。例如，节点206b经由链路L1、L2与车辆202a、202c互连。针对另一示例，节点206c和206e分别经由链路L3、L4与车辆202b互连。在又一示例中，节点206i经由链路L8、L9和L10与车辆202d、202e和202h互连。在另一示例中，车辆202f可以与多个节点206g、206i和206k进行无线通信。如所图示那样，每个节点被配置为作为网格网络设备起作用。

如在图2中先前所解释的那样，传感器组装112的相机或成像传感器126对象（诸如机动车、人或其组合等）的事件、环境、简档或状况的多于一个的图像或视频表示之一。例如，除了图像或视频之外，传感器组装112还捕获或检测一个或多个信息（诸如日光、温度、周围环境）。声学换能器148和光发射单元144中的一个或多个分别检测声学信号和光信号。所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合然后被发送到处理单元114。处理单元114包括：处理所捕获的图像或视频的软件（诸如图像或视频处理软件）；以及声学处理软件，用于标识要么联合地要么分离地处理为与该所捕获的信息关联的元数据的声学信号。通信接口组装118然后将元数据发送到任何交通节点206b—206o、服务器、车辆、客户端机器以及其它视觉交通标记器网络系统。例如，具有冒险驾驶行为的驾驶者在高速路上以100英里每小时行驶而视觉设备206a—206o中的至少一个并未拍到合法牌照，所捕获的信息被发送到视觉设备206a—206o之一的处理单元114以用于进行处理。与元数据关联的所处理的信息声明读数表示行驶速度、无照车辆牌、该车辆的位置以及行驶的时间。在增强版本中与元数据关联的所处理的信息还可以包括该车辆的预测性的下一位置以及到该下一位置的到达时间。通信接口组装118进而将与元数据关联的所处理的信息发送到附近位置中的另一车辆（诸如执法者）。当执法者接收到信息时，执法者可以追捕该车辆以让驾驶者停止，从而可以避免事故。在一个实施例中，处理单元114接收所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合，并且将所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合作为原始数据在不对其进行处理的情况下发送到另一节点、服务器、机动车和行驶者。

在一个实施例中，所捕获的信息可以是交通状况、外界状况、车辆牌照号、车辆的速度、车辆的颜色、车辆的类型、车辆型号、经过的汽车的分类、行人的简档、车辆中的乘客的数量、驾驶者的简档（诸如，驾驶者是否佩戴安全头盔或安全带）、或者（多个）驾驶者和/或乘客的违规行为等。在另一实施例中，所捕获的信息可以包括汽车在特定时间期间的平均速度。在又一实施例中，所捕获的信息可以是用于诊断的视觉设备的信息。视觉设备的信息包括状况和状态（诸如透镜的清洁度、电池寿命、地理位置或链接状态等）。如先前所描述那样，集成的能量组件通过化学反应、感应式充电、日光等对视觉交通标记器供能。视觉交通标记器可以由附近的车辆供能。

图5图示本公开的另一实施例的交通环境系统200。例如，交通预见系统206包括多个视觉设备或节点206a—206o，其被配置为捕获对象（诸如机动车、人或其组合等）的信息（诸如事件、环境、简档或状况）。节点206a—206o可以是交通节点、外界节点、转发器、网关或它们的组合之一。每个视觉设备206a—206o可以被集成到交通标记器、道路/交通标志、街道标志、布告牌标记器、位置标记器或英里标记器等中。在另一实施例中，多于一个的视觉设备或节点206a—206o可以被集成到标记器或标志中。视觉设备或节点206b、206g和206i经由有线连接或无线连接交换信息。节点206a—206o被布置在网络邻居中并且被配置用于与另一节点进行空中通信。如在图5中图示那样，操作在网格网络、机器到机器（M2M）网络、汽车到基础架构网络或者组合中的节点206a—206o中的每一个通过链路L1……Ln与节点中的一个或多个互连。例如，节点206b分别经由链路L1、L2、L3与节点206a、206c和206交换并且共享信息。另一方面，针对另一示例，节点206g正分别经由链路L5、L6、L7与节点206h、206i和206m交换并且共享信息。

如在图2中示出的传感器组装112的相机或感测传感器126捕获对象（诸如机动车、人或其组合等）的事件、环境、简档或状况的多于一个的图像或视频表示之一。例如，除了图像或视频之外，传感器组装112还捕获或检测一个或多个信息（诸如日光、温度、周围环境）。如在图2中示出的声学换能器148和光发射单元144中的一个或多个还可以检测声学信号和光信号。所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合被发送到处理单元114。处理单元114包括：处理所捕获的图像或视频的软件（诸如图像或视频处理软件）；以及声学处理软件，用于标识要么联合地要么分离地处理为元数据的声学信号。通信组装118然后将元数据发送到视觉设备206b—206o、服务器124、机动车202a—202i、行驶者122以及其它预见的系统（未示出）之一。在一个实施例中，处理单元114接收所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合并且将所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合作为原始数据在不对其进行处理的情况下发送到另一节点、服务器、机动车和行驶者。

在一个实施例中，所捕获的信息可以是交通状况、外界状况、车辆牌照号、车辆的速度、车辆的颜色、车辆的类型、车辆型号、经过的汽车的分类、行人的简档、车辆中的乘客的数量、驾驶者的简档（诸如，驾驶者是否佩戴安全头盔或安全带）、或者（多个）驾驶者和/或乘客的违规行为等。在另一实施例中，所捕获的信息可以包括汽车在特定时间期间的平均速度。在又一实施例中，所捕获的信息可以是用于诊断的视觉设备的信息。视觉交通标记器的信息包括状况和状态（诸如透镜的清洁度、电池寿命、地理位置或链接状态等）。与如在图4中图示那样具有用于向上朝向天空捕获视场（FOV）的鱼眼透镜相机或广角透镜相机的视觉交通标记器不同。图5中安装到人行道标记器中的视觉交通节点包括用于捕获视场（FOV）的横向地朝向的鱼眼透镜相机或广角透镜相机。在一些实施例中，不同类型的相机可以合并到视觉交通标记器206a—206f中以捕获各种类型的视图。虽然在交通环境基础架构200中提供了一个视觉交通节点网络系统206，但是在同一交通环境基础架构200中可以提供多于一个的预见的网络系统，以将交通状况通信到另一视觉交通标记器网络系统。例如，交通节点206c、206d和206利用安装在交通节点的两侧上的相机捕获最左车道和中间车道上的道路状况的各种视图。所捕获的视图可以包含除了道路状况之外的信息。一旦相机捕获了视图，相机就将视图发送到处理单元以用于分析和处理。所处理的视图然后被发送到任何服务器、其它视觉交通标记器网络系统、网络、客户端机器以用于报告状况的事件和状态。在一些实施例中，所捕获的视图可以在处理阶段期间被附接在一起，之后其被报告给任何服务器、其它视觉交通标记器网络系统、网络、客户端机器。所报告的信息可以辅助利益相关方在控制道路交通基础架构中可用的其它设备方面采取措施。例如，利益相关方（例如交通控制塔）可以控制街灯、交通灯、交通标志或桥门以在报告了拥塞的交通的情况下疏解交通状况。图5中图示的交通节点可以包括在节点的每一侧上的两个相机。在一些实施例中，交通节点可以包括安装在节点的任何侧上的一个相机。在其它实施例中，多个相机可以被安装在交通节点的所有侧上。

图7图示本公开的另一实施例的交通环境系统200。例如，视觉交通标记器网络系统206包括多个视觉交通标记器或交通节点206a—206o，其被配置为捕获对象（诸如机动车、人或其组合等）的信息（诸如事件、环境、简档或状况）。节点206a—206o可以是交通节点、外界节点、转发器、网关或它们的组合之一。每个视觉交通标记器206a—206o可以被集成到交通标记器、道路/交通标志、街道标志、布告牌标记器、位置标记器或英里标记器等中。在另一实施例中，多于一个的视觉交通标记器或节点206a—206o可以被集成到标记器或标志中。视觉交通标记器或节点206b、206g和206i或者经由有线连接或者经由无线连接来交换信息。节点206a—206o被布置在网络邻居中并且被配置用于与另一节点进行空中通信。具有集成的节点的一个或多个代理（诸如交通标志或交通灯208a—208j）可以与一个或多个视觉交通标记器或节点206a—206i进行无线或有线通信。可选地，具有集成的节点的路边标志210可以经由有线通信或无线通信与一个或多个视觉交通标记器或节点206a—206i进行通信。在一个实施例中，代理208a—208j中的一个或多个可以经由视觉设备或节点206a—206i中的至少一个与标志210进行通信。在另一实施例中，代理208a（诸如交通标志）可以经由视觉交通标记器或节点206a—206i之一与另一个或多于一个的代理进行通信。

如在图7中图示那样，操作在网格网络、机器到机器（M2M）网络、汽车到基础架构网络或者组合中的节点206a—206o、具有集成的节点的代理208a—208j以及具有集成的节点的标志210中的每一个通过链路L1……Ln彼此互连。例如，节点206b经由链路L1与交通标志208a交换并且共享信息。在另一示例中，节点206c分别经由链路L2、L3与交通标志208b、208c这两者交换并且共享信息。在又一示例中，节点206i、207m分别经由链路L5、L6与交通标志208g交换并且共享不同的信息。另一方面，节点206n例如经由链路L7与标志交换并且共享信息。虽然节点206a—206o能够如上面描述那样与另一节点、代理和标志交换并且共享信息，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，节点206a—206o也能够对另一节点、代理和标志进行转发、路由、重新路由或广播。在另一实施例中，放置在交通环境系统中的不同位置处的节点206a—206o彼此互连以控制代理208a—208j、210中的一个或多个而无需或无需外部中央控制器（未示出）。

如在图2中示出的传感器组装112的相机或感测传感器126捕获对象（诸如机动车、人或其组合等）的事件、环境、简档或状况的多于一个的图像或视频表示之一。例如，除了图像或视频之外，传感器组装112还捕获或检测一个或多个信息（诸如日光、温度、周围环境）。如在图2中示出的声学换能器148和光发射单元144中的一个或多个还可以检测声学信号和光信号。所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合被发送到处理单元114。处理单元114包括：处理所捕获的图像或视频的软件（诸如图像或视频处理软件）；以及声学处理软件，用于标识要么联合地要么分离地处理为元数据的声学信号。通信接口组装118然后将元数据发送到视觉交通标记器206b-206o、服务器124、机动车202a—202i、客户端机器以及其它视觉交通标记器网络系统之一。在一个实施例中，处理单元114接收所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合，并且将所捕获的图像、视频、声学信号、光信号或它们的组合作为原始数据在不对其进行处理的情况下发送到另一节点、服务器、机动车和行驶者。例如，具有冒险驾驶行为的驾驶者在高速路上以100英里每小时行驶而视觉交通标记器206a—206o中的至少一个并未拍到合法牌照，所捕获的信息被发送到视觉交通标记器206a—206o之一的处理单元114以用于处理。与元数据关联的所处理的信息声明读数表示行驶速度、无照车辆牌、该车辆的位置以及行驶的时间。在增强版本中与元数据关联的所处理的信息还可以包括该车辆的预测性的下一位置以及到该下一位置的到达时间。通信接口组装118进而将与元数据关联的所处理的信息发送到附近位置中的标记器组件（诸如交通灯208d、208e）中的至少一个。当标记器组件208d、208e接收到信息时，控制器所控制的标记器组件208d、208e立即将信号从绿色转变为红色，以使车辆停止并且可选地保护道路上的行人。

在一个实施例中，所捕获的信息可以是交通状况、外界状况、车辆牌照号、车辆的速度、车辆的颜色、车辆的类型、车辆型号、经过的汽车的分类、行人的简档、车辆中的乘客的数量、驾驶者的简档（诸如驾驶者是否佩戴安全头盔或安全带）、或者（多个）驾驶者和/或乘客的违规行为等。在另一实施例中，所捕获的信息可以包括汽车在特定时间期间的平均速度。在又一实施例中，所捕获的信息可以是用于诊断的视觉设备的信息。视觉设备的信息包括状况和状态（诸如透镜的清洁度、电池寿命、地理位置或链接状态等）。

图8图示包括本公开的示例性实施例的多个视觉交通标记器或节点306a—306d的道路基础架构302。例如，视觉交通标记器或节点306a—306d被放置在道路的顶部表面上的不同位置处以用于捕获事件。在一个实施例中，视觉交通标记器或节点306a—306d可以被集成在道路的表面之下。视觉交通标记器或节点306a—306d经由有线连接或无线连接而互连在一起。如图8中示出的每个视觉设备或节点306a—306d包括在一个方向上具有透镜面的相机或感测传感器。在一个实施例中，每个节点306-30d的透镜可以在按与表面的平面垂直的90度定位的向上方向上、按对于表面的平面偏离的角度、或者按其组合而朝向。例如，每个视觉交通标记器或节点306a—306d被配置为：摇摄倾斜并且缩放以提供对象（诸如机动车、人或其组合等）的信息（诸如事件、环境、简档或状况）的视图392a—392d。透镜可以是例如鱼眼透镜或广角透镜。当道路上的车辆304驾驶或经过节点306d时，车辆的信息（诸如车辆的速度、底部简档）被捕获或检测。邻近的节点306a—106c可以基于车辆在向前方向上的速度而预测车辆到达目的地、区域或下一节点的行驶时间。

图9描绘根据本公开的示例性实施例的视觉交通标记器的图像传感器400顶视图。图像传感器400包括感测管芯402以及耦合到感测管芯402的电子电路（未示出）。感测管芯402是用硅材料制成的。在另一实施例中，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以用其它材料制成感测管芯402。电子电路可以直接地或间接地位于感测管芯之下、位于感测管芯旁边或者位于感测管芯附近。图像形成在图像传感器的位置“所形成图像”408处。对于交通和环境状况的信息显现在位置“起作用的像素区域”404处，并且有关非交通和环境的信息显现在位置“禁用的像素区域”306处。因为“起作用的像素区域”404小于“禁用的像素区域”306的整个的组合区域，所以用于处理与交通和环境状况有关的数据的时间明显更快。另外，用于处理有关交通和环境的数据的功率消耗显著地减少。

图10图示根据本公开的另一实施例的视觉交通标记器的图像传感器500的顶视图。与如在图9中示出的图像传感器400不同，图像传感器500包括具有起作用的区域504和禁用的区域506的多个垂直像素。电路（诸如电子电路、读出电路和采集电路等）可以位于禁用的区域上。在一个实施例中，电路可以直接地或间接地位于禁用的区域506之下。在另一实施例中，电路可以位于禁用的区域506旁边。在又一实施例中，电路可以位于禁用的区域506附近。因为“起作用的像素区域”504与芯片502的整个区域相比是被减小的，所以用于处理与交通和环境状况有关的数据的时间明显更快。另外，用于处理有关交通和环境的数据的功率消耗显著地减少。

图11图示根据本公开的另一实施例的视觉交通标记器的图像传感器600的顶视图。除了图像传感器600包括具有起作用的区域604和禁用的区域606的多个水平像素之外，图像传感器600与图10的图像传感器500相似。电路（诸如电子电路、读出电路和采集电路等）可以位于禁用的区域上。在一个实施例中，电路可以直接地或间接地位于禁用的区域606之下。在另一实施例中，电路可以位于禁用的区域606旁边。在又一实施例中，电路可以位于禁用的区域606附近。除了上面描述的图像像素阵列的布置或形式之外，像素阵列可以采用例如蜿蜒形、方形、椭圆形或其它几何形状的形式。因为“起作用的像素区域”604与芯片602的整个区域相比是被减小的，所以用于处理与交通和环境状况有关的数据的时间明显更快。另外，用于处理有关交通和环境的数据的功率消耗显著地减少。

图12图示根据本公开的另一实施例的视觉交通标记器的图像传感器700的顶视图。除了图像传感器700包括多个分离的阵列704a—704d之外，图像传感器700与图11的图像传感器600相似。图像传感器700包括感测管芯702以及耦合到感测管芯302的电子电路（未示出）。例如，感测管芯702是用硅材料制成的。在另一实施例中，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以用其它材料制成感测管芯702。电子电路可以直接地或间接地位于感测管芯之下、位于感测管芯旁边或者位于感测管芯附近。图像形成在图像传感器的位置708处，定义为“所形成图像”。对象（诸如机动车、人以及其组合等）的事件、环境、简档或状况的信息显现在各个位置704a—704d处，定义为“起作用的区带”。位置706定义为电路（诸如电子电路、能量采集电路和读出电路等）位于其中的“禁用的像素区域”。起作用的区带704b、704d包括m像素与n像素，而起作用的区带704a、704c包括a像素与b像素。

图13图示根据本公开的示例性实施例的节点操作周期。在获取阶段，由节点106中的至少一个通过一个或多个传感器126、128在T_acq秒内收集或获取原始数据。数据可以采用表示对象（诸如机动车、人以及其组合等）的事件、环境、简档或状况中的至少一个的图像、视频、声、热和光等的形式。T_acq是可变的并且基于所收集的数据而在大约零至捕获数据所要求的最大时间的范围之间改变。在处理阶段，数据然后被发送到使用机器可读介质中所存储的软件（诸如图像处理软件、视频处理软件和声学处理软件等）执行计算机可执行指令的序列的处理单元114而在T_p（定义为处理持续时间）内成为与所捕获或收集的数据关联的元数据。指令可以基于由另一节点、子网络系统和控制系统等发放的一个或多个请求或命令。计算机可执行指令包括处理、分析、比较、加和、存储、执行、编译、转译、变换、分布、解释、以及形成与所捕获的数据关联的信息的依据版本等中的一个或多个。在发送阶段，元数据然后经由通信组装118在T_t（定义为发送持续时间）内被发送或转发到视觉设备或节点、子网络系统、控制系统、机动车、服务器、全球导航系统、标记器组件、其它非视觉设备、交通灯、街灯和电子设备等中的至少一个。T_t可以基于元数据和请求而适配。节点在发送阶段完成之后进入休眠和侦听模式以用于若干益处，所述若干益处用以包括维持功率或能量消耗，减少数据带宽、操作成本以及其它。节点继续停留在休眠和侦听模式以降低并且维持功率能量消耗，直到来自另一节点或中央单元的下一命令被发送到节点以把节点从休眠和侦听模式唤醒。一旦节点被唤醒，它就返回到节点操作周期的获取阶段。在一个实施例中，可以通过任何外部中断（诸如来自机动车、服务器、全球导航系统、标记器组件、其它非视觉设备、交通灯、街灯和电子设备等的消息）唤醒节点。在另一实施例中，可以通过内部中断（诸如来自节点自身的用于诊断的消息）唤醒节点。

图14图示根据本公开的示例性实施例的管理设备900。管理设备900可以被集成到视觉交通节点中。在一些实施例中，管理设备900作为单个设备可以以通信方式耦合到多个视觉交通节点、客户端机器、服务器以及网络。管理设备900包括数据获取层902、处理层904、通信层906以及管理层926。相机或成像传感器908以及至少一个传感器、外界传感器910被图示，被提供于数据获取层901中。在一些实施例中，取决于应用，可以使用任何类型的传感器。处理层904包括过滤模块914和触发模块914。通信层906被配置为允许软件和数据在节点到节点916、节点到车辆918、节点到服务器920、服务器到节点922以及车辆到节点924之间传送。在一些实施例中，可以在多于两个的设备（诸如节点—节点—服务器、车辆—节点—服务器、车辆—车辆—节点、车辆—车辆—服务器、服务器—服务器—节点、节点—节点—交通设备以及它们的任何组合）之间共享并且传送数据。交通设备可以是交通灯、交通信号、街灯和路边标志等。作为对图5的示例，获取层902从许多交通节点接收数据并且将所获取的数据发送到处理层904。处理层904然后处理并且过滤所获取的数据，之后经修改的数据被发送到通信层906。在接收到经修改的数据时，管理层926与一个或多个节点协调，从而经修改的数据被根据需要分布。管理层926还被配置为利用设备900管理并且控制其它层902、904和906。为了增强视觉交通标记器网络系统的效率和性能，管理层926可以对每个节点分配角色以执行功能。例如，图7中的节点206k被配置为作为网关节点起作用。节点206n被分配为操作为数据中继节点，而节点206o被分配为操作为数据收集节点。取决于应用，管理层926可以要求与目标的事件、活动或状态有关的信息作为来自任何交通节点、客户端机器、服务器和网络的输入。管理层926将信息报告给利益相关方以用于维护。信息在此情况下可以是任何交通节点的诊断，并且利益相关方可以是技术员。如果节点将低功率信息报告给管理层926，则管理层926可以针对其它附近节点进行定位并且将请求发放到该节点以使用谐振充电技术以低功率对节点供能。

返回参照图7，当节点操作在无线网格网络中时，每个节点与相邻的节点无线地交换数据。可以在任何节点上生成所交换的数据并且任何节点可以接收所交换的数据。作为示例，节点206n被配置为作为数据中继节点起作用，以将从节点206I接收到的数据转发到节点206o（又称为数据收集器节点）。在一些实施例中，节点可以被配置作为远程网关节点，以提供在该节点与该网格网络中的其它客户端机器、服务器、交通设备之间的通信。在另一实施例中，节点可以被配置为执行多于一个的角色。为了增强视觉交通标记器网络系统的效率和性能，管理层926可以对每个节点分配角色以执行功能。如果节点206I被分配为执行为功率储备角色，则在低交通状况期间，节点206I不要求观测或收集与事件、状况、活动或状态有关的任何信息，在处理层904将状况报告给管理层926之后，管理层926将节点206I设置为功率储备模式。作为结果，在交通状况改变的情况下，仅少数节点被触发以收集数据。为了储备功率消耗，管理设备900采用采样率或选择基准节点，以随着状况改变而监控环境。管理设备也可以从随着时间的经过而收集的数据进行学习，并且将各个节点配置为适应于状况而执行相应的节点。在一些实施例中，管理设备可以取决于状况而启用不同的模式。作为示例，当节点报告下雨天气时，节点被启用为下雨模式，并且视觉交通标记器系统在下雨状况期间基于期望的误差而自动地校正所收集的数据。

视觉交通标记器系统在一些实施例中可以将预测性的信息提供给客户端机器或自动驾驶汽车中的至少一个，以避免任何不期望的交通状况（例如交通拥塞、道路建造、事故等）。

本公开的范围内的实施例也可以包括非暂态计算机可读存储介质或机器可读介质以用于携带或具有其上所存储的计算机可执行指令或数据结构。这样的非暂态计算机可读存储介质或机器可读介质可以是可以由通用或专用计算机存取的任何可用介质。通过示例而不是限制的方式，这样的非暂态计算机可读存储介质或机器可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备或者可以被用于以计算机可执行指令或数据结构的形式携带或存储想要的程序代码手段的任何其它介质。以上的组合也应当包括在非暂态计算机可读存储介质或机器可读介质的范围内。

也可以在分布式计算环境中实践实施例，其中通过通信网络由（通过硬布线链路、无线链路或者通过其组合）链接的本地和远程处理设备执行任务。

计算机可执行指令包括例如引起通用计算机、专用计算机或专用处理设备执行特定功能或功能群组的指令和数据。计算机可执行指令还包括由单机或网络环境中的计算机执行的程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件和数据结构等。计算机可执行指令、关联的数据结构以及程序模块表示用于执行本文所公开的方法的步骤的程序代码手段的示例。这样的可执行指令或关联的数据结构的特定序列表示用于实现在这样的步骤中描述的功能的对应的动作的示例。

虽然已经参照各个实施例描述了本专利，但是将理解的是，这些实施例是说明性的并且本公开的范围不限制于这些实施例。许多变化、修改、添加和改进是可能的。更一般地，已经在上下文或特定实施例中描述了根据本专利的实施例。功能可以在本公开的各个实施例中在块中不同地分离或组合或者被利用不同的术语描述。这些和其它变化、修改、添加和改进可以落入如在随后的权利要求中限定的本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种用于智能分布式视觉交通标记器系统的管理设备，包括：

数据获取层，被配置为从操作在无线网格网络中的多个无线交通节点接收数据；

处理层，用于过滤所获取的数据；以及

管理层，被配置为对每个无线交通节点分配至少一个功能角色，

其中所述管理设备被集成到无线交通节点中，

其中放置在交通环境系统中的不同位置处的多个无线交通节点彼此互连以控制代理中的一个或多个而无需外部中央控制器，

其中所述管理设备从随着时间的经过而收集的数据进行学习，并且将各个节点配置为适应于交通状况而执行相应的节点，

其中，所述管理层被配置为报告与所获取的由所述多个无线交通节点之一发送的数据关联的信息，其中，所报告的信息是低功率信息，并且

其中，所述管理层被配置为将与所述低功率信息关联的请求发放到所述多个无线交通节点之一以使用谐振充电技术利用低功率对无线交通节点供能。

2.如权利要求1所述的管理设备，其中，所述功能角色是网关节点、数据中继节点、数据收集节点以及功率储备角色。

3.如权利要求1所述的管理设备，进一步包括通信层，被配置为在各无线交通节点之间传送软件和数据。

4.如权利要求3所述的管理设备，进一步包括客户端机器，其以通信方式耦合到所述多个无线交通节点或管理设备中的至少一个。

5.如权利要求1所述的管理设备，其中，所述管理层被配置为控制所述数据获取层、所述处理层或通信层之一。

6.一种设备，包括：

非暂态计算机可读介质，用于携带或具有计算机可执行指令，以过滤所获取的来自多个无线交通节点的数据，所述指令引起机器：

对每个无线交通节点分配至少一个功能角色，

其中所述设备被集成到无线交通节点中，

其中放置在交通环境系统中的不同位置处的多个无线交通节点彼此互连以控制代理中的一个或多个而无需外部中央控制器，

其中所述设备从随着时间的经过而收集的数据进行学习，并且将各个节点配置为适应于交通状况而执行相应的节点，

其中，所述指令引起机器：报告与所获取的由所述多个无线交通节点之一发送的数据关联的信息，其中，所报告的信息是低功率信息，并且

其中，所述指令引起机器：将与所述低功率信息关联的请求发放到所述多个无线交通节点之一以使用谐振充电技术利用低功率对无线交通节点供能。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述功能角色是网关节点、数据中继节点、数据收集节点以及功率储备角色。

8.如权利要求6所述的设备，其中，所述指令引起机器：在各无线交通节点之间传送软件和数据。

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