CN111355643A - 用于在无线控制设备和电子单元之间配对的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作无线控制设备的方法包括：‑在用户致动耦合到电能收集设备的控制单元之后，启动(20)控制电路，以对为控制设备供电的电能储备装置进行再充电；‑发送(30)包括控制命令的控制消息；‑比较(32)自控制电路启动以来的经过时间与第一阈值；‑当经过时间大于或等于第一阈值时，向电子单元发送(40)配对请求消息。

Description

用于在无线控制设备和电子单元之间配对的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于将无线控制设备与电子单元配对的设备和方法。
背景技术
在家用自动化和联网物体的领域中，存在无线控制设备，诸如无线开关，其使得可以远程控制电子单元，诸如灯或电气装备项目或家用自动化电器。
典型地，控制设备和要受控的单元之间的连接由诸如短程无线电链路的无线电链路建立。
出于安全原因，希望这种连接能够被加密和/或控制设备首先由要受控的单元识别，以避免黑客在未经授权的情况下控制该单元的可能性。
因此，在家用自动化设施中新添加的控制设备必须首先与要受控的一个或多个单元配对才能使用。在实践中，用户必须能够简单且容易地请求控制设备的配对。
现在，无线控制设备必须制造简单且成本低廉，并且只能消耗非常少的电能。事实上，它们通常具有简化的设计，并且只有非常有限的可用硬件资源。因此，将仅用于配对的用户接口(诸如附加按钮)并入其中是复杂的且花费不必要的成本。
因此，需要一种无线控制设备和相关联的方法，该方法使得可以控制该控制设备的配对，能够弥补上述缺点。
发明内容
为此，本发明的一个方面涉及一种用于操作无线控制设备的方法，该方法包括：
-在用户致动耦合到电能收集设备的控制单元之后，启动控制设备的控制电路，以对为控制设备供电的电能储备装置进行再充电；
-通过控制设备的无线电接口向电子单元发送控制消息，该控制消息包括控制命令；
-比较自控制电路启动以来的经过时间与第一阈值，电能收集设备被配置成在控制单元每次致动时产生足以在小于第一阈值的时间内为控制设备供电的电能量；
-当经过时间大于或等于第一阈值时，通过无线电接口向电子单元发送配对请求消息。
通过本发明，用户可以简单地通过控制单元发送配对请求，通过在控制单元上按压几次而不是仅仅按压一次，这使得可以产生更多的电能，并且因此允许控制电路操作足够长的时间以达到第一阈值，并且因此能够发送配对请求消息。
因此，控制单元既用于控制电子单元，也用于请求控制设备的配对。因此，没有必要为该单一功能添加专用控制接口，添加专用控制接口将增加控制设备的复杂性和成本。
根据有利但非强制性的方面，这种方法可以单独地或根据任何技术上可容许的组合来结合以下特征中的一个或多个：
-只要经过时间小于第一阈值，就重复发送控制消息。
-只要经过时间大于第一阈值且小于第二阈值，就重复发送配对请求消息。
-该方法包括当经过时间大于第二阈值并且只要电能储备装置中有足够的电能，就恢复发送控制消息。
-第二阈值在800ms和1000ms之间。
-第一阈值在400ms和600ms之间。
-配对请求消息包括特定于控制设备的认证信息，尤其是与控制设备相关联的公共密钥。
-控制消息包括报头和主体，该主体包括：
-控制设备的唯一标识符；
-控制命令；
-由控制设备生成的并且旨在避免重放攻击的安全数据；
-该消息的由控制设备生成的数字签名。
-配对请求消息包括报头和主体，该主体包括：
-控制设备的唯一标识符；
-特定于控制设备的认证信息；
-该消息的由控制设备生成的数字签名。
-该方法包括当电能储备装置为空时停止控制电路。
根据另一方面，该方法包括：
-由属于同一个单元组的多个电子单元接收由控制设备发送的控制消息；
-由每个电子单元向该组的其他电子单元发送同步消息，该同步消息包括表示该电子单元的状态以及表示被包含在所述控制消息中的控制命令的信息；
-检测该组的至少一个电子单元的状态不同于该组的至少一个或多个其他电子单元的状态；
-根据该组中的主单元的状态修改所述电子单元的状态。
根据另一方面，主单元是该组的电子单元中与控制设备的无线电通信链路质量最高的、该组的电子单元。
根据又一方面，本发明涉及无线控制设备和电子单元之间的配对方法，该方法包括：
-激活电子单元的配对模式；
-由无线控制设备实施如上所述的方法；
-通过电子单元：
检测由所述控制设备发送的配对请求消息的接收；
确定所述控制设备是否已经与电子单元配对；
如果控制设备尚未与电子单元配对，则接受控制设备的配对，否则，取消控制设备的配对。
根据另一方面，本发明涉及一种无线控制设备，其包括：
-控制单元，其可由用户致动；
-电能收集设备，其耦合到控制单元；
-电能储备装置，其由电能收集设备再充电，并且为控制设备供电；
-控制电路和无线电接口；
该控制电路被编程为：
-在用户致动控制单元之后启动；
-通过无线电接口向电子单元发送控制消息，该控制消息包括控制命令；
-比较自控制电路启动以来的经过时间与第一阈值，电能收集设备被配置成在控制单元每次致动时产生足以在小于第一阈值的时间内为控制设备供电的电能量；
-当经过时间大于或等于第一阈值时，通过无线电接口向电子单元发送配对请求消息。
根据又一方面，本发明涉及一种家用自动化系统，其包括如前所述的控制设备和多个电子单元，其中电子单元被配置成实施包括以下的步骤：
-由属于同一个单元组的多个电子单元接收由控制设备发送的控制消息；
-由每个电子单元向该组的其他电子单元发送同步消息，该同步消息包括表示该电子单元的状态以及表示被包含在所述控制消息中的控制命令的信息；
-检测该组的至少一个电子单元的状态不同于该组的至少一个或多个其他电子单元的状态；
-根据该组的主单元的状态修改所述电子单元的状态。
附图说明
根据下面对用于配对无线控制设备的设备和方法的实施例的描述，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他优点将变得更加明显，这些描述纯粹是通过示例并参考附图而给出的，其中：
图1是电子单元和用于控制该电子单元的根据本发明实施例的无线控制设备的示意图；
图2是用于操作图1的控制设备的方法的示例的流程图；
图3是示出在实施图2的方法期间，在图1的控制设备的操作示例中发送无线电消息的时序图；
图4(a)-(c)是示出由图1的控制设备发送的消息的示例的示意图；
图5是用于配对图1的电子单元和无线控制设备的方法的流程图；
图6是根据本发明实施例的电子单元的示意图；
图7(a)-(b)是根据本发明实施例的电子单元组的两个示例的示意图；
图8是用于创建图7(a)或(b)的电子单元组的方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的在同一个组的电子单元之间的同步方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，示出了无线控制设备2。
例如，控制设备2是遥控器或无线墙壁开关。
根据示例，控制设备2可用在家用自动化设施中，以控制一个或多个电子单元，尤其是用在住宅、工业或商业用途的建筑物中。
控制设备2包括控制单元4、耦合到控制单元4的电能收集设备(energyharvesting device)6、由设备6供电的电能储备装置(energy reserve)8、电子控制电路10、无线电通信接口12和无线电天线14。
接口12和天线14使得可以创建无线电通信链路16以与电子单元18通信。
因此，控制设备2不需要通过电线连接到单元18。
根据纯粹示意性给出的示例，电子单元可以是照明系统，包括一个或多个灯，或者电气装备项目，诸如电源插座，或者家用自动化装备项目，诸如供暖或空调系统、电动百叶窗、家用自动化控制器或其他示例。
用户可以致动控制单元4，以向单元18发送控制命令，例如打开或关闭单元18。
根据实施例，控制单元4是可以在第一位置和第二位置之间切换的机械或机电设备，为此，可以包括用户可以在其上按压的移动部件，诸如开关或按钮。
例如，控制单元4是能够在两个稳定位置之间切换的拨动开关。
根据其他示例，控制单元4是按钮类型的开关，其可以在两个稳定位置之间切换，或者作为变型，在稳定位置和不稳定位置之间切换。
根据又一变型，控制单元4是无接触触摸开关。
设备6被配置成当控制单元4被用户致动时产生预定的电能量(quantity ofenergy)，并将产生的电能量按时存储在电能储备装置8中。
因此，设备6与控制单元4耦合，并与电能储备装置8连接。
根据示例，设备6包括电磁发电机，诸如直立电机(dynamo)或包括磁体和螺线管的系统，该磁体和螺线管能够在控制单元4被用户致动时相对于彼此移位以产生电流。
作为变型，设备6可以包括与控制单元4的移动部件机械连接的压电发电机。
电能储备装置8包括一个或多个可再充电蓄电元件，诸如电容器、超级电容器、电化学电池或任何等效元件。
在实践中，根据实施例，控制设备2除了储备装置8之外没有别的电源。
电子控制电路10包括诸如微控制器的计算逻辑单元和计算机存储器。
存储器形成可以被计算机读取的永久数据存储介质。
根据示例，存储器是ROM存储器，RAM存储器，EPROM、EEPROM、FLASH或NVRAM类型的非易失性存储器，光学存储器，或磁性存储器。
存储器包括可执行指令和/或软件代码，用于实施如下所述的方法，以在这些指令和/或该代码被计算逻辑单元执行时操作控制设备2。
控制电路10还能够例如使用专用时钟或者使用集成在微控制器中的时钟来测量经过时间。
作为变型，控制电路10包括例如ASIC(专用集成电路)类型的专用电子电路，或者例如FPGA(现场可编程门阵列)类型的可编程逻辑组件。
根据实施方式，控制电路10仅使用电能储备装置8供电，并且当电能储备装置8为空或充电不足时停止操作。
无线电接口12连接到控制电路10，并且使得可以使用天线14建立通信链路16。
例如，无线电接口12包括连接到控制电路10和天线14的收发器电路。
根据示例，无线电接口12被配置成建立短程无线电链路，尤其是根据Bluetooth(注册商标)类型、Zigbee(注册商标)类型或Z-Wave(注册商标)类型的无线电通信协议，或者根据其他无线电通信协议。
作为变型，无线电接口12可以例如根据LoRa(注册商标)类型的无线电通信协议建立远程无线电链路。
在实践中，无线电接口12仅使用电能储备装置8供电，并且当电能储备装置8为空或充电不足时停止操作。
优选地，电能收集设备6被配置成在控制单元4的每次致动时，也就是说，这里，在用户每次按压控制单元4的移动部件时，产生足以在特定的预定义时间内为控制设备2供电的电能量，尤其是当该控制设备2向单元18发送消息时。
随后，定义第一时间阈值，记为T1(图3)。
选择第一阈值T1，使得所述预定义时间小于第一阈值T1，例如小于或等于第一阈值T1的60％、80％、90％、或95％。
根据示例，第一阈值T1大于或等于400毫秒(ms)且小于或等于600ms，以及优选地，大于或等于450ms且小于或等于550ms。
在图示的示例中，第一阈值T1等于500ms。
因此，应当理解控制单元4的单次致动产生足以为储备装置8充电的电能量，从而确保在不能超过第一阈值T1的时间内对控制设备2供电，并且应当理解控制单元4的附加致动产生附加电能量，该附加电能量允许控制设备2在范围超过第一阈值T1的更长的、在第二预定义时间内运行。
例如，附加致动可以在控制单元4的初始致动之后立即执行。这尤其是当用户连续按压控制单元4两次时的情况。
随后，定义第二时间阈值，记为T2。
根据示例，第二阈值T2大于或等于800ms且小于或等于1000ms，以及优选地，大于或等于850ms且小于或等于950ms。
在图示的示例中，第二阈值T2等于850ms。
在实践中，第一阈值T1和第二阈值T2尤其是根据收集设备6的属性和/或电能储备装置8的属性和/或控制电路10和无线电接口12的消耗属性来选择。
通常，控制设备2和单元18之间的通信包括通过通信链路16发送消息。
例如，由控制设备2发送的每个消息包括帧，该帧包括拟用于单元18的数据。
优选地，使用被合并在每个消息中的签名来保护通过链路16进行的消息发送，或者甚至作为变型，通过加密消息的内容或通信链路16来保护。
根据实施例，控制电路10被编程为通过从存储在存储器中的私有密钥生成的数字签名对控制设备2所发送的每个消息进行签名。
单元18本身被编程为，当它接收到源自控制设备的消息时，拒绝或忽略没有签名和/或用未知签名来签名的消息，并且只接受用有效签名和已知签名来签名的消息。
应当理解，为了能够控制单元18，控制设备2必须首先是与单元18配对的对象。
在实施例中，配对包括通过向单元18发送特定于控制设备的认证信息来进行控制设备2与单元18的预先识别。
例如，认证信息包括与控制设备2的私有密钥相关联的公共密钥。
根据可选且未详细描述的变型，控制设备2也可以使用私有密钥来加密消息。
在实践中，控制设备2能够向单元18发送两种不同类型的消息：控制消息和配对请求消息。
作为示例，控制消息使得可以控制单元18。
例如，控制消息包含描述单元18必须执行的动作(例如打开或关闭灯)的控制命令，该动作的性质能够取决于控制单元4的状态。
配对请求消息包含前面提到的认证信息等。
图4(a)-(c)示出了可以由控制设备2发送的消息或无线电帧的示例。
图4(a)表示消息60的示例，消息60包括报头62和主体64，主体64包含要被传输的数据。
在实践中，报头62的形式和内容取决于用于通信链路16的通信协议的性质。这里不再详细描述报头62。
图4(b)表示控制消息的示例的主体64。
在图示的示例中，主体64包括：
-字段66，包含识别消息的性质的数据，以例如指定消息是控制消息；
-字段68，包括控制设备2的唯一标识符，诸如UUID类型的值；
-字段70，包括路由信息，尤其是当命令拟用于单元18之外的、接收消息但通过另一通信链路连接到单元18的单元时；
-字段72，包括用于控制电子单元的控制命令，该命令例如以预定义功能代码的形式表示；
-字段74，包括控制电路10的版本号；
-字段76，包括安全数据，诸如控制设备2所生成的随机数，旨在避免重放攻击(replay attack)；
-字段78，包括控制设备2所生成的消息的数字签名。
该示例纯粹示意性地给出，并且根据其他实施例，主体64可以以其他方式形成并且包含不同的信息，一些字段和/或一些信息能够被省略或以不同的方式呈现。
图4(c)表示配对请求消息的示例的主体64’，该主体64’代替了前面描述的主体64。
在图示的示例中，主体64’包括：
-字段66，包含识别消息的性质的数据，以例如(这里)指定消息是配对请求消息；
-字段68，如前所述，其包括控制设备2的唯一标识符；
-字段80，如前所述，其包括认证信息，包括例如公共密钥；
-字段82，如前所述，其包括控制设备2所生成的消息的数字签名。
该示例纯粹示意性地给出，并且根据其他实施例，主体64’可以以其他方式形成并且包含不同的信息，一些字段和/或一些信息能够被省略或以不同的方式呈现。
现在参考图2和图3描述控制设备2的操作示例。
最初，控制电路10处于关闭或非活动状态，并且电能储备装置8是空的或放电的。
在步骤20中，用户致动控制单元4。
作为响应，设备6产生预定义的电能量(步骤22)，该电能量用于给电能储备装置8充电(步骤24)。
接下来，在步骤26中，如果电能储备装置8被充分充电，则控制电路10立即启动。
例如，控制电路10被编程为一旦电能储备装置8达到一定的电荷水平就启动(或被“唤醒”)并保持操作。
在步骤28中，控制电路10初始化时间计数器，以对自控制电路10启动以来的经过时间进行计数。
在步骤30中，控制电路10通过无线电接口12产生控制消息并向单元18发送该控制消息。
然后，在步骤32中，控制电路10将自控制电路10启动以来的经过时间(如计数器所示)与第一阈值T1进行比较。
例如，第一阈值T1被预先存储在控制电路10的存储器中。
根据实施例，只要经过时间小于第一阈值T1，就例如通过反复地进行步骤30和32来重复发送控制消息。
例如，控制消息以预定义的周期发送。
如果电能储备装置8在此期间没有被再充电，则控制电路10停止操作。然后停止发送控制消息。该方法终止。
如果电能储备装置8在此期间被再充电，情况就不同了。
例如，并行地，在步骤34中，用户再次致动控制单元4。
作为响应，设备6产生预定义的电能量(步骤36)，该电能量被添加到电能储备装置8中已经包含的电能中(步骤38)。
在实践中，当控制单元4被双重致动时，例如当用户连续按压控制单元4两次时，步骤20和34可以快速连续地实施。
在步骤32中，如果控制电路10确定经过时间大于或等于第一阈值T1，则在步骤40期间，控制电路10生成配对请求消息，并通过无线电接口12向单元18发送该配对请求消息。
然后，在步骤42中，控制电路10将自控制电路启动以来的经过时间(如计数器所示)与第二阈值T2进行比较。
例如，第二阈值T2被预先存储在控制电路10的存储器中。
根据实施例，只要经过时间小于第二阈值T2，同时大于第一阈值T1，配就例如通过反复地进行步骤40和42来重复发送请求消息。
例如，配对请求消息以预定义的周期发送，该周期不一定与控制消息的发送周期相同。
如果电能储备装置8在达到第二阈值T2之前被放电，则控制电路10停止操作，并且配对请求消息的发送停止。该方法终止。
有利的是，选择第二阈值T2，以便为控制电路10和无线电接口12留出足够的时间，从而在电能储备装置8被放电之前向单元18发送至少一个配对请求消息。
根据实施例，如果当控制电路10在步骤42中确定经过时间大于或等于第二阈值T2时电能储备装置8仍然被充分充电，则该方法包括在步骤34中恢复向单元18发送控制消息。
例如，在此阶段，不再发送配对请求消息。
有利的是，然后重复步骤44，直到电能储备装置8被放电。然后停止发送控制消息，并且该方法终止。
在图3中，线50示意性地表示控制电路10根据时间的开或关状态(分别由高电平或低电平示出)。
这里，时间“t”在x轴上以毫秒表示，并且从控制单元4被致动的时刻开始计数。
线52表示发送控制消息的时刻，每个脉冲对应于控制消息的发送。
类似地，线54表示发送配对请求消息的时刻，每个脉冲对应于配对请求消息的发送。
在图示的示例中，控制电路10在控制单元4的致动之后立即启动，例如在几毫秒之后。
然后在达到第一阈值T1之前发送几个控制消息。在图示的示例中，因此发送了五个控制消息，但是作为变型，该数目可以不同，例如大于或等于1。
随后，在达到第二阈值T2之前，发送几个配对请求消息。在图示的示例中，因此发送了五个配对请求消息，但是作为变型，该数目可以不同，例如大于或等于1。
最后，在已经超过第二阈值T2之后，在控制电路10因储备装置8中缺乏足够的电能而被关闭之前，发送单个附加控制消息。
应当理解，该示例是示例性地给出的，并且根据其他实施例，可以不同地定义被发送的消息的数量、发送周期和总操作时间。
利用本发明，用户可以简单地通过控制单元4发送配对请求，通过在控制单元4上按压几次，例如通过连续按压两次，而不是按压一次来正常控制单元18。
对控制单元4执行的该动作使得可以产生更多的电能，并且因此允许控制电路10操作足够长的时间以达到第一阈值T1，并且因此能够发送一个或多个配对请求消息。
因此，控制单元4既控制电子单元，又请求控制设备2的配对。因此，没有必要为该唯一功能添加专用控制接口，添加专用控制接口将增加控制设备2的复杂性和成本。
因此，这使得可以将配对请求功能结合到无线控制设备中，该无线控制设备制造简单且便宜，并且仅消耗非常少的电能。
现在参考图5描述控制设备2和单元18之间的配对方法的示例。
该方法例如由专用于单元18的电子控制电路和无线电接口实施，这里不再详细描述。
在步骤90中，单元18被置于配对模式，例如在用户的动作之后。
例如，单元18可以在正常操作模式和配对模式之间切换，在正常操作模式下，接收到的消息拟用于控制该单元，而在配对模式下，接收到的消息拟用于从控制设备发送识别信息。
并行地，控制设备2可以实施如图2中描述的方法，以便生成配对请求消息。
在步骤92中，单元18检测是否已经接收到配对请求消息。
例如，只要没有接收到配对请求消息并且只要单元18处于配对模式，就重复步骤92。
如果接收到配对请求消息，则在步骤94中，单元18确定所述控制设备2是否已经与电子单元配对，例如通过自动检查指示单元18与外部外围设备的配对状态的配对列表、表格或任何其他数据结构来确定。
例如，通过存储在配对请求消息的字段68中的控制设备2的唯一标识符来识别控制设备2。
如果控制设备2被识别为尚未与单元18配对，则在步骤96中接受控制设备2的配对。
例如，通过添加控制设备2的标识符来更新所述配对列表。
否则，也就是说，如果控制设备2被识别为已经与单元18配对，则在步骤98中取消控制设备2的现有配对。
例如，通过删除控制设备2的标识符来更新所述配对列表。
可选地，在步骤100和102中，控制设备2可以从定义与单元18配对的外部外围设备的组(group)或族(family)的附加跟踪列表中自动地移除。
因此，由控制单元4的双重激活所定义的配对命令也可以用于请求控制设备2的解除配对(unpairing)。
在实践中，单元18接收到配对请求消息就足够了。根据示例，可以安装定时器来暂时禁用该方法，从而避免由同一个控制设备2快速连续发送配对请求消息而导致一连串的配对和解除配对。
现在描述与单元18相关的实施例。
图6示出了类似于前述通用单元18的电子单元200的示例。
在图示的示例中，单元200是配电点，例如开关或电源插座，并且更具体地，是被配置成收纳一个或多个发光元件的插座，诸如包括一个或多个发光二极管(LED)的发光模块、白炽灯、碘钨灯、或任何其他等效的发光元件。
通常，单元200可以是电控致动器或者能够收纳电控致动器的插座。“致动器”表示能够在至少两种状态(例如开启状态和关闭状态)之间切换的电气系统。
根据示例性地给出的示例，单元200是与IEC-61995标准兼容的光连接设备(DCL)。单元200能被拟用于结合到建筑物的天花板或墙壁中，尽管该示例不是限制性的且其他用途也是可能的。
本发明尤其不限于照明系统。
在替代实施例中，单元200可以是电气装备项目，诸如电源插座，或者家用自动化装备项目，诸如供暖或空调系统、电动百叶窗、家用自动化控制器或致动器，或者任何其他类似的单元。
根据通过示例给出的实施例，单元200形成家用自动化系统的一部分。例如，该家用自动化系统包括被配置成控制单元200的一个或多个控制设备2。
根据示例性实施例，单元200包括：
-电子控制电路202，包括诸如处理器的计算逻辑单元204和存储器206；
-无线电接口208，诸如无线电收发器电路，包括无线电天线210；
-用户接口212，诸如按钮或开关，用于请求单元200的配对，以及
-致动电路214，被配置成连接到电负载216，以便为所述电负载供电。
例如，电负载216是如前所述的发光元件。
根据示例，存储器是ROM存储器，RAM存储器，EPROM、EEPROM、FLASH或NVRAM类型的非易失性存储器，光学存储器，或磁性存储器。
存储器206包括可执行指令和/或软件代码，用于实施如下所述的方法，以在这些指令和/或代码被处理器204执行时操作控制设备2。
存储器206还可以包含用于识别单元200的标识符，诸如UUID类型的标识符，或诸如与无线电通信接口208相关联的MAC(媒体访问控制)地址的物理地址，或任何适当的标识符。
作为变型，电子控制电路202包括例如ASIC(专用集成电路)类型的专用电子电路，或者例如FPGA(现场可编程门阵列)类型的可编程逻辑部件。
无线电接口208被配置成与控制设备2的无线电接口12建立链路。优选地，无线电接口208还被配置成与其他单元200建立链路。
优选地，无线电接口208被配置成使用Bluetooth(注册商标)类型、Zigbee(注册商标)类型或Z-Wave(注册商标)类型的短程无线电通信协议，但是作为变型，其它无线电通信协议也是可能的。
每个单元200可以根据由所述单元200先前已经与之配对的一个或多个控制设备2发送的控制命令在活动状态和非活动状态之间切换。
例如，当单元200处于活动状态时，发光元件216发光，而在非活动状态时，发光元件216关闭。
控制命令也可以由单元200先前已经与之配对的移动通信终端(诸如移动电话)发送。因此，在下文中，单元200被控制设备2控制的示例可以转换为单元200被移动电话控制的情况。
根据实施例，几个单元200可以与同一个组内的一个或多个控制设备2相关联。
例如，当几个单元200属于同一个组时，它们打算根据接收到的控制命令同时改变状态。
例如，每个组都是用软件术语定义的。
因此，单元200不需要通过电缆链接到控制设备2。这简化了组的创建以及组的删除和修改。在实践中，每个单元200仍然可以连接到供电电缆，该供电电缆提供操作元件216所需的电力。
例如，使用单元200的控制电路202至少部分地管理单元200是否属于组中的一个组。
根据有利的实施例，属于同一个组的单元200被配置成例如通过随时间重复地交换同步消息来彼此通信。
例如，如下文将在参考图9的示例中所描述的，由单元200发送的同步消息可以包括表示该单元的状态以及表示接收到的最后控制命令的信息。
这使得可以避免丢失几个单元200之间的同步，尤其是避免单元200之一处于不同于组中其他单元200的状态。
事实上，如果单元之一在组中的其它单元已经接收到要求其改变状态的控制命令时还没有接收到该控制命令，那么该单元将处于不同的状态(例如，当其他灯关闭时某个灯保持打开)，并且此后发送的请求改变状态的所有控制命令将导致该单元保持不同于其他单元的状态。
根据通过示例给出的实施例，每个组通过属于同一个组的单元之间共享的数字标识符以软件术语来定义。例如，每个单元200在存储器206中包含列出其所属组的标识符的数据结构。
根据示例，组的数字标识符(组UID名称)可以是由组的单元之一的数字标识符形成的唯一标识符，优选地，该标识符在所述单元的各个标识符中具有最低的数字值。可以向该标识符添加序列号和表示属于该组的单元数量的数字值。
该组的数字标识符可以通过这些元素的串联或者通过根据预定数字函数的其他组合操作来形成。
根据示例性实施例，每个组可以包括具有主要单元状态的单元200(也称为“主单元”)，该组的其他单元200具有次要单元状态(也称为“从单元”)。
例如，单元200中的每一个的主要单元状态或次要单元状态根据该单元和发送控制命令的控制设备2之间的无线电链路的质量来定义。
例如，根据对无线电信号特性的一个或多个测量为每个单元计算无线电链路的质量，并以数字值的形式表示，诸如RSSI(“接收信号强度指示”)系数。
这使得可以确保充当主单元的单元能够接收由控制设备2发送的控制命令，并因此避免控制命令不被接收。
在实践中，在组的单元之间的同步中，主单元可以将其状态施加给次要单元中的全部或一些，这因此限制了可能远离控制设备2的组的单元200没有接收到控制命令的风险。
应当理解，每个单元的状态在其操作中可以随着时间而改变，尤其是当无线电链路的质量发生改变时，或者当使用不同的控制设备时。
例如，选择具有最佳RSSI的单元200作为主单元。在实践中，通常是单元200最靠近控制设备2。
换句话说，主单元是组的单元200中与控制设备2的无线电通信链路质量最高的、组的单元。
主单元的选择可以随时间更新，例如在组的单元之间交换同步消息时更新。例如，这些同步消息由每个单元200以规则的间隔发送，例如以预定义的周期发送。
例如，每个同步消息包含与控制设备2的无线电链路质量相关的至少一项信息，诸如RSSI系数，该信息是根据在与所述控制设备2的最近通信中执行的测量来确定的。
通常，控制设备2不必安装在固定位置，而是可以移动的。例如，控制设备2是可以由用户移动的手持遥控器。因此，应当理解，如果控制设备2是可以移动的，则无线电链路的质量可以改变，并且当控制设备2改变位置时，必须从组的单元200中识别出新的主单元。
根据可选但仍然有利的实施例，可以施加能够构建组的条件，诸如对可以是同一个组的成员的单元200的最大数量的限制，和/或对可以与一个组相关联的控制设备的最小和最大数量的限制，该列举是非限制性的。
这些条件可以由用户或家用自动化系统的管理员预先定义，并且可以应用于所有家用自动化系统或单元200的至少一部分。
在所示示例中，规则被定义为使得每个组必须包含至少一个控制设备2并且包括至少两个单元200。
图7(a)示出了控制设备2与其相关联的第一组G1中的几个相关单元200的集合220的第一示例。在图示的示例中，单元200是相同的，并且有三个单元200。本示例是非限制性的。
图7(b)示出了其中几个单元200和200’与不同的组G1和G2相关联的第二示例。
例如，单元200与第一组G1相关联，类似与先前定义的，并且附加单元200’与第二组G2中的单元200之一相关联。因此，单元200之一属于组G1和G2两者。第一组G1与第一控制设备2相关联，第二组G2与类似于控制设备2的第二控制设备2’相关联。
这种配置对于控制单元200和200’是有利的，这些单元分布在建筑物的两个走廊之间的交叉点上。例如，第一组G1与第一走廊相关联，第二组G2与第二走廊相关联。
图8表示用于创建一组单元200的方法。
这里，该方法由拟加入所述组的单元200和/或200’中的每一个来实施。这些单元在下文中称为“选定单元”。
在下文中，仅引用单元200，但是应当理解，该方法也适用于任何适当的单元200’。
在步骤300中，选定单元200被置于配对模式。这种配对模式可以由用户在接口212上的动作触发，例如通过按下按钮或开关来触发。
可选地，第一检查步骤可以在此阶段由每个单元200实施，以检查其他单元200是否已经处于配对模式，以及它们是否已经在同一个组中。
在步骤302中，用户致动控制设备2，以经由无线电链路向与其通信的单元200发送消息，诸如控制设备2先前已经与之配对的单元200和/或位于控制设备2的无线电范围内的单元200。
可选地，在步骤304中，单元200自动检查是否满足创建组所需的条件。
值得注意的是，单元200根据与单元200相对于一个或多个现有组的成员资格有关的一个或多个条件或者根据必须加入所述组的单元200的特性和/或其它单元200的特性来确定是否可以创建组。
根据第一示例，单元200自动检查控制设备2是否已经不是单元200所属组的成员。例如，用户可能已经指定了禁止同一个控制设备控制两个不同组的规则。
根据第二示例，单元200检查它是否已经不是至少一个组的成员，并且如果合适的话，检查它已经属于的组的数量是否小于或等于预定义的限制。这里选择的限制等于2。
根据第三示例，单元200检查它是否没有与大于或等于预定义的限制的多个控制设备2配对。这里选择的限制等于10。
根据第四示例，单元200检查与其通信并且被置于配对模式的单元200的数量是否小于或等于预定义的限制，这里选择为等于5，甚至等于3。
上面给出的示例是非限制性的，可以单独使用或根据任何可容许的组合使用。对于通过以上示例描述条件中的全部或一些，或者对于这些条件的任意组合，这些检查可以并行地或顺序地进行。
如果条件中的至少一个不被满足，则停止组创建过程。
例如，在步骤306中，单元200自动向其他单元200发送消息，该消息包含根据其组创建失败的信息项。
在步骤308中，单元200的用户接口例如通过产生声音或视觉警报显示错误信号，尤其是使用位于单元200上的光指示器显示错误信号。这个步骤可以省略。
该方法在步骤310终止。
相反，如果条件被满足并且单元200确定可以创建组，则在步骤312中，单元200向所述其他单元发送指示其刚刚已经加入该组的消息。该信息项可以由消息的字段的特定数字值(拒绝位(deny bit))来表示。
在步骤314中，单元200自动确定其他选定单元200之一是否已经发送了指示不可能加入当前正在创建的组的消息，例如因为当该单元执行步骤304时，该单元已经识别出至少一个条件不被满足。
如果这样的消息被识别为已经被接收，则例如通过实施步骤306、308和310，单元200停止组创建过程。
否则，在步骤316中，单元200检查其是否具有主单元状态。
如果是，则在步骤318中，单元200自动定义组标识符来命名新组。该组标识符例如由单元200从其自身的标识符中生成。有利的是，该组标识符被通信传达给其他选定单元。
如果单元不具有主单元状态，则在步骤320中，单元200获取由其他选定单元之一定义的组的名称。
在步骤322中，由单元200创建组。
在步骤324中，单元200退出配对模式。
在步骤326中，单元200检查新创建的组的所有其他选定单元是否确实已经退出配对模式。
如果是这种情况，则该方法在步骤328终止。
否则，例如通过实施步骤306、308和310，停止组创建方法。新创建的组被删除。
图9表示在单元200的组内的同步方法。
在步骤400中，例如以包括通过无线电通信链路发送的一个或多个无线电帧的消息的形式，将控制命令从控制设备2发送到组中的单元200。
在所考虑的示例中，控制命令可以是切换单元200的状态的命令(例如，将单元200的状态从活动状态切换到非活动状态，反之亦然)，或者是改变单元200的状态的命令。
然后，该组的每个单元200接收发送的消息。
下文描述的方法的步骤由每个单元200实施，尽管为了清楚起见，仅参考这些单元200中的一个来描述它们。
在步骤402中，消息由单元200接收。
例如，从消息中提取包含在消息中的控制命令，然后将其临时存储在单元200的存储器206中。例如，控制命令是数字值。
可选地，在步骤402中，单元200根据接收到的消息的一个或多个特性来自动计算无线电链路的质量。例如，单元200自动计算RSSI系数。
在步骤404中，单元200通过无线电通信链路向组中的其他单元200发送同步消息。
根据通过示例给出的实施例，同步消息包括表示应用控制命令后单元200的状态(例如活动或非活动状态)的信息，还有表示组标识符的信息，表示接收到的控制命令的信息，以及(如果合适的话)表示无线电链路质量(RSSI系数)的信息，甚至还有表示单元200的标识符(诸如产品代码)的信息。
当单元200属于两个组时，同步消息可以包括所述组中的每一个组的标识符，还可以包括与每个组的状态、接收到的控制命令以及(如果合适的话)与无线电链路质量(RSSI系数)相关的信息。
可选地，消息的发送可以例如以预定义的周期随时间重复一次或多次。
在步骤406中，单元200通过无线电通信链路从属于所述组的其他单元接收同步消息。
这些同步消息优选地具有类似于由单元200发送的并且由这些其他单元实施步骤404而产生的同步消息的结构。
在步骤408中，单元200根据接收到的消息自动确定主单元的状态。
然后，在步骤410中，单元200将主单元的状态与其自身在应用了在步骤402中接收到的控制命令之后的状态值进行比较，也就是说，与该单元200在应用了该控制命令之后将采取的状态进行比较。
在实践中，该比较可以在单元200已经应用了接收到的控制命令之后或者在应用接收的控制命令之前执行。在后一种情况下，单元200推断如果它被应用了接收到的控制命令，它的状态将是什么。
接下来，在步骤412中，如果检测到主单元的状态和接收到的控制命令之间存在差异，则单元200应用主单元的状态。如果没有检测到差异，则在步骤402中，单元200应用以正常方式接收到的控制命令。
换句话说，根据实施例，检测到该组的至少一个电子单元200、200’具有不同于该组的至少一个或多个其他电子单元200、200’的状态(尤其是该组的主单元的状态)，然后根据该组的主单元的状态修改所述电子单元200、200’的状态。
在失败的情况下，该方法终止，而不必改变单元200的状态(步骤414)。
因此，所述电子单元的状态根据组的主单元的状态被修改，优选地协调组的所有单元的状态，以便它们都具有相同的状态，优选为由控制设备2发送的控制命令所施加的状态。
可选地，如果单元200属于几个组，每个组包含主单元，如图7(b)中图示的示例，则单元200根据预定义的优先级规则应用其所属组中的一个或其它组的主单元的状态。
该方法然后在步骤414终止。单元200然后等待接收新的控制命令。
另一方面，如果在步骤410结束时，所有单元被识别为具有与单元200相同的状态，则该方法以正常方式终止(步骤414)，而不改变单元200的状态。
与步骤402至414并行，类似或相同的步骤由组中的每个其他单元实施，如图9中的块416所示。
由于上述实施例的不同方面，即使在控制命令接收不良的情况下，同一个组的单元也得以同步，并且这些单元中的至少一个处于不正确状态的风险也降低了。尤其是由于这样的事实，即主单元被选择为得益于与控制设备具有最佳链接的单元，以及在不匹配的情况下该主单元的状态被强加到其他单元上。
根据变型，参考单元200的组的管理来描述的实施例可以独立于控制设备2和独立于参考图1至图5所描述的配对方法来实施。
上面设想的实施例和变型可以彼此结合以产生新的实施例。

Claims (15)

1.一种用于操作无线控制设备的方法，其特征在于所述方法包括：
-在用户致动耦合到电能收集设备(6)的控制单元(4)之后，启动(20)控制设备(2)的控制电路(10)，以对为所述控制设备供电的电能储备装置(8)进行再充电；
-通过所述控制设备的无线电接口(12)向电子单元(18，200，200’)发送(30)控制消息，所述控制消息包括控制命令(72)；
-比较(32)自所述控制电路启动以来的经过时间与第一阈值(T1)，所述电能收集设备(6)被配置成在控制单元(4)的每次致动时产生足以在小于所述第一阈值的时间内为所述控制设备供电的电能量；
-当所述经过时间大于或等于第一阈值(T1)时，通过所述无线电接口向所述电子单元发送(40)配对请求消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，只要所述经过时间小于所述第一阈值(T1)，就重复发送所述控制消息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，只要所述经过时间大于所述第一阈值(T1)且小于第二阈值(T2)，就重复(40，42)发送所述配对请求消息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法包括当所述经过时间大于所述第二阈值(T2)并且只要所述电能储备装置(8)中保持足够的电能，就恢复(44)发送所述控制消息。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述第二阈值(T2)在800ms和1000ms之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一阈值(T1)在400ms和600ms之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述配对请求消息包括特定于所述控制设备(2)的认证信息(68，80)，尤其是与所述控制设备相关联的公共密钥(80)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制消息包括报头(62)和主体(64)，所述主体(64)包括：
-所述控制设备的唯一标识符(68)；
-所述控制命令(72)；
-由所述控制设备(2)生成的并且旨在避免重放攻击的安全数据(76)；
-所述消息的由所述控制设备(2)生成的数字签名(78)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述配对请求消息包括报头(62)和主体(64’)，所述主体(64’)包括：
-所述控制设备的唯一标识符(68)；
-特定于所述控制设备(2)的认证信息(68，80)；
-所述消息的由所述控制设备(2)生成的数字签名(78)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括当所述电能储备装置(8)为空时停止(44)所述控制电路。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
-由属于同一个单元组的多个电子单元(200，200’)接收由所述控制设备(2)发送的所述控制消息；
-由每个电子单元(200，200’)向所述组的其他电子单元(200，200’)发送同步消息，所述同步消息包括表示所述电子单元的状态以及表示被包含在所述控制消息中的控制命令的信息；
-检测所述组的至少一个电子单元(200，200’)的状态不同于所述组的至少一个或多个其他电子单元(200，200’)的状态；
-根据所述组的主单元的状态修改所述电子单元(200，200’)的状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述主单元是所述组的电子单元(200，200’)中与所述控制设备(2)的无线电通信链路的质量最高的、所述组的电子单元。
13.一种无线控制设备(2)和电子单元(18，200，200’)之间的配对方法，其特征在于所述方法包括：
-激活(90)所述电子单元的配对模式；
-由所述无线控制设备实施根据前述权利要求中任一项所述的方法；
-由所述电子单元(18)：
检测(92)由所述控制设备发送的配对请求消息的接收；
确定(94)所述控制设备是否已经与所述电子单元配对；
如果所述控制设备尚未与所述电子单元配对，则接受所述控制设备的配对(96)，否则取消所述控制设备的配对(98，100，102)。
14.一种无线控制设备(2)，其特征在于所述无线控制设备(2)包括：
-控制单元(4)，其可由用户致动；
-电能收集设备(6)，其耦合到所述控制单元；
-电能储备装置(8)，其由电能收集设备(6)再充电，并且为所述控制设备(2)供电；
-控制电路(10)和无线电接口(12)；
所述控制电路被编程为：
-在用户致动控制单元(4)之后启动(20)；
-通过无线电接口(12)向电子单元(18，200，200’)发送(30)控制消息，所述控制消息包括控制命令(72)；
-比较(32)自所述控制电路启动以来的经过时间与第一阈值(T1)，所述电能收集设备(6)被配置成在所述控制单元(4)的每次启动时产生足以在小于所述第一阈值的时间内为所述控制设备供电的电能量；
-当所述经过时间大于或等于所述第一阈值(T1)时，通过所述无线电接口向所述电子单元发送(40)配对请求消息。
15.一种家用自动化系统，其包括根据权利要求14所述的控制设备(2)和多个电子单元(200，200’)，其中，所述电子单元被配置成实施包括以下的步骤：
-由属于同一个单元组的多个电子单元(200，200’)接收由所述控制设备(2)发送的控制消息；
-由每个电子单元(200，200’)向所述组的其他电子单元(200，200’)发送同步消息，所述同步消息包括表示所述电子单元的状态以及表示被包含在所述控制消息中的控制命令的信息；
-检测所述组的至少一个电子单元(200，200’)的状态不同于所述组的至少一个或多个其他电子单元(200，200’)的状态；
-根据所述组的主单元的状态修改所述电子单元(200，200’)的状态。
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