用于使用声音调试照明的系统和方法

用于使用声音调试照明的系统和方法
【专利摘要】公开了用于使用声音自动调试电器具的系统和方法。电器具（140-149）探测由根据建筑规划（100）沿着通过安装器具的路径（300）移动的声音发生器所产生的声音。通过使探测到的声音与沿着路径的声音发生器的位置相关，每个电器具可以与建筑规划中的映射器具位置相关联。
【专利说明】用于使用声音调试照明的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地针对电子设备的室内网络。更具体地，本文所公开的各种发明方法和装置涉及根据建筑规划调试联网的照明器具。
【背景技术】
[0002]数字照明技术(即基于诸如发光二极管(LED)之类的半导体光源的光照)提供了对传统荧光灯、HID灯和白炽灯的可行替换。LED的功能优势和益处包括高能量转换和光效率、耐久性、较低的操作成本等等。LED技术中的最新进展已经提供了高效并且鲁棒的全频谱照明源，其使得能够在许多应用中实现各种照明效果。
[0003]随着数字照明技术的到来，创建基于LED的照明设备的照明网络正变得日益普及。这些照明系统一般通过网络进行控制，其中包含信息分组的数据流被传送到照明设备。照明设备中的每一个可以看到所有的信息分组，但是仅响应于被寻址到特定设备的分组。一旦恰当寻址的信息分组到达，照明设备可以读取和运行命令。这种布置要求照明设备中的每一个具有地址并且这些地址需要关于网络上的其它照明设备唯一。
[0004]用于大型建筑的照明控制一般由建筑管理系统(BMS)操控，其控制除照明之外的其它方面(例如HVAC)。照明由照明控制系统(LCS)控制，其通常是BMS的组件。常常使用线总线将每个照明器具以菊花链形式连接回到LCS。LCS监视建筑内的照明器具的状态并且例如通过适当放置的运动传感器、开关和其它开关节点来允许这些照明器具的远程控制。它收集关于光和动力使用的统计量并且可以标识失效的光源或者临近其工作寿命的末尾的光源。当需要服务时，LCS可以被用来自动通知维护团队。
[0005]照明器具典型地由电工根据规划安装在大型建筑中，所述规划指定每一个灯或设备类型、其定位和其到线控制总线的连接。然而，所安装的照明器具中的每一个的身份初始对于LCS而言不是已知的。因此，安装必须跟随有调试操作，即用于标识建筑中的每个照明器具、开关和传感器的一组过程，其具有在它们之间设立适当的控制连接的目的。
[0006]控制器可以例如通过通信网络与照明器具通信，其中控制器通过传输包含标识目标照明器具的信息的命令来控制光器具。控制器必须知悉目标器具的标识信息以便向目标器具发送命令。然后，调试可以牵涉将物理器具与映射器具位置相关联。例如，每个器具可以具有与它相关联的网络地址，而建筑规划将逻辑标识符指派给每个器具。调试过程将网络地址(诸如器具的数字标识符码)与用于建筑规划上的器具的逻辑标识符相关联。
[0007]可以手动地执行调试。在安装期间，电工可以安装物理器具并且然后在建筑规划上手动地记录器具的标识符。然后，可以通过将记录的标识符输入到将每个物理标识符与建筑规划中的器具相关联的器具数据库中来调试器具。可替换地，可以使用测试信号来使每个灯的功率电平依次轮转。安装者或者类似的专业人员然后在建筑周围走动直到灯被标识并且匹配到规划。这样重复直到所有灯被标识。然后，将每个照明单元指派到一个或多个有关控制器是可能的。
[0008]不幸的是，这样的手动调试典型地是耗费时间的。另外，器具的手动供应可能造成差错，例如数据输入错误。在具有许多层的大型建筑的调试期间，可能存在许多调试差错。这样的调试差错可能造成控制器向错误的器具发送命令，或者发送看似没有效果的命令。在这样的实例中，可能需要专业人员对系统进行排错以使它如照明设计师所意图地那样工作。这可以牵涉附加的时间和费用。
[0009]已经存在使调试过程自动化的尝试。例如，一种用于调试所安装的建筑服务设备的方法使用建筑服务设备之间的无线射频(RF)通信来通过信号的三角测量确定每个设备相对于三个或更多参考节点的空间定位。每个设备的所确定的空间定位的坐标被传输到建筑服务调试系统，其生成设备的空间定位地图。然后，该地图可以与建筑服务规划进行比较来获取用于每个设备的配置数据。基于该配置数据，可以向每个设备发布配置命令以调试系统。
[0010]RF调试可能是有问题的，因为可负担的大规模生产RF芯片的测距准确度过大；基于信号强度测量典型地大于2-5m (ZigBee/WiFi)。具有较好准确度(大约50cm)的RF芯片(例如可以利用飞行时间测量的超宽带(UWB)无线电)在非常小的体积中可用并且是昂贵的。另外，目前存在UWB无线电的粗劣的标准化，使得不同芯片供应商之间的互操作性成问题。另外，照明电子设备经常收纳在屏蔽RF信号的金属照明外壳的镇流器中，从而需要外部天线，这为系统添加了另外的费用、复杂性和逻辑困难。
[0011]因此，用于根据建筑规划调试照明器具的已知技术通常是昂贵、易出错和/或耗费时间的。
[0012]因此，本领域中存在对以最小的费用和复杂性可靠调试联网照明器具的需要。而且，期望使调试能够比常规调试方法完成得更快并且更准确。另外，期望调试由专业技能少于例如有经验的电工或照明设计师的个人可靠地执行。

【发明内容】

[0013]本公开针对用于使用声音自动调试电器具的发明方法和系统。例如，装配有麦克风的电器具可以探测由沿着通过根据建筑规划安装的电器具的规定路径移动的声音发生器所产生的声音。每个麦克风记录针对每个探测到的声音的时间戳。最靠近声音发生器的麦克风将首先探测到声音，随后是第二靠近的麦克风，等等。每个麦克风探测到的声音的相对计时被比较并用来确定从每个麦克风离声音源的相对距离。然后，通过根据每个麦克风处的每个声音的到达时间中的差异使每个探测到的声音的时间戳与声音发生器沿着规定路径的位置相关，可以将每个电器具与建筑规划中的映射电器具相关联。
[0014]一般地，在第一方面中，本发明预期一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划自动调试具有第一麦克风的第一器具和具有第二麦克风的第二器具的方法。所述方法包括以下步骤:在第一位置处生成第一声音，通过第一麦克风并且通过第二麦克风探测第一声音，在第二位置处生成第二声音，通过第一麦克风并且通过第二麦克风探测第二声音；以及将第一器具与第一映射位置相关联。
[0015]在第一方面的第一实施例下，所述方法包括将第二器具与第二映射位置相关联的步骤。第一实施例的版本包括以下步骤:当第一麦克风探测到第一声音时记录第一时间，当第二麦克风探测到第一声音时记录第二时间，当第一麦克风探测到第二声音时记录第三时间，以及当第二麦克风探测到第二声音时记录第四时间，其中将第一器具与第一映射位置相关联部分地是基于第一、第二、第三和第四时间。
[0016]另一个变体包括以下步骤:基于第一时间确定第一麦克风与第一位置之间的第一距离，基于第三时间确定第一麦克风与第二位置之间的第三距离，基于第二时间确定第二麦克风与第一位置之间的第二距离，以及基于第四时间确定第二麦克风与第二位置之间的第四距离。第一位置和第二位置可以沿着任意的路径，或者沿着预定的路径。第一声音可以是第一脚步声，并且第二声音可以是第二脚步声。第一器具可以是第一照明装置，并且第二器具可以是第二照明装置。第一器具还可以包括第一时钟，并且第二器具还可以包括第二时钟。步骤可以包括使第一时钟与第二时钟同步。
[0017]在第一方面的第二实施例下，所述方法包括利用第一照明装置的可见响应确认将第一器具与第一映射位置相关联的步骤。另外的步骤可以包括生成第三声音，其中第三声音可听地不同于第一声音和第二声音，以及利用第一麦克风探测第三声音，其中第一声音可听地与第二声音基本上难以区分。可选的步骤可以是，响应于探测到第三声音，使第一器具与第一映射位置去关联，或者响应于探测到第三声音，结束自动调试方法。
[0018]一般地，在第二方面中，本发明涉及一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划自动调试具有第一麦克风的第一器具和具有第二麦克风的第二器具的方法，所述方法包括以下步骤:在第一位置处利用音调发生器生成基本上固定频率的音调，通过第一麦克风并且通过第二麦克风探测音调，将音调发生器移动到第二位置，通过第一麦克风探测音调的多普勒频移，以及将第一器具与第一映射位置相关联。
[0019]一般地，在第三方面中，本发明涉及一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划自动调试器具的系统，所述系统包括:照明控制系统，其与数据网络通信；第一器具，其包括与数据网络通信的第一麦克风，其中第一器具被配置成将多个声音中的每一个的探测通知传输到照明控制系统；以及第二器具，其包括与数据网络通信的第二麦克风，其中第二器具被配置成将多个声音中的每一个的探测通知传输到照明控制系统。照明控制系统被配置成基于从第一器具和第二器具接收多个声音的探测来将第一器具与第一映射位置相关联并且将第二器具与第二映射位置相关联。
[0020]在第三方面的实施例中，数据网络可以是有线网络。有线网络可以通过电力线传送数据，所述电力线向第一器具、第二器具和照明控制系统提供动力。可替换地，数据网络可以是无线网络。根据第三方面，多个声音可以是脚步声。
[0021]一般地，在第四方面中，计算机可读媒体被配置成施行用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划自动调试具有第一麦克风的第一器具和具有第二麦克风的第二器具的方法。所述方法包括以下步骤:接收多个声音中的每一个通过第一器具的探测的通知，接收多个声音中的每一个通过第二器具的探测的通知，以及基于从第一器具和第二器具接收多个声音的探测而将第一器具与第一映射位置相关联并且将第二器具与第二位置相关联。
[0022]术语“光源”应被理解为指各种辐射源中的任何一个或多个，包括但不限于基于LED的源、白炽源(例如白热丝灯、卤素灯)、荧光源、磷光源、高强度放电源(例如钠蒸汽、汞蒸汽和金属卤化物灯)、激光、其他类型的电致发光源、高温发光源(例如火焰)、烛发光源(例如汽灯罩、碳弧辐射源)、光致发光源(例如气体放电源)、使用电子饱和的阴极发光源、电发光源、晶体发光源、显像管发光源、热电发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射致发光源和发光聚合物。
[0023]术语“照明器具”和“照明装置”在本文中可互换地用来指以特定形状因子、组装或封装的一个或多个照明单元的实现或布置。术语“照明单元”在本文中被用来指包括相同或不同类型的一个或多个光源的装置。给定的照明单元可以具有各种用于(多个)光源的安装布置、外壳/壳体布置和形状、和/或电气和机械连接配置中的任意一种。此外，给定的照明单元可以可选地与涉及(多个)光源的操作的各种其它组件(例如，控制电路)相关联(例如，包括、耦合到和/或与其一起封装)。“基于LED的照明单元”指单独地或与其它非基于LED的光源结合地包括如上所讨论的一个或多个基于LED的光源的照明单元。
[0024]术语“控制器”在本文中一般地用于描述涉及一个或多个光源的操作的各种装置。控制器可以以许多方式(例如利用专用硬件之类)来实现，以执行本文所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例，其采用可以使用软件(例如微代码)编程以执行本文所讨论的各种功能的一个或多个微处理器。控制器可以用处理器或不用处理器来实现，并且也可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。在本公开的各种实施例中可以采用的控制器组件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
[0025]在各种实现中，处理器或控制器可以与一个或多个存储媒体(在本文中一般地被称为“存储器”，例如，易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM以及EEPR0M、软盘、压缩盘、光盘、磁带等)相关联。在一些实现中，存储媒体可以用一个或多个程序来编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时，执行本文中所讨论的功能中的至少一些。各种存储媒体可以固定在处理器或控制器内或者可以是可移动的，使得存储在其上的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中以便实现本文中所讨论的本发明的各个方面。术语“程序”或“计算机程序”在本文中以通用意义被用来指能够被用于对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。
[0026]术语“可寻址的”在本文中被用来指一种设备(例如，通常的光源、照明单元或器具、与一个或多个光源或照明单元相关联的控制器或处理器、其它非照明相关设备等)，其被配置成接收意在用于多个设备(包含它本身)的信息(例如，数据)并且选择性地对意在用于它的特定信息做出响应。术语“可寻址的”通常结合联网环境(或下面进一步讨论的“网络”)使用，其中多个设备经由一些通信介质或媒体耦合在一起。
[0027]在一个网络实现中，耦合到网络的一个或多个设备可以充当用于耦合到网络的一个或多个其它设备的控制器(例如，以主/从的关系)。在另一种实现中，联网环境可以包括被配置成控制耦合到网络的设备中的一个或多个的一个或多个专用控制器。一般地，耦合到网络的多个设备中的每一个都可以访问存在于通信介质或媒体上的数据；然而，给定设备可以是“可寻址的”因为它被配置成基于例如指派给它的一个或多个特定标识符(例如，“地址”)来选择性地与网络交换数据(即，从网络接收数据和/或向网络传输数据)。
[0028]本文中所使用的术语“网络”是指便于信息在耦合到网络的任何两个或更多设备之间和/或多个设备之中的输送(例如，用于设备控制、数据存储、数据交换等)的两个或更多设备(包括控制器或处理器)的任何互连。如应当容易领会的，适于互连多个设备的网络的各种实现可以包括各种网络拓扑中的任一个并且采用各种通信协议中的任一个。此夕卜，在根据本公开的各种网络中，两个设备之间的任何一个连接可以表示两个系统之间的专用连接，或者可替换地表示非专用连接。除了承载意在用于这两个设备的信息之外，这样的非专用连接可以承载未必意在用于这两个设备中的任一个的信息(例如，开放网络连接)。另外，应当容易领会，如本文中所讨论的设备的各种网络可以采用一个或多个无线、有线/电缆、和/或光纤链路来便于遍及网络的信息输送。
[0029]应领会，前述的概念与下文更详细地讨论的附加概念的所有组合(假如这样的概念并不相互矛盾)被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开结尾处出现的所要求保护的主题的所有组合被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。还应领会，也可能出现在通过引用并入的任何公开中的本文明确采用的术语应当被赋予与本文中所公开的特定概念最一致的意义。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]在附图中，贯穿不同视图的相似参考符号一般是指相同部分。而且，附图未必按照比例绘制，而是一般将重点放在图示本发明的原理上。
[0031]图1是用于两个房间建筑的绘制了电器具的简化建筑规划的示意图。
[0032]图2是图示了调试专业人员与照明装置之间的空间关系的示意图。
[0033]图3图示了叠加在简化的建筑规划上的规定调试路径的示例性实施例。
[0034]图4A-4C是图示了从声源到多个器具的飞行时间的计时图。
[0035]图5是照明控制系统的示例性实施例的示意图。
[0036]图6是用于沿着规定调试路径利用声音调试照明的示例性方法的流程图。
[0037]图7是图示了当调试声源经过照明装置下方时飞行时间路径的几何结构的图。
[0038]图8A是针对用于照明调试的连续信号的所探测的多普勒频移的频率图。
[0039]图SB是用于照明调试的连续信号的计时图。
[0040]图9图示了叠加在简化的建筑规划上的任意路径的示例性实施例。
[0041]图10是用于沿着任意路径利用声音调试照明的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]一般地， 申请人:已认识并且领会到，通过探测穿过由建筑规划表示的区域的人员或设备所生成的声音来自动调试照明系统将是有益的。
[0043]鉴于上文，本发明的各种实施例和实现针对使用声音来调试照明系统的元件。一般而言，描述了用于调试的系统的示例性实施例，随后是用于使用声音调试的方法以及其中可以规定声源的路径和/或其中路径可以任意的方法的示例性实施例的描述，所述用于使用声音调试的方法包括使用其中探测元件同步的有限持续时间的声音、使用其中探测元件可能不同步的有限持续时间的声音、使用连续和/或半连续的声音。
[0044]参考图1，在第一示例性实施例中，建筑规划100包括第一房间110中的多个照明装置140-149和控制器120，以及第二房间150中的照明控制系统(LCS) 160。控制器120控制多个照明装置140-149，并且可以是，例如但不限于，开关或调光器。每个照明装置140-149包括麦克风。麦克风可以是但不限于动态麦克风、电容式麦克风或者接触式麦克风。当然，可以使用其它麦克风类型。类似地，控制器120可以包括麦克风。[0045]多个照明装置140-149、控制器120和照明控制系统160通过在图1中用虚线描绘的数据网络170来连接。数据网络170可以使用硬连线连接，或者可以是无线网络。硬连线数据网络170可以使用专用数据线，或者可以通过电力线(例如，用于向多个照明装置140-149提供动力的电力线)传送数据。无线数据网络170可以使用例如RF、蓝牙、ZigBee、WiFi等。每个照明装置140-149被配置成通过数据网络170使用例如数据网络接口或控制器来传送数据，如本领域的普通技术人员所熟悉的。通过数据网络170传送的数据可以包括但不限于命令、信号、状态信息以及数字和/或模拟声音。
[0046]通过数据网络170进行通信的设备(诸如照明装置140-149和控制器120)可以被称为网络元件。网络元件可以使用网络协议(例如，TCP/IP)通过数据网络170进行通信。第一实施例中的网络元件包括多个照明装置140-149、控制器120和LCS 160。为了让数据网络170上的网络元件通过数据网络170进行通信，可以向每个网络元件指派网络地址。每个网络元件可以具有硬件标识符。硬件标识符可以是例如mac地址。硬件标识符还可以包括诸如设备类型之类的信息字段。然后，调试可以牵涉将网络地址与每个硬件标识符相关联，并且还将每个硬件标识符与建筑规划100上的网络元件相关联。应指出，虽然在本文中实施例一般是指照明装置的调试，但是不存在对使用类似技术调试照明规划中所描绘的其它元件(例如控制器和/或传感器)的反对。
[0047]图1中所示的建筑规划100的第一示例性实施例是简化的建筑规划。虽然建筑规划100包括10个照明装置140-149和一个控制器120，但是不存在对更多或更少的照明装置和控制器的反对。类似地，不存在对建筑规划中的诸如传感器(未示出)之类的附加元件的反对。
[0048]可以使用声音来调试多个照明装置140-149。在第一实施例下，调试建筑规划的人员(以下被称为“调试者”)穿过第一房间110，生成一系列短持续时间的声音，例如但不限于脉冲声音(以下被称为“调试声音”)。如图2中所示，第一实施例下的调试声音是调试者200在第一房间110的地板210上的脚步声。对第一照明装置140和第二照明装置141进行定位，使得它们各自的麦克风在地面上方3米。第一照明装置和第二照明装置间隔开3米。
[0049]在图2所示的示例中，调试者200在第一照明装置140正下方生成脚步声。声音从脚步声源行进到第一照明装置140的距离是3米，而声音从脚步声源行进到第二照明装置141的距离大致4.25米。因此，脚步声在它到达第二照明装置141之前到达第一照明装置 140。
[0050]如图3所示，调试者200 (图2)根据规定的调试路径300行进通过第一房间110。虽然第一实施例描述了当调试者200 (图2)跟随规定的调试路径300时的调试，但是调试者200 (图2)还可以经由任意路径行进通过第一房间110，如以下所描述的。
[0051]参考图3，每个照明装置140-149中的麦克风可以探测调试声音。以下，照明装置140-149探测声音的描述应当是指照明装置140-149中的麦克风探测声音。类似地，照明装置140-149传送数据的描述应当是指照明装置140-149内的网络接口通过数据网络170(图1)来传送数据。
[0052]每个照明装置140-149可以配置有声音阈值，使得具有低于声音阈值的振幅的声音被忽略，而具有在声音阈值处或高于声音阈值的振幅的声音被处理。另外，每个照明装置140-149可以被配置成对探测到的声音进行滤波，使得仅指定的频率范围内的声音被处理。例如，动态滤波可被用于增加对调试声音相关的声音频谱的区域。在第一实施例下，可以对频谱进行滤波以增强对脚步声的探测。
[0053]每个照明装置140-149对每个调试声音的探测一般导致照明装置140-149通过数据网络170 (图1)将信号发送到例如照明控制系统160。信号可以是例如探测通知消息，除了其它数据之外，其包括例如时间戳、指示设备类型的设备ID (诸如照明装置140-149)、指示声音的探测的操作码、声音水平以及声音持续时间。
[0054]调试者200 (图2)可以基本上沿着根据建筑规划100的规定的调试路径300走动。调试者200 (图2)沿着规定的调试路径300所迈出的每一步生成脚步声。脚步声由局部照明装置140-149所标识，使得可以例如通过比较每个照明装置140-149处探测到的声音的到达时间来标识最近的照明装置140-149。每个照明装置140-149的位置可以根据建筑规划100匹配到对应的照明装置140-149以使得能够实现要被调试的正确的控制连接，从而使得所调试的照明装置能够经由数据网络170 (图1)被控制。
[0055]脚步声取决于若干因素，例如地板的材料和调试者200 (图2)穿着的鞋袜。在典型的应用中，调试者200 (图2)穿着鞋子，并且地板材料是硬的，例如木材、乙烯基材料、石材或瓷砖，这在工作场所和公共空间处是常见的。麦克风信号的处理可以牵涉噪声降低(例如基于背景噪声的模型的噪声降低)和动态滤波以增加对步伐声音相关的频谱区域。实际的声音探测方法可以是基于环境声音识别领域中的普通技术人员已知的若干可替换技术之一 O
[0056]甚至来自远距离的照明装置的脚步声和走动的可靠识别也是可能的。距离可以基于例如鞋子类型、调试者200 (图2)的单独的走动风格以及由其它衣物(例如裤子腿)产生的声音中的差异而变化。
[0057]当调试者200 (图2)在照明装置140-149下面沿着规定路径300走动通过第一房间110时，制造了一系列离散的脚步声，每个脚步典型地例如分开0.Sm。然而，不存在对更近或更远的脚步间距或无规律的脚步间距的反对。第一脚步310、第二脚步320和第三脚步330沿着规定路径300来标注。调试者200 (图2)可以沿着规定路径300以稳定速度在照明装置140-149下面从容不迫地走动。每个脚步提供可由一个或多个照明装置140-149听到的声音的点源。针对探测每个脚步310、320、330的每个照明装置140-149记录时间参考。脚步310、320、330离每个照明装置越近，脚步声从脚步310、320、330的位置行进到照明装置140-149花费的时间越短。
[0058]两个或更多的测量可以使得能够实现每个照明装置140-149的定位的建立。如下文进一步描述的，可以使用使得能够实现到达的时间差的技术来计算每个照明装置140-149的定位。
[0059]由沿着向下一连串照明装置140-149的规定路径300走动的调试者200 (图2)产生的脚步的调试声音可以标识其中照明装置140-149的顺序。可以通过比较每个脚步的到达时间来确定每个位置。到脚步最近的照明装置140-149探测到最早的到达时间，此后发生其它照明装置140-149的探测。
[0060]典型的办公室安装可以使灯分离开3m。这种几何结构在图2中示出，其中照明装置140、141沿着3m高的天花板分开3m。从调试者200的脚步定位到相邻灯的距离中的差异在O与1.25m之间变化。声音的速度以340m/s行进，所以从脚到照明装置140、141的飞行时间中的1.25m差异导致到达时间中的3.7ms差异，其易于可探测。
[0061]图3示出了用于要被调试的办公室的照明规划100。如先前所指出的，所指示的照明装置140-149中的每一个配备有麦克风。天花板的高度是在地板以上3m。调试者200(图2)根据规定的调试路径300在一连串照明装置140到144下面走动直到大体在末尾的照明装置144下方，然后转向走动到照明装置145并且转向朝照明装置149往回走通过办公室。在该示例中，在3m分隔的网格中布置灯。当调试者200 (图2)沿着规定路径300走动时，脚步声在离声源7m范围以上是可听地可区分的。
[0062]第一脚步310、第二脚步320和第三脚步330沿着调试路径300来指示。应指出，第一脚步310和第二脚步320可能不是连续的。换言之，在第一脚步310与第二脚步320之间可能存在一个或多个介入脚步，但是从该分析省略了任何这样的介入脚步以简化描述。类似地，在第二脚步320与第三脚步330之间可能存在介入脚步。
[0063]在第一实施例下，提前知悉调试路径300。因此，脚步310、320、330声音的到达时间可以被用于在调试者200 (图2)在每个照明装置140-149下面走动时并且最靠近每个探测到的脚步的照明装置140-149明显变得可区分时依次标识照明装置140-149。
[0064]优选地，要被调试的每个照明装置140-149可以向调试者200 (图2)指示它已被标识。例如，照明装置140-149可以变暗或断开以向调试者200 (图2)指示它已被标识。这还可以指示哪些照明装置140-149已被调试以及哪些仍要被标识。这样，可以调试建筑规划100上的每个照明装置140-149。
[0065]图4A-4C示出了三个实例，其图示了在照明装置140-149 (图3)附近的第一脚步310、第二脚步320和第三脚步330的探测声音的计时。每幅图的右侧是示出在这一连串照明装置140-149 (图3)下 面走动的调试者200 (图2)的定位的图像。每幅图的左侧是如由照明装置140-149所接收的每个脚步310、320、330的声音的计时图，其中Ttl表示脚步310、320,330的声音抵达照明装置140的时间，T1表示脚步310、320、330的声音抵达照明装置141的时间，并且1~2表示脚步310、320、330的声音抵达照明装置142的时间。类似地，!^表示脚步310、320、330的声音抵达照明装置148 (图3)的时间，并且T9表示脚步310、320、330的声音抵达照明装置149 (图3)的时间，尽管照明装置定位148 (图3)和149 (图3)未在图4A-4C中描绘。
[0066]如图4A所示，第一脚步310由照明装置140,141以及照明装置149 (图3)探测。基于声音的到达时间，如由在时间T1和时间T9之前探测到的时间Ttl所示，照明装置140明显是最近的照明装置。注意，其余照明装置142-148可能不探测第一脚步310，或者第一脚步310的声音水平可能不满足照明装置142-148的声音阈值。
[0067]如图4B所示，第二脚步320由照明装置140、141、142以及照明装置148 (图3)、149 (图3)探测。基于声音的到达时间，如由在时间！\之前不久被探测的时间Ttl所示，照明装置140最靠近第二脚步320。第二脚步320的声音还在稍后的时间T9、T8和T2处被探测到，其对应于位于比照明装置140和141离第二脚步320相对更远的距离处的照明装置149,148和142。其余照明装置143-147不探测第二脚步320。图4Β中的计时指示第二脚步320沿着调试路径300 (图3)刚好位于两个照明装置140、141之间的中点距离之前。
[0068]如图4C所示，第三脚步330由照明装置140、141、142以及照明装置148 (图3)、149 (图3)探测。基于声音的到达时间，如由在时间Ttl之前被探测的时间T1所示，照明装置141现在最靠近第三脚步330。第三脚步330的声音在稍后的时间T8、T9和T2处被探测至丨J，其对应于位于离第三脚步320相对较大距离处的照明装置148、149和142。其余照明装置143-147不探测第三脚步330。图4C中的计时指示第三脚步330沿着调试路径300 (图3)位于两个照明装置140、141之间的中点距离之后。
[0069]返回到图3，通过比较沿着调试路径300的每个脚步被照明装置140-149所接收的相对时间，照明装置140-149的位置可以与建筑规划100上的定位相关。
[0070]图4示出了多个测量可被用于发展以下理解:调试者200 (图2)趋近每个照明装置140-149，在每个照明装置下方走动(其中可以做出指派)并且然后调试者200 (图2)在其它的照明装置140-149变得更靠近声源时后退。因此，单个测量可能不足以做出调试指派，但是每个相继测量可以递增地支持调试者200 (图2)的移动的理解。
[0071]调试声音(例如脚步声)可以被称为初级调试声音。可以例如使用在走动期间产生特性声音的特定鞋子来创建初级调试声音。返回图3，如果照明装置140-149在调试者200(图2)经过照明装置140-149时没有发信号通知它已被标识，那么调试者200 (图2)可以创建次级调试声音。例如，调试者200 (图2)可以在照明装置140-149下面停止并且在地板上跺脚或在该地点走动。类似地，如果发生差错并且错误的照明装置140-149被指派，那么调试者200 (图2)可以制造次级调试声音(或者可替换地制造三级调试声音)以停止该过程或者撤销过去的指派。例如，调试者200 (图2)可以第一次击掌来撤销指派，将其自身重定位并且第二次击掌以在适当定位处重启调试过程，从而修正未预料到的或者出错的调试指派。本领域的普通技术人员将认识到，不同的可区分的声音可以被用于发信号通知在调试过程期间可能发生的各种事件或状况。
[0072]第一实施例的变体可以使用不同的调试声音。例如，虽然将脚步声用作调试声音来描述第一实施例，但是不存在对使用其它调试声音发生器的反对，所述其它调试声音发生器例如哨子、小型手持扬声器或蜂窝电话或智能电话。对于智能电话而言，调试声音的回放可以是连续或者重复的声音、由用户交互所触发的声音，或者由某个测量所触发的声音，例如将使声音发射与人员在走动期间的移动同步的加速度计读数。
[0073]使用在较靠近扬声器的地板以上升高的声源，使得声音发生器离麦克风的横向位移成比例地大于垂直位移可能存在几何优势。另外的几何优势可以通过将调试声音发生器定位在较靠近照明装置的高处来实现，例如将调试声音发生器承载在杆上。使用脚步声作为调试声音可能存在优势。例如，脚步声不是移动的声源，因此可以在探测过程中忽视多普勒效应。特别地，如由所有照明装置所探测的，调试声音的频率将基本上是类似的，而不管调试者200 (图2)正在移动与否或者调试者200 (图2)关于每个照明装置140-149正在移动的方向如何。此外，脚步声总是从固定高处、地板发出，这可以简化在比较来自不同位置中的脚步的声波所行进的距离中牵涉的几何结构。应当指出，调试声音之间的时间间隔不必是规律或已知的。
[0074]不存在对除脚之外的身体的其它部分(例如手)产生调试声音的反对。调试者200(图2)还可以携带特别是安装在其鞋子之一上或者其鞋子之一中的声音发生器，使得地板的纹理对于创建特定的调试声音无关紧要。而且，可以制造特别设计的鞋子，使得走动的动作导致鞋子制造机械声音(例如啁啾声)，其在音调和振幅上一致并且比脚步声更易于探测。[0075]系统
用于施行本文所描述的功能性的系统可以是计算机，其示例在图5的示意图中示出。系统500可以包括在照明控制系统160 (图3)中，或者可以从照明控制系统160 (图3)分离。系统500包含处理器502、存储设备504、具有存储在其中的限定上述功能性的软件508的存储器506、输入和输出(I/O)设备510 (或外围设备)，以及局部总线，或者允许系统500内的通信的本地接口 512。本地接口 512可以是，例如但不限于，一个或多个总线或其它的有线或无线连接，如本领域中已知的。本地接口 512可以具有附加的元件，其为了简化而被省略，诸如控制器、缓冲器(高速缓存)、驱动器、中继器以及接收器，以使得能够实现通信。另外，本地接口 512可以包括地址、控制和/或数据连接以使得能够实现前述组件之中的适当通信。
[0076]处理器502是用于运行特别是存储在存储器506中的软件的硬件设备。处理器502可以是任何定制的或者商业上可得到的单核或多核处理器、中央处理单元(CPU)、与本系统500相关联的若干处理器之中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片集的形式)、宏处理器或者一般地用于运行软件指令的任何设备。
[0077]存储器506可以包括以下中的任何一个或组合:易失性存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM，诸如DRAM、SRAM、SDRAM等))以及非易失性存储器元件(例如，ROM、硬驱动、磁带、CDROM等)。此外，存储器506可以并入电子、磁性、光学和/或其它类型的存储媒体。注意，存储器506可以具有分布式架构，其中各种组件彼此远程地安置，但是可以由处理器502访问。
[0078]依照本发明，软件508限定由系统500执行的功能性。存储器506中的软件508可以包括一个或多个分离的程序，其中的每一个包含用于实现系统500的逻辑功能的可执行指令的有序表，如下文所描述的。存储器506可以包含操作系统(0/S)520。操作系统本质上控制系统500内的程序的运行，并且提供调度、输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制和有关的服务。
[0079]I/O设备510可以包括输入设备，例如但不限于，键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。另夕卜，I/O设备510还可以包括输出设备，例如但不限于，打印机、显示器等。最后，I/O设备510还可以包括经由输入和输出二者通信的设备，例如但不限于，调制器/解调器(调制解调器；用于访问另一设备、系统或网络)、射频(RF)收发器或其它的收发器、电话接口、网桥、路由器或其它设备。
[0080]当系统500在操作中时，处理器502被配置成运行存储在存储器506内的软件508，以将数据传送至存储器506和从存储器506传送数据，并且依据软件508 —般地控制系统500的操作，如上文所解释的。
[0081]数据网络接口 530与局部总线512通信。数据网络接口 530可以与例如照明控制系统160 (图1)通信，并且传送由照明控制系统从照明装置140-149 (图1)和控制器120(图1)在通过数据网络170 (图1)传送时积累的数据。可替换地，数据网络接口 530可以与数据网络170 (图1)通信，并且因此直接与同数据网络170 (图1)通信的任何设备通信，例如，照明装置140-149 (图1)和控制器120 (图1)。
[0082]照明装置位置计算可以由集中处理器502执行，或者可以由可以本地于彼此或沿网络分布的使用数据网络接口 530进行通信的两个或更多处理器502来执行。[0083]由于与每个照明装置140-149(图3)处的调试声音的探测时间(大约几毫秒)相比，调试声音之间的时间典型地非常长(大约几秒)，因此区分不同的脉冲声音事件是相对简单的。可以计算每个照明装置140-149 (图3)离调试声音的位置的相对距离。在第一实施例中，其中规定了调试路径300 (图3)，每个相继声音事件基本上沿着调试路径300 (图3)发生。当处理器确定照明装置140-149 (图3)相对于建筑规划100 (图3)的位置时，由定位的照明装置140-149 (图3)所探测的所有未来声音可以用作已知的参考点，这进一步简化了针对到目前为止尚未定位的照明装置的位置计算。
[0084]利用同步的照明装置探测沿着规定路径的有限持续时间的调试声音的调试方法 用于根据建筑规划利用声音调试照明装置的示例性方法的第一实施例假定调试者正
在生成一系列有限持续时间的调试声音(例如脚步声)，同时沿着对应于建筑规划的规定路径行进。每个照明装置的位置基于计算每个调试声音到照明装置的飞行时间来确定，其中假定最靠近每个调试声音的照明装置最先探测到调试声音。
[0085]返回图1，第一实施例假定照明装置140-149被同步到公共时间源。照明装置140-149可以每一个具有本地处理器，其中本地处理器与数据网络170中的其它处理器同步，使得指派到探测到的声音的时间戳相对于彼此是同步的。可替换地，时间戳可能并不由本地处理器添加。而是，每个照明装置140-149可以生成到例如在照明控制系统160中的集中处理器的消息，其指示照明装置140-149已探测到调试声音，并且集中处理器然后将时间戳附到所接收的消息。消息标识发送照明装置，例如照明装置的物理地址。在这种情况下，照明装置探测到声音与照明装置将消息发送到集中处理器的时间之间的相对延迟可以非常小，或者可以跨所有麦克风非常一致以保持来自每个器具的相对计时。
[0086]图6是第一示例性调试方法的流程图600。应当指出，流程图中的任何过程描述或块应当理解为表示包括用于实现过程中的特定逻辑功能的一个或多个指令的模块、段、代码部分或步骤，并且可替换的实现包括在本发明的范围内，其中功能可以脱离所示出或讨论的顺序来施行，包括基本上同时或以相反顺序，这取决于所牵涉的功能性，如将由本发明的领域中的技术人员所合理理解的。
[0087]调试者200 (图2)沿着规定的路径走动，如块610所示。规定的路径优选地将调试者200 (图2)引导接近要被调试的器具。如先前所指出的，器具可以是，例如但不限于，照明装置、光控制和/或传感器。调试者200 (图2)周期性地生成例如脚步声的调试声音。如块620所示，每个器具探测器具的邻近区域中的调试声音，并且将对应探测时间的时间戳指派给调试声音。标识和比较对应于特定调试声音的最早的两个时间戳，如块630所示。如果最早的两个时间之间的差超过时间阈值，那么调试声音可以被认为是已经被发现最靠近沿着规定路径的建筑规划中的第一器具，如决定块640所示。相反，如果前两个时间戳之间的时间差低于时间阈值，那么调试声音最靠近哪个器具可能是不清楚的，并且可以忽视对应于调试声音的数据而以后续调试声音取代。
[0088]对应于沿着调试路径的下一个未指派器具的建筑规划中的器具与探测到具有最早时间戳的调试声音的器具相关联，如块650所示。该器具从而被认为已被调试，并且然后该器具例如通过变暗或关断来在视觉上指示指派，如块660所示。如果所有器具已被指派，如决定块670所示，那么过程结束。如果一个或多个器具尚未被指派，那么调试者200 (图2)沿着调试路径前进，如块610所示。[0089]利用不同步的照明装置探测沿着规定路径的有限持续时间的调试声音的调试方法
第一示例性方法假定探测调试声音的器具之间的时间同步。使用同步来使得每个接收到的声音的到达时间可以被报告给中央处理器，其然后可以直接处理所测量的时间戳以计算出照明器具的物理关系。如本领域普通技术人员所熟悉的，可以通过若干措施(例如使用主时钟或使用独立时钟)来完成同步。然而，如果每个器具中的独立时钟与所有其它器具中的那些不同步，那么可能实现足够的计时精度以准确地比较在不同的器具处所测量的事件并不可能。
[0090]用于根据规定的路径利用声音调试器具的第二示例性方法实施例并不假定器具是同步的。第二实施例利用以下事实:用于在该相同器具处测量的其它事件的任何时间戳是可比较的，而即便由相邻器具测量的事件也不是可比较的。这假定用于每个器具的时钟的漂移在调试过程的时期内是可忽略的。换言之，没有特定的时钟滴答地走得显著快于或慢于其它时钟，即便它们被预期为示出不同的时间。作为类比，示出华盛顿和东京中的本地时间的时钟将被预期示出不同于格林威治中的类似时钟的时间，然而据推测，尽管如此，但是所有三个时钟以相同速率滴答地走。
[0091]在第二实施例下，由于用于每个器具的时钟以相对于彼此基本上相同的速度运转，因此在每个分离的器具处接收到的调试声音之间的间隔可以被测量并且与由具有独立时钟的相邻器具测量的间隔进行比较。
[0092]当调试者200 (图2)向特定的器具移动时，在离该器具某个距离处，其中所述距离显著地大于该器具在地板上方的高度，到达器具处的相继脚步声之间的时间间隔小于由脚步产生的声音处的间隔。这是因为当调试者200 (图2)趋近器具时声音行进的距离随着每个相继脚步而降低。
[0093]相反地，当调试者移动远离器具超出显著大于器具在地板上方的高度的距离时，到达器具的声音之间的间隔变得稍微大于产生声音处的间隔。
[0094]当调试者经过特定的器具下方时(参见图7)，间隔从小于生成间隔转变成大于生成间隔。
[0095]可以通过比较相继声音之间的间隔的每个器具的测量来建立器具的相对定位。可以例如通过中央控制器或者通过自身成对或成组地操作的器具来做出该比较。例如，如果第一器具测量到小于由第二器具所测量的第二间隔的第一间隔，那么可以确定调试者正向第一器具移动并且远离第二器具。
[0096]当调试者在房间周围移动时，这些比较结果根据调试者去的地方而改变。如果调试者经过灯的序列下面，那么每个灯将依次在走向和远离条件之间转变，从而允许序列被确定。这允许照明布局被建立，即使调试者跟随先前不被处理器所知悉的任意路径。
[0097]如果针对每个脚步的间隔以从最小到最大的顺序列出，那么靠近列表的一端的那些器具可以被假定为远离列表的另一端处的那些而定位。当调试者前进时，一些器具将从例如列表的小端向大端或者从列表的大端向列表的小端转变，其指不从列表的一端移动到另一端的器具在接近做出类似的最新转变的其它器具。
[0098]在间隔的分类表的中间的器具在一些实例中可以是当调试者经过器具下方或附近时正经历转变的设备。更常见地，这样的器具要到调试者的当前路径的一侧或另一侧，这样的相对运动是附带的(tangential)。
[0099]例如，对于远离或者向着在天花板高度的十倍附近的距离处的器具的直接运动而言，脚步声到达之间的间隔以大致15ms变化。这恰好在实际的、便宜的处理设备的测量能力之内。
[0100]探测沿着规定路径的连续声音的调试方法
第一和第二实施例描述了使用飞行时间计算来定位可以一般描述为有限持续时间的声音的调试声音。这样，在第一和第二实施例下，通过比较从声源到器具的调试声音的飞行时间来定位器具。在第三示例性方法实施例下，采用生成基本上连续的已知频率的音调的声音发生器。根据建筑规划沿着通过器具的规定路径移动声音发生器。应当指出，虽然第三实施例下的声音发生器一般被描述为生成连续的音调，但是不存在对创建不连续的音调(例如周期性音调)的声音发生器的反对，只要音调的频率是固定的即可。
[0101]第三实施例使用恒定的音调振荡器来影响多普勒效应。根据多普勒效应，如果声源趋近接收器，那么音调的感知音高(频率)较高，并且如果声源移动远离接收器，那么其较低。在第三实施例下，器具探测恒定音调的频率中的改变而不是探测如在第一和第二实施例下的有限持续时间的声音的到达时间。
[0102]用于音调的感知频率的一般方程由等式3给出，..C土 V./=——二爲(等式3)
【权利要求】
1.一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划(100)自动调试具有第一麦克风的第一器具(140)和具有第二麦克风的第二器具(141)的方法,所述方法包括以下步骤: 在第一位置(310)处生成第一声音； 通过所述第一麦克风并且通过所述第二麦克风探测所述第一声音； 在第二位置(320)处生成第二声音； 通过所述第一麦克风并且通过所述第二麦克风探测所述第二声音；以及 将所述第一器具与所述第一映射位置相关联。
2.权利要求1的方法，还包括将所述第二器具与所述第二映射位置相关联的步骤。
3.权利要求1的方法，还包括以下步骤: 当所述第一麦克风探测到所述第一声音时记录第一时间； 当所述第二麦克风探测到所述第一声音时记录第二时间； 当所述第一麦克风探测到所述第二声音时记录第三时间；以及 当所述第二麦克风探测到所述第二声音时记录第四时间； 其中所述将所述第一器具与所述第一映射位置相关联部分地是基于所述第一、第二、第三和第四时间。
4.权利要求3的方法，还包括以下步骤: 基于所述第一时间，确定所述第一麦克风与所述第一位置之间的第一距离； 基于所述第二时间，确定所述第二麦克风与所述第一位置之间的第二距离； 基于所述第三时间，确定所述第一麦克风与所述第二位置之间的第三距离；以及 基于所述第四时间，确定所述第二麦克风与所述第二位置之间的第四距离。
5.权利要求4的方法，其中所述第一位置和所述第二位置沿着任意路径。
6.权利要求4的方法，还包括部分地基于所述第一、第二、第三和第四时间确定所述第一麦克风与所述第二麦克风之间的第五距离的步骤。
7.权利要求1的方法，其中所述第一位置和所述第二位置基本上沿着预定路径。
8.权利要求1的方法，其中所述第一声音是第一脚步声，并且所述第二声音是第二脚步声。
9.权利要求1的方法，其中所述第一器具包括第一照明装置，并且所述第二器具包括第二照明装置。
10.权利要求8的方法，还包括利用通过所述第一照明装置的可见响应来确认所述将所述第一器具与所述第一映射位置相关联的步骤。
11.权利要求3的方法，其中所述第一器具还包括第一时钟，并且所述第二器具还包括第二时钟。
12.权利要求11的方法，还包括将所述第一时钟与所述第二时钟同步的步骤。
13.权利要求1的方法，还包括以下步骤: 生成第三声音，其中所述第三声音可听地不同于所述第一声音和所述第二声音；以及 利用所述第一麦克风探测所述第三声音； 其中所述第一声音可听地与所述第二声音基本上难以区分。
14.权利要求13的方法，还包括以下步骤:响应于所述探测所述第三声音，使所述第一器具与所述第一映射位置去关联和/或结束所述自动调试方法。
15.一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划(100)自动调试具有第一麦克风的第一器具(140)和具有第二麦克风的第二器具(141)的方法,所述方法包括以下步骤: 在第一位置(310)处利用音调发生器生成基本上固定频率的音调； 通过所述第一麦克风并且通过所述第二麦克风探测所述音调； 将所述音调发生器移动到第二位置(320)； 通过所述第一麦克风探测所述音调的多普勒频移；以及 将所述第一器具与所述第一映射位置相关联。
16.一种用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划(100)自动调试器具(140-149)的系统，包括: 照明控制系统(160)，其与数据网络(170)通信； 第一器具(140)，其包括与所述数据网络通信的第一麦克风，其中所述第一器具被配置成将多个声音(310，320，330)中的每一个的探测通知传输到所述照明控制系统；以及 第二器具(141 )，其包括与所述数据网络通信的第二麦克风，其中所述第二器具被配置成将所述多个声音中的每一个的探测通知传输到所述照明控制系统； 其中所述照明控制系统被配置成基于从所述第一器具和所述第二器具接收所述多个声音的所述探测来将所述第一器具与所述第一映射位置相关联并且将所述第二器具与所述第二映射位置相关联。
17.权利要求16的系统，其中所述数据网络是被配置用于通过电力线传送数据的有线网络，所述电力线向所述第一器具、所述第二器具和所述照明控制系统提供动力。
18.权利要求16的系统，其中所述数据网络是无线网络。
19.权利要求16的系统，其中所述多个声音是脚步声。
20.计算机可读媒体，其被配置成施行用于根据具有第一映射位置和第二映射位置的建筑规划(100)自动调试具有第一麦克风的第一器具(140)和具有第二麦克风的第二器具(141)的方法，所述方法包括以下步骤: 接收多个声音中的每一个通过所述第一器具的探测的通知； 接收所述多个声音中的每一个通过所述第二器具的探测的通知；以及基于从所述第一器具和所述第二器具接收所述多个声音的所述探测来将所述第一器具与所述第一映射位置相关联并且将所述第二器具与所述第二位置相关联。
【文档编号】G01S11/16GK103947296SQ201280059145
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】P.R.西蒙斯, A.J.达维伊, A.S.赫马, S.M.皮彻尔斯, R.M.亚尔特斯 申请人:皇家飞利浦有限公司