CN111208742A - 基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统 - Google Patents

基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统，所述定位方法包括如下步骤；在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块；将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络；使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号；该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置。优点在于，不需要使用者携带定位设备，也不涉及使用者的图形隐私问题即可定位使用者位置，提供了良好的用户体验。

Description

基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统。
背景技术
随着智能家居的技术发展，智能家居正在逐步进入千家万户。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备，如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。通过智能家居系统可构建使用场景，以满足使用者的需求。
对于需要根据使用者的位置等信息而进行场景构建的情况而言，需要对使用者进行定位。目前通用的人员定位系统有超宽带定位系统(Ultra Wideband，UWB)及IBEACON系统，两者的缺点均在于，需要人佩带特定的设备，用户体验不好。另外，也可通过视频识别技术、飞行时间(Time of Flight，TOF)技术、深度成像技术、红外热成像技术等识别定位使用者的位置，其缺点在于，该些方法会记录人脸图像或人体轮廓图像，存在侵犯人隐私的问题。
因此，提供一种用户体验良好、不侵犯个人隐私的定位方法及根据该定位方法构建场景的方法及系统成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于拓扑网络的定位方法，其包括如下步骤：
在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块；
将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络；
使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号；
该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置。
进一步，其他智能设备的通信模块通过所述拓扑网络订阅该广播。
进一步，所述通信模块通过UWB、IBEACON、BLE MESH网络中的一种进行配网。
进一步，所述通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块作为蓝牙节点通过BLE MESH网络配网，所述蓝牙节点针对其覆盖区域内的智能设备进行定位导向。
进一步，经所述BLE MESH网络配网后的所述蓝牙节点通过广播中继位置信息而覆盖整个网络区域内的智能设备的定位导向，从而形成具有定位功能的拓扑网络。
进一步，通过其他智能设备的通信模块与被使用者触发的智能设备的通信模块进行交互而定位使用者位置。
本发明还提供一种根据上述的定位方法构建场景的方法，其包括如下步骤：在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块；将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络；使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号；该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置；至少相关智能设备的通信模块获取所述广播，并生成该智能设备的广播，并将该广播在所述拓扑网络内共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称；根据预设规则，开启和/或关闭对应的智能设备，构建场景。
进一步，在定位使用者位置的步骤中，根据所述拓扑网络内最后一次发出广播的智能设备的位置信息，确认使用者当前的实时位置。
进一步，在至少相关智能设备的通信模块获取所述广播的步骤中，至少相关智能设备的通信模块通过识别设备名称或者设备MAC地址对所述广播进行筛选，并获取筛选后的所述广播。
进一步，所述相关智能设备为在所述预设规则中，与所述使用者触发的所述智能设备处于同一场景的智能设备。
进一步，至少相关智能设备的通信模块通过广播中继在所述拓扑网络内共享所述智能设备的广播。
进一步，所述预设规则包括所述智能设备之间的关联及所述智能设备之间的关系限定。
进一步，所述智能设备之间的关联设置为：处于同一场景的智能设备为相关的智能设备。
进一步，所述智能设备之间的关系限定设置为：相关的所述智能设备之间是否处于设定的阈值范围内。
进一步，若所述智能设备之间为相关的智能设备，且所述智能设备之间处于设定的阈值范围内，则控制所述智能设备开启或者关闭，构建场景。
进一步，若所述智能设备之间为相关的智能设备，且所述智能设备之间处于设定的阈值范围之外，则取消对所述智能设备的控制。
进一步，所述设定的阈值范围包括距离阈值范围。
进一步，所述方法还包括设定预设规则的步骤。
本发明还提供一种构建场景的系统，其包括：多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块，以多个所述智能设备的通信模块为节点形成具有定位功能的拓扑网络，所述检测模块能够检测所述智能设备与使用者交互的状态并生成指令信号，所述通信模块能够根据所述检测模块产生的指令信号进行广播或者获取所述广播，并经所述拓扑网络传播或者共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称和/或触发信息，以定位使用者位置；移动终端，与所述拓扑网络连接，所述移动终端用于设定预设规则，并且根据所述预设规则控制所述智能设备的开启及关闭，构建场景。
本发明的一个优点在于，使用者与智能设备发生交互作用而定位使用者的位置，不需要使用者携带定位设备，也不涉及使用者的图形隐私问题，提供了良好的用户体验。
本发明的另一个优点在于，能够根据使用者位置的变化而提供合适的场景，灵活度高，高度契合用户需求。
附图说明
图1是本发明一种基于拓扑网络的定位方法的一具体实施方式的步骤示意图；
图2是本发明构建场景的方法的一具体实施方式的步骤示意图；
图3是本发明系统的一具体实施方式的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的基于拓扑网络的定位方法、构建场景方法及系统的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明一种基于拓扑网络的定位方法的一具体实施方式的步骤示意图。请参阅图1，本发明基于拓扑网络的定位方法包括如下步骤：
步骤S10，在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块。
其中，所述预设空间为立体空间，其包括但不限于家居环境空间、办公环境空间或者使用者设定的任意一立体空间；所述智能设备包括但不限于各种家居设备、办公设备或者为使用者服务的各种智能设备。
所述检测模块用于检测所述智能设备与使用者交互的状态，并能够根据所述状态生成指令信号。所述检测模块包括但不限于传感器模块，例如压力传感器、重力传感器或红外传感器等。所述通信模块能够将所述智能设备的信息进行广播。所述通信模块包括但不限于蓝牙模块等。所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息。所述触发信息至少包括所述智能设备是否被触发，例如，所述智能设备是否被启动，是否被使用，是否被触碰等。
步骤S11，将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络。
所述拓扑网络包括但不限于星型结构网络、环型结构网络、总线结构网络、分布式结构网络、树型结构网络、网状结构网络、蜂窝状结构网络等。
其中，所述通信模块通过UWB、IBEACON、BLE MESH网络中的一种进行配网。以通信模块为蓝牙模块、拓扑网络为网状结构网络、通信模块通过BLE MESH网络进行配网为例，说明形成具有定位功能的网状结构网络的过程：当所述通信模块通过BLE MESH网络进行配网时，首先，所述蓝牙模块作为蓝牙节点通过所述BLE MESH网络配网，所述蓝牙节点针对其覆盖区域内的智能设备进行定位导向；其次，经所述BLE MESH网络配网后的所述蓝牙节点通过广播中继而覆盖整个网络区域内的智能设备的定位导向，从而形成立体的具有定位功能的网状结构网络。
步骤S12，使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号。该步骤的目的在于，通过所述检测模块是否产生指令信号来判断所述智能设备附近是否有人。当所述检测模块能够产生指令信号，则说明所述智能设备附近有人，当所述检测模块不产生指令信息，则说明所述智能设备附近没有人。
在该步骤中，使用者触发所述智能设备是指所述使用者接近所述智能设备，或者与所述智能设备接触，使所述检测模块产生指令信号。其中，当使用者接近所述智能设备，所述检测模块检测到使用者，则所述检测模块产生指令信号，例如，所述智能设备为阅读灯，当所述使用者接近所述阅读灯，所述阅读灯的检测模块感应到使用者，则所述检测模块产生指令信号。所述接触包括但不限于按压、触碰、推拉等动作，当使用者接触所述智能设备，所述检测模块检测到使用者，则所述检测模块产生指令信号，例如，所述智能设备为沙发，当所述使用者坐在所述沙发上，所述沙发的检测模块感应到使用者，则所述检测模块产生指令信号。
步骤S13，该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置。
在该步骤中，被所述使用者触发的智能设备对应的通信模块进行广播，并经所述拓扑网络传播，通过其他智能设备的通信模块与被使用者触发的智能设备的通信模块进行交互，从而定位使用者的位置。其中，其他智能设备的通信模块可通过订阅被使用者触发的智能设备的通信模块发出的广播的方式获得所述广播，若其他智能设备的通信模块并未订阅该广播，则其不可获得所述广播。
本发明通过使用者与智能设备发生交互作用而定位使用者的位置，不需要使用者携带定位设备，也不涉及使用者的图形隐私问题，提供了良好的用户体验。
本发明还提供一种根据上述的定位方法构建场景的方法。本发明构建场景的方法能够根据使用者位置的变化而提供合适的场景，灵活度高，高度契合用户需求。
图2是本发明构建场景的方法的一具体实施方式的步骤示意图。请参阅图2，本发明所述构建场景的方法包括如下步骤：
步骤S20～步骤S23与步骤S10～步骤S13相同，不再赘述。其中，在步骤S23中，根据所述拓扑网络内最后一次发出广播的智能设备的广播，确认使用者当前的实时位置，即在某一时间段内，使用者可能会触发多个智能设备，所述拓扑网络内的多个智能设备均会发出广播，则以最后一次发出广播的智能设备的广播作为定位所述使用者当前位置的依据。例如，使用者先后触发了智能设备1、智能设备2及智能设备3，三者均发出广播，则以最后一次发出广播的智能设备3的广播作为判断所述使用者当前的实时位置的依据。
步骤S24，至少相关智能设备的通信模块获取所述广播，并生成该智能设备的广播，并将该广播在所述拓扑网络内共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称。
其中，所述相关智能设备为在预设规则中，与所述使用者触发的所述智能设备处于同一场景的智能设备。例如，若所述场景为客厅阅读场景，则智能设备中位于客厅的沙发及阅读灯为相关的智能设备，而位于书房的阅读灯则与位于书房的沙发不相关。
在该步骤中，全部的智能设备的通信模块均可获取所述广播，或者仅与发出广播的智能设备相关的智能设备的通信模块获取所述广播。其中，其他智能设备的通信模块可通过订阅被使用者触发的智能设备的通信模块发出的广播的方式获得所述广播，若其他智能设备的通信模块并未订阅该广播，则其不可获得所述广播。
进一步，在该步骤中，至少相关智能设备的通信模块通过识别设备名称或者设备MAC地址对所述广播进行筛选，并获取筛选后的所述广播。即相关的智能设备可通过识别发出广播的智能设备的设备名称或者设备MAC地址来判断该智能设备是否有自己有关，若有关，则其获取所述广播，若无关，则不获取所述广播。
在获取所述广播后，若所述智能设备与发出广播的智能设备相关，则生成该智能设备的广播，并将该广播在所述拓扑网络内共享，以作为系统判断两个相关智能设备之间的关系的参考
步骤S25，根据预设规则，开启和/或关闭对应的智能设备，构建场景。
所述预设规则可预先设置在移动终端中。在本具体实施方式中，所述预设规则包括所述智能设备之间的关联及所述智能设备之间的关系限定。即所述预设规则涉及相关的智能设备交互场景和交互规则。
所述智能设备之间的关联可设置为：处于同一场景的智能设备为相关的智能设备。例如，若所述场景为厨房炒菜，则为厨房炒菜服务的智能设备(如抽油烟机、照明系统等)为相关的智能设备；若所述场景为客厅阅读，则为阅读服务的智能设备(如客厅的沙发、阅读灯等)为相关的智能设备。
所述智能设备之间的关系限定可设置为：相关的所述智能设备之间是否处于设定的阈值范围内。其中，设定的阈值范围包括但不限于设定的距离阈值范围。例如，若所述场景为客厅阅读，则为客厅阅读服务的沙发及阅读灯之间具有一设定的距离阈值范围，以构成客厅阅读场景。
进一步，在步骤S25中，若所述智能设备之间为相关的智能设备，且所述智能设备之间处于设定的阈值范围内，则控制所述智能设备开启或者关闭，构建场景；若所述智能设备之间为相关的智能设备，且所述智能设备之间处于设定的阈值范围之外，则取消对所述智能设备的控制。例如，若所述场景为客厅阅读，则为客厅阅读服务的沙发及阅读灯为相关的智能设备，若两者之间的相对位置关系在设定的距离阈值范围内，则所述阅读灯开启，以构成客厅阅读场景；若所述沙发或者阅读灯被移动过，两者之间的相对位置关系不在设定的距离阈值范围内，即沙发与阅读灯距离较远，所述阅读灯即使开启也不能够为阅读提供足够的照明，则所述阅读灯不开启。
本发明构建场景的方法基于智能设备在拓扑网络中的广播信息，即可判断使用者所处的位置以及预测使用者的行为，进而根据使用者与智能设备的交互状态而进行场景构建，符合用户需求，灵活性高，能够大大提升用户体验。
下面举例一基于BLE MESH网络进行场景构建的方法。
(1)以设置于智能设备内的蓝牙模块作为BLE节点，通过BLE MESH配网，形成具有定位功能的网状结构网络。在该步骤中，根据室内具体情况进行布点，在立体空间上形成网格状的分布。。
具体地说，各个蓝牙模块通过BLE MESH网络组网，针对覆盖网格区域内智能设备进行定位导向；通过BLE MESH网络组网后的蓝牙模块，可通过广播中继，从而覆盖整个网状结构网络区域内智能设备的定位导向，形成具有定位功能的网状结构网络。所述网状结构网络可用于判断相互智能设备的距离和关联性。
(2)智能设备进行蓝牙广播。
具体地说，各个智能设备上均设有对应的传感器模块，通过判断各个智能设备上对应的传感器模块是否发生相应的指令，从而判断该智能设备附近是否有人。若智能设备上对应的传感器模块发生指令，说明智能设备附近有人，则智能设备处理器控制对应蓝牙模块进行蓝牙广播；若智能设备上对应的传感器模块没有发生指令，说明智能设备附近无人，则智能设备不产生相应的操作指令。
(3)确定其他智能设备在网状结构网络的位置。
其他智能设备的蓝牙模块经过对广播信息的筛选获取与其相关的智能设备的广播信息，并给各自范围的智能设备生成对应的广播，并通过广播中继在整个网状结构网络内共享该智能设备的广播。
(4)各智能设备按照预设规则，进行相应的操作。
具体地说，系统根据网状结构网络区域内最后一次发出蓝牙广播信息的智能设备的广播，确认人当前的实时位置；系统获取其他智能设备的广播，并根据预先设置的各智能设备之间的关联、以及判断相关的智能设备之间是否位于特定阈值范围内；若相关的智能设备之间位于特定阈值范围内，且两者具有关联性，则构建相应的场景；若相关的智能设备之间超出特定阈值范围内，则取消对智能设备的控制。
下面列举构建场景的方法的一实施例。
场景中主要有如下物品：看书用的懒人沙发，家庭照明系统，照度传感器。沙发是舒适小巧的布艺沙发，可以随意搬动。家庭照明系统包含家里的各种灯具，如房间吸顶灯，客厅吊顶灯，床头灯，落地灯等。照度传感器为市面常见的传感器，可以区分出自然光和人造光的照度。可安装在智能灯具内或者在目标物品处，本场景就假定照度计安装在沙发的靠背后。沙发，照明灯具，照度传感器作为智能设备都连接到BLE MESH网络。所述BLE MESH网络具有定位功能，能准确定位各个智能设备的相对空间位置及距离。
系统设定场景为，用户坐沙发上，需要600Lux的照度。
当使用者坐到沙发上，内置的压力/重力/红外传感器，检测到使用者，并通过BLEMESH网络对外广播。广播内容包括但不限于：“物品名称，使用者的动作”。
家庭照明系统的各灯具都收到了所述广播的内容。家庭照明系统的各灯具通过BLE MESH网络得到沙发的位置，也就间接得到使用者的位置。同时也获得了使用者的意图：人坐在沙发上，需要600Lux照度。
由于懒人沙发可以随意移动，不能死板地设置哪个灯具工作，工作多少亮度。灯具需要根据使用者的位置，判断自己是否需要工作，工作在多少的亮度。比如人在卧室看书，落地灯可以提供照明；人在客厅，应该由客厅的吊顶灯来提供照明，卧室落地灯再工作就会造成电能的浪费。落地灯，吸顶灯，吊顶灯等通过BLE MESH系统获取人的位置信息，从而决定了哪个灯具应该工作，哪个灯具不能工作。假定此时人在客厅看书，客厅由吊顶灯提供照明。
沙发上的照度传感器，可区分自然光和人造光。知道自然光的照度，就知道人造光(灯具)的所要提供的照度了。其中，600lux-自然光＝人造光。
通过灯具的基本参数，可知距离灯具不同的距离的照度值，通过BLE MESH网络系统可以得到灯具跟人的距离。灯具可以计算出需要工作的占空比，使人所在的位置达到需要的照度值。而且照度计可以作为系统反馈，让系统根据环境光的变化，动态调整，保证600lux的稳定。如果灯具调整到最大了，但照度仍然达不到。系统则可提醒用户，爱护眼睛，靠近灯具或其他措施提供环境照度。
本发明还提供一种实现上述场景构建的系统。图3是本发明系统的一具体实施方式的框图。请参阅图3，所述系统包括多个智能设备30及移动终端31。所述智能设备30具有通信模块及检测模块。以多个所述智能设备的通信模块为节点形成具有定位功能的拓扑网络32。在本具体实施方式中，所述拓扑网络32为网状结构网络。
所述检测模块能够检测所述智能设备30的触发状态并生成指令信号，所述通信模块能够根据所述检测模块产生的指令信号进行广播或者获取所述广播，并经所述拓扑网络传播或者共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称和/或触发信息，以定位使用者位置。
所述移动终端31与所述拓扑网络32连接，所述移动终端31用于设定预设规则，并且根据所述预设规则控制所述智能设备的开启及关闭，构建场景。所述移动终端31包括但不限于智能手机、智能手表、智能手环、音乐播放设备、笔记本电脑、平板电脑、PDA(个人数字助理)、个人电脑或者是具有触控显示屏和信息处理功能的互联网设备(例如数字照相机、电冰箱、电视机等)等各种装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于拓扑网络的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块；
将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络；
使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号；
该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置。
2.根据权利要求1所述的基于具有定位功能网络的定位方法，其特征在于，其他智能设备的通信模块通过所述拓扑网络订阅该广播。
3.根据权利要求1所述的基于具有定位功能网络的定位方法，其特征在于，所述通信模块通过UWB、IBEACON、BLE MESH网络中的一种进行配网。
4.根据权利要求1所述的基于具有定位功能网络的定位方法，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块作为蓝牙节点通过BLE MESH网络配网，所述蓝牙节点针对其覆盖区域内的智能设备进行定位导向。
5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的定位方法构建场景的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在一预设空间内具有多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块；
将所述通信模块作为节点进行配网，形成具有定位功能的拓扑网络；
使用者触发所述智能设备，该智能设备对应的所述检测模块产生指令信号；
该智能设备对应的通信模块根据所述指令信号进行广播，并经所述拓扑网络传播，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称及触发信息，以定位使用者位置；
至少相关智能设备的通信模块获取所述广播，并生成该智能设备的广播，并将该广播在所述拓扑网络内共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称；
根据预设规则，开启和/或关闭对应的智能设备，构建场景。
6.根据权利要求5所述的构建场景的方法，其特征在于，进一步，在定位使用者位置的步骤中，根据所述拓扑网络内最后一次发出广播的智能设备的广播，确认使用者当前的实时位置。
7.根据权利要求5所述的构建场景的方法，其特征在于，在至少相关智能设备的通信模块获取所述广播的步骤中，至少相关智能设备的通信模块通过识别设备名称或者设备MAC地址对所述广播进行筛选，并获取筛选后的所述广播。
8.根据权利要求5所述的构建场景的方法，其特征在于，所述相关智能设备为在所述预设规则中，与所述使用者触发的所述智能设备处于同一场景的智能设备。
9.根据权利要求5所述的构建场景的方法，其特征在于，至少相关智能设备的通信模块通过广播中继在所述拓扑网络内共享所述智能设备的广播。
10.一种构建场景的系统，其特征在于，包括：
多个智能设备，所述智能设备具有通信模块及检测模块，以多个所述智能设备的通信模块为节点形成具有定位功能的拓扑网络，所述检测模块能够检测所述智能设备与使用者交互的状态并生成指令信号，所述通信模块能够根据所述检测模块产生的指令信号进行广播或者获取所述广播，并经所述拓扑网络传播或者共享，所述广播的内容至少包括所述智能设备的名称和/或触发信息，以定位使用者位置；
移动终端，与所述拓扑网络连接，所述移动终端用于设定预设规则，并且根据所述预设规则控制所述智能设备的开启及关闭，构建场景。
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CN114339601A (zh) * 2020-10-09 2022-04-12 美的集团股份有限公司 基于uwb的自动配网方法及装置
WO2023179241A1 (zh) * 2022-03-25 2023-09-28 华为技术有限公司 一种定位方法和装置

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