CN115190676A - 分布式灯具信标管理 - Google Patents

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Abstract

公开了用于灯具的装置、方法、和系统。灯具的一个装置包括传感器单元和光强度控制器。传感器单元包括操作为基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号的传感器、操作为维持与网络的链路的无线通信电路装置、以及控制器。该控制器操作为管理与网络的通信，管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中信标是从对象接收的，并且信标包括与对象相关联的信息，并且基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制。光强度控制器被配置为接收调光控制并且操作为调节灯具的光源的所发射光的强度。

Description

分布式灯具信标管理
本申请是申请日为2017年3月30日、进入中国国家阶段日为2018年11月16日、申请号为201780030677.1、发明名称为“分布式灯具信标管理”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利申请是于2014年11月21日提交的美国专利申请序列号14/549,830的部分继续申请(CIP)，美国专利申请序列号14/549,830是于2012年11月30日提交的美国专利申请序列号13/691,562的部分继续申请(CIP)，美国专利申请序列号13/691,562是于2010年9月2日提交的美国专利申请序列号12/874,331的部分继续申请(CIP)，美国专利申请序列号12/874,331是于2009年9月5日提交的美国专利申请序列号12/584,444部分继续申请(CIP)，这些申请通过引用并入本文。
技术领域
所描述的实施例一般地涉及照明。更具体地，所描述的实施例涉及分布式灯具信标管理。
背景技术
照明控制系统基于例如预设时间表和/或占用和/或日光感测来自动化建筑物或住宅内的照明操作。照明系统通常采用占用传感器和/或日光传感器来确定哪些照明设备激活、停用、或调节哪些照明设备的光照水平、以及何时这样做。占用传感器通常感测所限定区域内的一个或多个人的存在并且生成指示该存在的信号。日光传感器通常感测所限定区域内存在的日光量，并且生成指示该量的信号。通常，照明系统在中央照明控制器处接收传感器信号。
照明系统是有利的，因为它们通常通过在不需要时自动降低光水平、或关断设备和电器来降低能耗成本，并且它们可以允许从一个位置来控制系统中的所有设备。
中央控制的照明系统可能是不利的，因为所有决策制定都发生在控制器处。因此，如果控制器不起作用，则系统中的所有照明设备不再处于自动控制之下，并且部分或全部照明设备可能、甚至不能手动操作。类似地，如果切断去往或来自该控制器的连接，则由该连接所服务的照明设备不再处于自动控制之下，并且也可能无法手动操作。部分的或系统范围的功能变化(诸如覆盖当前系统设置的立即需求(例如，在火灾或其他紧急情况期间))不能从除了控制器之外的任何地方进行。此外，中央控制的系统的缩放能力有限。也就是说，将新的照明设备添加到中央控制的系统并不容易。
分散式照明系统解决了很多上文所描述的问题。然而，分散式照明系统需要调试与照明系统相关联的照明设备。
调试是配置照明系统的过程。这包括配置这些照明设备上的初始设置，以及获得和存储关于设备的物理位置及其在照明控制拓扑中的角色的信息。
期望具有用于分布式灯具信标管理的方法、系统和装置。
发明内容
一个实施例包括灯具。该灯具包括传感器单元和光强度控制器。传感器单元包括操作为基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号的传感器、操作为维持与网络的链路的无线通信电路装置、以及控制器。该控制器操作为管理与网络的通信；管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中信标是从对象接收的，并且信标包括与对象相关联的信息；并且基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制。光强度控制器被配置为接收调光控制并且操作为调节灯具的光源(luminaire)的所发射光的强度。
另一实施例包括操作灯具的方法。该方法包括通过灯具的传感器、基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号；维持灯具与网络之间的通信链路；管理与网络的通信；管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中信标是从对象接收的，并且信标包括与对象相关联的信息；基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制；以及基于调光控制来调节灯具的光源的调光控制线。
根据以下结合附图的详细描述，所描述的实施例的其他方面和优点将变得很清楚，附图通过示例的方式图示了所描述的实施例的原理。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的、传输由移动设备接收的信标的多个灯具。
图2示出了根据一个实施例的灯具。
图3示出了根据另一实施例的灯具。
图4是根据一个实施例的、包括控制灯具的方法的步骤的流程图。
图5示出了根据一个实施例的、用户调试照明控制系统的灯具。
图6示出了根据另一实施例的、用户调试照明控制系统的灯具。
图7示出了根据一个实施例的、调试照明控制系统的网关。
图8示出了根据一个实施例的、包括灯具的逻辑组和中央控制器的分布式照明控制系统。
图9是根据一个实施例的、包括调试灯具的方法的步骤的流程图。
图10示出了根据一个实施例的、接收由移动设备传输的信标的多个灯具。
图11示出了根据另一实施例的灯具。
图12示出了根据另一实施例的灯具。
图13是根据另一实施例的、包括控制灯具的方法的步骤的流程图。
图14示出了根据一个实施例的、传输由设备接收的信标的多个灯具以及接收由移动设备传输的信标的多个灯具。
具体实施方式
如附图所示，所描述的实施例被实施在用于传输信标以供对象接收的分布式灯具、或用于从对象接收信标的分布式灯具的装置和方法中。对于一个实施例，信标的传输被用于移动设备和/或灯具的位置确定。
图1示出了根据一个实施例的、传输由移动设备130接收的信标的多个灯具。更具体地，灯具110、111、112、113的子集(110、111、113)传输由移动设备130所接收的信标。移动设备130接收信标，并且利用被包括在信标内的至少一些信息，移动设备130估计其自身的位置和/或一个或多个灯具在结构100内的位置中的至少一个。
对于一个实施例，从灯具传输的信号的功率水平(power level)被限制为小于阈值。通过限制所传输的信号的功率水平，限制了可以从移动设备130接收所传输的信号的距离。例如，对于一个实施例，所传输的信号包括低功率
Figure BDA0003708446700000041
无线信号。归因于所传输的信号是低功率的，如果移动设备130在有限的范围内，则移动设备130仅从灯具接收信标。对于一个实施例，所传输的信号的功率水平被设置为等于或低于阈值量，以确保移动设备是在灯具的指定范围内，以便使移动设备接收所传输的信标。例如，如先前所描述以及在图1中所示的，移动设备130可以接收从灯具110、111、113所传输的信标，但是可以不从灯具112接收信标，因为移动设备130超出了灯具112的范围。
对于至少一些实施例，信标包括唯一地标识传输了信标的灯具的标识信息。对于一个实施例，信标包括位置信息，该位置信息包括：传输灯具的位置信息。基于所传输灯具的标识信息和/或位置信息，移动设备能够估计其自身的位置、或传输了所接收的信标的灯具的位置。
对于至少一些实施例，灯具110、111、112、113管理信标的传输。对于一个实施例，灯具110、111、112、113通过仅在灯具110、111、112、113感测运动时传输信标来管理信标的传输。也就是说，例如，灯具110、111、112、113中的每个灯具仅在感测例如用户和移动设备130的运动时传输信标。这有利地节省了由灯具110、111、112、113所消耗的功率，因为当通过运动检测而检测到用户时，灯具110、111、112、113仅传输消耗功率的信标。
对于另一实施例，当位置请求由灯具110、111、112、113中的一个或多个灯具从移动设备接收到时，灯具110、111、112、113仅传输信标。也就是说，例如，移动设备传输“我在哪里”请求。在接收请求时，接收请求的灯具(一个或多个)开始传输信标。同样，该实施例节省了功率，因为信标仅在被请求时传输，并且仅从接收请求的灯具传输。
图2示出了根据一个实施例的灯具202。灯具202包括传感器单元230和光强度控制器232。传感器单元230包括至少一个传感器(诸如光传感器241、运动传感器242、温度传感器243、相机244、和/或空气质量传感器245)，其中传感器操作为基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号。灯具202还包括通信电路装置250。通信电路装置250操作为维持与网络的链路(链路可以是有线的或无线的)。灯具202还包括控制器235。对于至少一些实施例，控制器235操作为管理与网络的通信，管理通过通信电路装置的信标的传输，以及基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制。如所描述的，对于至少一些实施例，信标包括与灯具相关联的信息。光强度控制器232被配置为接收调光控制，并且操作为调节灯具202的光源240的所发射光的强度。
如先前所描述，对于至少一些实施例，与灯具相关联的所传输信标内的信息包括：灯具的位置信息。对于至少一些实施例，与灯具相关联的信息包括：灯具的标识符。
如先前所描述，对于至少一些实施例，传感器包括运动传感器，并且其中管理信标的传输包括：在通过运动传感器感测运动时触发信标的传输。对于一个实施例，信标的传输通过感测大于预定阈值的运动来触发。对于至少一些实施例，灯具包括电池，其中电池将电力提供给灯具。在某些条件(诸如感测运动)下触发信标比连续传输信标的实现节省功率。这对于电池供电的灯具来说是令人满意的。
对于至少一些实施例，管理信标的传输包括：随时间连续地传输信标。
如先前所描述的，对于至少一些实施例，管理信标的传输包括以小于阈值电平(threshold level)的传输信号功率水平来传输信标，其中所传输的信标覆盖小于预定区域。通过限制所传输的信标的功率水平，限制了移动设备130可以接收信标的远离灯具的范围或距离。因此，作为第一近似，可以假定移动设备的位置是传输了信标的灯具的位置。当移动设备从多个灯具接收到信标时，可以改善移动设备的所估计位置。对于一个实施例，使用低功率蓝牙收发器来传输信标。
如先前所描述，对于至少一些实施例，多个其他灯具以小于阈值的传输信号功率水平来传输信标，使得移动设备能够从灯具和其他灯具接收信标、并且估计移动设备的位置，其中估计移动设备的位置包括：测量所接收的信标的接收信号强度，估计移动设备与灯具之间、以及移动设备与每个其他灯具之间的距离，以及通过对所估计的距离进行三角测量来估计位置。对于至少一些实施例，灯具和其他灯具中的每个灯具在感测运动之后传输信标，从而限制了有多少灯具传输信标。
如先前所描述，对于至少一些实施例，管理信标的传输包括从移动设备接收位置请求，以及利用一个或多个信标的传输进行响应。对于至少一些实施例，所传输的信标包括灯具的位置，并且其中移动设备基于灯具的位置信息来确定其位置。对于至少一些实施例，所传输的信标包括灯具的标识符，并且其中移动设备通过基于标识符确定灯具的位置来确定移动设备的位置。例如，对于一个实施例，移动设备基于灯具(一个或多个)的所标识的和已知的位置(一个或多个)来访问该位置。至少一些实施例还包括：利用移动设备与灯具之间的RSSI(接收信号强度指示符)测量值来补充位置确定。
对于至少一些实施例，灯具还操作为从中央控制器接收广播消息，其中广播消息的接收将灯具置于已知状态(known condition)，其中将灯具置于已知状态向用户传达了灯具准备好进行调试、通过信标的经管理的传输来在灯具与用户的移动设备之间建立通信、以及通过灯具或移动设备向中央控制器传达在所建立通信时用户的位置，从而允许中央控制器记录灯具的位置。
图3示出了根据另一实施例的灯具。示例性灯具300(其可以备选地因为多个控件(controls)而被称为照明控制子系统)包括与高压管理器304接口连接的智能传感器系统302，高压管理器304与光源340接口连接。高压管理器304包括控制器(管理器CPU)320，控制器320被耦合到光源340、以及被耦合到智能传感器系统302的智能传感器CPU 335。如图所示，智能传感器CPU 335被耦合到通信接口350，其中通信接口350将控制器耦合到外部设备。智能传感器系统302附加地包括传感器330。如所指示的，传感器330可以包括光传感器341、运动传感器342、以及温度传感器343、相机344、和/或空气质量传感器345中的一个或多个传感器。应当理解，这不是传感器的详尽列表。也就是说，附加或备选的传感器可以被用于利用照明控制子系统300的结构的照明和/或环境控制。传感器330被耦合到智能传感器CPU 335，并且传感器330生成所感测到的输入。对于至少一个实施例，至少一个传感器被用于与移动设备通信。
根据至少一些实施例，控制器(管理器CPU 320和智能传感器CPU 335)操作为至少部分基于所感测到的输入来控制光源340的光输出，并且向外部设备传达状态或所感测到的信息中的至少一项。
对于至少一些实施例，高压管理器304接收高功率电压、并且针对光源340生成功率控制，并且针对智能传感器系统302生成低压电源。如所建议的，高压管理器304和智能传感器系统302交互以至少部分基于所感测到的输入来控制光源340的光输出，并且向外部设备传达状态或所感测到的信息中的至少一项。高压管理器304和智能传感器系统302还可以从外部设备接收状态或控制信息，这可以影响对光源340的光输出的控制。虽然高压管理器304的管理器CPU 320和智能传感器系统302的智能传感器CPU 335被示出为分离的控制器，但是应当理解，对于至少一些实施例，两个分离的控制器(CPU)320、335可以被实施为单一控制器或CPU。
对于至少一些实施例，(CPU)320、335中的至少一个管理信标的传输。
对于至少一些实施例，通信接口350提供通向外部设备(例如，中央控制器、移动设备、和/或其他照明子系统或设备)的无线链路。此外，对于一个实施例，通信接口350为(CPU)320、335提供了一种用于控制信标的传输的方式。
照明控制子系统300的高压管理器304的实施例还包括接收照明控制子系统300的电力的能量计(也被称为功率监测单元)。能量计测量和监测由照明控制子系统300所消耗的功率。对于至少一些实施例，所耗散功率的监测提供了对所耗散功率的精确监测。因此，如果管理器CPU 320从例如电力公司接收到需求响应(通常，在高功率需求的时段期间接收来自电力公司的请求)，则管理器CPU 320可以确定照明控制子系统300如何良好地响应于所接收的需求响应。附加地或备选地，管理器CPU 320可以提供正在使用或保存多少能量(功率)的指示。
图4是根据一个实施例的、包括控制灯具的方法的步骤的流程图。第一步410包括通过灯具的传感器、基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号。第二步420包括维持灯具与网络之间的通信链路。第三步430包括管理与网络的通信。第四步440包括管理通过灯具的无线通信电路装置的信标的传输，其中信标包括与灯具相关联的信息。第五步450包括基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制。第六步460包括基于调光控制来调节灯具的光源的调光控制线。
对于至少一些实施例，传感器包括运动传感器，并且其中管理信标的传输包括：在通过运动传感器感测运动时触发信标的传输。
对于至少一些实施例，管理信标的传输包括以小于阈值电平的传输信号功率水平来传输信标，其中所传输的信标覆盖小于预定区域。
对于至少一些实施例，多个其他灯具以小于阈值的传输信号功率水平来传输信标，使得移动设备能够从灯具和其他灯具接收信标、并且估计移动设备的位置，其中估计移动设备的位置包括测量所接收的信标的接收信号强度，估计移动设备与灯具之间、以及移动设备与每个其他灯具之间的距离，以及通过对所估计的距离进行三角测量来估计位置。
对于至少一些实施例，灯具和其他灯具中的每个灯具在感测运动之后传输信标，从而限制了有多少灯具传输信标。
对于至少一些实施例，管理信标的传输包括从移动设备接收位置请求，以及利用一个或多个信标的传输进行响应，其中所传输的信标包括灯具的位置，并且其中移动设备基于灯具的位置信息来确定其位置。
图5示出了根据一个实施例的用户调试照明控制系统的灯具510。对于至少一些实施例，用户围绕结构500行进、并且(通过移动设备530)与结构内的灯具(例如，灯具510)通信。用户或移动设备530在移动设备530或用户与灯具通信时标识移动设备530的位置。对于至少一些实施例，在与灯具510通信期间，用户和移动设备530在物理上被定位于接近灯具510。因此，灯具510的位置可以通过用户和/或移动设备530的位置来近似。一旦确定或接近，灯具510的位置可以被传达到中央控制器520，其中中央控制器520记录(log)灯具510的位置以供将来参考。
所描述的实施例包括中央控制器的各种不同实施例。对于一个实施例，中央控制器是独立式服务器。对于另一实施例，中央控制器是可以由用户携带和运输的移动设备。对于又一实施例，中央控制器是可以由用户携带、并且附加地与另一中央控制设备同步的移动设备。对于另一实施例，网关550和中央控制器520被组合成包括两者的功能的单一设备。对于另一实施例，中央控制器被包括在一个或多个灯具内。也就是说，控制器可以被包括在单一灯具内，或者控制器的功能可以被分布在多个灯具内的控制器之间。
对于至少一些实施例，调试过程开始于：中央控制器520广播通过一个或多个灯具(诸如灯具510)接收的消息。如图所示，对于一个实施例，中央控制器520与灯具510通过网关550通信。中央控制器520与网关550之间的通信信道可以是有线的或无线的。对于一个实施例，通信信道是以太网连接。此外，网关550与灯具之间的通信信道可以是有线的或无线的。应注意，对于其他实施例，调试过程可以由灯具本身发起。
对于一个实施例，广播的接收将灯具510置于预定或已知的操作模式。对于一个实施例，广播消息的接收将灯具510置于已知状态，从而向用户传达灯具510准备好进行调试。一旦准备好进行调试，就可以完成用户或移动设备530与灯具510之间的通信。对于一个实施例，广播消息的接收使得灯具510能够重启(power cycle)和调暗(dim)，并且进一步报告与重启(power cycling)相对应的所感测到的光水平。
当灯具510准备好进行通信时，移动设备530与灯具建立通信。对于一个实施例，通信由用户的发光设备发起，该发光设备生成光脉冲(闪光灯)。灯具510的光传感器感测脉冲光，并且然后向用户511传达回已经接收到来自用户511的通信。对于一个实施例，灯具510利用可见(诸如灯)指示器与用户通信。尽管该实施例包括通过光所实现的移动设备530(或用户)之间的通信，但是应当理解，可以使用任何通信方法，包括但不限于音频、运动、和/或电磁通信。该通信提供了一种用于基于用户/移动设备的位置来建立灯具的位置的方式。
一旦确定或估计了灯具510的位置，灯具510的位置就被传达到中央控制器520。对于一个实施例，用户将该位置物理地输入到中央控制器520中。对于另一实施例，移动设备530自动更新中央控制器520。对于另一实施例，灯具510获得其位置信息，并且更新中央控制器。对于另一实施例，中央控制器520和移动设备530是自动更新其自己的灯具数据库的同一设备。
位置信息可以以多种方式来确定。用户可以知道他/她被定位在结构内。对于一个实施例，移动设备530包括全球定位系统(GPS)接收器、并且自动地确定移动设备530的位置。对于至少一些实施例，移动设备530通过对来自例如被定位于接近移动设备530的WiFi路由器的所接收的射频(RF)信号进行三角测量来确定移动设备530的位置。通过了解WiFi路由器的位置，移动设备可以基于已知位置和WiFi路由器的RF信号的所接收信号强度来近似移动设备的位置。
图6示出了根据另一实施例的用户调试结构600的照明控制系统的灯具610。对于该实施例，在中央控制器620与灯具610之间建立第一通信链路，并且在移动设备630与中央控制器620之间建立第二通信链路。对于一个实施例，第二通信链路包括直接WiFi(802.11)无线链路。对于另一实施例，第二通信链路包括通过服务提供商640的间接链路。也就是说，例如，移动设备630可以建立通信服务提供商640的无线(例如，蜂窝)链路。那么，服务提供商640是被连接到中央控制器620的网络。
图7示出了根据一个实施例的调试照明控制系统的网关。用于调试灯具的实施例可以被扩展为还包括调试照明系统的其他设备，诸如网关(诸如网关740)、传感器(诸如传感器系统780)(其本身可以是独立式设备)、以及开关。
对于一个实施例，网关包括仅从一个通信介质转换到另一通信介质的简单的直通设备(simple pass through device)。对于特定实施例，网关从IEEE 802.15.4标准向IEEE802.11标准转换消息。
对于各种实施例，开关包括一个或多个控制设备中的任何一个，诸如墙壁开关、桌面遥控器、手机、或平板电脑。
如图7所示，若干灯具710、760、770可以利用所描述的实施例确定它们的位置。此外，灯具710、760、770与例如网关740通信。对于至少一些实施例，在灯具710、760、770和/或传感器系统780确定了它们的位置之后，灯具710、760、770和/或传感器系统780传输包括它们所确定位置的无线消息。网关740接收无线消息，并且能够通过基于灯具710、760、770的位置进行三角测量来近似网关740的位置。也就是说，基于所接收的无线信号的接收信号强度指示符(RSSI)，网关740可以近似其距灯具710、760、770中的每个灯具的距离。此外，基于被包括在所接收的无线消息内的每个灯具710、760、770和/或传感器系统780的位置，网关740可以近似其自己的位置。
虽然图7仅示出了单一网关740，但是其他实施例包括任何数目的网关。针对位置确定的实施例可以被用于调试网关。此外，实施例包括网关发现，其中中央控制器向一个或多个网关提供IP地址。此外，对于至少一些实施例，每个网关的位置确定包括每个网关在网关已经从至少一个灯具接收到消息时通知中央控制器，其中从至少一个灯具接收的消息指示了至少一个灯具已经从用户接收到通信，其中中央控制器基于灯具的位置来确定网关的位置。
备选地或附加地，其他照明系统设备可以被调试，并且也确定它们的位置。
如图所示，对于一个实施例，网关740是被连接到中央控制器720的网络。此外，如先前所描述，对于至少一些实施例，移动(用户)设备730建立通向灯具710的链路。另外，对于至少一些实施例，用户712利用中央控制器720记录结构700的灯具的位置。
传感器系统780(其可以是图2的智能传感器系统202的实施例)可以被用于提供附加信息。例如，与灯具710、760、770不同，传感器系统可以被策略性地定位于结构内。例如，传感器系统780可以包括温度传感器。通过将传感器系统780定位在结构内更接近于居住者(occupant)所处的结构内的温度的位置处，由传感器系统780所感测到的温度更准确地表示居住者所经受的温度。也就是说，灯具710、760、770通常被定位于结构的天花板上，结构的天花板不允许准确地表示居住者正在经历的结构内的温度。
图8示出了根据一个实施例的、包括灯具821、822、823、824、825、826的逻辑组和中央控制器810的分布式照明控制系统。如所描述的，对于一个实施例，中央控制器810可以通过网关820与灯具821、822、823、824、825、826通信。照明控制系统的至少一些实施例包括多个照明控制子系统(每个照明控制子系统可以包括灯具)。每个照明控制子系统可以独立地操作，与其他照明控制子系统(例如，现有的硬连线系统)协调地操作，和/或与中央控制器协调地操作。这样，每个照明控制子系统可以被独立安装，并且对应地适配它们的操作。
如图所示，灯具821、822、823、824、825、826可以被组织，或者它们可以将它们自身组织成逻辑组。一旦被包括作为逻辑组的一部分，就可以基于逻辑组内的其他灯具的状态或感测的信息来控制灯具。另外，逻辑组可以被共同地控制。对于一个实施例，至少一个逻辑组包括运动感测组。对于一个实施例，至少一个逻辑组包括周围环境光组。对于一个实施例，至少一个逻辑组包括逻辑开关组。对于一个实施例，至少一个逻辑组包括逻辑温度组。此外，逻辑组可以由灯具所定位在的结构的属性来定义。例如，被定位于结构的走廊内的灯具可以被分组，会议室、浴室或储藏室内的灯具可以被分组为逻辑组。
在调试期间，可以基于在调试期间所确定的信息(如位置)来自动指派逻辑组。可以基于位置和类型(如走廊、办公室)来选择组属性。基于地图和已知位置，可以智能地且自动地分配逻辑组。此外，逻辑组形成可能受到在调试期间所确定的灯具的位置的影响。
如先前所述，照明控制子系统的实施例包括：通信接口、控制器(在讨论中被列为单一控制器，但如先前所描述，至少一些实施例包括多个控制器，诸如高压管理器204和智能传感器CPU 235)、光源、光传感器、以及运动传感器。对于一个实施例，光源是照明单元，该照明单元包括一个或多个灯、将灯(一个或多个)保持在恰当位置并且保护它们的插座(一个或多个)和部件、将灯(一个或多个)连接到电源的布线、以及用于帮助指导和分配光的反射器(一个或多个)。光源的各种实施例包括：灯泡技术，诸如白炽灯、荧光灯和LED(发光二极管)。此外，光源的各种实施例可控制地被接通和被关断，并且进一步可控制地可调光。
对于至少一些实施例，控制器做出关于接通、关断和调暗光源(dimming theluminaires)的决策。控制器执行此操作，例如或者是归因于来自外部设备(诸如中央控制器)的命令，或者是通过使用以下各项来处理决策规则：来自传感器的输入、被保存的配置、一天中的时间、从过去的传感器输入的时间流逝、和/或根据来自其他子系统的状态或传感器值。附加地或备选地，所学习的行为可以影响决策。
对于至少一些实施例，传感器感测(或测量)某个物理量并且将其转换成数字值。对于一个实施例，传感器与控制器一起被封装。更具体地，对于照明控制子系统的各种实施例，照明控制子系统的多个传感器包括：运动传感器、光传感器、以及被定位于同一物理模块中的温度传感器，这个物理模块利用电缆被连接到其他物理模块。对于一个实施例，传感器(一个或多个)被物理地定位于光源旁边，并且运动和光传感器被指向照明控制子系统被定位的结构的地板。对于一个实施例，传感器(一个或多个)被直接连接到控制器。
对于一个实施例，控制器还操作为从外部设备接收信息，其中所接收的信息影响照明控制子系统的当前状态，或者所接收的信息包括：影响照明控制子系统的未来状态的参数。对于一个实施例，所接收的信息影响照明控制子系统简档(profile)。对于一个实施例，照明子系统简档包括一组值(参数)，这些值(参数)影响在确定如何基于当前和过去的传感器输入、一天中的时间或过去的时间来控制光源的光输出时控制器的操作。对于至少一些实施例，这些参数被自适应地更新。
对于至少一些实施例，控制器操作为接收多个照明控制子系统简档。也就是说，可以存在多于一个照明控制子系统简档，并且照明控制子系统简档可以被自适应地更新。更具体地，多个照明控制子系统简档中的活动简档或当前简档可以被自适应地更新。此外，对于至少一些实施例，外部设备可以添加、代替或删除多个照明控制子系统简档中的一个或多个简档。
图9是根据一个实施例的、包括调试灯具的方法的步骤的流程图。第一步910包括通过灯具从中央控制器接收广播消息，其中广播消息的接收将灯具置于已知状态。第二步920包括在灯具与用户之间建立通信。第三步930包括通过灯具或用户向中央控制器传达在所建立通信时用户的位置，从而允许中央控制器记录灯具的位置。
如所描述的，对于一个实施例，将灯具置于已知状态向用户传达灯具准备好进行调试。与用户的通信可以是可视、可听，或通过任何可用的方式被传达给用户。
一个实施例还包括发起灯具的照明系统的诊断。也就是说，不同的照明系统设备可以通过不同的通信信道彼此通信。通过该通信，照明系统设备可以运行诊断以测试例如所有电气布线已经正确完成，传感器正常工作并且可控系统(灯等)正确响应。
对于一个实施例，灯具是照明系统的一部分，该照明系统包括其他照明系统设备，诸如网关和开关。一个实施例还包括确定灯具与一个或多个照明系统设备之间的通信链路质量。一个实施例还包括基于灯具的位置、以及灯具与至少一个照明系统设备之间的通信链路质量来估计至少一个照明系统设备的位置。一个实施例还包括基于多个照明灯具的位置、以及至少一个照明系统设备与多个照明灯具中的每个照明灯具之间的链路质量来估计至少一个照明系统设备的位置。也就是说，例如，照明系统设备与多个照明灯具之间的三边测量可以被用于估计照明系统设备的位置。
一个实施例还包括发现一个或多个网关，其中发现包括通过中央控制器向一个或多个网关提供IP地址，以及确定每个网关的位置，包括每个网关在该网关已经从至少一个灯具接收到消息时通知中央控制器，其中从至少一个灯具所接收的消息指示了至少一个灯具已经从用户接收到了通信，其中中央控制器基于灯具的位置来确定网关的位置。对于一个实施例，如果多个网关接收消息，则消息的信号质量被用于确定哪个网关最靠近于至少一个灯具，并且因此确定该最靠近的网关的位置。
一个实施例包括通过灯具感测用户的存在。对于一个实施例，用户的存在通过运动传感器来感测。
对于一个实施例，建立通信链路包括：向用户提供灯具已经从用户接收到初始通信的指示符的灯具。对于一个实施例，通过选通灯在灯具与用户之间建立通信。对于一个实施例，通过RF信号(诸如802.15.4或Zigbee)在灯具与用户之间建立通信。
对于一个实施例，在灯具与用户之间建立通信包括：从灯具发射具有提供灯具的标识的信息的灯具调制光。也就是说，例如，对于一个实施例，灯具操作为利用唯一地标识灯具的信息来调制从灯具所发射的光。例如，该信息可以包括灯具的MAC(介质访问控制)地址或IP(互联网协议)地址。用户可以具有归用户所有的、解调经调制的光的移动设备，从而向移动设备提供灯具的标识信息。该信息连同灯具的位置信息可以被传达到中央控制器，从而允许中央控制器记录灯具的标识信息以及灯具的位置信息。
一个实施例还包括用户直接向中央控制器传达灯具的位置。该通信可以是几种不同形式中的一种或多种。对于一个实施例，用户直接将位置信息输入到中央控制器。对于另一实施例，用户(例如，通过蜂窝或WiFi网络经由移动设备到移动设备)向手动输入该位置的第二用户传达位置信息。对于一个实施例，用户通过被连接到中央控制器的网络无线地传达位置信息。同样，无线通信可以是蜂窝或WiFi。如先前所描述，对于一个实施例，移动设备和中央控制器是同一设备。对于另一实施例，灯具直接向中央控制器传达灯具的位置。
如先前所描述，实施例包括基于灯具的位置自动确定它们的位置的多个其他灯具。也就是说，一旦已经确定了若干灯具的位置，这些灯具及其位置就可以被用于允许其他灯具根据来自位置已知的灯具的消息的接收来自动地确定它们自己的位置。例如，其他灯具可以基于其他灯具与位置已知的灯具之间的所估计的距离来进行三角测量。消息包括位置已知的灯具的位置，并且距离可以基于消息的所接收信号强度来估计。
一个实施例还包括多个灯具，其中每个灯具在用户在包括多个灯具的结构中行进时、在灯具与用户之间自动建立通信，其中每个灯具基于已建立的通信自动地确定它的位置。也就是说，例如，用户可以仅仅围绕结构“走动”。灯具自动与移动设备通信。移动设备的位置可以被自动地传达到灯具，以允许每个灯具来估计它们的位置。移动设备内的GPS可以被用于确定用户的位置。当移动设备在灯具的预定近似距离内时，可以在移动设备与每个灯具之间建立通信链路。
可以利用灯具被定位在的结构的地图或平面图来辅助自动位置确定和分组过程。地图可以是突出显示灯具的相对位置的平面图的照片或图解说明。被映射的位置可以被用于使三边测量过程更准确。一旦通过三边测量确定了位置，就可以利用“对齐网格”过程将所估计的位置与已知的灯具位置对齐。地图和所确定的位置也可以被用于提供关于结构内的空间的更多信息，例如，空间是否为办公室、走廊、开放区域等。
照明灯具接收信标
图10示出了根据一个实施例的、接收由设备(也称为对象或移动设备，因为对于一些实施例，该设备是移动的)1030所传输的信标的结构1000内的多个灯具1010、1011、1012、1013。虽然所描述的实施例中的至少一些包括传输信标的灯具，但是至少一些实施例备选地或附加地包括从一个或多个设备接收信标的一个或多个照明灯具。
如图所示，设备(对象)1030传输由灯具1010、1011、1013的至少一个子集所接收的信标。灯具接收信标，并且利用被包括在信标内的至少一些信息，一个或多个灯具管理所接收的信标。
对于一个实施例，从设备(对象)1030传输的信号的功率水平被限制为小于阈值。通过限制所传输的信号的功率水平，限制了可以通过灯具接收所传输的信号的距离。例如，对于一个实施例，所传输的信号包括低功率
Figure BDA0003708446700000171
无线信号。归因于所传输的信号是低功率的，如果设备(对象)1030在距一个或多个灯具的有限的范围(距离)内，则一个或多个灯具仅从设备(对象)1030接收信标。对于一个实施例，所传输的信号的功率水平被设置为等于或低于阈值量，以确保设备(对象)1030在灯具的指定范围(距离)内，以便使灯具接收所传输的信标。例如，灯具1010、1011、1013可以接收从设备1030传输的信标，但是灯具1012可以不接收信标，因为设备1030超出了灯具1012的范围。
对于至少一些实施例，一个或多个灯具操作为确定所接收的信标的接收信号强度指示符(RSSI)，其中与对象相关联的信息至少包括信标的传输功率，并且其中与一个或多个灯具相关联的一个或多个控制器操作(本地和/或通过中央或外部控制器)为基于所接收的信标的RSSI、以及信标的传输功率，来估计灯具与对象之间的距离。
对于至少一些实施例，信标包括唯一地标识传输了信标的设备(对象)1030的标识信息。对于至少一些实施例，与对象相关联的信息包括：信标的传输功率、对象的唯一ID、对象的剩余电池电量、或制造商ID、设备模型、或通信协议版本中的至少一项。
在一些环境中，可以存在传输不由灯具管理的信标的设备。对于至少一些实施例，唯一ID、唯一ID的一部分、或制造商ID可以被用于过滤或忽略一些所接收的信标。基于制造商ID过滤所接收的信标可以具有可以在不查询唯一ID数据的数据库的情况下进行过滤的优点。这样的数据库要么需要控制器上的存储空间，要么花时间查询它是否被存储在分离的控制器中。
对于至少一些实施例，与对象相关联的信息包括：对象的所感测到的运动。也就是说，感测对象的运动，并且所感测到的运动的信息被包括在由对象或移动设备所传输的信标内。对于一个实施例，所感测到的运动包括对象的所感测到的加速度。例如，与对象相关联的加速度计感测对象的运动或加速度。对于一个实施例，与对象相关联的控制器在由对象所传输的信标中包括所感测到的加速度。
对于至少一些实施例，与灯具相关联的一个或多个控制器操作为基于三轴坐标系中的加速度的幅值和方向，来检测对象在静止时的取向。如果设备是静止的，则重力在垂直于地面的方向上作用于加速度计，以产生相当于1G的测量值，而其他两个垂直方向将具有接近零的加速度。设备取向在使得传输强度随取向而变化的天线的环境中解释RSSI可能是有价值的。如果设备被刚性地附接到具有优选取向的感兴趣对象，则设备取向信息可以操作为指示警报条件。
对于至少一些实施例，对象的所感测到的加速度被用于检测对象是移动还是静止。静止的对象将展示加速度非常小的变化。可以使用对象是否正在移动的判断来影响设备传输信标的速率。也就是说，对于一个实施例，在对象处本地使用所感测到的加速度计数据来控制信标消息传输的频率。对于一个实施例，如果对象被确定为静止的(这降低了功率要求)，则信标传输速率为较低。对于一个实施例，当对象被确定为正在移动时，信标传输速率被增加。对于一个实施例，设备1030仅在设备1030的运动传感器感测设备1030的运动时传输信标。这有利地节省了由设备1030和灯具1010、1011、1012、1013所消耗的功率，因为该设备传输信标，并且灯具1010、1011、1012、1013仅接收这些信标，这在通过运动检测而检测到设备1030的运动时消耗功率。
对于至少一些实施例，与对象相关联的信息包括：陀螺仪数据、磁力计数据、温度数据、空气质量测量值中的至少一项。
对于至少一些实施例，与一个或多个灯具相关联的一个或多个控制器操作为部分地基于所接收的信标的RSSI、以及信标的传输功率，来估计灯具与对象之间的距离，并且其中控制器和另一控制器中的至少一个控制器操作为基于所估计的距离来估计对象的位置。也就是说，例如，多个灯具中的每个灯具接收信标，并且每个灯具估计对象与接收灯具之间的距离。对象的位置可以基于每个接收灯具的已知位置来估计，以及基于每个接收灯具与对象之间的所估计的距离的进行三边测量。
已知RSSI(接收信号强度指示符)基于多径效应和对该区域中的对象或结构的干扰而波动。这些效应会增加三边测量定位方法的位置误差。另一实施例包括备选地或附加地(也就是说，补充其他定位方法)基于RSSI指纹识别来确定位置。在该方法中，多个接收器的信号强度在位置的采样处被测量并且被存储。在定位(位置确定)期间，将所存储的值与当前所测量值进行比较以找到最佳匹配位置。可以在环境改变(例如，移动家具)时更新给定位置处的所存储的RSSI值。该更新过程可以根据在跟踪移动设备的同时所捕获的数据来执行。在大多数情况下，被跟踪的设备将遵循所连接的平滑路径。最可能的路径可以提供在该路径上的样本位置处的位置数据和RSSI记录。这些可以与所存储的RSSI指纹进行比较，并且在随时间检测到一致变化时进行适配。
对于至少一些实施例，通过限制对象不被定位于不可能行进的区域(也就是说，穿过存在壁的、或一般地在不可导航的路径上的区域)，来减少位置误差。对于至少一些实施例，通常的行进路径是根据从独立的传感器所导出的占用数据、以及根据必须知道以用于灯具调试的平面图数据而获知的。
这些对象定位方法适用于所描述的系统配置，也就是说，当信标从灯具传输并且由移动设备接收时，或者当信标由设备传输并且由灯具接收时。
对于至少一些实施例，所感测到的加速度包括对象沿着一个或多个方向的加速度的幅值和方向。加速度的积分可以被用于提供速度估计，而速度积分可以被用于提供位置估计。然而，误差很快累积，因此这些估计被用于短距离运动。这些估计也可以与基于RSSI的位置估计结合使用，以减少移动目标的总体估计误差。
测量设备旋转的陀螺仪数据和作为用于测量绝对取向的罗盘的磁力计数据，可以为位置更新估计提供非常有用的数据，并且通常与加速度计数据一起使用以减少漂移或提高位置更新估计的准确性。
对于一个实施例，灯具还操作为感测运动，并且其中仅在感测运动之后确定对象的位置。也就是说，例如灯具的运动传感器可以感测运动，其提供对灯具被定位在的房间(room)或结构的占用的感测。一个或多个控制器接收占用数据和所接收的信标数据，并且一起使用数据来产生信标的位置估计。特别地，如果信标数据(信标处的传感器、接收信标的所有传感器的RSSI数据)产生与灯具未感测到运动的位置相对应的新的位置估计，新的位置将被认为是与灯具已经感测到运动的位置相比的较低概率估计。
图11示出了根据另一实施例的灯具。该实施例类似于图2的实施例，但是包括了管理信标的接收而不是信标的传输的灯具1102的控制器1135。
图12示出了根据另一实施例的灯具。该实施例类似于图3的实施例，但是包括了管理信标的接收而不是信标的传输的智能传感器系统1202的智能传感器CPU 1235。
图13是根据另一实施例的、包括控制灯具的方法的步骤的流程图。第一步1310包括通过灯具的传感器、基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号。第二步1320包括维持灯具与网络之间的通信链路。第三步1330包括管理与网络的通信。第四步1340包括管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中信标是从对象接收的，并且信标包括与对象相关联的信息。第五步1350包括基于所感测到的信号和来自网络的通信中的至少一项来生成调光控制。第六步1360包括基于调光控制来调节灯具的光源的调光控制线。
如先前所描述，对于至少一些实施例，与对象相关联的信息包括：信标的传输功率、对象的唯一ID、或对象的剩余电池电量中的至少一项。
如先前所描述，对于至少一些实施例，灯具操作为确定所接收的信标的接收信号强度指示符(RSSI)，其中与对象相关联的信息至少包括信标的传输功率，并且其中控制器操作为基于所接收的信标的RSSI、以及信标的传输功率，来估计灯具与对象之间的距离。
如先前所描述，对于至少一些实施例，与对象相关联的信息包括对象的所感测到的运动，其中所感测到的运动包括对象的所感测到的加速度。对于至少一些实施例，对象的所感测到的加速度影响对象传输信标的速率。
如先前所描述，对于至少一些实施例，基于所接收的信标的RSSI、以及信标的传输功率，来估计灯具与对象之间的距离，并且基于所估计的距离来估计对象的位置。
图14示出了根据一个实施例的、传输由设备1430所接收的信标的多个灯具1410、1411、1412、1413，以及多个灯具1410、1411、1412、1413接收由设备1430所传输的信标。例如，灯具1410向设备1430传输下行链路(DL)信标并且接收由设备1430所传输的上行链路(UL)信标。灯具1411向设备1430传输下行链路(DL)信标并且接收由设备1430所传输的上行链路(UL)信标。灯具1413向设备1430传输下行链路(DL)信标并且接收由设备1430所传输的上行链路(UL)信标。然而，灯具1412向设备1430传输下行链路(DL)信标，但是不接收由设备1430所传输的上行链路(UL)信标，因为，例如设备1430离灯具1412太远。在一个方向上所传输的信标的传输功率水平比在相反方向上所传输的信标可以被更可靠地接收。例如，在下行链路方向上所传输的信标可以比在上行链路方向上所传输的信标更可靠。
信标在设备1430与灯具1410、1411、1412、1413之间的双向传输在确定设备1430与灯具1410、1411、1412、1413中的每个灯具之间的距离时提供了更好的准确性。信标在设备1430与灯具1410、1411、1412、1413之间的双向传输提供了确定设备1430与灯具1410、1411、1412、1413之间的距离所需要的信息的冗余。例如，信标可以以更高的功率水平从灯具1410、1411、1412、1413传输。此外，可以在上行链路中使用不同的无线传输协议，其与下行链路中所使用的传输协议不同。
至少一些实施例包括自适应地确定哪些上行链路信标和下行链路信标提供更好的距离估计，并且对应地自适应地计算距离。也就是说，可以选择一个方向专门用于位置确定，或者位置确定可以自适应地调节上行链路信标或下行链路信标在确定中具有多大影响。
如图所示，对于一个实施例，灯具1410、1411、1412、1413与云控制器或服务器1475的中心接口连接。对于至少一些实施例，距离计算至少部分由云服务器1475执行。
尽管已经描述和说明了特定实施例，但是所描述的实施例不限于如此描述和说明的部件的特定形式或布置。实施例仅受所附权利要求的限制。

Claims (20)

1.一种灯具，包括：
传感器单元和光强度控制器；其中
所述传感器单元包括：
传感器，所述传感器操作为基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号；
通信电路装置，所述通信电路装置操作为维持与网络的链路；
控制器，所述控制器操作为：
管理与所述网络的通信；
管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中所述信标是从对象接收的，并且所述信标包括与所述对象相关联的信息，其中，与所述对象相关联的所述信息包括所述信标的传输功率，其中，所述灯具操作为确定所接收的信标的接收信号强度指示符RSSI，并且所述控制器还操作为基于所接收的信标的RSSI，来估计所述灯具与所述对象之间的距离；
其中，所述控制器操作为比较所接收的信标的RSSI与RSSI指纹，其中，所述RSSI指纹包括在采样位置处的存储的值，将所述存储的值与所接收的信标的RSSI进行比较以找到最佳匹配位置；
基于所感测到的所述信号和来自所述网络的通信中的至少一项来生成调光控制；以及其中
所述光强度控制器被配置为接收所述调光控制，并且操作为调节所述灯具的光源的所发射光的强度。
2.根据权利要求1所述的灯具，其中与所述对象相关联的信息包括：所述对象的唯一ID、或所述对象的剩余电池电量中的至少一项。
3.根据权利要求2所述的灯具，其中所述唯一ID允许过滤所接收的信标。
4.根据权利要求2所述的灯具，其中与所述对象相关联的所述信息至少包括所述信标的传输功率，并且其中所述控制器操作为基于所接收的所述信标的RSSI、以及所述信标的所述传输功率，来估计所述灯具与所述对象之间的距离。
5.根据权利要求1所述的灯具，其中与所述对象相关联的所述信息包括：所述对象的所感测到的运动。
6.根据权利要求5所述的灯具，其中所感测到的所述运动包括：所述对象的所感测到的加速度。
7.根据权利要求6所述的灯具，其中所感测到的所述加速度包括：所述对象沿着一个或多个方向的加速度的幅值和方向。
8.根据权利要求7所述的灯具，所述控制器还操作为基于所述对象沿着一个或多个方向的加速度的幅值和方向，来检测所述对象静止时的取向以及所述对象的移动的方向和幅值。
9.根据权利要求6所述的灯具，其中所述对象的所感测到的所述加速度影响所述对象传输所述信标的速率。
10.根据权利要求1所述的灯具，其中与所述对象相关联的所述信息包括：陀螺仪数据、磁力计数据、温度数据、空气质量测量中的至少一项。
11.根据权利要求1所述的灯具，其中所述控制器操作为基于所接收的所述信标的RSSI、以及所述信标的传输功率，来估计所述灯具与所述对象之间的距离，并且其中所述控制器和另一控制器中的至少一个控制器操作为基于所估计的所述距离来估计所述对象的位置。
12.根据权利要求11所述的灯具，其中估计所述对象的位置还基于所述信标内的所感测到的运动数据。
13.根据权利要求1所述的灯具，其中所述控制器还操作为感测运动，并且其中仅在感测到所述运动之后确定所述对象的位置。
14.根据权利要求1所述的灯具，其中来自所述对象的所述信标的传输的功率水平被限制为小于阈值。
15.一种操作灯具的方法，包括：
通过所述灯具的传感器，基于所感测到的运动或光中的至少一项来生成感测信号；
维持所述灯具与网络之间的通信链路；
管理与所述网络的通信；
管理通过无线通信电路装置的信标的接收，其中所述信标是从对象接收的，并且所述信标包括与所述对象相关联的信息，其中，与所述对象相关联的所述信息包括所述信标的传输功率，其中，所述灯具操作为确定所接收的信标的接收信号强度指示符RSSI，并且基于所接收的信标的RSSI，来估计所述灯具与所述对象之间的距离；
其中，比较所接收的信标的RSSI与RSSI指纹，其中，所述RSSI指纹包括在采样位置处的存储的值，将所述存储的值与所接收的信标的RSSI进行比较以找到最佳匹配位置；
基于所感测到的所述信号以及来自所述网络的通信中的至少一项，来生成调光控制；以及
基于所述调光控制来调节所述灯具的光源的调光控制线。
16.根据权利要求15所述的方法，其中与所述对象相关联的所述信息包括：所述对象的唯一ID、或所述对象的剩余电池电量中的至少一项。
17.根据权利要求16所述的方法，其中与所述对象相关联的所述信息至少包括所述信标的传输功率，并且其中所述控制器操作为基于所接收的所述信标的RSSI、以及所述信标的所述传输功率，来估计所述灯具与所述对象之间的距离。
18.根据权利要求17所述的方法，其中与所述对象相关联的所述信息包括所述对象的所感测到的运动，其中所感测到的所述运动包括所述对象的所感测到的加速度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述对象的所感测到的所述加速度影响所述对象传输所述信标的速率。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：基于所接收的所述信标的RSSI、以及所述信标的传输功率，来估计所述灯具与所述对象之间的距离，以及基于所估计的所述距离来估计所述对象的位置。
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