CN109964515A - 用于定位系统的电子信标 - Google Patents

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Abstract

提供了一种信标,包括处理器电路,该处理器电路被配置为,取决于占用信号,将无线电电路模式切换到活动模式,并通过无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将无线电电路模式切换到减少能量模式并减少定位信标信号的发射。

Description

用于定位系统的电子信标
技术领域
本发明涉及电子信标、控制设备、定位系统、电子信标方法、控制方法和计算机可读介质。
背景技术
越来越多地使用基于位置的服务。对于户外应用,诸如移动电话上的地图和导航,移动电话的当前位置用于提供该服务。例如,户外应用可以使用GPS接收器来获得坐标。
同样在室内,越来越期望例如在移动设备(诸如移动电话)上可获得定位信息。室内定位可以用于例如从室内导航到提供上下文服务(contextual service)的范围的应用。例如,在博物馆中,应用程序可以取决于移动设备的当前位置提供上下文特定信息;例如,该信息可以涉及当前靠近设备的绘画。例如,在商店中,应用程序可以取决于移动设备的当前位置提供信息;例如,该信息可以涉及靠近移动设备的当前位置的商品。
提供室内定位的一种方式是使用包括多个信标的定位系统。信标是放置在已知位置处的电子发射器,其发射具有有限信息内容(例如它的标识或位置)的周期性无线电信号。信标提供低功率、低成本的发射器,其可以帮助附近的设备确定其位置。基于多个无线传输技术(例如Wi-Fi、ZigBee和蓝牙),有若干类型的可用信标。特别地,信标可以使用低能耗蓝牙(BLE),其也被称为蓝牙4.0或智能蓝牙。
在实践中,信标经常是由具有有限的电池寿命的电池供电的简单设备。在某种情况下,必须更换信标中的电池。例如,在实际的定位系统中,周期性的维护轮次被安排来更换信标电池。如果可以延长信标的电池寿命,则可以减少维护成本。
当前信标技术的另一缺点在于,它们增加了RF噪声水平。为了获得高质量的定位系统,需要多个信标。准确定位可以使用多个信标来估计当前位置。例如,可以使用三边定位。一些应用甚至使用超过3个信标信号来估计信标接收器的位置。此外,由于信标信号可能无法(或根本不能)均匀地穿透整个建筑物,因此可能必须在整个建筑物中散布多个信标。例如,在一些定位系统中,可以为每个办公室安装信标,其中为大型开放式办公室、走廊等安装多个信标。这些信标中的所有都无休止地发射无线信号,这导致RF噪声水平的增加。这潜在地降低其他无线应用的性能。
发明内容
存在解决这些问题和本文中识别的其他问题的期望。取决于占用信号,权利要求中定义的信标将无线电电路模式切换到活动模式以通过无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将无线电电路模式切换到减少能量模式以减少定位信标信号的发射。以这种方式,既减少了信标的功率使用又减少了信标对RF噪声的贡献。另一方面,随着取决于占用信号而减少定位信标信号的发射,定位系统的质量不受影响或影响很小,使得所占用区域继续访问定位信号,例如,以获得定位服务。
在实施例中,处理器电路配置有第一重复率和第二重复率,处理器电路在活动模式下以第一重复率发射定位信标信号并且在减少能量模式下以第二重复率发射定位信标信号,第二重复率低于第一重复率。以这种方式,定位继续对静止物体起作用,而非静止物体的定位继续以更高的重复率(例如足以跟踪移动物体的重复率)获得定位信号。
重复率是定位信标信号重复的频率。此频率不要与信标发射无线电频率混淆。通过较低的重复率,发射之间的暂停被扩展到较低的能量消耗。重复率可以表示为每秒的发射次数,或者表示为两次后续发射之间的时间等。
信标可以通过被配置为从多个占用传感器确定信标周围区域的占用状态的控制设备而使用。因此,即使信标用于在比由单个占用传感器覆盖的区域更大的区域中定位,信标也可以取决于更大的区域而切换到低能量模式和从低能量模式切换。
在实施例中,定位系统与连接的照明系统组合,占用传感器由两个系统共享。
根据本发明的方法可以在计算机上(或者在专用硬件中、或者在两者的组合中)实现为计算机实现的方法。根据本发明的方法的可执行代码可以存储在计算机程序产品上。计算机程序产品的示例包括存储器设备、光学存储设备、集成电路、服务器、在线软件等。优选地,计算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的非暂时性程序代码,其用于当所述程序产品在计算机上执行时执行根据本发明的方法。
在优选实施例中,计算机程序包括计算机程序代码,其适配成当计算机程序在计算机上运行时执行根据本发明的方法的所有步骤。优选地,计算机程序在计算机可读介质上体现。
附图说明
仅通过示例的方式,将参考附图描述本发明的进一步细节、方面和实施例。附图中的元件为简单和清楚起见被图示,并且不一定按比例绘制。在附图中,对应于已经描述的元件的元件可以具有相同的附图标记。在附图中:
图1a示意性地示出了信标的实施例的示例,
图1b示意性地示出了信标的实施例的示例,
图1c示意性地示出了信标的实施例的示例,
图1d示意性地示出了信标和控制计算机的实施例的示例,
图1e示意性地示出了定位系统的实施例的示例,
图1f示意性地示出了信标和控制计算机的实施例的示例,
图2a示意性地示出了信标、占用传感器和灯具的实施例的示例,
图2b示意性地示出了信标、占用传感器和灯具的实施例的示例,
图2c示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例,
图2d示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例,
图2e示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例,
图3a示意性地示出了办公室光示意图的实施例的示例,
图3b示意性地示出了图3a的细节,
图4以透视视图示意性地示出了图书馆的实施例的示例,
图5a示意性地示出了信标方法的实施例的示例,
图5b示意性地示出了信标方法的实施例的示例,
图5c示意性地示出了信标方法的实施例的示例,
图6示意性地示出了控制方法的实施例的示例,
图7a示意性地示出了根据实施例的具有可写部分的计算机可读介质,该可写部分包括计算机程序,
图7b示意性地示出了根据实施例的处理器系统的表示。
附图标记列表,在图1a-1f、2c-2e中:
100 定位系统
110 信标
111 电池盒
112 无线电电路
114 信标存储器
116 输入接口
118 处理器电路
120 电子灯具
122 通信接口
128 处理器电路
130 控制计算机
132 通信接口
134 处理器电路
136 存储器
150 占用传感器
150. 1-4占用传感器
161 开放式办公室
162 会议室。
具体实施方式
虽然本发明容许许多不同形式的实施例,但是在附图中示出并且将在本文中详细描述一个或多个特定实施例,其中理解,本公开要被认为是本发明原理的示例,并且不意图将本发明限制于所示出和所描述的特定实施例。
在下文中,为了便于理解,在操作中描述了实施例的元件。然而,将显而易见的是,各个元件被布置为执行被描述为由它们执行的功能。
此外,本发明不限于实施例,并且本发明在于本文描述的或在相互不同的从属权利要求中叙述的每个新颖特征或特征的组合。
图1a示意性地示出了信标110的实施例的示例。信标110可以连同相同或类似的设计的多个其他信标形成一定位系统。例如,信标可以分布在建筑物周围。
信标110包括信标存储器114。信标存储器114被布置为存储信标标识符。在实施例中,信标标识符对于定位系统是唯一的。信标110包括无线电电路112。无线电电路112被布置为发射无线定位信标信号。无线定位信标信号包括存储在信标存储器112中的信标标识符。信标110被布置为周期性地重复定位信号。信标110可以包括处理器电路,该处理器电路被配置为生成定位信号并且通过无线电电路112周期性地重复定位信号的发射。无线电电路112可以包括天线。
基于信标的定位系统允许具有信标接收器的设备(例如移动电话),以小规模获得其方位。基于信标的定位系统特别适于GPS接收不良的情况,例如室内。可以使用室内位置,例如,以基于位置向用户传递上下文内容。例如,可以单独获得特定位置处的信息作为如由移动app所请求的无线服务。定位系统可能是许多基于位置的服务的主干。
信标可以基于不同类型的无线技术。例如,信标110可以是蓝牙、Zig-Bee或Wi-Fi信标。在实施例中,信标110使用低能耗蓝牙。其他可能的信标类型包括BLE、WiFi、WiMax、蜂窝三角测量或LoRa(例如用于街道照明)。所接收的信标可能是不同类型信标的混合。
信标典型地独自操作,并且可能是电池供电的,这意味着它们必须每几年被服务。典型地,信标不是网络的部分,并且不能将推送消息发送到接收设备。信标既没有被配备用于收集用户数据也没有用于存储这些数据。在实施例中,信标仅发送关于其身份的信息。信标标识符将定位系统中的信标彼此区分开。
经常,信标安装在网格中,以在整个空间中给出良好的位置覆盖。有利地,信标放置在天花板中。通过这种放置,它们被定位有良好的视线,这有益于接收覆盖。
在进一步开发的实施例中,信标接收器安置于不同的高度以获得增加的分辨率。不同高度处的信标接收器可以用于在三维中定位信标接收器。在又另外的开发的实施例中,信标接收器包括定向天线。定向天线允许确定信标信号来自的方向。除了信号强度之外还具有方向允许获得更准确的方位。
在实施例中,定位信号包括后跟信标标识符的恒定前导码。信标标识符可以是UUID(通用唯一标识符),以及主要和次要值。例如,UUID可以是16字节长,主要和次要各自是2字节长。这些一起形成了信标的ID。在实施例中,UUID对于相同定位系统中的所有信标是相同的,而主要和次要值对于每个信标而变化。定位信号还可以包括信号功率值。例如,它可以表示在离信标1米处测量的RSSI值(接收信号强度指示)。此值的值可以用于从所接收的信号强度计算位置。信标的信号功率值可以在控制计算机处是已知的。例如,控制计算机可以包括将信标标识符与信号功率值相关联的表。信号功率值对于定位网络中的所有信标可以是相同的。
信标的定位信号的范围取决于信标的发射功率。这对于所有信标可以是相同的,或者对于一些信标可以不同地设置。注意,信标定位信号的接收取决于环境因素。每个时间周期重复定位信号。如果定位中需要频繁更新,例如,如果被定位的物体快速地移动,则可以将时间周期设置得更小。更频繁地重复定位信号使用更多功率。例如,重复间隔可以设置在例如100ms和1秒之间,例如200ms。
根据所接收的定位信标信号计算位置可以以各种方式完成。例如,在一简单的实施例中,一个人可以简单地得出结论,信标接收器与它可以接收的信标相距不太远,例如,它在范围内。在更先进的实施例中,可以确定所接收的信标的范围的交叉,并且可以得出结论,信标接收器位于交叉中或临近交叉。例如,信标标识符可以包括信标位置,比如房间号。
可以通过记录所接收的定位信号的信号强度来进行更好的位置估计。在实施例中,信标接收器被布置为测量定位信号的信号强度以及可选地还测量定位信号中接收的信号功率值。信号功率值可以与信号强度指示用于估计信标接收器和信标之间的距离。
根据信号强度指示,可以计算所估计的距离。在实施例中,所估计的距离可以四舍五入到少数类别,例如,未知、紧接低于50 cm、接近2 m以及远超过30 m。
根据关于所接收的信标标识符的信息,以及可能的信号强度指示,可以使用本领域中已知的各种算法来估计信标接收器的位置。例如,可以使用三边估计,包括使用所接收的信号强度估计信标接收器与至少3个信标之间的距离。Papamanthou等人在论文“基于RSSI采样的位置估计算法(Algorithms for Location Estimation Based on RSSISampling)”中给出了一示例。
定位可以在包括信标接收器的同一设备(例如,移动电话)中完成。定位也可以作为服务提供。例如,包括信标接收器的电子设备可以被配置为记录所接收的信标标识符及其相关联的信号强度,并将此信息转发给提供定位服务的计算机。
图3a示意性地示出了定位系统办公室光示意图的实施例的示例。图3b示意性地示出了图3a的细节。图3a和3b中示出的是信标5,其布置为在网格中。例如,图3a中示出的照明示意图可以是包括多个办公室1的办公空间。在办公室1中,一组灯2由手动开关3和/或传感器4控制。在实施例中,器材(如传感器4、手动控制器3和光源2)中的一个或多个包括信标接收器,如图1a所示。图3a的连接的照明系统包括控制计算机,其未在图3a中示出。具有信标接收器的设备可以使用信标5来定位自身。
在实施例中,传感器4是占用传感器,其被布置为确定占用传感器周围的区域的占用。例如,占用传感器可以是红外传感器或移动传感器等。例如,占用传感器被布置为如果占用传感器检测到占用传感器周围的区域占用或没有占用,则产生占用信号。占用信号可以用于控制灯具2。这可以例如通过本地网络的局域网络或者经由控制计算机直接完成。例如,控制计算机130的处理器电路134可以被配置为从一个或多个占用传感器确定灯具2周围的区域(例如,办公室1)的占用状态。如果控制计算机130确定办公室1被占用,则控制计算机可以向灯具2发送控制消息以将它们接通。可能地,开启灯具的决定可能更复杂,并且还涉及日光传感器,以及(墙壁)开关或其他本地控制等。
图4以透视视图示意性地示出了图书馆的实施例的示例。这里,信标技术用于借助于安装在分布于空间上的天花板中的多个信标5来支持搜索特定书的人。图4示出了房间1,其具有在天花板中的光源2的网格和五个信标5。人9正在四处移动并被支持以到达某个书所位于的架子11。例如,人9的移动电话可以包括信标接收器以确定图书馆中的位置。使用移动电话的位置,可以计算信号以在正确的方向上引导人。例如,信号可以是指示期望位置和移动电话的当前位置的地图。类似的应用是在商店、存储空间或库房中。
例如,目前,如图4所示,邻近图4中所示的信标,在行d、e和列G、H的交叉处不存在人。图4中所示的人可以使用其他信标来定位他们自己,例如他们的移动电话。因此,在实施例中,图4的右下角中的信标可以切换到低能量模式并且减少或中止其定位信号的发射。
图3a和图4中的照明和定位系统的优点在于,当信标不被要求定位移动物体(例如人)时,占用传感器用于将信标切换到低能量模式。如果跟踪移动物体是定位系统的仅有要求,则可以关闭不需要的信标,例如,切换到睡眠模式。如果跟踪慢速移动或静止物体是定位系统的用途,则可以将不需要的信标切换到较低的发射重复率。
返回图1a。信标110利用占用传感器来优化信标功率消耗。占用传感器还是空位传感器和存在检测器等。
如所讨论的,信标110包括:无线电电路112,被布置为发射无线定位信标信号;以及处理器电路118,被配置为生成定位信标信号。处理器电路118还被配置为导致定位信标信号通过无线电电路发射。例如,信标110可以包括信标存储器114,用于存储可以包括在定位信标信号中的信标标识符。信标存储器114可以例如是非易失性存储器,诸如闪存存储器。
信标110还包括输入接口116,其被布置为接收指示信标周围区域的占用状态的占用信号。可以从占用传感器或从控制计算机接收占用信号。在后一种情况下,占用信号可以从多个占用传感器的输入聚合。
处理器电路118被配置为保持无线电电路的无线电电路模式,该模式是活动模式和减少能量模式中的一个。例如,无线电电路模式可以维持在信标110的存储器中,例如,维持在信标存储器中。这可能是易失性存储器。
处理器电路118基于占用信号保持无线电电路模式,并使用无线电电路模式来确定投入多少能量来发射定位信号。处理器电路118被配置为取决于占用信号将无线电电路模式切换到活动模式,并通过无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将无线电电路模式切换到减少能量模式并减少定位信标信号的发射。
例如,如果占用信号指示信标周围的区域未被占用,例如,如果没有检测到人,则可以将模式切换到减少能量模式。处理器电路118不需要立即切换,但可以在切换之前等待一时间周期。如果在该时间周期中检测到占用,则处理器电路118不切换到减少能量模式。这避免了检测人时的短暂失误立即导致定位的质量降低。
例如,如果占用信号指示信标周围的区域被占用,例如,如果检测到人,则可以将模式切换到活动模式。典型地,在这种情况下,处理器电路118将立即切换。
图1a示出了占用传感器150。占用传感器150布置为确定占用传感器周围区域的占用。若干技术可用于占用传感器,例如被动红外占用传感器、超声占用传感器、微波占用传感器、音频检测占用传感器等。占用传感器可以是运动传感器。占用传感器还可以基于由人携带的加密狗(dongle)。可以无线地检测加密狗的存在,例如,通过检测加密狗中的RFID。在实施例中,占用传感器检测指示人存在的电磁辐射。组合这些技术中的两种或更多种的混合占用传感器也是可能的。例如,在实施例中,占用传感器将被动红外(PIR)与超声检测相组合。
占用传感器150布置为生成占用信号,该占用信号指示占用传感器是否检测占用传感器周围区域的占用或不占用。占用传感器150可以是可以安装在建筑物中(比如在办公室中)的独立设备。在这种情况下,占用传感器150可以包括通信接口,该通信接口被布置为通过数字网络通信,例如直接与信标110通信;和处理器电路。占用传感器150还可以集成在另一设备中,在这种情况下,主机设备可以为占用传感器执行这些任务。
存在处理器电路118可以减少信标110的能量消耗的多种不同的方式。
在实施例中,处理器电路配置有第一重复率和第二重复率。例如,第一和第二重复率可以存储在信标110的存储器中,比如存储器114中。例如,第一和第二重复率可以编码在信标110的软件中并由处理器电路118执行。
处理器电路在活动模式下以第一重复率发射定位信标信号并且在减少能量模式下以第二重复率发射定位信标信号。第二重复率低于第一重复率。例如,在实施例中,第一重复率是每200ms一次定位信号发射,第二重复率是每500ms一次。例如,在实施例中,第一重复率是每350ms一次,第二重复率是每700ms一次。在实施例中,第一重复率是小于450ms一次,并且第二重复率是大于每450ms一次。在实施例中,第二重复率至多是第一重复率的50%。
这些实施例的优点在于,例如在商店中对人的跟踪不受阻碍,因为当存在人时,使用高信标发送重复率。然而,静止较长时段并且不被占用传感器检测到的物体仍然可以继续使用定位功能。跟踪这样的物体将受到阻碍,但由于它们没有正在移动,所以这不是问题。
在实施例中,处于能量减少模式的信标减少了定位信号的信号强度,可选地连同减少了发射定位信号的重复率。减少的信号强度意味着该信号主要可用于附近物体,例如用于跟踪静止物体。注意,定位信号可以包括信号强度指示,使得距离估计可以考虑定位信号的减少的强度。
在实施例中,无线电电路布置有睡眠/唤醒输入(未单独示出)。睡眠/唤醒输入可以实现为无线电电路112和处理器电路118之间的信号电路。睡眠/唤醒输入可以实现为存储器元件,例如存储器中的地址、寄存器等,其对于无线电电路112和处理器电路118两者是可用的。
无线电电路112可以通过睡眠/唤醒输入接收睡眠信号。处理器电路118布置为将无线电电路112切换到低能量睡眠状态。当无线电电路112进入睡眠状态时,它停止发射,特别是它停止发射定位信号,这将减少功率消耗。可以以其他方式实现附加的功率减少。例如,无线电电路112的部分,例如发射和/或放大部分可以在睡眠状态下断电。例如,处理器电路118可以被配置为生成模式改变信号以导致无线电电路进入睡眠模式。
无线电电路112被布置为也通过睡眠/唤醒输入接收唤醒信号,即使在睡眠状态下。如果接收到唤醒信号,则无线电电路返回到高能量操作状态。无线电电路112可以再次用于发射定位信号。
处理器电路118被配置为,当它将无线电电路模式切换到活动模式时将唤醒信号发送到无线电电路睡眠/唤醒输入,并且当它将无线电电路模式切换到减少能量模式时将睡眠信号发送到无线电电路睡眠/唤醒输入。此实施例的优点在于功率被减少得更多,另一方面,使用此具体信标的所有定位都受到妨碍。
减少定位消息数量的另一优点在于RF噪声水平降低。
图1b示意性地示出了信标的实施例的示例。图1b的信标类似于图1a,但具有集成的占用传感器150。信标110可以使用传感器150来直接接收占用信号。在这种情况下,输入接口是内部接口。信标110可以被扩展以将集成占用信号的占用信号报告给其他设备,例如附近的灯具、控制计算机等。
图1c示意性地示出了信标的实施例的示例。图1c的信标类似于图1b。在图1c的信标中示出的是电池盒111。根据本发明的信标的实施例的优点在于它们减少了功率消耗,尤其是在较长时间段内不存在占用的情况下。这意味着,电池操作的信标将持续更长时间。减少定位信号发射的功率减少性质可以与其他功率减少措施相组合。例如,可以暂时中止或减少网络的其他发射。例如,在工作日期间切换到睡眠模式14小时并且在周末期间切换到睡眠模式24小时的信标具有70%的发射数量减少。当考虑到信标可能在工作时间期间也处于睡眠模式时,这个数字甚至可以进一步增加。对于一些信标,例如位于较不常去的存储区域中的信标,发射的降低可能接近100%。
图1d示意性地示出了信标和控制计算机的实施例的示例。
控制计算机130包括通信接口132,其被布置用于至少与定位系统中的信标通信,并且特别是与信标110通信。通信接口132可以被布置为通过数字计算机网络进行通信;例如,计算机网络可以包括无线网络,例如Wi-Fi或ZigBee,和/或有线网络,例如以太网、以太网供电等。通信接口132既用作输入接口又用作输出接口。尽管在实施例中输入和输出接口可以是单独的接口。当用作输入接口时,通信接口132被布置为从多个占用传感器接收占用信号。示出的是占用传感器150.1和150.2。当用作输出接口时,通信接口132被布置为将占用信号发送到信标,特别是发送到信标110。
多个占用传感器(例如所示的传感器150.1和150.2)覆盖大于单个占用传感器覆盖的面积的面积。期望的是,如果由占用传感器150.1和150.2所覆盖的区域中的任一个被占用,则信标110继续发送定位信号。
控制计算机130包括处理器电路134。处理器电路134被布置为执行存储在控制计算机130的存储器中的计算机程序指令。处理器电路134被配置为从多个占用传感器确定信标周围区域的占用状态。例如,该区域可以是由多个占用信号所覆盖的区域的并集。例如,假设占用信号对于占用是二进制“1”并且对于非占用是二进制“0”,则从多个占用信号确定组合的占用信号可以是逻辑或函数。例如,如果多个占用信号中的任何一个指示对应占用传感器周围区域被占用,则组合的占用信号可以指示占用,但是如果多个占用信号的全部都指示非占用,则由控制计算机130确定的组合占用信号可以指示非占用。
一旦控制计算机130确定了由多个占用传感器覆盖的区域的适当占用状态,则控制计算机130可以生成指示信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到信标。
在实施例中,控制计算机130还是用于其他建筑物自动化功能的控制计算机。特别地,控制计算机130可以是用于连接的照明系统的控制计算机。在后一种情况下,占用传感器可以用于控制照明网络。例如,如果一区域未被占用,则不需要开启该区域中的灯。照明决定可以使用其他传感器输入来确定是否要开启灯,以及可能地还有开启到什么调光水平。示例包括日光传感器和手动开关,例如墙壁开关。
图1e示意性地示出了可以使用图1d的信标110和控制计算机130的定位系统的实施例的示例。图1e中示出的是办公建筑物的部分的地图。示出的是会议室162和开放式办公室161。位于办公室161中的是信标110。信标110可以是包括多个附加信标的定位网络的部分。在使用信标设备的情况下,移动设备可以通过估计它们到信标的距离或者至少到多个信标的距离来确定它们的位置。可以通过测量从信标发射的无线定位信号的信号强度来估计到信标的距离;示出的是传感器150.1、150.2、150.3和150.4。定位系统可以包括未示出的附加传感器。在此示例中,附加传感器可以用于控制与房间161和162中的照明和信标不同的信标和照明。
例如,如果占用传感器150.1和150.2中的任何一个指示占用,则控制计算机130可以被编程为开启会议室162中的所有灯。在会议室中,如果只有部分灯被开启,则通常是不合乎期望的。如果占用传感器150.3指示占用但占用传感器150.4不指示占用(反之亦然),则控制计算机130可以被编程为开启开放式办公室161中的仅部分灯。
然而,在此示例中,信标110具有遍布办公室161和会议室162(可能具有图1e中未示出的其他信标)的定位功能。在这种情况下,控制计算机130被布置为,除了确定房间162和办公室161中的灯具的适当照明状态并对应地控制灯具之外,还从占用传感器150.1-150.4接收占用信号,控制计算机130还计算信标110的占用信号。例如,在这种情况下,信标110的占用信号可以是占用传感器150.1-4的占用信号的或OR函数。这具有以下优点:在房间162中工作的人不注意到定位功能的降级。即使没有人在办公室161中,并且所有的灯都关闭,但人们继续使用会议室162定位将照常进行。一旦区域161和162中的所有占用都停止,则控制计算机130将把信标110切换到低能量模式。使用房间161和162外部的建筑物的人可能注意到信标110有时消失,但是定位不受影响,因为区域的那些部分具有将用于定位的更靠近的信标。
在实施例中,例如定位服务或移动设备等的定位功能可以被配置为仅使用所接收的信标。以这种方式,避免了非发射的信标110被解释为距信标110非常大的距离。
不要求在由占用传感器所覆盖的区域与可以接收信标的区域之间的关系非常精确地匹配。只要足够数量的信标依然用于更远离信标的定位,则如果信标切换到低能量模式也没关系,即使一些占用依然更远离信标。
在实施例中,控制计算机包括信标与对应的占用传感器之间的映射,比如以表的形式。例如,表可以看似如此:
信标 占用传感器
信标 #123252 传感器 #2323、#4242、#9938
信标 #428822 传感器 #9921、 #2234、 #4242
... ...
数字(#)分别指代信标和传感器的身份号。注意,占用传感器中可能存在重叠。也就是说,单个占用传感器可以对应于多个信标。优选地,可以在由对应的占用传感器覆盖的区域的至少一部分中接收信标。仅当对应的占用传感器的全部都报告非占用时,才将信标切换到低能量模式。在实施例中,每个占用传感器对应于最小数量的信标。例如,在实施例中,最小数量是3、4或更大。这确保了由占用传感器报告的占用导致最小数量的信标被唤醒,并且因此保证在由所述占用传感器覆盖的区域中的最小水平的定位质量。
图1f示意性地示出了信标和控制计算机130的实施例的示例。图1f的实施例进一步建立在图1d的实施例上。然而,在图1f中,信标在更多情况下切换到活动模式。图1f的控制计算机130包括存储器136,存储器136被布置为存储来自多个占用传感器的占用信号。以这种方式,设立了历史占用信号的存档。例如,对于每个占用传感器,可以存储所报告的占用状态。在实施例中,占用状态以减少的分辨率存储。例如,如果占用传感器每秒报告占用,则存储器136可以每5秒或甚至每分钟等存储占用状态。
处理器电路134被配置为执行机器学习算法,以用于预测来自多个占用传感器的未来占用信号。机器学习算法可以产生经训练模型。例如,机器学习算法可以是神经网络。神经网络在输入节点处接收当前和一些过去的占用信号,以及可能地可以与通过建筑物的移动相关的附加输入,诸如一天中的时间,以及指示这是否是工作日的指示符。一些占用传感器还报告对一区域中人数的估计。如果这样的话,则可以将此添加为神经网络的输入。在神经网络的输出节点处,以当前分辨率(比如每分钟)给出下一个占用信号的预测。可以使用神经网络训练算法来对历史数据训练神经网络。
一旦经训练模型可用,它就可以用于从多个占用传感器确定信标周围区域的未来占用状态。该模型可以预测由传感器生成的未来占用信号。在这种情况下,信标维持在活动模式,即使通常它们将基于紧邻的占用传感器而被关闭。这可以通过生成指示信标周围区域的未来占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到信标来完成。因此,信标将预期其未来需求。在实施例中,机器学习算法仅用于,在预期人们到来时将信标切换到活动,并且在预期人们离开时不将信标切换到低能量。
代替神经网络,可以使用其他机器学习算法。例如,在实施例中,使用支持向量机器算法。这具有以下优点:可能需要较少的训练材料来在信标网络中获得一些改进。
例如,考虑下列场景。在过去的办公时间里,办公室中的许多是空的,并且因此许多信标可能已经切换到低能量模式。然而,机器学习算法可能得知,如果一些办公室仍然被占用,则这些人将可能也很快离开,并且在到出口的路上移动经过信标。在实施例中,即使当前紧邻这些信标的占用传感器给出非占用状态,这些信标也可以维持在活动模式。因此,离开晚的人将不注意到削弱的定位服务。一旦每个人都离开,机器学习算法将知道,在开放时间之前不能够期望进一步占用。如果机器学习算法将一天中的时间包括为其输入中的一个,则它将得知就在开放时间之前激活信标,但仅在工作日。
图2a示意性地示出了信标、占用传感器和灯具的实施例的示例。邻近信标的一个或多个存在检测器的存在检测信号用于控制信标。这不仅减少了功率消耗,还改进了信噪比,以便提高方位读取质量,并减少了其他无线应用的RF本底噪声。如图2a所描绘,信标4由占用传感器4通过控制线41控制。灯具2也由占用传感器通过连接21控制。在替代实施例中,PLC(功率线)或RF无线连接(而不是有线连接41)可以在传感器和信标之间使用。这可以有利地借助于与信标相同的RF技术(例如蓝牙)来完成。如果占用传感器已经包含蓝牙收发器,则这也可以用于控制灯具,而不是通过有线连接21。
图2b示意性地示出了信标、占用传感器和灯具的实施例的示例。在此实施例中,信标发射器与存在或移动检测器集成,如图2b中所描绘的那样。在这种情况下,存在信息可以直接用于控制信标行为。另外,用于传感器和信标发射器的功率供应可以被组合。例如,信标发射器可以连接到灯具并从灯具供电。还可能将占用传感器、灯具和信标组合在单个设备中。在与以太网供电(PoE)照明系统组合的另一实施例中,信标还可以与PoE供电装备(PSE)集成在一个壳体中,或由PoE供电,其中以太网连接用于信标控制。
用于连接信标的接口可以与照明设备(如PSE)集成,并且可以提供开启/关闭控制作为信标制造商的附加服务。
图2c示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例。
图2c中示出的是连接的照明系统,其包括控制计算机130、多个占用传感器(示出了一个传感器500)和多个灯具(示出了一个灯具120)。
灯具120包括通信接口122,其被布置为通过数字网络145与控制计算机130通信。数字网络145可以包括有线网络,例如,例如使用一个或多个以太网供电连接(PoE)的以太网网络。数字网络145可以包括无线网络,例如Wi-Fi或ZigBee网络。数字网络145可以组合有线和无线技术。
灯具120包括处理器电路,该处理器电路被配置为取决于指示灯具周围区域的占用状态的占用信号来激活和停用灯具的照明单元。
控制计算机130的处理器电路134从多个占用传感器接收占用信号,并使用它来控制定位网络(例如信标110)和灯具(例如灯具120)两者。处理器电路134被配置为
- 从多个占用传感器确定信标周围区域的占用状态,生成指示信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到信标,和/或
- 从多个占用传感器确定灯具周围区域的占用状态,生成指示灯具周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到灯具。因此,占用传感器用于控制灯具和信标两者,尽管传感器和灯具以及传感器和信标之间的控制映射可能完全不同。还参见图1e以进一步阐明这种可能性。
图2d示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例。此实施例建立在图2c的实施例上,但是在图2d中,占用传感器中的至少一个集成在信标中。
一些连接的照明系统利用独立的占用传感器。在此实施例中,独立占用传感器与信标组合。这是有利的组合,因为两者都可以是电池操作的设备。在实施例中,图2d中的占用传感器500直接控制信标110,例如,每当信标500没有检测到占用时,信标110就进入低能量模式。占用传感器500将其占用信号也发射到控制计算机130(例如通过ZigBee),控制计算机130使用它来控制系统中的一个或多个灯具。
在实施例中,占用传感器110将其占用信号也发射到控制计算机130(例如通过ZigBee),控制计算机130使用它来控制系统中的一个或多个灯具,并且还来控制信标500。此实施例具有多个占用传感器可以用于控制信标110的优点,但是具有信标110需要比单独占用传感器500的情况更多地收听发射的潜在缺点。
图2e示意性地示出了连接的照明系统的实施例的示例。此实施例建立在图2c的实施例上,但是在图2d中,占用传感器中的至少一个集成在灯具中。此系统的优点在于,占用是照明需求的强大决定因素,因此许多灯具变成无论如何都配备有占用传感器。以这种方式,占用传感器也可以用于控制信标。
通常,输入或输出接口可以采用各种形式,诸如到局域网或广域网(例如因特网等)的网络接口。接口可以是有线的或无线的。输入和输出接口可以是单独的接口,甚至可能用于不同的通信介质。输入和输出接口也可以组合成单个通信接口。
典型地,信标110、控制计算机130和灯具120各自包括微处理器(未单独示出),其执行存储在设备中的适当软件;例如,该软件可能已被下载和/或存储在对应的存储器中,例如,诸如RAM的易失性存储器或诸如闪存的非易失性存储器(未单独示出)。可替代地,设备可以全部或部分地以可编程逻辑实现例如,作为现场可编程门阵列(FPGA)。设备可以全部或部分地实现为所谓的专用集成电路(ASIC),即为其具体用途定制的集成电路(IC)。例如,电路可以以CMOS实现,例如,使用诸如Verilog、VHDL等的硬件描述语言。
图5a示意性地示出了信标方法500的实施例的示例。方法500包括
- 发射510无线定位信标信号,
- 接收520占用信号,该占用信号指示信标周围区域的占用状态,
- 保持530无线电电路的无线电电路模式,该模式是活动模式和减少能量模式中的一个,
- 生成540定位信标信号,和
- 取决550于占用信号,将无线电电路模式切换560到活动模式,并通过无线电电路周期性地发射565定位信标信号,或者将无线电电路模式切换570到减少能量模式并减少定位信标信号的发射575。
图5b示意性地示出了信标方法600的实施例的示例。方法600包括
- 确定610是否已经接收到占用信号。如果是,则该方法在615处进行,如果不是,则该方法进行到630
- 确定615占用信号是否指示占用或空位。如果检测到占用,则该方法在620处进行。如果检测到空位,则该方法在625处进行
- 将无线电电路模式设置620为活动模式
- 将无线电电路模式设置625为低能量模式
- 生成并发射630定位信号
- 确定635无线电电路模式。如果模式是低能量,则方法进行到640,如果模式是活动,则方法进行到645
- 等待640第一等待时间,比如600 ms
- 等待645第二等待,比如300 ms,第二等待时间低于第一等待时间。
在等待640和645两者之后,方法都在610处进行。
图5c示意性地示出了信标方法690的实施例的示例。如果仅在检测到占用时主动发送占用信号,则可以使用此方法。空位是通过不发送活动信号来传送。方法690包括
- 确定650是否已经接收到占用信号。如果是,则方法在655处进行,如果不是,则方法进行到660
- 将无线电电路模式设置655为活动模式并将计时器设置为占用超时值,比如10分钟。在670处继续
- 确定660计时器是否到期,并且如果是,则在665处继续,并且如果不是,则在670处继续
- 将无线电电路模式设置665为低能量模式
- 确定670无线电电路模式。如果模式是低能量,则方法进行到675,如果模式是活动,则方法进行到680
- 等待675第一等待时间,比如600 ms
- 等待680第二等待,比如300 ms,第二等待时间低于第一等待时间。在等待675和680两者之后,该方法都在685处进行
- 生成并发射685定位信号,并在650处进行。
图6示意性地示出了控制方法700的实施例的示例,控制方法700包括
- 从多个占用传感器接收710占用信号,
- 从多个占用传感器确定720信标周围区域的占用状态,生成730指示信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射740到信标。
如本领域技术人员将显而易见的,执行该方法的许多不同的方式是可能的。例如,可以改变步骤的顺序,或者可以并行执行一些步骤。此外,在步骤之间可以插入其他方法步骤。插入的步骤可以表示诸如本文所描述的方法的改进,或者可以与该方法无关。此外,在下一步骤开始之前,给定步骤可能尚未完全完成。
可以使用软件来执行根据本发明的方法,该软件包括用于导致处理器系统执行方法500、600、690和700的指令。软件可以仅包括由系统的具体子实体采用的那些步骤。软件可以存储在合适的存储介质中,诸如硬盘、软盘、存储器、光盘等。软件可以作为信号沿着线、或无线或使用数据网络(例如,互联网)而发送。可以使该软件可用于下载和/或在服务器上远程使用。可以使用比特流来执行根据本发明的方法,该比特流被布置为配置可编程逻辑,例如,现场可编程门阵列(FPGA),以执行该方法。
将理解,本发明还扩展到计算机程序,特别是在适配成将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。该程序可以是以源代码、目标代码、代码中间源和诸如部分编译形式的目标代码的形式,或者是以适于在实现根据本发明的方法中使用的任何其他形式。涉及计算机程序产品的实施例包括与所阐述方法中的至少一个的处理步骤中的每个相对应的计算机可执行指令。这些指令可以细分为子例程和/或存储在可以静态或动态链接的一个或多个文件中。涉及计算机程序产品的另一实施例包括与所阐述系统和/或产品中的至少一个的装置中的每个相对应的计算机可执行指令。
图7a示出了根据实施例的计算机可读介质 1000,其具有包括计算机程序1020的可写部分1010,该计算机程序1020包括用于导致处理器系统执行信标或控制方法的指令。计算机程序1020可以作为物理标记或借助于计算机可读介质1000的磁化在计算机可读介质1000上体现。然而,也可想到任何其他合适的实施例。此外,将理解,尽管计算机可读介质1000在这里被示出为光盘,但是计算机可读介质1000可以是任何合适的计算机可读介质,诸如硬盘、固态存储器、闪存存储器等,并且可以是不可录制的或可录制的。计算机程序1020包括用于导致处理器系统执行所述信标或控制方法的指令。
图7b以示意图示出了根据实施例的处理器系统1140的表示。处理器系统包括一个或多个集成电路1110。一个或多个集成电路1110的架构在图7b中示意性地示出。电路1110包括处理单元1120,例如CPU,用于运行计算机程序组件以执行根据实施例的方法和/或实现其模块或单元。电路1110包括用于存储编程代码、数据等的存储器1122。存储器1122的部分可以是只读的。电路1110可以包括通信元件1126,例如天线、连接器或两者等。电路1110可以包括专用集成电路1124,用于执行在该方法中定义的部分或全部处理。处理器1120、存储器1122、专用IC 1124和通信元件1126可以经由互连1130(比如总线)彼此连接。处理器系统1110可以被布置用于使用天线和/或连接器分别进行接触和/或非接触通信。
例如,在实施例中,信标或控制设备可以包括处理器电路和存储器电路,该处理器被布置为执行存储在存储器电路中的软件。例如,控制电路的处理器电路可以是IntelCore i7处理器、ARM Cortex-R8等。信标可以包括较小的处理器电路,例如ARM M0 Cortex。存储器电路可以是ROM电路,或非易失性存储器,例如闪存存储器。存储器电路可以是易失性存储器,例如SRAM存储器。在后一种情况下,验证设备可以包括非易失性软件接口(例如硬盘驱动器、网络接口等),其被布置用于提供软件。
应当注意,上述实施例说明而不是限制本发明,并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例。
在权利要求中,括号之间放置的任何附图标记不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中,这些装置中的若干个可以由同一硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能用于获益。
在权利要求中,括号中的附图标记指代实施例的附图中的附图标记或实施例的公式,因此增加了权利要求的可理解性。这些附图标记不应解释为限制权利要求。

Claims (16)

1.一种电子信标(110),包括:
- 无线电电路(112),被布置为发射无线定位信标信号,
- 输入接口(116),被布置为接收指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号,
- 处理器电路(118),被配置为
- 保持所述无线电电路的无线电电路模式,所述模式是活动模式和减少能量模式中的一个,
- 生成定位信标信号,
- 取决于所述占用信号将所述无线电电路模式切换到活动模式,并通过所述无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将所述无线电电路模式切换到减少能量模式并减少定位信标信号的发射。
2. 根据前述权利要求中任一项所述的电子信标,包括:
- 占用传感器(150),被布置为
- 确定所述占用传感器周围区域的占用,以及
- 生成占用信号,所述占用信号指示所述占用传感器是否检测到所述占用传感器周围区域的占用或不占用。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电子信标,其中,
- 所述输入接口被布置为通过所述无线电电路无线地接收所述占用信号,所述无线电电路被布置用于无线通信协议,诸如Wi-Fi、蓝牙或ZigBee。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电子信标,其中,所述处理器电路配置有第一重复率和第二重复率,所述处理器电路在活动模式下以第一重复率发射定位信标信号并且在减少能量模式下以第二重复率发射定位信标信号,所述第二重复率低于所述第一重复率。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的电子信标,其中,所述无线电电路布置有睡眠/唤醒输入,以接收睡眠信号,将所述无线电电路切换到低能量睡眠状态,并接收唤醒信号,将所述无线电电路切换到高能量操作状态,所述处理器电路被布置为当它将所述无线电电路模式切换到活动模式时将所述唤醒信号发送到所述无线电电路睡眠/唤醒输入,并且当它将所述无线电电路模式切换到减少能量模式时将所述睡眠信号发送到所述无线电电路睡眠/唤醒输入。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的电子信标,包括电池盒111,所述电池盒111被布置用于接纳用于为所述信标供电的电池。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的电子信标,其中,所述占用传感器是
- 运动传感器,和/或
- 被动红外占用传感器、超声占用传感器、微波占用传感器和音频检测占用传感器中的任何一个。
8.一种控制设备,所述控制设备包括
- 输入接口,被布置为从多个占用传感器接收占用信号,
- 输出接口,被布置为向信标发送占用信号,
- 处理器电路(134),被配置为
- 从所述多个占用传感器确定所述信标周围区域的占用状态,生成指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到所述信标。
9. 根据权利要求8所述的控制设备,包括
- 存储器(136),被布置为存储来自所述多个占用传感器的占用信号,其中
- 所述处理器电路被配置为
- 执行机器学习算法,用于预测来自所述多个占用传感器的未来占用信号,
- 从所述多个占用传感器确定所述信标周围区域的未来占用状态,并且生成指示所述信标周围区域的未来占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到所述信标。
10. 一种定位系统,包括
(I)电子信标,用于提供定位服务,所述电子信标包括
- 无线电电路,被布置为发射无线定位信标信号,
- 输入接口,被布置为接收指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号,
- 处理器电路,被配置为
- 保持所述无线电电路的无线电电路模式,所述模式是活动模式和减少能量模式中的一个,
- 生成定位信标信号,
- 取决于所述占用信号,将所述无线电电路模式切换到活动模式,并通过所述无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将所述无线电电路模式切换到减少能量模式并减少定位信标信号的发射,
(II)一个或多个占用传感器,被布置为
- 确定所述占用传感器周围区域的占用,以及
- 生成占用信号,所述占用信号指示所述占用传感器是否检测到所述占用传感器周围区域的占用或不占用。
11. 根据权利要求10所述的定位系统,包括
(III)灯具,包括
- 处理器电路,被配置为
- 取决于指示所述灯具周围区域的占用状态的占用信号来激活和停用所述灯具的照明单元。
12. 根据权利要求10或11所述的定位系统,其中
- 所述电子信标和所述占用传感器被集成,和/或
- 所述灯具和所述占用传感器被集成。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的定位系统,包括控制设备,所述控制设备包括
- 输入接口,被布置为从多个占用传感器接收占用信号,
- 输出接口,被布置为向所述信标发送占用信号和/或向所述灯具发送占用信号,
- 处理器电路,被配置为
- 从所述多个占用传感器确定所述信标周围区域的占用状态,生成指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到所述信标,和/或
- 从所述多个占用传感器确定所述灯具周围区域的占用状态,生成指示所述灯具周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到所述灯具。
14.一种电子信标方法,包括:
- 发射无线定位信标信号,
- 接收指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号,
- 保持所述无线电电路的无线电电路模式,所述模式是活动模式和减少能量模式中的一个,
- 生成定位信标信号,以及
- 取决于所述占用信号,将所述无线电电路模式切换到活动模式,并通过所述无线电电路周期性地发射定位信标信号,或者将所述无线电电路模式切换到减少能量模式并减少定位信标信号的发射。
15.一种控制方法,包括:
- 从多个占用传感器接收占用信号,
- 向信标发送占用信号,
- 从所述多个占用传感器确定所述信标周围区域的占用状态,生成指示所述信标周围区域的占用状态的占用信号并将所述占用信号发射到所述信标。
16.一种计算机可读介质(1000),包括暂时性或非暂时性数据(1020),所述暂时性或非暂时性数据(1020)表示导致处理器系统执行根据权利要求14或15所述的方法的指令。
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