CN108861925B - 用于电梯和自动门系统的自校准传感器 - Google Patents

用于电梯和自动门系统的自校准传感器 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种自校准传感器系统，且所述系统包含：一个或多个传感器，所述传感器支撑性地安置于界定一个或多个孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；以及处理器。所述一个或多个传感器中的每一传感器被配置成跟踪接近于所述一个或多个孔口中的至少一个孔口的个人。所述处理器被配置成从对所述个人的所述跟踪的分析确定所述一个或多个传感器中的每一传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的位置和定向中的一个或多个。

Description

用于电梯和自动门系统的自校准传感器
背景技术
以下描述涉及电梯系统和自动门系统，且更特定来说，涉及用于与电梯系统和自动门系统一起使用的自校准深度传感器。
常规的人群传感器通常安装于它们所用于的电梯门或自动门上方的中心位置。如果传感器的安装出于任何原因(即，由于建筑或美学考虑)而偏离中心，那么必须手动测量安装的几何参数且输入到对应系统中。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供一种自校准传感器系统，且所述系统包含：一个或多个传感器，所述传感器支撑性地安置于界定一个或多个孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；以及处理器。所述一个或多个传感器中的每一传感器被配置成跟踪接近于所述一个或多个孔口中的至少一个孔口的个人。所述处理器被配置成从对所述个人的所述跟踪的分析确定所述一个或多个传感器中的每一传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的位置和定向中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，所述一个或多个传感器中的至少一个传感器包含深度传感器。
根据额外或替代实施方案，所述处理器被配置成激活所述一个或多个传感器以感测所述个人进行跟踪，且从所述一个或多个传感器接收与所述感测相关联的数据。
根据额外或替代实施方案，所述处理器响应于外部命令而激活所述一个或多个传感器以感测所述个人进行跟踪。
根据额外或替代实施方案，所述处理器被配置成辨识接近于所述一个或多个孔口中的任一孔口的扼流点。
根据额外或替代实施方案，所述处理器被配置成估计所述一个或多个孔口中的任一孔口的位置和几何形状。
根据额外或替代实施方案，所述处理器被配置成从对所述个人的所述跟踪的所述分析确定所述一个或多个传感器中的每一传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个，作为所述一个或多个传感器中的对应一个或多个传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的已界定点的偏移、偏航、俯仰和横滚中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，对所述个人的所述跟踪的所述分析产生所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的位置，从所述位置能够导出所述一个或多个传感器中的所述对应一个或多个传感器的所述位置和所述定向中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，提供一种电梯系统，且所述系统包含控制器，所述控制器能够基于根据权利要求1所述的自校准传感器系统的所述一个或多个传感器的读数而在一旦确定所述一个或多个传感器中的所述每一传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个便进行操作。
根据额外或替代实施方案，提供一个或多个自动门系统，且所述系统包含控制器，所述控制器能够基于根据权利要求1所述的自校准传感器系统的所述一个或多个传感器的读数而在一旦确定所述一个或多个传感器中的每一传感器相对于所述一个或多个孔口中的所述至少一个孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个便进行操作。
根据额外或替代实施方案，所述控制器进一步能够基于额外传感器的反馈读数而操作。
根据本公开的另一方面，提供一种安装自校准传感器系统的方法，且所述方法包含：将传感器支撑性地安置于界定孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；配置所述传感器以跟踪接近于所述孔口的个人；以及从对所述个人的所述跟踪的分析确定所述传感器相对于所述孔口的位置和定向中的一个或多个。
根据本公开的又另一方面，提供一种操作自校准传感器系统的方法。所述方法包含：将传感器支撑性地安置于界定孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；激活所述传感器以跟踪接近于所述孔口的个人；以及从对所述个人的所述跟踪的分析确定所述传感器相对于所述孔口的位置和定向中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，所述传感器包含深度传感器。
根据额外或替代实施方案，所述激活所述传感器以跟踪所述个人是响应于外部命令而进行。
根据额外或替代实施方案，所述激活所述传感器以跟踪所述个人是自动的。
根据额外或替代实施方案，所述确定包含从对所述个人的所述跟踪的所述分析确定所述传感器相对于所述孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个，作为所述传感器相对于所述孔口的已确定点的偏移、偏航、俯仰和横滚中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，对所述个人的所述跟踪的所述分析包含产生具有已加权不确定度的所述孔口的位置，从所述位置能够导出所述传感器的所述位置和所述定向中的一个或多个。
根据额外或替代实施方案，提供一种操作电梯系统的方法，且所述方法包含基于自校准传感器系统的所述传感器的读数在所述确定所述传感器相对于所述孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个之后发出电梯呼叫以将电梯带到所述孔口。
根据额外或替代实施方案，提供一种操作自动门系统的方法，且所述方法包含基于自校准传感器系统的所述传感器的读数在所述确定所述传感器相对于所述孔口的所述位置和所述定向中的一个或多个之后自动操作自动门。
从以下结合附图做出的描述将更显而易见这些和其它优点及特征。
附图简要说明
在说明书的结论处的权利要求书中具体指出且清楚地要求视为本公开的主题。本公开的前述和其它特征及优点从以下结合附图做出的详细描述中显而易见，附图中：
图1是根据实施方案的自校准传感器系统的自顶向下视图；
图2是根据实施方案的部署于自动门系统中的自校准传感器系统的自顶向下视图；
图3是根据实施方案的部署于电梯系统中的自校准传感器系统的自顶向下视图；
图4是根据实施方案的图1至3的自校准传感器系统的结构的示意图；
图5A是由图1至4的自校准传感器系统的处理器产生的空间图的图形描绘；
图5B是由图1至4的自校准传感器系统的处理器产生的空间图的图形描绘；
图5C是由图1至4的自校准传感器系统的处理器产生的空间图的图形描绘；
图5D是由图1至4的自校准传感器系统的处理器产生的空间图的图形描绘；
图6是包含图5A-D的空间图的图示的综合空间图；
图7是图示了感测和跟踪多个个人的实际综合空间图；
图8是说明根据实施方案的安装自校准传感器系统的方法的流程图；以及
图9是说明根据实施方案的用于自校准传感器系统的传感器自校准的方法的流程图。
具体实施方式
如下文将描述，为电梯系统和自动门系统提供自校准传感器，使得如果自校准传感器安装于相对于对应电梯门或自动门的偏离中心的位置，那么自校准传感器可以进行自校准且避免了安装者手动测量和输入位置数据的任何需要。自校准传感器通过从观测到的通信量自动检测相对于自校准传感器的门位置且接着通过计算用于意图确定逻辑的几何参数而操作。即，接近于电梯或自动门的个人的轨迹和排队行为的统计分析指示那些门的位置。具体来说，被界定为轨迹丢失的位置的轨迹端点的统计聚类(例如，使用期望最大化算法)指示人流中的扼流点。可能位于邻接走廊、电梯门或自动门处的扼流点可以通过速度和排队(例如，通过使用具有适当阈值的速度和位置的高斯混合模型)而在统计上区别于轨迹发源或丢失的其它点。一旦已知门位置，便可以计算特定几何参数(例如，为跨越门位置的线性高斯拟合的±3σ)。另外，虽然一些传感器并不检测距门在大约0.5m-1.0m以内的个人，但是以下公开内容包含复杂轨迹分析，所述分析可以应用于计算不确定度以对估计进行“加权”。在多个门的情况下，可以通过使用例如深度学习算法等基于学习的方法计算的意图来进行加权。最后，应了解对于准确参数确定所需的人流数据的量将取决于电梯或自动门使用。此数据量可以通过监视参数估计的收敛来自动确定。
参考图1至3，提供自校准传感器系统10且部署以在环境20中使用。如图1至3中所示，环境20包含墙壁21，所述墙壁被形成为界定孔口22和走道23，所述走道沿着墙壁21和孔口22延伸。根据实施方案，环境20可以设置为简单的一组走道，孔口22在此从走道23通向另一个走道(参见图1)。根据替代实施方案，环境20可以设置为包含控制器201的自动门系统，其中孔口22从内部空间24通向外部空间25且在控制器201的控制下通过自动门26打开和关闭(参见图2)。根据再其它替代实施方案，环境20可以设置为包含控制器202的电梯门厅，其中孔口22通向可以经由电梯门28进入的电梯，所述电梯门基于电梯在通过控制器202发出电梯呼叫信号进行呼叫之后适当定位而打开和关闭(参见图3)。
在任何情况下，另外参见图4，自校准传感器系统10包含：传感器组合件外壳30，其支撑性地安置于墙壁21上或接近于墙壁21；传感器40，其容纳于传感器组合件外壳30中且被配置成跟踪接近于孔口22的个人；以及处理单元50。处理单元50可以包含处理器501和存储有可执行指令的存储器单元502，所述可执行指令当执行时致使处理器501从对个人的跟踪的分析确定传感器40相对于孔口22的位置和定向。传感器外壳30可以设置为任何类型的外壳，但可以被配置成使得当其支撑性地安置于墙壁21上或接近于墙壁21时，传感器40可以定位于孔口22的中心点处或靠近所述中心点，但并不必须如此。
根据另外的实施方案，自校准传感器系统10可以进一步包含用户或操作者接口装置60，所述装置在一些情况下可以用于起始自校准。如图4中所示，用户或操作者接口装置60可以是简单的按钮61或开关，所述按钮或开关由操作者致动以接合传感器40(和处理器501的后续操作)和/或直接接合处理器501以例如对处理器501输入接合传感器40的命令(和处理器501的后续操作)。无论自校准传感器系统10是否包含用户或操作者接口装置60，都应了解，处理器501可以被配置成基于预定义调度或基于外部干扰而自动接合传感器40，所述外部干扰可能使传感器组合件外壳30相对于孔口22移走或移动。
为了阐述方便，将世界坐标系定义为正交于墙壁21的z轴、沿着墙壁21且平行于走道23的地面的x轴，以及沿着墙壁21且正交于走道23的地面的y轴。所述世界坐标系可以在走道23的地面上以孔口22的中心点为中心，但也可以使用任何其它方便的点。在其中传感器40安置于墙壁21上但在x、y和z上从世界坐标系的原点偏移的那些情况下，特定来说应了解，传感器40可以具有预定义z轴位置，所述位置表示传感器自身与墙壁21的平面之间的距离(例如，距墙壁21的平面约1英寸)。在其中传感器40安置于墙壁21上但具有从已定义的0°定向的偏航定向的那些情况下，传感器40可以具有：预定义横滚特性，其表示传感器40围绕z轴的角度定向(例如，0°)；偏航特性，其表示传感器40围绕y轴的角度定向；以及预定义俯仰特性，其表示传感器40围绕x轴的角度定向(例如，-40°)。由此，需要确认和确定传感器40距世界坐标的原点的距离，其应被理解为传感器40的x轴和y轴位置以及表示围绕y轴的角度的传感器40的偏航特性。
根据实施方案，一旦确认和确定传感器40的x轴和y轴位置以及传感器40的偏航特性，便可以进一步采用传感器40以可靠地感测和跟踪接近于孔口22的个人，使得可以如下文详细描述做出另外和进一步的决策。举例来说，在如图2中所示设置为自动门系统的环境20的情况下，当已经经过自校准的传感器40随后可靠地感测个人有意即将通过孔口22时，控制器201将打开和关闭自动门26。对于另一实施例，在如图3中所示设置为电梯系统的环境20的情况下，当已经经过自校准的传感器40随后可靠地感测个人有意即将通过孔口22进入电梯时，控制器202将发出电梯呼叫信号以将电梯呼叫到孔口22。作为其它实施例，当传感器40已经经过自校准时，控制器202可用于辨识何时乘客保持门打开用于(稍后到达的)乘客，对在门附近等待的人数进行计数以对不同的呼叫区分优先，以及对等待的人数进行计数以规划可用容量以用于在给定楼层以及后续楼层搭载乘客。
为了这些目的中的一个或多个目的，传感器40可以设置为深度传感器。在传感器系统10中可使用的各种2D和3D深度感测传感器技术和装置包含(但不限于)结构光测量、相移测量、飞行时间测量、立体三角测量装置、片光三角测量装置、光场相机、编码光圈相机、计算成像技术、同时定位与制图(SLAM)、成像雷达、成像声纳、回声定位、激光雷达、扫描光检测与测距(LIDAR)、闪光LIDAR或其组合。不同技术可包含主动(发射和接收信号)或被动(仅接收信号)感测，且可以在例如可见、红外、超声等电磁或声学谱的频带中操作。在各种实施例中，深度传感器可以操作以从散焦、聚焦的一叠图片或运动恢复结构中产生深度。
在任何情况下，参考图5A-D和图6，传感器40可以被配置成产生一系列空间图5011-4，所述空间图根据时间按顺序排序，可以在接近于孔口22的个人的综合空间图601中叠加于彼此上，且进而基于所述系列的空间图5011-4而跟踪个人。因此，如图5A中所示，空间图5011指示个人1在相对于孔口22的第一位置11且个人2在相对于孔口22的第一位置21，如图5B中所示，空间图5012指示个人1在相对于孔口22的第二位置12且个人2在相对于孔口22的第二位置22，如图5C中所示，空间图5013指示个人1在相对于孔口22的第三位置13且个人2在相对于孔口22的第三位置23，且如图5D中所示，空间图5014指示个人1在相对于孔口22的第四位置14且个人2在相对于孔口22的第四位置24。
因此，包含空间图5011-4中的每一个的指示的综合空间图601说明从跨越空间图5011-4对个人1和2的跟踪，处理单元50的处理器501可以从传感器40接收跟踪数据，且因此确定个人1可能在接近孔口22以及个人2可能在走过孔口22。从这些确定，处理器501可以估计孔口22的位置，且进而导出传感器40相对于孔口22的位置和定向，作为传感器40相对于孔口22的中心点的x轴和y轴偏移以及偏航。通过这些确定和已经做出的另外确定，图2的控制器201可以为个人1打开自动门26，且图3的控制器202可以为个人1发出电梯呼叫信号以将电梯呼叫到孔口22。
根据一个或多个实施方案，跟踪可以通过检测和跟踪过程来进行，例如背景减除、形态滤波以及例如卡尔曼滤波器或粒子滤波器等贝叶斯滤波方法。用以产生前景对象的背景减除可以通过高斯混合模型、码簿算法、主成分分析(PCA)和类似方法来实现。形态滤波可以是大小滤波器，用于丢弃并非人的前景对象(例如，太小、具有不适当的纵横比和类似情况)。贝叶斯滤波器可以用于估计已滤波前景对象的状态，其中所述状态可以是位置、速度、加速度和类似物。
虽然图5A-D和图6的图示是简化实施例的图示，但预期在实际情况下随着时间过去将存在大量的个人被感测和跟踪。即，参考图7，处理器501将实际上接收表示实际综合空间图701的跟踪数据，所述实际综合空间图示出了传感器40随着时间过去而感测和跟踪大量的个人。此处，处理器501(参见图4)可以使用对那些个人的轨迹和排队行为的统计分析来确定被理解为对应于孔口22的扼流点702、703的位置。具体来说，处理器501可以采用个人的轨迹的端点(在此轨迹丢失)的统计聚类分析(例如，使用期望最大化算法)。扼流点702、703可以通过速度和排队(例如，通过处理器501采用具有适当阈值的速度和位置的高斯混合模型)而在统计上区别于轨迹发源或丢失的其它点。
如上所述，一旦已知孔口22位置，便可以计算孔口22的例如其高度和宽度等特定几何参数(例如，为跨越孔口22位置的线性高斯拟合的±3σ)，且通过从孔口22的已界定点的几何分析，传感器40相对于孔口22的位置和定向可以被导出为传感器40相对于孔口22的已界定点的x轴和y轴偏移以及偏航，例如传感器的在预定义高度处的中线。在一个实施方案中，此几何分析包含计算传感器40的光轴与世界坐标系之间的俯仰、偏航和横滚角度，其中世界坐标系被转换为传感器40的位置。
参考图8，提供安装上述自校准传感器系统10的方法。所述方法包含：将传感器组合件外壳30支撑性地安置于界定孔口22的墙壁21上或接近于墙壁21(框801)；将传感器40容纳于传感器组合件外壳30中，其中传感器40被配置成跟踪接近于孔口22的个人(框802)；以及从对个人的跟踪的分析自动或手动地确定传感器40相对于孔口22的位置和定向(框803)。
通过如图8中描述而安装的自校准传感器系统10，现在将参考图9描述自校准传感器系统10的传感器自校准的方法。如图9中描述，传感器40感测和跟踪接近于孔口22的所有个人(框901)，且接着处理器501创建所跟踪的每一个人的轨迹(框9025)从而产生和/或另外辨识被理解为在孔口22前方或接近于孔口22的扼流点(框902)。一旦辨识出这些扼流点，在一些但并非全部情况下，便采用高斯混合模型或其它类似算法来产生孔口22的几何参数(框903)，从所述几何参数可以导出每一孔口22的中心点(框904)。一旦导出这些中心点，便可以从另外的感测操作导出传感器40相对于中心点的x轴和y轴以及偏航特性，以确定传感器40相对于孔口22的中心点的位置。一旦确定传感器40的位置，便可以基于传感器40的进一步操作而做出另外确定，同时可以随着时间过去而自动或手动地执行进一步自校准。
本文描述的自校准系统和方法被大体上描述为开环系统和方法，所述开环系统和方法依赖于自身分析轨迹和排队行为，且推断由于似乎大量的人在朝向给定点前进，因此门必然或者很可能在所述给定点处。然而应了解，存在其它实施方案，其中处理器501接收来自传感器40的输入以及来自门/孔口22的“反馈”输入。举例来说，处理器501可以从额外传感器2002接收何时门打开以及何时门关闭的信号(参见图2)。接着处理器501可以做出假定向门前进的轨迹集群是正确的高置信度估计，因为当门关闭时(即，人们在接近门时减慢并停止)与当门打开时(例如，人们迅速地朝向门移动)将很可能存在反映轨迹的显著不同表现。
另外，传感器40或另外的传感器可以被配置成检测何时人们实际上在通过门/孔口22，且可以用于改善使人们的轨迹与确实在通过门的那些人的例项相关的操作。轨迹结束时与某个人通过门时之间的定时也可以用作额外信息，所述信息关于在关闭之前需要保持门打开多久这方面改善了门控制。这将帮助区分存在人可以走向的若干地点的情况，不仅仅是所讨论的门，而且还有沿着走道路过的人(不使用门)，前提是此人可以被传感器看到。举例来说，如图1中，可能存在轨迹结束的三个“汇集处”。这些包含朝向走道的西端、朝向走道的东端，以及门。此处，统计聚类可以确定这三个汇集处存在，且知道门的状态将有助于此确定。此外，如果将系统和方法处置为控制多个门，那么每一个门的打开/关闭状态将有助于使聚类与对应的门关联。
本文描述的自校准传感器系统10提供了在广泛多种安装条件和应用下对传感器40的自动校准。因此，从安装特定的观测计算的意图逻辑参数将比预先计算的通用参数更准确，且将得到例如更少的不必要大厅呼叫、错过的大厅呼叫或者自动门的不必要打开。
虽然结合仅有限数目的实施方案详细提供了本公开，但应容易了解，本公开不限于这些公开的实施方案。而是，可以修改本公开以并入前文未描述但与本公开的精神和范围一致的任何数目的变化、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述本公开的各种实施方案，但应了解，示例性实施方案可以包含所描述示例性方面中的仅一些方面。因此，本公开不应视为受前述描述的限制，而是仅受所附权利要求书的范围的限制。

Claims (17)

1.一种自校准传感器系统，包括：
一个或多个传感器，其支撑性地安置于界定一个或多个孔口的墙壁上或接近于所述墙壁，所述一个或多个传感器中的每一传感器被配置成跟踪接近于所述一个或多个孔口中至少一个孔口的个人；以及
处理器，其被配置成：
创建所跟踪个人的轨迹；
使用创建的轨迹辨识接近于所述一个或多个孔口的扼流点；
产生所述一个或多个孔口的几何参数以导出所述一个或多个孔口中至少一个孔口的中心点；以及
确定每一传感器相对于所述一个或多个孔口中所述至少一个孔口的中心点的位置和定向中的一个或多个以自校准该传感器。
2.根据权利要求1所述的自校准传感器系统，其中，所述一个或多个传感器中的至少一个传感器包括深度传感器。
3.根据权利要求1所述的自校准传感器系统，其中，所述处理器被配置成激活所述一个或多个传感器以感测所述个人进行跟踪，且从所述一个或多个传感器接收与所述感测相关联的数据。
4.根据权利要求3所述的自校准传感器系统，其中，所述处理器响应于外部命令而激活所述一个或多个传感器以感测所述个人进行跟踪。
5.根据权利要求1所述的自校准传感器系统，其中，确定的每一传感器相对于所述一个或多个孔口中所述至少一个孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个是所述一个或多个传感器中的对应一个或多个传感器相对于所述一个或多个孔口中所述至少一个孔口的已界定点的偏移、偏航、俯仰和横滚中的一个或多个。
6.一种电梯系统，包括控制器，所述控制器能够基于根据权利要求1所述的自校准传感器系统的所述一个或多个传感器的读数而在一旦确定每一传感器相对于所述一个或多个孔口中所述至少一个孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个便进行操作。
7.一个或多个自动门系统，包括控制器，所述控制器能够基于根据权利要求1所述的自校准传感器系统的所述一个或多个传感器的读数而在一旦确定每一传感器相对于所述一个或多个孔口中所述至少一个孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个便进行操作。
8.根据权利要求7所述的一个或多个自动门系统，其中，所述控制器进一步能够基于额外传感器的反馈读数而操作。
9.一种安装自校准传感器系统的方法，所述方法包括：
将传感器支撑性地安置于界定孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；
配置所述传感器以跟踪接近于所述孔口的个人；
创建所跟踪个人的轨迹；
使用创建的轨迹辨识接近于所述孔口的扼流点；
产生所述孔口的几何参数以导出所述孔口的中心点；以及
确定所述传感器相对于所述孔口的中心点的位置和定向中的一个或多个以自校准所述传感器。
10.一种操作自校准传感器系统的方法，所述方法包括：
将传感器支撑性地安置于界定孔口的墙壁上或接近于所述墙壁；
激活所述传感器以跟踪接近于所述孔口的个人；
创建所跟踪个人的轨迹；
使用创建的轨迹辨识接近于所述孔口的扼流点；
产生所述孔口的几何参数以导出所述孔口的中心点；以及
确定所述传感器相对于所述孔口的中心点的位置和定向中的一个或多个以自校准所述传感器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述传感器包括深度传感器。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，激活所述传感器以跟踪所述个人是响应于外部命令而进行。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，激活所述传感器以跟踪所述个人是自动的。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，确定的所述传感器相对于所述孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个是所述传感器相对于所述孔口的已确定点的偏移、偏航、俯仰和横滚中的一个或多个。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，采用不确定度对所述孔口的中心点进行加权。
16.一种操作电梯系统的方法，包括基于根据权利要求10所述的自校准传感器系统的所述传感器的读数在确定所述传感器相对于所述孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个之后发出电梯呼叫以将电梯带到所述孔口。
17.一种操作自动门系统的方法，包括基于根据权利要求10所述的自校准传感器系统的所述传感器的读数在确定所述传感器相对于所述孔口的中心点的所述位置和所述定向中的一个或多个之后自动操作自动门。
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