CN116097124A - 混合飞行时间传感器和ir传感器 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种用于校准基础主动红外(IR)传感器的混合传感器，其通过经由主动IR检测进行更准确的检测来更准确地定位、连续校准并节约能量。混合传感器包括一个或多个红外传感器和一个或多个飞行时间传感器。飞行时间传感器可以保持在休眠状态(例如，低功率或休眠模式)，直到一个或多个红外传感器检测到对象为止。响应于检测到对象，可以激活飞行时间传感器以获得对象的若干测量值。在获得测量值之后，飞行时间传感器可以返回到其休眠状态。混合传感器可以使用由飞行时间传感器获得的测量值来校准一个或多个红外传感器，以逐个对象地提供更准确的测量值。

Description

混合飞行时间传感器和IR传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年6月24日提交的名称为“Genesis Hybrid Time of Flight andActive IR Sensor(创新型混合飞行时间和主动IR传感器)”的美国临时申请第63/043,305号的优先权，所述临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开的各方面大体上涉及混合传感器，更具体地说，涉及使用飞行时间传感器校准红外传感器的方法。
背景技术
传感器用于各种位置以管理对水的控制和/或水的流动。例如，传感器可以用于厨房水槽中以激活和/或去激活来自水龙头的水的流动。类似地，传感器可以在洗手间中，例如在小便池、马桶和水龙头处使用。这些电池操作的传感器可以使用一个或多个红外(IR)传感器来检测接近传感器的位置的人。然而，不同织物以不同比率反射和/或吸收光，尤其是红外光。因此，不同的织物可能使这些传感器不可靠或更糟糕地，完全无效。虽然可以使用其他传感器来检测和确定人相对于传感器的位置，但这些传感器消耗大量的能量并且会耗尽电池。在没有电力的情况下，传感器和其预期操作的器具变得不可用。因此，需要使用有限的能量消耗来更准确地检测用户靠近器具的位置。
发明内容
下文给出了本文中所描述的各个方面的简化概述。本概述并非详尽综述，并且不旨在识别关键或必要要素或者划定权利要求的范围。以下概述仅以简化形式给出了一些概念，作为下文提供的更详细描述的介绍性序言。对应的设备、系统、方法和计算机可读介质也在本公开的范围内。
本文公开的示例性设备和系统描述了一种被配置成检测用户的存在和/或接近位置的混合传感器。混合传感器可以包括被配置成在一个或多个目标处发射红外光谱中的光的一个或多个红外(IR)发射器，被配置成检测从一个或多个目标反射的红外光的一个或多个感光器单元，以及被配置成确定一个或多个目标距混合传感器的距离的一个或多个飞行时间传感器。混合传感器可以例如响应于在混合传感器的预定义范围(例如，区)内检测到用户而发起机械操作。例如，机械操作可以包括打开水龙头、从肥皂分配器分配肥皂和/或打开门。另外或替代地，混合传感器可以例如响应于在一段时间之后检测到用户不再在混合传感器的预定义范围内而发起机械操作。就此而言，机械操作可以包括关闭水龙头或者冲洗马桶和/或小便池。
本文公开的示例性方法和系统描述了一种用于检测对象的运动和/或位置的混合传感器。所述混合传感器可以包括控制电路、一个或多个IR传感器(例如，一个或多个IR发射器和一个或多个IR接收器)和/或一个或多个飞行时间传感器。控制电路可以使一个或多个IR发射器以稳定(例如，恒定)速率发射IR光。控制电路可以使一个或多个飞行时间传感器保持在休眠状态(例如，低功率和/或睡眠模式)。例如，如果一个或多个IR接收器检测到反射IR光，则可以激活一个或多个飞行时间传感器。激活一个或多个飞行时间传感器可以使一个或多个飞行时间传感器获得一个或多个测量值。这些测量值可以是对象距混合传感器的距离。一个或多个IR传感器可以与一个或多个飞行时间传感器获得一个或多个测量值同时获得一个或多个样本。一个或多个测量值和一个或多个样本可以被发送至处理器。一个或多个飞行时间传感器可以在获得一个或多个测量值之后返回到休眠状态(例如，低功率或睡眠模式)，而处理器可以比较一个或多个测量值和一个或多个样本以校准一个或多个IR传感器。
当结合附图考虑时，本发明的其它方面、目标和优点将从以下详细描述中变得更加明显。
附图说明
本公开借助于示例进行描述，并且不限于附图，其中：
图1示出了根据本公开的一个或多个方面的混合传感器电路的示例；
图2示出了根据本公开的一个或多个方面的自动冲水阀中的混合传感器电路的实施方式的示例；
图3示出了根据本公开的一个或多个方面的校准红外传感器的过程的示例；
图4示出了根据本公开的一个或多个方面的混合传感器的采样区的示例；
图5示出了说明典型的红外响应读数相对于对象的实际距离的关系的内插曲线图；
图6示出了说明飞行时间传感器检测到的距离与对象的实际距离相比的关系的准确性曲线图；
图7示出了说明不同颜色的对象的距离与对象的实际距离相比的关系的准确性曲线图；以及
图8示出了根据本公开的一个或多个方面的响应于检测到对象的存在而激活控制模块的过程的示例。
具体实施方式
在各个示例性实施例的以下描述中，参考了附图，附图形成其一部分，并且在附图中以举例方式示出了可以实践本公开的各方面的各个示例性实施例。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以作出结构和功能修改。本公开的各方面能够实现其它实施例，并且能够以各种方式实践或实施。另外，应理解，本文使用的短语和术语是为了描述的目的，并且不应被视为是限制性的。更确切地说，本文使用的短语和术语应被赋予其最广泛的解释和含义。
通过介绍，本文中论述的各方面可以描述包括一个或多个红外(IR)传感器(例如，主动IR、被动IR等)和一个或多个飞行时间(ToF)传感器的混合传感器。一个或多个IR传感器与一个或多个ToF传感器协同工作，可以更准确地检测用户的位置和/或距混合传感器的距离。来自一个或多个IR传感器和一个或多个ToF传感器的测量值的组合可以提供给控制器以确定用户是否接近所述混合传感器定位。当用户接近混合传感器定位时，控制器可以激活机械操作，例如允许水从水龙头流动、冲洗马桶和/或小便池、从自动肥皂分配器分配肥皂和/或打开自动门。
本文所述的示例性过程、方法和技术可以包括使用一个或多个ToF传感器校准一个或多个IR传感器。就此而言，一个或多个IR传感器可以检测对象(例如，人)。响应于检测到对象，可以激活一个或多个ToF传感器。一个或多个ToF传感器可以获得一个或多个测量值，例如对象距ToF传感器的距离。同时，一个或多个IR传感器可以获得一个或多个样本，所述一个或多个样本可以包括一个或多个IR传感器检测到的红外光的强度。一个或多个测量值(例如，距离)和一个或多个样本(例如，检测到的红外光的强度)可以用于校准一个或多个IR传感器以更好地检测对象的存在、位置和/或距离。通过使用上述混合传感器改进用户检测和用户动作的确定，可以实现显著的能量和/或水节约。
转向图1，示出了根据本公开的一个或多个方面的混合传感器100的示例。混合传感器100可以包括电路板102，所述电路板包括处理器104、存储器106、连接模块112、第一电容器114、第二电容器116、ToF传感器122，以及包括第一IR发射器118、第二IR发射器120和IR接收器128的IR传感器。数据总线(未示出)可以将处理器104、存储器106、第一IR发射器118、第二IR发射器120、飞行时间传感器122和/或IR接收器128互连。另外，第一电引线108和第二电引线110可以将电路板102连接到电源(未示出)。电源可以被配置成向混合传感器100和/或任何额外部件(例如，冲洗机构、肥皂分配器、水龙头等)供电。在一些情况下，电源可以是低电压电源(例如，由4个AA碱性电池、锂离子电池等提供的6伏)，其被配置成为混合传感器100和/或任何额外部件供电3-6年。在其它实施例中，电源可以经由标准电接线盒连接到建筑物电源(例如，120VAC，60Hz)。在这些实施例中，例如，在建筑物断电的情况下，可以包括备用电力。
如图1所示，电路板102可以是环形的(例如，环状的)。就此而言，环形电路板可以允许附加硬件在电路板的中心开口中操作。例如，开口可以允许冲洗阀的引导组件和/或隔膜行进，从而允许马桶(或小便池)冲水。类似地，开口可以允许混合传感器和/或控制模块包封水龙头并控制水龙头的操作。虽然电路板102被示出为环形的，但应认识到电路板102可以具有适合于执行本文所述的所需功能的任何适当形状和/或尺寸。
处理器104可以是任何合适的处理器，其被配置成控制混合传感器100及其关联部件(包括存储器106、第一IR发射器118、第二IR发射器120、ToF传感器122和/或IR接收器128)的操作。就此而言，处理器104可以包括单个中央处理单元(CPU)，其可以是单核或多核处理器，或者可以包括多个CPU。另外或替代地，处理器104可以包括低功率处理器和/或微控制器，例如高级RISC机器(ARM)处理器、Atmel 8位AVR微控制器和/或任何合适的现场可编程阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。处理器104和/或本文所述的关联部件可以允许混合传感器100执行一系列计算机可读指令以执行本文所述的过程中的一些或全部。在一些示例中，处理器104可以包括内部存储器。存储器可以是高速缓存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其它存储器技术。存储器可以被配置成存储使处理器104执行本文所述的过程的一些或全部的一系列计算机可读指令。
存储器106可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其它存储器技术，例如光盘存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储装置，或可以用于存储所需信息且可由处理器104访问的任何其它介质。软件可以存储在存储器106内，以向处理器104提供指令，从而允许混合传感器100执行各种动作。存储器106中的各种硬件存储器单元可以包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，以存储信息，例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。
连接模块112可以是被配置成与一个或多个控制模块通信的任何连接接口。例如，连接模块112可以包括被配置成从一个或多个控制模块接收母连接器的多个引脚(例如，4、6、8、12个等)。就此而言，处理器104可以经由连接模块112与一个或多个控制模块通信。例如，处理器104可以经由连接模块112将信号和/或电力发送至冲洗控制模块。冲洗控制模块可以接收信号并将信号提供到螺线管，该螺线管可以使柱塞移动以实现对马桶(或小便池)的冲洗。可能发生类似的操作，以打开水龙头、关闭水龙头、分配肥皂、激活干手机、分配纸巾、打开自动门等。
第一电容器114和第二电容器116可以是任何合适大小的电容器。第一电容器114和第二电容器116可以是双稳态螺线管驱动器存储部件。就此而言，第一电容器114和/或第二电容器116可以被配置成操作双稳态螺线管。例如，第一电容器114可以被配置成锁定螺线管，并且第二电容器116可以被配置成解开螺线管。另外或替代地，第一电容器114和第二电容器116可以被配置成调节供往电路板102、处理器104、第一IR发射器118、第二IR发射器120、飞行时间传感器122和/或IR接收器128的电压。此外，第一电容器114和第二电容器116可以提供更好的电源管理能力，所述电源管理能力允许有限电源(例如，由4个AA碱性电池提供的6V)为多个部件(例如，混合传感器100、一个或多个控制模块等)供电延长时间段(例如，3-6年)。
第一IR发射器118和第二IR发射器120可以是接近传感器(例如，红外传感器)的一部分。例如，第一IR发射器118和/或第二IR发射器120可以是
Figure BDA0004093907060000051
G2接近传感器的一部分。在一些情况下，第一IR发射器118和/或第二IR发射器120可以是被配置成以稳定(例如，恒定、连续)速率发射(例如，发送、照射)IR光的低功率IR二极管。在一些示例中，第一IR发射器118可以向上成角度，而第二IR发射器120可以向下成角度。例如，第一IR发射器118可以向上成5度与50度之间的角度，并且优选地成15度与30度之间的角度。类似地，第二IR发射器120可以类似角度(例如，5度与50度之间，并且优选地10度与30度之间)向下成角度。通过使第一IR发射器118和第二IR发射器120在不同方向上成角度，混合传感器可以更好地检测接近混合传感器100的用户的存在和/或位置及其相对于混合传感器100范围内的其它非移动(例如，稳态)部件的相对位置。在另一示例中，第一IR发射器118和第二IR发射器120都可以向下成(例如，5度与50度之间，并且优选地10度与30度之间的)角度，以更好地确定用户在卫生器具处的意图。IR接收器128可以是接近传感器(例如，IR传感器)的另一部件。就此而言，IR接收器128可以是光电检测器或感光器，其被配置成检测第一IR发射器118和/或第二IR发射器120发射的IR光。就此而言，如果检测到特定量和/或强度的IR光，IR接收器128就可以检测到接近混合传感器100定位的对象。例如，如果检测到的光等于或大于预定阈值(例如，预定数量的流明)，则IR接收器128可以指示接近混合传感器100的对象。另外或替代地，可以使用若干阈值来确定对象与混合传感器100有多近。指示接近混合传感器100的对象可以包括将指示对象的存在的信号发送(例如，发射)到处理器104。第一IR发射器118、第二IR发射器120和IR接收器128可以统称为IR传感器。
ToF传感器122可以包括ToF发射器124和ToF接收器126。就此而言，ToF发射器124可以是被配置成在一个或多个对象处发射(例如，发射、发送)激光束的二极管。例如，ToF发射器124可以是被配置成以预定波长(例如，940nm)发射激光的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。ToF接收器126可以是光电检测器或感光器，其被配置成接收从一个或多个对象反射的激光束。ToF传感器122可以被配置成使用从ToF发射器124发射激光时直到ToF接收器126接收到反射激光时的往返时间来确定一个或多个对象距混合传感器100的距离。在一些示例中，ToF传感器122可以使用SPAD(单光子雪崩二极管)阵列来测量短时间段(例如，<30ms)内高达几米(例如，≥2)远的距离。在操作中，ToF传感器122可以由于其消耗多少能量而保持不活动(例如，休眠、睡眠、断电)。然而，例如基于IR接收器128指示接近混合传感器100的对象，可以激活ToF传感器122以校准IR传感器。例如，处理器104可以发送信号以激活ToF传感器122以确定对象距混合传感器100有多远。另外或替代地，IR接收器128可以将激活ToF传感器122的信号发送到ToF传感器122，该ToF传感器继而确定对象距混合传感器100有多远。
在被激活之后，ToF传感器122可以获得红外传感器检测到的对象的一个或多个测量值。如上所述，ToF传感器122可以例如从ToF发射器124发射光束。ToF接收器126可以在ToF发射器124发射的光束已从对象反射之后检测该光束。在一些示例中，IR传感器还可以例如使用IR接收器128获得从对象反射的红外光的强度的一个或多个测量值。红外光的强度的一个或多个测量值可以与使用ToF传感器122获得的一个或多个测量值同时获得。
一旦ToF传感器122已经进行了一个或多个测量，其可以返回到休眠状态(例如，低功率或睡眠模式)，而红外传感器可以继续发射红外光和/或检测红外光从一个或多个对象的反射。应认识到ToF传感器122可能需要大量的电能来操作。因此，在获得一个或多个测量值之后使ToF传感器122返回到休眠状态可以节省电力，同时获得数据以校准IR传感器。如下文将参考图3更详细地论述的，ToF传感器122和IR传感器进行的测量可以用于实时校准IR传感器。
如上所述，混合传感器100可以部署在各种自动化器具和/或电器，包括自动水龙头、自动肥皂分配器、自动干手机、自动纸巾分配器、自动门等中。图2示出了浴室器具200，该浴室器具包括自动冲洗阀210，其可以包括传感器(例如上述混合传感器100)以及光环217。
冲洗阀210可以经由出口联接件220、冲洗连接件222、定位联接件224和定位凸缘226连接到马桶和/或小便池(未示出)。类似地，冲洗阀210可以经由尾件228、止动件联接件230和/或控制止动件232连接到供应线(未示出)。冲洗阀210可以包括两个部件：主体212和壳体214。主体212可以包含用以实现冲洗的机械部件，包括例如引导组件、隔膜和/或释放阀。壳体214可以包括混合传感器100以及控制模块(例如，具有柱塞的螺线管以使隔膜移动以实现冲洗)。在一些情况下，壳体214还可以包括窗口218和手动冲洗按钮216。窗口218可以被配置成允许光，特别是IR光从混合传感器100发射并由该混合传感器接收。手动冲洗按钮216可以被配置成手动操作马桶。
光环217可以设置在器具内。光环217可以是冲洗阀210组件的一部分。如图2所示，光环可以设置在壳体214下方。应认识到其它配置可以用于光环217。光环217可以包括多个光源(例如，发光二极管(LED))。多个光源可以按照预定顺序和/或以重叠方式发光以产生光脉冲。光脉冲可以沿着光环的圆周以一个或多个图案行进。光环可以使用多个光图案、颜色和/或光序列将消息和/或信号传达给所有者、维护人员和/或用户。这可以允许所有者和/或维护人员维修或以其它方式维护器具。此外，光环可以通过向用户传达关于器具及其部件的状态的消息和/或信号来提供更好的用户体验。
尽管图2示出了部署在自动冲洗阀中的混合传感器100的示例，但应认识到混合传感器100可以用于各种其它实施方式中。例如，混合传感器100可以位于壁挂式冲洗阀或壁内冲洗阀中。在这些示例中，冲洗阀可以是硬接线的。在这些实施例中，例如如果建筑物中的电力将丢失，则可以包括低电压电源(例如上文关于图1所描述的低电压电源)作为备用电源。或者，在一些实施例中，可以省略低电压电源。除了冲洗阀之外，混合传感器100还可以在水龙头中实施，所述水龙头响应于用户的存在(或不存在)而控制水的流动。类似地，混合传感器100可以用于自动肥皂分配器、自动干手机、自动纸巾分配器等中。
虽然IR传感器(例如，发射器和接收器)可用于确定对象的存在，但当涉及确定对象距IR传感器有多远时，IR传感器可能不太可靠。这部分地是由于IR光被不同材料和/或织物以不同速率反射和/或吸收。因此，ToF传感器可以用于校准一个或多个IR传感器，以改进一个或多个IR传感器在确定对象的距离时的准确性。图3示出了根据本公开的一个或多个方面的校准IR传感器的过程300的示例。可以使用如本文所述的混合传感器100和/或使用一个或多个计算装置来执行过程300的一些或全部步骤。
在步骤310中，诸如上文关于图1论述的混合传感器100的混合传感器可以启动IR传感器。这可以包括从至少一个IR发射器发射IR光，以及检测(例如，接收)从一个或多个对象反射的IR光。在步骤320中，混合传感器可以检测区中的对象(例如，人)。如下文将参考图4更详细地论述的，混合传感器可以包括一个或多个检测区。除了检测对象之外，混合传感器还可以确定对象距传感器有多远(例如，IR距离)。可以使用IR接收器检测到的光的强度和/或量值来确定此距离。如果在所述区中未检测到对象，那么过程300前进到步骤322，其中混合传感器可以重置与所述区关联的校准标志。在步骤324中，所述区的距离可以设置为最大感测距离。可以在步骤370中返回最大感测距离，并且该过程可以继续。
当在所述区中检测到对象时，过程300可以在步骤330中确定所述区是否存在校准因子。当设置校准因子时，混合传感器可以在步骤332中使用该校准因子计算对象距传感器有多远。例如，混合传感器可以通过将校准因子乘以IR距离来计算对象的距离。可以在步骤370中返回所计算的距离，并且该过程可以继续监测所述区中的对象。当所述区不存在校准因子时，混合传感器可以计算该校准因子。
在步骤340中，混合传感器可以使用一个或多个ToF传感器获得对象的测量距离。如上文关于图1所述的，混合传感器可以例如响应于IR传感器检测到所述区中的对象而激活一个或多个ToF传感器。就此而言，一个或多个ToF传感器可以在对象的方向上发射信号(例如，激光)并确定检测到反射信号的时间。然后，可以使用往返时间来计算对象的实际距离。在步骤350中，混合传感器可以计算区校准因子。可以通过将(一个或多个ToF传感器确定的)实际距离除以(IR传感器确定的)IR距离来计算区校准因子。在步骤360中，混合传感器可以为所述区设置校准标志。最后，在步骤370中，混合传感器可以返回所述距离。就此而言，混合传感器可以将IR测量值乘以新计算的校准因子以确定返回到混合传感器100的距离。如上所述，混合传感器可以限定多个区。可以重复过程300以针对多个区中的每个区校准IR传感器。
通过使用ToF传感器获得的一个或多个测量值和IR传感器获取的对应样本，可以校准IR传感器以在检测一个或多个对象的存在和/或位置时更加精确。此外，经校准的IR传感器能够更精确地检测一个或多个对象的存在和/或位置，而不管一个或多个对象的颜色和/或材料如何。
如上所述，混合传感器可以限定一个或多个检测区。图4示出了浴室400中的三个检测区的示例。浴室400可以包括经由出口联接件220、冲洗连接件222、定位联接件224和定位凸缘426连接到马桶405的冲洗阀210。冲洗阀210也可以连接到供应线(未示出)。如上文关于图2所论述的，冲洗阀410可以包括两个部件：主体212和壳体214，所述壳体包括混合传感器100、控制模块(例如，具有柱塞的螺线管以使隔膜移动以实现冲洗)、窗口218和手动冲洗按钮(未示出)。壳体214可以包括灯环217，其可用于向用户提供视觉指示。附加地或替代地，光环217可以提供用于维护、维修、修理等的诊断。应认识到冲洗阀210可以是硬接线到电源(例如，120VAC)的壁挂式或壁内冲洗阀。
在操作中，冲洗阀210(例如，包括在冲洗阀210中的混合传感器100)可以限定一个或多个检测区。如图4中所示，冲洗阀可以限定第一检测区430、第二检测区440和/或第三检测区450。第一检测区430可被视为进入区，其中用户朝向混合传感器做出接近(例如，初始接近)。第二检测区440可被视为站立区，其中用户可以靠近混合传感器站立(例如，在马桶上方排空其膀胱、站在水槽处洗手、站在干手机和/或纸巾分配器处等)。第三检测区450可以是坐区，其中用户可以靠近混合传感器坐下。虽然图4示出了三个检测区，但应认识到可以采用更多或更少检测区。例如，小便池、纸巾分配器、干手机等可以消除第三区(例如，坐区)。因此，这些电器可能只需要两个检测区来操作。
在操作中，冲洗阀210(例如，位于冲洗阀210内的混合传感器100)可以从IR传感器获得每个区的多个初始读数。这些初始读数可以用作每个区的基线读数。也就是说，从每个区检测到的光强度可以用作基线数据点。来自基线数据点的光强度变化可以指示检测区内的对象(例如，人)的存在。
转向图4中所示的示例，冲洗阀210，特别是位于冲洗阀210内的混合传感器100，可以能够检测第一区430中的对象(例如，人)的存在。检测到第一区430中的对象可以表示有人正进入浴室隔间。如上文所论述的，可以例如响应于检测到第一区430中的人而激活ToF传感器。ToF传感器可以开始获得对象的测量值，而红外传感器可以同时记录从第一区430中的人反射的红外光的样本(例如，红外光的强度)。
当所述人保持在第一区430内时，传感器可以避免发送可实现对马桶405的冲洗的一个或多个信号。然而，如果所述人进入第二区440，但不进入第三区450，则传感器可以向控制模块发送第一信号。第一信号可以包括指令，例如使用低流量设置冲洗马桶405的指令。如果所述人进入第三区450，则传感器可以发送具有不同指令的第二信号。例如，第二信号可以指示用于冲洗马桶405的高流量设置。应认识到上文所使用的技术可以通过基于在哪些区检测到人来调节冲洗的类型来防止意外冲洗并节约用水。此外，本文所述的技术可以控制视觉指示光环217和由光环217传达的消息/信号。
参考图5，示出了根据本公开的一个或多个方面的检测接近用户的混合传感器的内插曲线图500的示例。如上所论述的，一个或多个IR传感器可以在其视线内发射和接收IR信号。当一个或多个IR传感器发射和接收IR信号时，ToF传感器可以处于休眠状态(例如，睡眠模式、低功率模式、断电等)。在检测到对象时，一个或多个IR传感器可以激活一个或多个ToF传感器。在被激活之后，一个或多个IR传感器和一个或多个ToF传感器可以例如在用户接近(或远离)混合传感器时同时记录若干数据点。一旦已记录若干数据点，一个或多个ToF传感器可以返回到休眠状态。然而，混合传感器可以使用从ToF传感器获得的数据点来校准一个或多个IR传感器。也就是说，混合传感器可以使用ToF数据点来确定IR传感器的准确性(或不准确性)。就此而言，混合传感器可以将一个或多个IR传感器计算的对象距离的第一数据点与一个或多个ToF传感器计算的对象距离的第二数据点进行比较。这种比较可以由内插值510表示。内插值510可以表示使用一个或多个IR传感器和一个或多个ToF传感器两者确定的对象距离。第一表值520、第二表值530和第三表值540可以对应于由混合传感器使用来自一个或多个IR传感器和一个或多个ToF传感器两者的测量值计算的其它内插数据点。如图5中所见，对象(例如，人)可能正接近混合传感器。由于值的非线性性质，曲线图500和其中包含的内插值可能不能用于一致地确定对象的位置。为了解决这一问题，混合传感器可以包括查找表，其可以被访问以帮助使曲线图500和由一个或多个ToF传感器和一个或多个IR传感器同时获得的测量值线性化。一个或多个IR传感器的输出电压的显著变化可能并不指示对象范围的变化。就此而言，一个或多个ToF传感器可以用于将一个或多个IR传感器的输出电压转换成使曲线图500线性化的范围值。
转到图6，示出了说明ToF的准确性的准确性曲线图。为了示出ToF传感器的准确性，将白色卡和黑色卡保持在距ToF传感器的预定距离处。在曲线图600中绘制了实际距离相对于ToF传感器读取的距离的关系。就此而言，曲线图600的x轴示出了卡的实际距离(例如，以英寸为单位)，而y轴示出了由ToF传感器读取的距离(例如，以英寸为单位)。第一线610(即，实线)基于在各个距离处进行的多个测量(例如，611、612、613、614、615、616、617、618、619)。就此而言，将黑色卡保持在ToF传感器的前方，并且在点611、612、613、614、615、616、617、618和619处绘制了实际距离相对于测量距离(例如，读取距离)的关系。用白色卡进行类似的试验。该试验的结果由第二线620(即，虚线)示出。第二线620包括多个测量值(例如，621、622、623、624、625、626、627、628、629)，其指示白色卡的实际距离相对于测量距离(例如，读取距离)的关系。如图6中所示，不管被测量对象的不同颜色如何，ToF传感器都是相对准确的。
图7示出了说明IR传感器和ToF传感器的准确性的另一准确性曲线图700。为了示出两种传感器的准确性，将多种颜色(绿色、灰色、黑色、白色等)的多个对象(例如，卡、长裤等)定位在距IR传感器和ToF传感器的预定距离处。在曲线图700中绘制了实际距离相对于IR传感器和/或ToF传感器读取的距离的关系。就此而言，曲线图700的x轴示出了卡的实际距离(例如，以英寸为单位)，而y轴示出了由ToF传感器读取的距离(例如，以英寸为单位)。第一线710可以基于在各个距离处获取的一条浅绿色长裤的一个或多个测量值。一个或多个测量值可以例如由IR传感器获得。第二线性化720可以基于由IR传感器在各个距离处获取的灰色卡的一个或多个测量值。第三线730可以基于由ToF传感器在多个距离处获取的黑色卡的多个测量值。第四线740可以基于由ToF传感器在各个距离处获取的白色卡的一个或多个测量值。第五线750可以基于由IR传感器获取的棕褐色卡的一个或多个测量值。第六线760可以基于IR传感器在各个距离处获得的蓝色线的一个或多个测量值。最后，第七线770可以基于由IR传感器在各个距离处获取的白色卡的一个或多个测量值。
如从图7中的绘制线可见，由IR传感器获取的各个对象(例如，绿色长裤、灰色卡、黑色卡等)的读取距离和这些对象的实际距离不如由ToF传感器获得的测量值准确。此外，颜色和/或距离对IR传感器的影响比对ToF传感器的影响更大。例如，IR传感器的误差率对于某些颜色(例如，表示棕褐色卡的线750)和各个距离更差。就此而言，颜色和/或距离对ToF传感器具有极小影响或没有影响。
本文所述的混合传感器可以部署在上文论述的各种现实世界情境(例如，冲洗阀、小便池、水龙头、干手机、纸巾分配器、开门器等)中的一种中。图8示出了根据本公开的一个或多个方面的响应于检测到对象的存在而激活控制模块的过程800的示例。可以使用如本文所述的混合传感器100和/或使用一个或多个计算装置来执行过程800的一些或全部步骤。
在步骤810中，可以启动IR传感器。如上文关于图1所论述的，一个或多个IR发射器可以以稳定(例如，恒定、连续)速率发射(例如，发送、照射)IR光。可以例如基于或响应于混合传感器通电而启动IR传感器。
在步骤820中，混合传感器可以确定对象(例如，人)是否进入检测区。就此而言，IR传感器(例如，IR传感器的感光器部件)可以检测从对象反射的IR光。例如，如果检测到特定量和/或强度的IR光，IR传感器可以检测到接近混合传感器定位的对象。如果混合传感器在检测区中未检测到对象，混合传感器返回步骤820以确定对象(例如，人)是否进入检测区。当混合传感器在检测区中检测到对象时，混合传感器前进到步骤830。
在步骤830中，混合传感器可以校准IR传感器。可以使用上文关于图3描述的技术实时进行对IR传感器的校准。就此而言，混合传感器可以例如基于或响应于IR传感器在一个或多个检测区中检测到对象而激活一个或多个ToF传感器。ToF传感器和IR传感器均可以获得对象距混合传感器的距离的一个或多个测量值，并且可以使所述一个或多个测量值相关以校准IR传感器。
在校准IR传感器之后，混合传感器可以在步骤840中确定对象的动作。例如，如果IR传感器在第一区(例如，进入区)中进行检测，IR传感器可以确定对象(例如，人)正在接近器具(例如，马桶、小便池、水龙头等)和/或电器(例如，纸巾分配器、干手机等)。如果传感器在第二区(例如，站立区)中检测到对象，则混合传感器可以确定对象(例如，人)接近混合传感器定位。在步骤850中，混合传感器可以确定是否需要动作。继续上述示例，例如，如果在第一区中检测到对象(例如，人)，则混合传感器可以确定不需要动作。另外或替代地，例如，如果在第二区中检测到对象(例如，人)，则混合传感器可以确定需要动作。这些动作可以包括例如冲洗马桶/小便池、打开水龙头、分配肥皂、分配纸巾、打开门等。在步骤860中，混合传感器可以向控制模块发送信号以实现上述动作中的一个。除了实现冲洗之外，控制模块可以例如激活电机以分配纸巾或肥皂。替代地，控制模块可以激活鼓风机作为打开干手机的一部分。
应认识到上述设备、方法、过程和技术可以通过更有效地确定人的位置和/或动作来节约资源。例如，本文所述的传感器可以通过基于用户的检测位置和/或动作来调节冲洗的类型来节约马桶和小便池处的水。类似地，纸巾可以更均等地分配，干手机可以更可靠地打开和关闭，并且可以实现各种其他节约。
本文论述的一个或多个方面可以在计算机可用或可读数据和/或计算机可执行指令中，例如在一个或多个程序模块中实施，由本文描述的一个或多个计算机或其它装置执行。通常，程序模块包括例程、程序、对象、部件、数据结构等，它们在由计算机或其它装置中的处理器执行时，执行特定任务或实施特定抽象数据类型。模块可以用随后被编译以供执行的源代码编程语言编写，或者可以用脚本语言，诸如(但不限于)HTML或XML编写。计算机可执行指令可以存储在计算机可读介质，例如硬盘、光盘、可移除存储介质、固态存储器、RAM等上。如本领域技术人员将认识到的，在各个实施例中，程序模块的功能可以根据需要被组合或分布。另外，所述功能可以全部或部分地体现于固件和/或硬件等效物，例如集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等中。特定数据结构可以用于更有效地实施本文论述的一个或多个方面，并且此类数据结构涵盖在本文所述的计算机可执行指令和计算机可用数据的范围内。本文论述的各个方面可以体现为方法、计算装置、系统和/或计算机程序产品。
尽管已经描述了各种示例性实施例的某些具体方面，但是许多另外的修改和变型对于本领域的技术人员将是显而易见的。具体而言，上述各个过程中的任一个可以(在不同计算装置上)以替代序列和/或并行执行，以便以更适合于特定应用的要求的方式实现类似结果。因此，所公开的实施例应在所有方面被视为示例而非限制性的。因此，本文中的发明的范围不应由所示实施例确定，而应由所附权利要求书及其等同物确定。

Claims (30)

1.一种方法，包括：
由第一装置从红外传感器发射至少一个红外信号；
由所述红外传感器基于检测到由所述红外传感器接收到的预定量的红外光来确定对象位于区中；
确定是否已为所述区建立校准因子；
基于确定尚未为所述区建立所述校准因子，激活飞行时间传感器；
使用所述飞行时间传感器确定所述对象距所述第一装置的第一距离；
由所述第一装置通过将由所述飞行时间传感器确定的第一距离除以使用所述红外传感器确定的第二距离来计算所述校准因子；
由所述第一装置为所述区设置校准标志；以及
向控制模块提供所述第一距离以确定是否需要进一步动作。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于确定已为所述区建立所述校准因子，将所述校准因子乘以所述第二距离以确定所述对象的实际距离；以及
向所述控制模块提供所述实际距离以确定是否需要进一步动作。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述进一步动作包括以下各项中的至少一者：冲洗马桶、冲洗小便池、激活水龙头、去激活水龙头、分配肥皂、分配纸巾、激活干手机或打开门。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述红外传感器的第一红外发射器以第一角度发射第一红外信号；以及
由所述红外传感器的第二红外发射器以第二角度发射第二红外信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定量的红外光包括预定数量的流明。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在确定所述对象的第一距离之后去激活所述飞行时间传感器。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述红外传感器基于检测到由所述红外传感器接收到的第二预定量的红外光来确定所述对象位于第二区中；
确定是否已为所述第二区建立第二校准因子；
基于确定尚未为所述第二区建立所述第二校准因子，激活所述飞行时间传感器；
使用所述飞行时间传感器确定所述对象距所述第一装置的第三距离；
由所述第一装置通过将由所述飞行时间传感器确定的第三距离除以使用所述红外传感器确定的第四距离来计算所述第二校准因子；以及
由所述第一装置为所述第二区设置第二校准标志。
8.一种计算装置，包括：
一个或多个处理器；
存储指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算装置：
从红外传感器发射至少一个红外信号；
由所述红外传感器基于检测到由所述红外传感器接收到的预定量的红外光来确定对象位于区中；
确定是否已为所述区建立校准因子；
基于确定尚未为所述区建立所述校准因子，激活飞行时间传感器；
使用所述飞行时间传感器确定所述对象距所述计算装置的第一距离；
通过将由所述飞行时间传感器确定的第一距离除以使用所述红外传感器确定的第二距离来计算所述校准因子；
为所述区设置校准标志；以及
向控制模块提供所述第一距离以确定是否需要进一步动作。
9.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算装置：
基于确定已为所述区建立所述校准因子，将所述校准因子乘以所述第二距离以确定所述对象的实际距离；以及
向所述控制模块提供所述实际距离以确定是否需要进一步动作。
10.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述进一步动作包括以下各项中的至少一者：冲洗马桶、冲洗小便池、激活水龙头、去激活水龙头、分配肥皂、分配纸巾、激活干手机或打开门。
11.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算装置：
由所述红外传感器的第一红外发射器以第一角度发射第一红外信号；以及
由所述红外传感器的第二红外发射器以第二角度发射第二红外信号。
12.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述预定量的红外光包括预定数量的流明。
13.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算装置：
在确定所述对象的第一距离之后去激活所述飞行时间传感器。
14.根据权利要求8所述的计算装置，其中，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算装置：
由所述红外传感器基于检测到由所述红外传感器接收到的第二预定量的红外光来确定所述对象位于第二区中；
确定是否已为所述第二区建立第二校准因子；
基于确定尚未为所述第二区建立所述第二校准因子，激活所述飞行时间传感器；
使用所述飞行时间传感器确定所述对象距所述计算装置的第三距离；
通过将由所述飞行时间传感器确定的第三距离除以使用所述红外传感器确定的第四距离来计算所述第二校准因子；以及
为所述第二区设置第二校准标志。
15.一种设备，包括
处理器；
存储器；
至少一个红外传感器，其包括：
红外发射器，所述红外发射器被配置成发射红外光；以及
红外接收器，所述红外接收器被配置成检测从一个或多个对象反射的红外光；以及
至少一个飞行时间传感器，其包括：
第一发射器；以及
第一接收器，
其中，所述至少一个飞行时间传感器保持在休眠状态，直到所述至少一个红外传感器检测到对象为止。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少一个红外传感器包括：
第二红外发射器。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述红外发射器和第二红外发射器在相反方向上成角度。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少一个红外传感器还被配置成响应于检测到对象而激活所述至少一个飞行时间传感器。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述至少一个飞行时间传感器被配置成获得所述对象距所述至少一个飞行时间传感器的距离的多个测量值。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述处理器被配置成通过比较由所述至少一个飞行时间传感器测量的第一距离与由所述至少一个红外传感器测量的第二距离来校准所述至少一个红外传感器。
21.根据权利要求15所述的设备，还包括：
连接模块，所述连接模块被配置成与一个或多个控制模块通信。
22.根据权利要求15所述的设备，还包括：
低压电源。
23.根据权利要求15所述的设备，还包括以下各项中的至少一者：
碱性电池；或
锂电池。
24.一种系统，包括：
混合传感器，所述混合传感器包括：
至少一个红外传感器，其包括：
第一红外发射器，所述第一红外发射器被配置成发射红外光；以及
红外接收器，所述红外接收器被配置成检测从一个或多个对象反射的红外光；以及
至少一个飞行时间传感器，其包括：
第一发射器；以及
第一接收器，其中，所述至少一个飞行时间传感器保持在休眠状态，直到所述至少一个红外传感器检测到对象为止；
控制模块；以及
电源。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述电源包括低压电源。
26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述电源包括碱性电池。
27.根据权利要求24所述的系统，其中，控制模块包括：
螺线管，所述螺线管被配置成操作自动冲洗阀。
28.根据权利要求24所述的系统，其中，控制模块包括：
马达，所述马达被配置成分配纸巾。
29.根据权利要求24所述的系统，其中，控制模块包括：
马达，所述马达被配置成分配肥皂。
30.根据权利要求24所述的系统，其中，控制模块包括：
鼓风机，所述鼓风机被配置成操作干手机。
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