CN108738356A - 使用射频信号和传感器以监控环境的系统和方法 - Google Patents

使用射频信号和传感器以监控环境的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种使用射频信号和传感器监控环境(例如，室内环境)的系统和方法。在一个实施例中，一种用于提供无线非对称网络的系统包括：集线器，其具有一个或多个处理单元和用于在无线非对称网络中发射和接收射频(RF)通信的至少一个天线；以及多个传感器节点，每个传感器节点具有带有发射器和接收器以实现在无线非对称网络中与集线器的双向RF通信的无线装置。集线器的一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于RF通信的功率级别确定无线非对称网络内的运动和占用中的至少一个。

Description

使用射频信号和传感器以监控环境的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月5日提交的名称为使用射频信号和传感器以监控环境的系统和方法的14/988,617的优先权，其整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施例涉及使用射频信号和传感器以监控环境(例如，室内环境、室外环境)的系统和方法。
背景技术
在许多室内环境中，期望检测占用或运动。这样的系统的示例包括用于触发灯的开/关的运动和/或占用传感器以及用于实施安全系统的运动传感器。监控人和宠物的运动或存在的当前实施方式主要通常依赖于有时与超声波传感器组合的被动红外(PIR)运动传感器来检测由生物辐射的热。由于这些传感器的缺点(易受温度变化的影响、缺乏区分宠物或人的能力、以及远距离处的盲点)，这经常会出现误报读数的问题。另外，这些系统仅限于传感器周围相对较小区域的视线范围内的测量。这样，不可能获得关于不在视线范围内的其它房间或位置(例如被墙壁、家具、植物等挡住的区域)的情况的信息。
发明内容
对于本发明的一个实施例，本发明公开使用射频信号和传感器以监控环境(例如，室内环境、室外环境)的系统和方法。在一个实施例中，一种用于提供无线非对称网络的系统包括：集线器，其具有一个或多个处理单元和用于在无线非对称网络中发射和接收射频(RF)通信的至少一个天线；以及多个传感器节点，每个传感器节点均具有带有发射器和接收器以实现在无线非对称网络中与集线器的双向RF通信的无线装置。集线器的一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于接收的RF通信的功率级别确定无线非对称网络内的运动和占用中的至少一个。
本发明的实施例的其它特征及优点将从附图和以下具体实施方式变得显而易见。
附图说明
本发明的实施例通过示例的方式而不是通过在附图的图片中限制的方式来示出，其中相同的附图标记指示相似的元件，并且其中：
图1示出根据一个实施例的其中每组传感器节点被分配有用于通信的周期性保证时隙的主要具有能够实现网状网络功能的树网络架构的系统。
图2示出根据一个实施例的具有由无线网络架构中的集线器和多组无线节点发射的通信的示图200。
图3示出根据一个实施例的用于集线器和无线非对称网络架构的节点1至4的发射时间线和接收时间线。
图4A和图4B示出根据一个实施例的基于检测信号强度的变化以及检测运动或占用的节点的位置估计方法。
图5A示出根据一个实施例的用于基线条件的传感器网络的RSSI测量的曲线。
图5B示出根据一个实施例的用于存在条件的传感器网络的RSSI测量的曲线。
图6示出根据一个实施例的具有在各个房间中展开的节点和位于中心的集线器的示例性建筑物(例如，房屋)。
图7示出根据一个实施例的在建筑物的不同区域中的个人或人们的可能运动的示例。
图8示出根据一个实施例的基于在建筑物的不同区域中的个人或人们的可能运动的RSSI测量示例。
图9A和图9B示出根据一个实施例的基于RSSI测量来如何检测占用。
图10示出根据一个实施例的样本建筑物(例如，房屋)中的清洁机器人所遵循的模式。
图11示出根据一个实施例的将来自传感器节点的多个视角的图像与从扫地机器人获取的图像组合以提供更好的环境表示。
图12示出根据一个实施例的在已知时间间隔捕获视图1200和1210的图像。
图13示出根据一个实施例的如视图1300中所示的可以用于跟踪室内环境中的财产的机器人。
图14A和图14B示出根据一个实施例的机器人如何用于确认建筑物或室内环境中的事件(例如，窗户打开、检测到漏水等)。
图15A示出根据一个实施例的实施为用于电力出口的覆盖层1500的集线器的示例性实施例。
图15B示出根据一个实施例的实施为用于电力出口的覆盖层1500的集线器1520的框图的分解图的示例性实施例。
图16A示出根据一个实施例的实施为用于在计算机系统、设备或通信集线器中部署的卡的集线器的示例性实施例。
图16B示出根据一个实施例的实施为用于在计算机系统、设备或通信集线器中部署的卡的集线器1664的框图的示例性实施例。
图16C示出根据一个实施例的在设备(例如，智能洗衣机、智能冰箱、智能恒温器、其它智能设备等)中实施的集线器的示例性实施例。
图16D示出根据一个实施例的在设备(例如，智能洗衣机、智能冰箱、智能恒温器、其它智能设备等)中实施的集线器1684的框图的分解图的示例性实施例。
图17示出根据一个实施例的传感器节点的框图。
图18示出根据一个实施例的具有集线器的系统或设备1800的框图。
具体实施方式
在一个实施例中，基于无线网络内的信号强度测量的使用，公开了一种用于检测环境(例如，室内环境、室外环境)的运动和占用中的至少一个的系统。信号强度信息提供占用和运动检测中的至少一个，而没有现有技术的运动和占用感测系统中常见的严格视线限制。还公开了用于检测室内环境的运动和占用的方法。这些可以用于利用这种信息的广泛的应用，诸如安全系统、以及建筑照明和加热/冷却系统的操作和控制。还公开了使用无线网络内的信号强度测量来引导机器人(例如，室内机器人、清洁机器人、靠近室内环境的机器人、泳池清洁机器人、排水槽清洁机器人等)的操作的系统和方法。系统和方法可以利用来自部署在无线网络中的其它传感器(例如，光学传感器、图像传感器等)的数据，以增强在室内环境中操作的机器人的操作。
为此目的，还假设室内环境包括诸如在建筑物和其它结构周围的区域中的近室内环境，其中可能存在类似的问题(例如，附近的墙壁的存在等)。
用于确定运动和占用的现有方法通常用于安全系统和照明控制。这种信息通常不用于指导维护功能，诸如清洁机器人的操作。实际上，由于提供的信息可以用于识别可能需要清洁的室内环境的区域，因此这种信息可以用于指导其操作。
因此，期望实现一种运动和占用感测系统，其减少现有技术的运动和占用感测系统的上述缺点。然后，这样的系统可以用于改善室内监控和控制诸如安全系统和照明/加热/冷却控制系统的系统的功效和操作。此外，期望使用由诸如系统提供的信息来指导诸如清洁机器人的室内系统的操作。
在一个实施例中，与现有方法的节点的功耗相比，本设计的传感器节点消耗显著较少的功率，至少部分是由于使本设计的传感器节点的接收器在较短时间段内可操作。与需要频繁地重复时隙定义信号的现有方法相比，非重复时隙定义信号也节省时间并且减少网络拥塞和带宽需求。
在一个实施例中，可以利用电力可用性的不对称性来在无线非对称网络架构中提供长范围的通信，同时为由电池电源供电的节点保持长的电池寿命。在示例性实施例中，可以实现在通信节点之间20米的通信范围，同时在电池操作的节点中提供较长的电池寿命(例如，大约10年，或至少10年)。这可以通过实施根据本发明的实施例的能量感知网络协议来实现。具体地，可以使用具有基于网格的特征的树状网络架构，其中在树的终端上使用长寿命电池操作的节点。
在2015年1月29日提交的申请号为14/607,045的美国专利申请、2015年1月29日提交的申请号为14/607,047的美国专利申请、2015年1月29日提交的申请号为14/607,048的美国专利申请和2015年1月29日提交的申请号为14/607,050的美国专利申请中已经描述一种示例性的树状网络架构，其整体通过引用并入本文。在于2015年10月28日提交的申请号为14/925,889的美国专利申请中已经描述另一示例性无线网络架构。
无线传感器网络用于包括住宅、公寓、办公室和商业建筑物的室内环境，以及诸如停车场、人行道和花园的附近外部位置。无线传感器网络也可以用于具有电源的任何类型的建筑物、结构、围墙(enclosure)、车辆、船舶等中。传感器系统为传感器节点提供良好的电池寿命，同时保持长的通信距离。
系统可以主要具有用于标准通信(例如，节点识别信息、传感器数据、节点状态信息、同步信息、定位信息、其它用于无线传感器网络的信息、飞行时间(TOF)通信等)的树网络架构。
如果传感器节点仅具有与较高级别的集线器或节点的上行通信而不具有与另一集线器或节点的下行通信，则该传感器节点是终端节点。每个无线装置包括具有发射器和接收器(或收发器)以实现与集线器或其它传感器节点的双向通信的RF电路。
图1示出根据一个实施例的其中每组传感器节点被分配有用于通信的周期性保证时隙的主要具有网状网络功能性的树网络架构的系统。系统150可以基于正被触发的阈值准则(例如，至少一个节点的一定距离的移动、节点和集线器之间的路径长度的一定距离的改变)来建立用于确定位置传感器节点的网状网络架构。系统150包括集线器110、第一组195节点170、180和190以及第二组196节点120、124、128、130和132。传感器节点可以被分配到不同的组中。在另一示例中，组196被分成包括节点120和124的第一子组以及包括节点128、130和132的第二子组。在一个示例中，每个组(或子组)分配有用于与其它节点或集线器通信的不同的周期性保证时隙。
集线器110包括无线装置111，传感器节点120包括无线装置121，传感器节点124包括无线装置125，传感器节点128包括无线装置129，传感器节点130包括无线装置131，传感器节点132包括无线装置133，传感器节点170包括无线装置171，传感器节点180包括无线装置181，并且传感器节点190包括无线装置191。未示出的附加集线器可以与集线器110或其它集线器通信。集线器110与传感器节点双向通信。
这些通信包括无线非对称网络架构中的双向通信140至144、172、182和192。传感器节点基于通信161至166、173和183彼此双向通信，以为包括确定集线器和传感器节点的位置的不同的应用提供网状功能性。
在一个实施例中，集线器110的控制装置111被配置成执行指令以使用单个重复时隙定义信号为每组传感器节点确定或协商一个周期性保证时隙的定时。
集线器还被设计成与包括装置198的其它装置(例如，客户端装置、移动装置、平板装置、计算装置、智能装置、智能TV等)双向通信。
通过使用图1所示的架构，需要长电池寿命的节点可以最小化通信时消耗的能量，并且树层次结构中的较高级别的节点使用可用的能量源来实施或者可以可选地使用提供较高容量或传递较短电池寿命的电池。为了便于在电池操作的终端节点上实现长电池寿命，可以建立这些节点与它们的上级对应物(在下文中被称为最低级别的集线器)之间的通信，使得在最低级别的集线器和终端节点之间发生最小的发射和接收流量。
接收的信号强度指示符(RSSI)是由装置接收的RF信号的功率的度量。在其中多个节点正在以规则的周期与中央集线器以及彼此通信的示例性无线网络中，可以随时间测量和记录RSSI值。当任何给定节点感测来自网络内的RF信号时，它可以记载或记录相关联的RSSI值和信号源的来源。这可以在预定的例行/维护通信期间或按需执行。
图1示出示例性无线传感器网络中的通信。在该网络中，在一个或多个通信信令事件期间，RSSI可以由集线器和任何节点中的至少一个来测量，该一个或多个通信信令事件包括但不限于从集线器到一个或多个节点的通信、从节点到集线器的通信、或节点之间的通信。RSSI可以由集线器或任何节点针对集线器和所述节点之间的通信，或者甚至针对检测到的与集线器和另一节点之间的通信有关的信号来测量。
图2示出根据一个实施例的具有由无线网络架构中的集线器和多组无线节点发射的通信的示图200。示图200示出用于无线传感器网络中的通信的竖直轴(发射功率251)相对于水平轴(时间线250)。广播信标信号201至205在时间线250上被周期性地重复(例如，50毫秒、100毫秒、200毫秒等)。广播信标信号可以包括地址信息(例如，定义分配给物理网段上的通信的网络接口(例如，集线器)的唯一标识符的可选MAC地址信息)以及如结合已经通过引用整体并入的申请号为14/925,889的专利申请图6所描述的关于帧的信息。时隙定义信号(例如，申请号为14/925,889的专利申请的时隙定义信号656)已经被预先定义一次(非重复)，以定义与具有操作接收器的一组传感器节点的时间段220至223相对应的时隙。
在一个示例中，传感器检测使得传感器在下一保证时隙期间或可能在下一保证时隙之前产生和发射报警信号的触发事件。集线器接收报警信号并且基于接收的报警信号来确定动作(例如，重复使得所有节点唤醒的报警信号、使得报警信号被发送到房主、警察局、消防局、救护车等)。在唤醒其它传感器节点时，集线器可以从其它传感器接收附加通信。然后，集线器可以基于附加通信来确定适当的动作。例如，在从集线器接收唤醒信号之后，所有传感器可以捕获图像并且将图像发射到集线器用于分析。
本文讨论的集线器和节点之间的通信可以使用各种方式来实现，包括但不限于使用射频的直接无线通信、通过将信号调制到房屋、公寓、商业建筑物等内的电线上实现的电力线通信、使用诸如802.11a、802.11b、802.11n、802.11ac的标准WiFi通信协议和诸如对本领域普通技术人员将显而易见的其它这种Wifi通信协议的WiFi通信、诸如GPRS、EDGE、3G、HSDPA、LTE的蜂窝通信和诸如对本领域普通技术人员将显而易见的其它蜂窝通信协议、蓝牙通信、使用诸如Zigbee的众所周知的无线传感器网络协议的通信、以及对本领域普通技术人员显而易见的其它有线通信方案或无线通信方案。在一个示例中，RF通信具有大约500MHz到大约10GHz的频率范围(例如，大约900MHz、2.4GHz、5GHz等)。与IR通信相比，期望RF通信通过墙壁、玻璃和其它结构传输。可以在特定时间段(例如，每30至90秒)传输RF通信以确定传感器节点是否可操作。可以在特定时间段(例如，1至10秒)监控和分析RF通信，以确定在给定时间处接收的通信的功率级别。
终端节点和集线器之间的射频通信的实施可以以包括窄带、信道重叠、信道步进、多信道宽带和超宽带通信的各种方式来实施。
在一个实施例中，集线器可以指令节点中的一个或多个移位将来发射/接收通信的定时，以避免网络上的冲突。图3示出根据一个实施例的用于移位发射通信和接收通信以避免无线非对称网络架构的冲突的时间序列。图3示出根据一个实施例的用于集线器和无线非对称网络架构的节点1至4的发射时间线和接收时间线。最初，节点1在发射时间线(TX)的发射窗口310期间向集线器发射通信。在该实施例中，如集线器的连续接收窗口308所示，集线器连续地监听。然后，集线器计算节点1的发射窗口减去接收窗口间隔，以确定节点1的接收时间线(RX)的接收窗口312的定时。在集线器的发射窗口314期间，集线器向节点1发射通信，并且节点1的接收窗口312接收该通信。换言之，节点1的无线装置的RF电路的接收器(或收发器的接收器功能性)可操作以在接收窗口312期间接收以便接收通信。
以类似的方式，集线器与节点2通信或交易。节点2在节点2的发射时间线(TX)的发射窗口316期间向集线器发射通信。然后，集线器计算节点2的发射窗口减去接收窗口间隔，以确定节点2的接收时间线(RX)的接收窗口320的定时。在集线器的发射窗口318期间，集线器向节点2发射通信，并且节点2的接收窗口320接收该通信。
然后，集线器在节点3的发射窗口322期间检测来自节点3的通信，并且同时或在大约相同的时间处也在节点4的发射窗口324期间检测来自节点4的通信。在冲突时间330处，集线器检测到已经发生冲突331(例如，当集线器检测到该部分或全部发射是不可理解或不可逆的乱码时)。换言之，来自节点3和节点4的通信结合以形成在冲突时间330处或附近由集线器接收的不可理解的发射(例如，不可逆的乱码发射)。然后，集线器可以计算用于在不可理解或乱码的发射窗口(例如，发射窗口322和324)期间利用不可理解或乱码的发射的节点中的任何一个的下一个接收窗口。在节点3和节点4的下一个接收窗口(例如，接收窗口332和334)或任何其它后续接收窗口(例如，接收窗口345和347)中，具有发射窗口326的集线器可以指示冲突节点(例如，节点3和节点4)来使它们各自的发射窗口和接收窗口移位不同的时间延迟或时间段，如图3所示。在该示例中，从节点3的发射窗口322到发射窗口344的时间延迟或移位350小于从发射窗口324到节点4的发射窗口346的时间延迟或移位352，以便在发射窗口344和发射窗口346期间避免基于发射的冲突。
例如，该时间延迟或移位可以使用每个节点中的随机数生成器来随机地确定，或者可以由集线器确定和指示。集线器可以从可用的将来的窗口选择，并且将它们作为集合提供给冲突节点。然后，例如，这些冲突节点可以随机地选择这些可用的将来的窗口中的一个。一旦作出该选择，对于将来的窗口应当避免冲突。另一方面，如果在下一个窗口中再次发生冲突(例如，因为两个冲突节点碰巧选择相同的时间移位)，可以重复该进程直到避免所有冲突。以该方式，集线器可以对整个网络的操作进行判断，而不需要来自节点的显著复杂性，从而减少节点操作所需的能量。
图4A和图4B示出根据一个实施例的基于检测信号强度的变化以及检测运动或占用的节点位置估计方法。方法400和490的操作可以由无线装置、集线器(例如，设备)的无线控制装置或包括处理电路或处理逻辑的系统来执行。处理逻辑可以包括硬件(电路、专用逻辑等)、(诸如在通用计算机系统或专用机器或装置上运行的)软件或两者的组合。在一个实施例中，集线器至少部分地执行方法400和490的操作。至少一个传感器节点还可以至少部分地执行方法400和490的操作中的一些。
在操作401处，具有射频(RF)电路和至少一个天线的集线器将通信传输到无线网络架构(例如，无线非对称网络架构)中的多个传感器节点。在操作402处，RF电路和集线器的至少一个天线从多个传感器节点接收通信，该多个传感器节点均具有带有发射器和接收器以实现在无线网络架构中与集线器的RF电路双向通信的无线装置。在操作403处，具有无线控制装置的集线器(或节点)的处理逻辑最初使得传感器节点的无线网络被配置为第一网络架构(例如，基于网格的网络架构)一段时间(例如，预定时间段、足以用于定位的时间段等)。在操作404处，集线器(或节点)的处理逻辑使用用于在申请号为14/830,668的专利申请中公开的各个实施例中讨论的并且通过引用并入本文的飞行时间和信号强度技术中的至少一个的频道重叠、频道步进、多频道宽频带和超宽频带中的至少一个来确定至少两个节点(或所有节点)的定位。在操作406处，当完成至少两个网络传感器节点的定位之后，如果任何飞行时间测量正在发生并继续监控与至少两个节点的通信的信号强度，则集线器(或节点)的处理逻辑终止飞行时间测量。类似地，至少两个节点可以监控与集线器通信的信号强度。在操作408处，在完成定位时，集线器(或节点)的处理逻辑在第二网络架构(例如，基于树或树状的网络架构(或基于非网格的特征的树架构))中配置无线网络。在操作410处，集线器(或节点)的处理逻辑可以从至少一个传感器节点(或集线器)接收信息，该信息指示信号强度是否发生任何持续变化。然后，在操作412处，集线器(或节点)的处理逻辑确定(或者基于其自身或者基于从传感器节点中的至少一个接收的信息)是否已经存在到特定节点的信号强度的持续变化。如果已经存在，则方法返回到其中集线器的处理逻辑将网络配置为第一网络架构一段时间的操作402，并在操作404处使用用于本文公开的飞行时间和信号强度技术(例如，飞行时间和信号强度技术)中的至少一个的频道重叠、频道步进、多频道宽频带和超宽频带中的至少一个来重新触发定位。否则，如果特定节点的信号强度没有持续变化，则方法返回到操作408，并且网络继续具有第二网络架构。
图4B中示出用于确定无线网络架构中的运动或占用的方法490，在一个示例中，在到达图4A的操作406时，其中集线器(或至少一个传感器节点)的处理逻辑监控无线网络架构内的通信的信号强度。在另一示例中，图4B的操作与图4A的操作同时发生或独立于图4A的操作发生。在另一示例中，可以跳过图4B中的一个或多个操作，或者可以改变操作的顺序。
在操作430处，集线器(或至少一个传感器节点)的一个或多个处理单元(或处理逻辑)确定用于从多个传感器节点接收的RF通信的功率级别信息。在操作432处，集线器(或至少一个传感器节点)的处理逻辑确定接收的RF通信是否可以被识别或分类为具有基线功率级别以指示没有占用或运动的基线条件或者一个或多个阈值功率级别以指示无线网络架构内的运动条件或占用条件。例如，低于基线功率级别的第一阈值功率级别可以指示传感器节点对之间的人或宠物的运动，进一步低于基线功率级别的第二阈值功率级别可以指示较小的人或宠物的占用，并且进一步低于基线功率级别的第三阈值功率级别可以指示较大的人在传感器节点对之间的占用。高于基线功率级别的第四阈值功率级别可以指示反射表面或其它干扰是否位于传感器节点对之间。
在操作434处，集线器(或至少一个传感器节点)的处理逻辑基于接收的RF通信的功率级别信息(例如，基线条件、阈值功率级别等)确定在与无线网络架构相关联的环境(例如，室内环境、室外环境)内是否发生人或宠物的运动和人或宠物的占有中的至少一种。
在一个示例中，功率级别信息包括包含待与阈值RSSI值进行比较的RSSI的瞬时值的接收信号强度指示符(RSSI)信息，以分别确定是发生基线条件还是指示是否发生运动条件或占用条件的阈值功率级别条件。
在另一示例中，功率级别信息包括接收的信号强度指示(RSSI)信息，该RSSI信息用于确定RSSI变化的时间平均RSSI和频率分析中的至少一个，以确定运动条件或占用条件。
在操作436处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的、机器人的、集线器、传感器或机器人的处理逻辑的组合)基于指示室内环境区域内的占用的占用条件的确定来确定路径以引导机器人在环境内的移动。在一个示例中，选择路径以使机器人避免与占用者相邻(例如，与占用者相比机器人位于不同房间或区域)。在另一示例中，选择路径以使机器人与占用者紧密相邻(例如，3至10英尺、相同的房间或区域)。
在操作438处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的、机器人的、集线器、传感器或机器人的处理逻辑的组合)基于接收的RF通信的功率级别信息确定机器人在环境内的位置。所估计的位置可以有助于机器人的校准。
在操作440处，机器人的处理逻辑使机器人的图像捕获装置捕获室内环境内不同位置的图像数据。在操作442处，至少一个传感器节点(或集线器)的处理逻辑使得至少一个传感器的图像捕获装置捕获图像数据。
在操作442处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的、机器人的、集线器、传感器或机器人的处理逻辑的组合)基于机器人的图像数据、至少一个传感器的图像数据和接收的RF通信的功率级别信息确定机器人在环境内的映射。映射可以包括用于室内环境内的机器人的坐标系。
在操作444处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的、机器人的)确定环境内被认为是不正常的事件。事件可以至少部分地基于接收的RF通信的功率级别信息，并且还基于已经检测到事件(例如，打开窗户、解锁门、泄漏、湿度、温度变化等)的本地传感器。
在操作448处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的)生成至少一个通信以指示对事件的检测。在操作450处，处理逻辑(例如，集线器的、至少一个传感器节点的)将至少一个通信发射或发送到机器人。在操作452处，处理逻辑(例如，机器人的)使得机器人激活以响应于接收至少一个通信通过移动到接近检测的事件的位置来调查事件。在操作454处，处理逻辑(例如，机器人的)捕获与检测的事件相关联的区域的图像。在操作456处，处理逻辑(例如，机器人的)基于由机器人捕获的图像确定是否已经发生检测的事件。在操作458处，处理逻辑(例如，机器人的)生成并发射指示检测的事件是否已经由机器人确定的至少一个通信。
图5A示出根据一个实施例的用于基线条件的传感器网络的RSSI测量的曲线。无线节点510与无线传感器网络的无线节点511通信。信号强度(例如，RSSI测量)对时间的曲线505示出在基线条件期间，即在这些节点之间没有存在(例如人，宠物等)或干扰时，由一个RF装置(例如，节点510)从另一RF装置(例如，节点511)接收的示例RSSI值。应当注意的是，节点中的一个可以是集线器。在该基线条件下，在节点之间没有人存在的情况下，RSSI值表示具有相对较小的测量噪声的基线值(例如，40至50db)。
图5B示出根据一个实施例的用于存在条件的传感器网络的RSSI测量的曲线。无线节点510与无线传感器网络的无线节点511通信。信号强度(例如，RSSI测量)对时间的曲线520示出在存在条件期间，即在这些节点之间发生存在(例如人、宠物等)或干扰(例如，通常不位于节点之间的物体)时，一个RF装置(例如，节点510)从另一RF装置(例如，节点511)接收的示例RSSI值。应当注意的是，节点中的一个可以是集线器。在该存在条件下，例如，如果人在两个节点之间通过，则RSSI值与曲线505的值相比被改变。RSSI值的该变化可以用于识别存在和运动。这可以通过检测RSSI的瞬时值、通过使用RSSI的时间平均值、通过执行RSSI变化的频率分析并响应特定的变化频率、或者通过对本领域技术人员显而易见的其它这样的技术来实现。
在一个示例中，RSSI信号的第一部分522和第三部分524包括与曲线505的基线条件期间的RSSI值类似的值。第二部分523包括统计上低于第一部分和第三部分的值。用于基线条件和其他条件的不同签名可以确定并且然后用于匹配RSSI值的签名。人可能在第二部分523期间在节点510至511之间通过。不同的签名(例如，RSSI值小于基线值并且大于第二部分523)可以指示宠物或孩子已经在节点之间通过。
具有多个通信节点的网络可以用于绘制发生人体存在和运动的区域。图6示出根据一个实施例的具有在各个房间中展开的节点和位于中心的集线器的示例性建筑物(例如，房屋)。在一个示例中，经由预定义的用户输入或节点自身的自动定位知道节点的位置。在通过引用并入本文的申请号为14/830,668的申请中公开了定位系统和方法。在该示例中，节点621至628可以与集线器620通信并且在包括房间621至623(例如，卧室、办公室、储藏室等)、厨房/餐厅区域613、公共区域614和房间615(例如，起居室、开放区域)的不同房间中彼此通信。
图7示出根据一个实施例的在建筑物的不同区域中的个人或人们的可能运动的示例。在一个示例中，节点721至728可以与集线器720通信并且在包括房间721至723(例如，卧室、办公室、储藏室等)、厨房/餐厅区域713、公共区域714和房间715的不同房间中彼此通信。图7的节点和集线器可以位于与建筑物类似的位置中，并且与图6的节点和集线器相比具有类似的功能。
在图7中，在一个示例中，人经由路径760至765在位置750至755之间移动。传感器和集线器可以基于各种节点对之间的RSSI测量来监控人的移动。
图8示出根据一个实施例的基于在建筑物的不同区域中的个人或人们的可能运动的RSSI测量示例。在一个示例中，节点821至828可以与集线器820通信并且在包括房间821至823(例如，卧室、办公室、储藏室等)、厨房/餐厅区域813、公共区域814和房间815的不同房间中彼此通信。图8的节点和集线器可以位于建筑物内的类似的位置中，并且与图6和图7的节点和集线器相比具有类似的功能。给定如图7中的位置750至755和路径760至765所示的存在/运动模式，图8示出各种节点对之间的代表性RSSI测量，其中信号扰动(例如，曲线835、836、839至842示出信号扰动)针对运动区域中的对。这样的数据又可以向本地网络指示人们曾经存在于哪些区域。基于与阈值(存在运动和/或占用)相比的RSSI的瞬时值(没有存在或运动)、与模拟阈值相关的时间平均RSSI的比较、RSSI变化的频率分析、以及对本领域技术人员显而易见的其它这样的技术可以进行存在的确定。
在一个示例中，曲线830至834和837至838包括RSSI测量，其不包括来自人的存在或运动的扰动。这些RSSI测量可以类似于图5A中所示的基线条件。曲线835、836、839至842包括可能由在传感器对或传感器和集线器对之间通过的人而引起的扰动。
在一个示例中，对于曲线835，RSSI信号的第一部分850和第三部分852包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分851包括统计上低于第一部分和第三部分的值。用于基线条件和其他条件的不同签名可以确定并且然后用于匹配RSSI值的签名。人可能在第二部分851期间在节点825和另一节点(例如，826至828)对之间通过。对于曲线836，RSSI信号的第一部分853和第三部分855包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分854包括统计上低于第一部分和第三部分的值。人可能在第二部分854期间在节点826和另一节点(例如，824、825)配对之间通过。对于曲线839，RSSI信号的第一部分856和第三部分858包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分857包括统计上低于第一部分和第三部分的值。人可能在第二部分854期间在附近节点配对(例如，827和828等)之间通过。
对于曲线840，RSSI信号的第一部分859和第三部分861包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分860包括统计上低于第一部分和第三部分的值。人可能在第二部分854期间在附近节点配对(例如，827和826、828和824或825、821和826等)之间通过。
对于曲线841，RSSI信号的第一部分862和第三部分864包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分863包括统计上低于第一部分和第三部分的值。人可能在第二部分863期间在附近节点配对(例如，828和826等)之间通过。
对于曲线842，RSSI信号的第一部分865和第三部分867包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分866包括统计上低于第一部分和第三部分的值。人可能在第二部分866期间在附近节点配对(例如，828和826等)之间通过。
与基于PIR的测量相比，RSSI实施方式具有若干优点。与PIR等光学测量不同，RF测量不需要视线。这样，可以跨墙或通过墙和其它障碍物感测运动和存在。另外，RSSI测量对温度和光波动不敏感，这可能导致PIR误报。例如，阳光直射或反射到PIR传感器上会导致误报读数或错过读数(漏报)。
RSSI信息还可以用于检测占用。图9A和图9B示出根据一个实施例的基于RSSI测量来如何检测占用。在一个示例中，节点921至928可以与集线器920通信并且在包括房间921至923(例如，卧室、办公室、储藏室等)、厨房/餐厅区域913、公共区域914和房间915(例如，起居室、开放区域)的不同房间中彼此通信。给定如人970和人971所示的存在，图9B示出各个节点对之间的代表性RSSI测量，其中信号扰动(例如，曲线952示出信号扰动)针对房间911的区域中的对。这样的数据又可以向本地网络指示人们(例如，人970和971)曾经存在于哪些区域。基于与阈值(存在运动和/或占用)相比的RSSI的瞬时值(不存在运动和/或占用)、与模拟阈值相关的时间平均RSSI的比较、RSSI变化的频率分析、以及对本领域技术人员显而易见的其它这样的技术可以进行存在的确定。
在一个示例中，图9B的曲线950至951和955至962包括RSSI测量，其不包括来自人的存在或运动的扰动。这些RSSI测量可以类似于图5A中所示的基线条件。曲线952包括可能由在传感器对或传感器和集线器对之间通过的至少一个人而引起的扰动。
在一个示例中，对于曲线952，RSSI信号的第一部分953和第三部分954包括与曲线505的基线条件(例如，曲线505)期间的RSSI值类似的值。第二部分954包括统计上低于第一部分的值。用于基线条件和其他条件的不同签名可以确定并且然后用于匹配RSSI值的签名。至少一个人可能在第二部分954期间在节点923和另一节点(例如，924、925、集线器920)配对之间通过。
该信息可以促进适当的动作，诸如控制家庭安全系统的操作、控制照明、加热或冷却的操作、或者调度自主清洁机器人。例如，关于发生重大活动的家庭区域的信息可以被用于使清洁机器人优先清洁那些区域。作为另一示例，运动检测可以被用于使清洁机器人对特定房间的清洁去优先，以避免给当时房间的占用者带来不便。图8示出基于使用RSSI的累积占用估计的根据一个实施例的具有路径870的机器人的示例，其中机器人优先清洁具有高检测占用率的区域(例如，813、815)。图9B示出具有路径970的机器人的示例，其中机器人对具有当前占用者的区域(例如，房间911)的清洁去优先以免给他们带来不便。机器人清洁不具有占用者的其它区域。
RSSI测量还可以被用于相对定位。例如，这可以用于引导室内机器人、无人机或在室内环境中移动的其它这样的装置。通常，当两个通信装置最接近时，RSSI信号最强(对于可能存在干扰信号或可能存在多径信号的情况有一些例外)。作为示例，这可以用于识别清洁机器人感兴趣的区域，而不需要知道绝对节点位置。在图7、图8、图9A和图9B所示的样本建筑物(例如，房屋)中，根据一个实施例，清洁机器人可以遵循如图10所示的清洁模式。建筑物1000包括房间1010至1012、厨房/餐厅区域1013、房间1015和公共区域1014。在路径1050期间，机器人1090将接近节点1020至1028和集线器1020中的大部分或全部，并且可能将通过相关联的节点区域1031至1038。如果机器人1090配备有RF接收器并且可以用作RF装置，则可以在机器人和所有节点之间执行RSSI测量。当它接近个别节点时，与该节点相关联的RSSI值将增加。通过使用这一点，机器人可以确定节点相对于其路径的位置。如果机器人具有映射或路径记忆功能，则它可以将自身导航到任何感兴趣的节点。一旦机器人已经相对于其自己的房屋地图或路径历史记录定位节点，就可以将其自动调度到任何节点区域。这可以与本文所讨论的存在/活动的RSSI测量组合。然而，以该方式，节点相对于房屋地图的绝对位置不是必需的。
本文的技术还可以利用基于图像的映射技术。这样的技术已经被部署在诸如iRobot 900系列的一些室内机器人中。通过移动机器人基于图像的区域映射的当前实现依赖于机器人移动通过环境时拍摄的图像。这是基于图像的同时定位和映射(SLAM)的基础。在清洁机器人的示例中，它在图像移动通过其环境时捕获图像并分析这些图像以确定其在环境中的位置。图像信息可以与来自机器人的其它传感数据(例如，加速度、方向等)组合以便更好地映射。然而，成像数据受到通常是地板水平的机器人的有利位置的限制。可以通过从不同的有利位置引入环境的附加图像来改进整体映射。例如，家庭监控和/或安全系统可以包括房屋的每个房间或区域的一个或多个图像捕获装置(例如，摄像机、传感器等)。这些通常被安装在地板上方或离地板一定距离(例如，4至7英尺)。将来自这种视角的图像与从地板水平的机器人拍摄的图像组合可以提供对环境的更好的表示。这在根据一个实施例的图11中示意性地示出。区域1100包括地板1102、机器人1110、椅子1120至1121、桌子1122和图像捕捉装置1130至1131。在该示例中，机器人1110捕获点1150至1155，图像捕获装置1130捕获点1153至1156，并且图像捕获装置1131捕获点1151、1152和1157至1159。
可以使用由无线网络提供的定位来增强和/或改进基于图像的映射的准确性。在一个实施例中，机器人可以捕获传感器的图像并且可以基于经由无线网络确定的定位信息来确定机器人位置。在另一实施例中，机器人和/或传感器节点可以配备光学发射器和检测器，使得机器人和/或传感器节点检测来自一个或另一个的光发射以识别接近度；然后，这可以与网络提供的定位信息组合以提高映射准确性。
因此，机器人可以在其正在移动时请求房间的图像。可以分析图像以识别机器人的存在。与图像捕获装置(例如，摄像机)的已知位置组合的这一点可以被用于进一步改善通过机器人或摄像机系统的映射。随后，机器人可以在图像捕获装置的视野内请求其自身内的图像。这种图像可以被用于提高通过机器人的定位精度。例如，如果机器人在其视野中识别出两个物体(诸如椅子和桌子)，则图像捕捉装置还可以在相同的视野内捕获机器人的图像和感兴趣的物体。因此，可以计算机器人与物体的相对位置。
此外，如果图像捕获装置(例如，摄像机)的位置是已知的，则当机器人移动通过视野时，可以从机器人的图像获得更多信息。作为示例，机器人可以以已知、恒定的速度移动。如果视图1200和1210的两个图像以如图12所示的已知的时间间隔拍摄，则该时间信息可以与在视野内行进的机器人速度和距离d组合，以计算在视野内摄像机与机器人的相对距离以及其它物体的距离，如图12所示。在一个示例中，在时间t0处捕获第一视图1200，并且在时间t1处捕获第二视图1210。每个视图包括椅子1240至1241和桌子1242。
当机器人(或另一物体)移动通过单个或多个摄像机的视野时捕获机器人(或另一物体)的图像也可以提高摄像机的定位。在通过两个摄像机可见的移动物体的情况下，不同摄像机的视野中的相对位置变化可以用于估计摄像机相对于彼此的位置。另外，如果清洁机器人生成环境的其自身的地图，则其自身的地图内的机器人位置可以与其在摄像机定位地图中的估计位置结合使用，以用于更好的整体环境映射。
可以从传感器网络和机器人获得的组合数据和动作可用于增强各种室内功能。例如，根据一个实施例，机器人可用于跟踪室内环境中的财产，如图13的视图1300所示。机器人的图像捕获装置(例如，摄像机)具有视野1300。在一个实施例中，这可以与由SLAM和/或无线网络提供的位置有关。机器人可以将资产位置、移动或缺席传送到无线网络。视图1300中的财产包括灯1310、椅子1311、时钟1312、奖杯1313等。该信息可以用于例如提供改进的家庭安全性。
在另一实施例中，机器人可以与无线网络结合使用以提供室内条件的验证。图14A和图14B示出根据一个实施例的机器人如何用于确认建筑物或室内环境中的事件(例如，窗户打开、检测到漏水等)。在该示例中，节点1421至1428可以与集线器1420通信并且在包括房间1421至1423(例如，卧室、办公室、储藏室等)、厨房/餐厅区域1413、公共区域1414和房间1415(例如，起居室、开放区域)的不同房间中彼此通信。
通过使用位于无线网络的房间1411中的传感器(例如，传感器1423、开/关传感器1458等)，可以已经检测房间1411中的窗户的打开。当未预期到窗户打开时，在打开条件下对窗户的感测可以导致检测传感器或集线器引起打开窗户事件1457。在一个示例中，检测传感器向集线器发送指示检测到打开窗户的通信，并且然后集线器产生打开窗户事件。
在另一示例中，通过使用位于无线网络的区域1413中的传感器(例如，传感器1425、无线网络的泄漏和/或湿度检测器1459等)，可能已经在厨房/餐厅区域1413附近检测到泄漏。对泄漏或湿度的感测可以导致检测传感器、检测器或集线器引起泄漏/湿度事件1454。在一个示例中，检测传感器或检测器向集线器发送指示检测到泄漏/湿度的通信，并且然后集线器生成泄漏/湿度事件。
具有用于机器人充电的机器人站1450和其它机器人操作的机器人1452可以确认各种类型的事件(例如，事件1457、事件1454等)。机器人1452可以从集线器1420或无线传感器网络的任何传感器接收通信。通信可以指示事件检测。响应于接收事件检测通信，机器人可以被定位在区域1413中以具有视图1453。机器人1452可以捕获一个或多个图像或视频以确认泄漏/湿度检测事件1454。在另一示例中，已经从一个或多个集线器接收到打开窗户检测通信的机器人1452可以被定位在房间1411中以具有视图1456。机器人1452可以捕获一个或多个图像或视频以确认打开窗户事件1457。
根据本发明的实施例，集线器可以以多种方式物理地实施。图15A示出根据一个实施例的实施为用于电力出口的覆盖层1500的集线器的示例性实施例。覆盖层1500(例如，面板)包括集线器1510和将集线器联接到电插座1502的连接1512(例如，通信链路、信号线、电连接等)。可选地(另外地)，集线器联接到插座1504。为了安全和美观的目的，覆盖层1500覆盖或包围电插座1502和1504。
图15B示出根据一个实施例的实施为用于电力出口的覆盖层1500的集线器1520的框图的分解图的示例性实施例。集线器1520包括电源整流器1530，其将周期性地反向的交流电(AC)转换成仅在一个方向上流动的直流电(DC)。电源整流器1530经由连接1512(例如，通信链路、信号线、电连接等)从插座1502接收AC并且将AC转换成DC，以经由连接1532(例如，通信链路、信号线、电连接等)向控制器电路1540供电并且以经由连接1534(例如，通信链路、信号线、电连接等)向RF电路1550供电。控制器电路1540包括存储器1542或联接到存储由控制器电路1540的处理逻辑1544(例如，一个或多个处理单元)执行的指令的存储器，以控制如本文所讨论的集线器的操作(例如，形成和监控无线非对称网络、定位、确定占用和运动、事件识别和验证、引导机器人操作等)。RF电路1550可以包括用于经由天线1552发送和接收与无线传感器节点的双向通信的收发器或单独的发射器1554和接收器1556功能性。RF电路1550经由连接1534(例如，通信链路、信号线、电连接等)与控制器电路1540双向通信。集线器1520可以是无线控制装置1520或者组合的控制器电路1540、RF电路1550和天线1552可以形成如本文所讨论的无线控制装置。
图16A示出根据一个实施例的实施为用于在计算机系统、设备或通信集线器中部署的卡的集线器的示例性实施例。卡1662可以如箭头1663所示被插入到系统1660(例如，计算机系统、设备或通信集线器)中。
图16B示出根据一个实施例的实施为用于在计算机系统、设备或通信集线器中部署的卡的集线器1664的框图的示例性实施例。集线器1664包括电源1666，其经由连接1674(例如，通信链路、信号线、电连接等)向控制器电路1668提供功率(例如，DC电源)并且经由连接1676(例如，通信链路、信号线、电连接等)向RF电路1670提供功率。控制器电路1668包括存储器1661或联接到存储由控制器电路1668的处理逻辑1663(例如，一个或多个处理单元)执行的指令的存储器，以控制如本文所讨论的用于在无线非对称网络内形成、监测和通信的集线器的操作。RF电路1670可以包括用于经由天线1678发送和接收与无线传感器节点的双向通信的收发器或单独的发射器1675和接收器1677功能性。RF电路1670经由连接1672(例如，通信链路、信号线、电连接等)与控制器电路1668双向通信。集线器1664可以是无线控制装置1664或者组合的控制器电路1668、RF电路1670和天线1678可以形成如本文所讨论的无线控制装置。
图16C示出根据一个实施例的在设备(例如，智能洗衣机、智能冰箱、智能恒温器、其它智能设备等)中实施的集线器的示例性实施例。设备1680(例如，智能洗衣机)包括集线器1682。
图16D示出根据一个实施例的在设备(例如，智能洗衣机、智能冰箱、智能恒温器、其它智能设备等)中实施的集线器1684的框图的分解图的示例性实施例。集线器包括电源1686，其经由连接1696(例如，通信链路、信号线、电连接等)向控制器电路1690提供功率(例如，DC电源)并且经由连接1698(例如，通信链路、信号线、电连接等)向RF电路1692提供功率。控制器电路1690包括存储器1691或联接到存储由控制器电路1690的处理逻辑1688(例如，一个或多个处理单元)执行的指令的存储器，以控制如本文所讨论的用于形成、监测和执行无线非对称网络的定位的集线器的操作。RF电路1692可以包括用于经由天线1699发送和接收与无线传感器节点的双向通信的收发器或单独的发射器1694和接收器1695功能性。RF电路1692经由连接1689(例如，通信链路、信号线、电连接等)与控制器电路1690双向通信。集线器1684可以是无线控制装置1684或者组合的控制器电路1690、RF电路1692和天线1699可以形成如本文所讨论的无线控制装置。
在一个实施例中，用于提供无线非对称网络架构的设备(例如，集线器)包括用于存储指令的存储器、用于执行指令以建立和控制无线非对称网络架构中的通信的集线器的处理逻辑(例如，一个或多个处理单元、处理逻辑1544、处理逻辑1663、处理逻辑1688、处理逻辑1763、处理逻辑1888)、包括用于在无线非对称网络架构中发射和接收通信的多个天线(例如，天线1552、天线1678、天线1699、天线1311、1312和1313等)的射频(RF)电路(例如，RF电路1550、RF电路1670、RF电路1692、RF电路1890)。RF电路和多个天线将通信发射到多个传感器节点(例如，节点1、节点2)，每个传感器节点包括具有发射器和接收器(或收发器的发射器和接收器功能性)以实现在无线非对称网络架构中与该设备的RF电路的双向通信的无线装置。处理逻辑(例如，一个或多个处理单元)被配置为执行指令以协商用于多个传感器节点的至少一个周期性保证时隙的定时从而使其能够与装置周期性地双向通信并且基于接收的RF通信的功率级别确定无线网络架构内的运动和占用中的至少一个。
在一个示例中，集线器的一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于确定与无线网络架构相关联的室内环境中的人或宠物的运动以及人或宠物的占用来确定无线网络架构内的运动和占用中的至少一个。
在一个示例中，集线器的一个或多个处理单元被配置为执行指令以确定接收的RF通信的功率级别，该指令包括识别具有基线功率级别的第一组RF通信以指示基线条件以及识别具有阈值功率级别的第二组RF通信以指示无线非对称网络内的运动条件或占用条件。
在一个示例中，功率级别包括接收的信号强度指示(RSSI)信息，该RSSI信息包括待与阈值级别的RSSI阈值进行比较的基线级别的RSSI基线值以确定运动条件或占用条件。
在一个示例中，多个传感器节点包括第一组传感器节点和第二组传感器节点。第一组传感器节点中的至少一个的发射器被配置成在第一周期性保证时隙期间可操作，并且第二组传感器节点中的至少一个的发射器被配置成在第一周期性保证时隙或第二周期性保证时隙期间可操作。
各种电池可以被用于无线传感器节点，其包括诸如锂离子、亚硫酰氯锂、氧化锰锂、锂聚合物、磷酸锂的锂基化学物质以及诸如对本领域普通技术人员将显而易见的其它化学物质。可以使用的附加化学物质包括镍金属氢化物、标准碱性电池化学物质、银锌和锌空气电池化学物质、标准碳锌电池化学物质、铅酸电池化学物质、或诸如对本领域普通技术人员将显而易见的任何其它化学物质。本发明还涉及一种用于执行本文所述操作的设备。该装置可以为所需目的而特别地构造，或者其可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可以被存储在计算机可读存储介质中，诸如，但不限于，任何类型包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘的磁盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或适于存储电子指令的任何类型的介质。
本文呈现的算法和显示器并不固有地与任何特定的计算机或其它设备相关。各种通用系统可以根据本文的教导与程序一起使用，或者其可以证明构造更专用的装置来执行所需的方法操作是方便的。
图17示出根据一个实施例的传感器节点的框图。传感器节点1700包括电源1710(例如，能量源、电池电源、原电池、可再充电电池等)，其经由连接1774(例如，通信链路、信号线、电连接等)向控制器电路1720提供功率(例如，DC电源)，经由连接1776(例如，通信链路、信号线、电连接等)向RF电路1770提供功率，并且经由连接1746(例如，通信链路、信号线、电连接等)向感测电路1740提供功率。控制器电路1720包括存储器1761或联接到存储由控制器电路1720的处理逻辑1763(例如，一个或多个处理单元)执行的指令的存储器，以控制如本文所讨论的传感器节点的操作(例如，形成和监控无线非对称网络、定位、确定占用和运动、事件识别和验证、引导机器人操作等)。RF电路1770(例如，通信电路)可以包括用于经由天线1778发送和接收与集线器和可选的无线传感器节点的双向通信的收发器或单独的发射器1775和接收器1777功能性。RF电路1770经由连接1772(例如，电连接等)与控制器电路1720双向通信。感测电路1740包括各种类型的感测电路和传感器，其包括图像传感器和电路1742、水分传感器和电路1743、温度传感器和电路、湿度传感器和电路、空气质量传感器和电路、光传感器和电路、运动传感器和电路1744、音频传感器和电路1745、磁传感器和电路1746以及传感器和电路n等。
图18示出根据一个实施例的具有集线器的系统1800的框图。系统1800包括集线器1882或无线非对称网络架构的中心集线器或与集线器1882或无线非对称网络架构的中心集线器集成。系统1800(例如，计算装置、智能TV、智能设备、通信系统等)可以与发送和接收无线通信的任何类型的无线装置(例如，蜂窝电话、无线电话、平板电脑、计算装置、智能TV、智能设备等)通信。系统1800包括处理系统1810，其包括控制器1820和处理单元1814。处理系统1810分别经由一个或多个双向通信链路或信号线1898、1818、1815、1816、1817、1813、1819、1811与集线器1882、输入/输出(I/O)单元1830、射频(RF)电路1870、音频电路1860、用于捕获一个或多个图像或视频的光学装置1880、用于确定系统1800的运动数据(例如，在三维中)的可选运动单元1844(例如，加速度计、陀螺仪等)、电源管理系统1840和机器可访问的非暂时介质1850通信。
集线器1882包括电源1891，其经由连接1885(例如，通信链路、信号线、电连接等)向控制器电路1884提供功率(例如，DC电源)并且经由连接1887(例如，通信链路、信号线、电连接等)向RF电路1890提供功率。控制器电路1884包括存储器1886或联接到存储由控制器电路1884的处理逻辑1888(例如，一个或多个处理单元)执行的指令的存储器，以控制如本文所讨论的集线器的操作(例如，形成和监控无线非对称网络、定位、确定占用和运动、事件识别和验证、引导机器人操作等)。RF电路1890可以包括用于经由天线1896发送和接收与无线传感器节点的双向通信的收发器或单独的发射器(TX)1892和接收器(RX)1894功能性。RF电路1890经由连接1889(例如，通信链路、信号线、电连接等)与控制器电路1884双向通信。集线器1882可以是无线控制装置1884或者组合的控制器电路1884、RF电路1890和天线1896可以形成如本文所讨论的无线控制装置。
系统的RF电路1870和天线1871或集线器1882的RF电路1890和天线1882被用于通过无线链路或网络将信息发送和接收到本文讨论的集线器或传感器节点的一个或多个其他无线装置。音频电路1860联接到音频扬声器1862和麦克风1064，并且包括用于处理语音信号的已知电路。一个或多个处理单元1814经由控制器1820与一个或多个机器可访问的非暂时介质1850(例如，计算机可读介质)通信。介质1850可以是可以存储由一个或多个处理单元1814使用的代码和/或数据的任何装置或介质(例如，存储装置、存储介质)。介质1850可以包括存储器层级，包括但不限于高速缓存、主存储器和辅助存储器。
介质1850或存储器1886存储体现本文所述的任何一种或多种方法或功能的一组或多组指令(或软件)。软件可以包括操作系统1852、用于建立、监测和控制无线非对称网络架构的网络服务软件1856、通信模块1854、以及应用1858(例如，家庭或建筑安全应用、家庭或建筑物完整性应用、机器人应用、开发人员应用等)。在由装置1800的其执行期间，软件还可以完全地或至少部分地驻留在介质1850、存储器1886、处理逻辑1888内或驻留在处理单元1814内。图14所示的部件可以被实施为包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路的硬件、软件、固件或其任何组合。
通信模块1854使得能够与其它装置通信。I/O单元1830与不同类型的输入/输出(I/O)装置1834(例如，显示器、液晶显示器(LCD)、等离子体显示器、阴极射线管(CRT)、触摸显示装置或用于接收用户输入和显示输出的触摸屏、可选的字母数字输入装置)通信。
在前面的说明书中，已经参照本发明的特定示例性实施例描述本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变型和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种用于提供无线非对称网络的系统，其包括：
集线器，其具有一个或多个处理单元和至少一个天线，以用于在所述无线非对称网络中发射和接收射频通信，即RF通信；以及
多个传感器节点，所述多个传感器节点均具有带有发射器和接收器的无线装置以实现在所述无线非对称网络中与所述集线器双向RF通信，其中所述集线器的一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于RF通信的功率级别来确定所述无线非对称网络内的运动和占用中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述集线器的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令，从而基于确定与所述无线不对称网络相关联的室内环境中的人或宠物的运动以及人或宠物的占用来确定所述无线非对称网络内的运动和占用中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述集线器的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令以确定接收的RF通信的基线功率级别以指示基线条件并且确定接收的RF通信的阈值功率级别以指示所述无线非对称网络内的运动条件或占用条件，其中所述阈值功率级别是小于所述基线功率级别的预定阈值。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述集线器的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于从所述多个传感器节点接收RF通信来确定所述多个传感器节点的位置信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器具有彼此间隔的阈值密度，以确定基线功率级别和阈值功率级别。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一集线器由主电源供电并且所述多个传感器节点由电池电源供电以形成所述无线非对称网络。
7.根据权利要求1所述的系统，其中利用所述集线器和所述多个传感器节点的可用功率的不对称性，以基于低占空比网络在所述多个传感器节点的无线传感器网络中提高电池寿命和通信范围，从而减少所述无线传感器网络中的所述多个传感器节点的发射相关的能量消耗。
8.一种设备，其包括：
存储器，其用于存储指令；
一个或多个处理单元，其执行指令从而在无线网络架构中监控多个传感器节点；以及
射频电路，即RF电路，其用于将RF通信发射到所述多个传感器节点并且从所述多个传感器节点接收RF通信，所述多个传感器节点均具有带有发射器和接收器的无线装置以实现在所述无线网络架构中与所述设备的所述RF电路双向通信，其中所述设备的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令以协商所述多个传感器节点的至少一个周期性保证时隙的定时以使其能够与所述设备周期性地双向通信并且基于所接收的RF通信的功率级别确定所述无线网络架构内的运动和占用中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述集线器的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令以基于确定与所述无线网络架构相关联的室内环境中的人或宠物的运动以及人或宠物的占用来确定所述无线网络架构内的运动和占用中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述集线器的所述一个或多个处理单元被配置为执行指令以确定接收的RF通信的功率级别，所述指令包括识别具有基线功率级别的第一组RF通信以指示基线条件以及识别具有阈值功率级别的第二组RF通信以指示所述无线非对称网络内的运动条件或占用条件。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述功率级别包括接收的信号强度指示信息，即RSSI信息，所述RSSI信息包括待与所述阈值级别的RSSI阈值进行比较的基线级别的RSSI基线值以确定运动条件或占用条件。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述多个传感器节点包括第一组传感器节点和第二组传感器节点，其中所述第一组传感器节点中的至少一个的发射器被配置为在第一周期性保证时隙期间可操作，并且所述第二组传感器节点中的至少一个的发射器被配置为在第二周期性保证时隙期间可操作。
13.一种用于确定无线网络架构中的运动或占用的方法，其包括：
利用包括集线器的至少一个天线的射频电路，即RF电路，向所述无线网络架构中的多个传感器节点发射RF通信；
利用包括所述集线器的至少一个天线的所述RF电路从所述多个传感器节点接收RF通信，所述多个传感器节点均具有带有发射器和接收器以实现在所述无线网络架构中与所述集线器的所述RF电路双向RF通信的无线装置；
利用所述集线器的一个或多个处理单元或传感器节点来确定用于从所述多个传感器节点接收的RF通信的功率级别信息；以及
基于所接收的RF通信的所述功率级别信息来确定与所述无线网络架构相关联的室内环境内的人或宠物的运动以及人或宠物的占用中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
利用所述集线器的所述一个或多个处理单元来确定第一组接收的RF通信的基线功率级别以指示基线条件并且确定第二组接收的RF通信的阈值功率级别以指示所述无线网络架构内的运动条件或占用条件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述功率级别信息包括接收的信号强度指示信息，即RSSI信息，所述RSSI信息包括待与阈值进行比较的RSSI的瞬时值以确定运动条件或占用条件。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述功率级别信息包括接收的信号强度指示信息，即RSSI信息，所述RSSI信息用于确定RSSI变化的时间平均RSSI和频率分析中的至少一个，以确定运动条件或占用条件。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
基于指示所述室内环境的区域内的占用的所述占用条件的确定来确定路径以引导机器人在所述室内环境内的移动。
18.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
基于所接收的RF通信的所述功率级别信息确定机器人在所述室内环境中的位置。
19.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
利用机器人捕获图像数据；
利用所述多个传感器中的至少一个传感器捕获图像数据；
基于所述机器人的图像数据、所述至少一个传感器的图像数据和所接收的RF通信的所述功率级别信息来确定所述机器人在所述室内环境内的映射。
20.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
确定在所述室内环境中被认为不正常的事件；
利用所述集线器或至少一个传感器生成至少一个通信以指示对所述事件的检测；
将所述至少一个通信发送到所述机器人；
通过移动到接近所检测的事件的位置来激活所述机器人以调查所述事件；
捕获与所述事件相关联的区域的图像；以及
基于由所述机器人捕获的图像确定是否已经发生所述事件。
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