光传感器的校准的制作方法

本公开涉及一个或多个光传感器的校准，每一个光传感器用于控制由相应的一个或多个光源发射的光。

背景技术：

用于照亮诸如房间的环境的许多照明系统采用一个或多个光传感器来感测该环境中的光的量，并根据经感测的光水平来调适所发射的光照，例如根据环境中的日光的量来调适所发射的光照。所设计的这样的照明系统中的现存问题是如何为了适当的控制操作而容易且准确地执行光传感器的校准。

光传感器典型地面向下地安装在天花板上，以便测量从下面的一个或多个表面反射回该光传感器的光。因此，对于水平工作空间平面处的给定光照，光传感器测量的光的量可能根据其视场内的（多个）表面的反射率而存在差异。大多数照明控制应用中的目标是在水平工作空间平面的高度处（例如桌子顶表面之上）保持指定的光照水平。然而，光照的控制基于由天花板上的传感器得到的传感器测量结果，以便取得针对光传感器读数定义的参考设定点。这样，需要在传感器处的经感测的光水平和传感器下面的工作空间处的实际光水平之间建立关系，这是经由校准来完成的。

现存的校准方法依赖于人工调试，其中，调试实施者（agent）以特定的、已知的调光（dimming）水平（例如完全地）开启照明器，并使用置于工作空间平面中的一个或多个位置处的光度计来测量照度。光传感器测量结果之后基于工作空间光度计测量结果而适当地调节（scale），以便确定控制器设定点使得满足工作空间平面处的期望的照度。

技术实现要素：

传统方法繁冗且耗时，因为调试实施者必须通过使用光度计在每一个传感器下得到一个或多个测量结果来校准每一个光传感器。这样的方法没有随着待被校准的光传感器的数量而有效地调节，并且对于在建筑物或其类似物中的大量传感器的部署来说尤为繁冗和耗时。将期望的是以快速、简单和可调节的方式来校准光传感器。

下文公开了一种方法，其中，替代于光度计读数，使用照明系统模板的方案来（利用少到没有的人工努力）比常规方法更快地和/或更方便地执行校准，同时保持合理的精确度。

根据本文中公开的一个方面，提供了一种校准目标环境（例如给定的房间）中的一个或多个光传感器的方法，在目标环境中，该一个或多个光传感器中的每一个布置成基于感测经感测的光水平来控制相应的一个或多个光源，以用于提供或者贡献于目标环境的光照。该方法包括，对于一个或多个光传感器中的每一个：（a）在所述光照的一个或多个基本非零的水平的影响下，使用光传感器来测量对应于所述一个或多个光照水平中的每一个的经感测的光水平；以及（b）接收对应于该一个或多个光照水平中的每一个的模板光水平值，其表示目标环境中的目标位置处的光水平，该目标位置从光传感器的位置在空间上显著移动，该一个或多个模板光水平值中的每一个针对所述环境而假定，而不是由光度计测量。例如，目标位置可以是工作空间平面，（多个）光传感器位于天花板上。该方法然后包括（c）基于该一个或多个经感测的水平相对于该一个或多个模板光水平值的评估，确定经感测的光水平和在目标位置处体验的光水平之间的关系。

在实施例中，还提供了一种基于上面的校准方法来控制一个或多个光源的方法。此方法还包括：（d）接收针对目标位置的期望光水平的指示；（e）对于该一个或多个光传感器中的每一个，基于经感测的光水平和目标位置处的光水平之间的所确定的关系，确定光传感器的设定点，设定点指定经感测光的水平的目标值，以便在目标位置处取得期望的光水平；以及（f）调整相应的一个或多个光源，直到经感测的光水平的目标值被光传感器感测到。

注意，符号（a）到（f）不一定暗示顺序。例如，还有可能首先获得模板，然后在调光水平下设定照明器（模板在该调光水平下被定义），然后在该调光水平下制造光传感器测量结果（measurement），并且然后校准光传感器。

在实施例中，期望光水平的所述指示的接收可以包括下述中的任意一个：（i）接收作为用户输入的期望光水平的指示，（ii）从存储器中的预确定储存中检索指示，或者（iii）接收基于定时器的指示。

所述一个或多个模板光水平值的接收可以包括下述中的任何一个：（i）从存储器中的预确定储存中检索该一个或多个模板光值；（ii）接收作为用户输入的该一个或多个模板光水平值，（iii）从目标环境的计算机模型接收该一个或多个模板光水平值，或者（iv）基于下述假设来测量来自另一环境中的光度计的该一个或多个模板光水平值：所述另一环境近似等同于所述目标环境（具有近似等同的光照分布），并且光度计被放置在与所述目标位置近似等同的位置。其他可能性也不一定被排除。

在一个尤为有利的实施例中，模板光水平值是来自另一环境（例如不同的房间）中的光度计的测量结果，其基于下述假设：所述另一环境近似等同于所述目标环境（具有近似等同的光照分布），并且光度计被放置在与所述目标位置（例如在工作空间平面中）近似等同的位置。这样，校准技术员能够重复使用已经从一个环境得到的光度计测量结果，例如仅在建筑物的一个房间中得到光度计测量结果，然后当移动以校准另一类似房间中的传感器时重复使用该测量结果作为模板。

替代地，模板水平可以基于目标环境的计算机模型或其他模型（即对目标环境中的光照建模）。

在实施例中，模板光水平值可以选自预指定的有限集（无论该集从另一环境的实际测量结果确定、从计算机模型或其他模型确定、或仅仅从系统设计者的技能和判断确定）。

在实施例中，一个或多个经感测的光水平可以包括至少两个经感测的光水平，一个或多个模板光水平值包括两个对应的模板光水平值。在这种情况下，所述关系的确定可以基于两个经感测的光水平之间的差异相对于两个模板光水平值之间的差异的评估。

替代地，一个或多个经感测的水平实际上可以是单个经感测的光水平，一个或多个模板光水平值是单个对应的模板光水平值。在这种情况下，所述关系的确定基于单个经感测的光水平相对于单个模板光水平值的评估，其通过作为第二校准点假设经感测的光水平在光照水平为零时为零来完成。

在实施例中，所述关系的确定可以包括确定调节因子，其是经感测的光水平和在目标位置处体验的光水平之间的比率。

所述调节因子可以被确定为：

(l1-l2)/(et1-et2)，

其中l1是该一个或多个经感测的光水平中的一个，l2是零或者是该一个或多个经感测的光水平中的另一个，et1是该一个或多个模板水平中的一个（其对应于感测到l1时所处的光照水平），并且et2是零或者是该一个或多个经感测的光水平中的另一个（其对应于感测到l2时所处的光照水平）。

在实施例中，上面的操作（a）包括调整相应的一个或多个光源的调光水平，以便引起该一个或多个非零的（未知的）光照水平。

在实施例中，至少上面的操作（a）和（c）自动地执行（并且可选地，操作（b）、（d）、（e）和/或（f）中的一个、一些或全部也自动地执行）。

根据本公开的另一方面，提供了一种照明系统控制器（即，包括一个或多个光源以及一个或多个传感器的照明系统的控制器），其中该照明系统控制器配置成执行根据本文中公开的实施例中的任意一个的方法。

根据本文中公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，其体现在计算机可读储存介质上并且被配置以便当在照明系统控制器上运行时执行根据本文中公开的实施例中的任意一个的方法。

附图说明

为了帮助理解本公开以及示出实施例可以怎样付诸实践，通过示例的方式对附图进行参考，在附图中：

图1是其中的光传感器待被校准的照明系统的示意性图示，

图2是模板照明系统的示意性图示，

图3是其中的光传感器待被校准的另一照明系统的示意性图示，以及

图4是校准光传感器的方法的流程图。

具体实施方式

图1图示根据本公开的实施例的示例照明系统。该系统包括至少一个光传感器6和与传感器6相关联的相应的一个或多个照明器4。传感器6和（多个）照明器4安装在环境2中，环境2诸如是建筑物的房间（例如办公室、大厅或走廊等）、或者室外空间（例如花园、停车场等）、或者任何其他被覆盖或者被局部覆盖的空间（例如凉亭或者车辆内部）内。该系统还包括控制器8，其布置成：当环境2中的光的水平被传感器6感测并以一个或多个传感器度数的形式报告给控制器8时，根据环境2中的光的水平来控制一个或多个照明器4的光输出。控制器配置成通过控制调光水平（在任何适当量度（诸如强度、亮度、光通量、照度等）的方面）来控制照明器4的光输出；并且光传感器6配置成在任何这样的量度的方面再次提供传感器度数。

控制器8可以在与传感器分开的单元中实现，该单元诸如是壁板（wallpanel）、台式计算机终端、或者甚至是便携式终端（诸如膝上型计算机、平板计算机或智能电话）。替代地，控制器可以并入到与传感器6相同的单元和/或与照明器4之一相同的单元中。此外，控制器8可以在环境2中实现，或远离该环境（例如在建筑物的服务器上，或甚至在建筑物外部、处于不同的地理位置处的服务器上）实现；并且控制器8可以在单个单元中实现，或者以分布于多个单独的单元之间的分布式功能（例如包括位于一个或多个地理位置处的多个服务器单元的分布式服务器，或者分布于照明器4之间或照明器和传感器6之间的分布式控制功能）的形式实现。此外，控制器8可以以储存在存储器（其包括一个或多个存储设备）上、并布置成在处理器（其包括一个或多个处理单元）上运行的软件的形式实现，或者控制器8可以以专用硬件电路、或者可配置或可重配置电路（诸如pga或fpga）、或者这些的任何组合的形式实现。

关于在实现下文讨论的功能中涉及的各种通信，为了使控制器8能够从传感器6接收传感器读数以及控制（多个）照明器4的光输出，这些可以以任何适当的有线和/或无线的手段来实现，例如借助于诸如以太网、dmx网络或互联网的有线网络，或诸如局域（近程）rf网络（例如wi-fi、zigbee或蓝牙网络）的无线网络，或这些和/或其他手段的任何组合来实现。

控制器8接收在任何适当量度（诸如强度、亮度、光通量、照度等）的方面表示的期望光输出（即期望调光水平）的指示。这是待被在某位置10处取得的目标光水平，在这种情况下位置10为工作空间平面，例如桌高度。该目标光水平可以例如由用户指定，或者通过其他手段（诸如从根据定时器定时的调光规划）指定，或者是从存储器检索的，或甚至被硬布线实施（hardwired）的固定的、预编程的水平。

然而，在典型布置中，传感器6的位置从工作空间平面10显著移动，因为为了控制用于讨论中的应用的光照的目的，不能假设经感测水平和目标水平相同。例如通常传感器6从天花板面向下地安装，布置成检测从工作空间平面种的一个或多个表面向上反射（例如从桌反射）的光。因此，尽管目标水平是工作空间平面10期望的水平，但是控制器8只能借助于传感器6来鉴定光，该传感器6并非位于工作空间平面10处，而是位于天花板上并且布置成检测从工作空间平面10反射的光的量。此反射水平并非对于所有的环境恒定，而是一般地取决于环境的各种因数，诸如工作空间平面10中的（多个）表面的反射率、光照明器4的分布以及环境的布局。

校准的目标是能够找到光传感器读数的什么值l将对于工作空间平面10处的给定的目标光照水平es而被感测到。该值是设定点，即光传感器读数的值ls，控制器8应当以该值为目标，以在工作空间的地方实现期望光照水平es。换言之，目标是找到经感测的光水平和实际入射到工作空间平面上的光照的水平之间的关系。典型地，该关系是线性的或者被假定是线性的，因而这相当于找到条件因数α，即ls=α∙es。

在常规校准方法中，调试技术员将把光度计放到工作空间平面10中的光传感器6下面，或者至少放到工作空间平面10内的某些位置处。技术员然后将使用控制器8来将照明器4的调光水平设定到两个或更多个水平d1、d2，并且针对每个水平测量被光传感器6感测到的光的量l1、l2，和光度计检测到的在工作空间平面10处实际体验的光的对应量e1、e2。由这些值有可能确定调节因子α。然而，此过程耗时且繁冗，而且不能在建筑物中的多个房间之间很好地调节。

另一方面，在下文公开的实施例中，提供了一种执行光传感器校准的自动化的、简化的方式。这基于定义包括一个或多个模板值et1、et2（它们定义在工作空间平面10处取得的光照）的光照模板，并使用此模板来自动确定用于定义的照明组集合的校准的调节因数α。

如图2中所图示的，在实施例中，模板值通过下述而获得：使用已经从另一环境2'（参考环境）中的光度计12得到的测量结果，该另一环境2'具有类似的照明器4'布置和类似布局（例如类似的几何结构，诸如类似的房间形状；和/或类似的障碍物，诸如桌子和其他办公家具的类似布置）；并且因此具有类似的光照分布。例如，调试技术员可能已经使用光度计12来执行安装在另一类似环境2'中的传感器6'的校准，其用于控制所述参考环境2'中的照明器4'；并且作为这一在先计算的部分得到的光度计读数e1、e2现在被用作模板值et1、et2，其用于新环境2中尚未得到校准的传感器6的校准。不同的环境意味着体验单独光照的环境2、2'（虽然碰巧具有类似的光照分布），即，来自一个环境2'的光照并未在显著程度上照射到另一环境2且反之亦然-因而来自参考环境2'中的度量表12的读数与目标环境2中的光照不存在因果联系，并且类似地，参考环境2'中的光照不影响由目标环境2中的传感器6所控制的调光。

模板值et1、et2之后可以被控制器8使用，以自动校准新的目标环境中的传感器6，而不需要调试技术员采集目标环境中的新的光度计读数。根据手头的工作，此过程可以使用来自单个参考房间的模板值et1、et2，例如在整个建筑物内一个房间接着一个房间地多次重复，以校准该建筑物中的多个单独但类似的房间中的每一个。例如，这可能是包括多个类似办公室的办公楼中的常见情形。不管情形如何，目标和参考环境2、2'（例如房间）-在它们的光照分布（例如照明器4、4'以及诸如窗户的任何其他光源的分布）和它们的目标位置（例如相同的工作空间平面10、10'）的方面-被认为近似地等同，条件是校准对于所讨论的应用产生适合。误差范围（超过该误差范围，则目标和参考环境2、2'就不再被认为是等同的）取决于特定应用的需求，例如，取决于期望什么样的能量节约，或（多个）占据者能够容忍光水平中的什么变化。

在上述内容的替代的变型中，图2中的参考环境2'可以表示模型化的（虚拟）环境，其要么在计算机上模型化，要么甚至借助于人工（纸和笔）计算来模型化。在这种情况下，模板值et1、et2是该模型的输出而不是实际光度计12的输出。

图4图示光传感器的校准中所涉及的各种步骤，该光传感器用于根据本文公开的实施例的日光集成照明控制系统。

在步骤s10，识别照明器4的组，其中，不同组在它们渲染的光照的方面彼此类似。例如，组可以是两个不同的空间（例如房间）2、2'中的照明系统，其（通过照明设计）当处于相同的调光水平d时在工作空间平面10之上导致（近乎）相同的光照。作为另一示例，组可以是大的开放型办公室空间中的照明器的不同组，其当处于相同的（例如最大的）调光水平时在工作空间平面之上导致（近乎）相同的光照。照明器组可以在照明设计阶段或者在之后被识别。不管哪种方式，组都可以被人工识别或者利用计算机的辅助来识别（例如基于各方面之间的相似性，所述各方面诸如是所安装的照明器4的性质、照明器4之间的间隔、以及房间的特性）。

在步骤s20，模板基于所设置的光照分布而定义，其中，所设置的光照分布可以通过下述获得：在照明器4'的组之一的空间（例如房间）2'之一中的工作空间平面10处进行光照测量；或者从目标空间（例如房间）2中照明系统的一个或多个模型获得；或者替代地从预指定的有限集（其例如由系统设计者指定）获得。当模型化的空间2'中的照明器4'被调光到与目标空间2相同的（例如最大的）调光水平时，模板的示例是工作空间平面10处的平均光照值。或者作为另一示例，模板可以通过下述获得：当参考空间2'的照明器4'被调光到与目标空间2的调光水平相同的（例如最大的）调光水平时，使调试实施者使用模型化空间2'中的光度计12在工作空间平面10处进行光照测量。在下文中，将通过et表示模板照度值。

在步骤s30，模板照度值et1和et2（其分别对应于处于调光水平d1和d2的照明器组）被应用于（多个）目标环境2中的照明器4的组中的（多个）传感器6，使得所有的光传感器6针对指定的工作空间照度值es而校准。特别地，在以k标引的光传感器处，光传感器值通过将照明器4的组设定到调光水平d1和d2（例如d1=1且d2=0）而测量。让对应光传感器值为l1(k)和l2(k)。

之后，在步骤s40，此光传感器k的设定点ls(k)作为下式而获得：

ls(k)=(l1(k)-l2(k))*es/(et1-et2)。

由于es、et1和et2在不同环境2中的照明器4的不同组的所有光传感器6（k）之间近似相同，设定点ls(k)可以从对应的光传感器测量结果l1(k)和l2(k)自动获得。

注意，如果还存在诸如日光的环境光（例如由于环境2具有让光从室外进入的一个或多个窗户），那么调光水平d不一定等于环境2内的光照水平。如果在没有日光或者其他环境光（即，除了由控制器8控制、针对其设定点被校准的照明器4发射的光之外没有光）的情况下执行校准，那么调光水平d等同于光照水平，否则光照水平等同于受到背景环境光水平（例如当前日光水平）补偿的调光水平。在后一种情况下，应当优选在短时间窗口内采集调光水平d1和d2下的光传感器测量结果，以便确保两个测量结果之内的日光变化最小。

在实施例中，还可以执行核对以确保光传感器l1(k)和l2(k)在调光水平d1和d2下基本互不相同；否则，其是光传感器可能饱和的指示，尤其是当在日间执行校准时。因此，采取这样的方案的优点在于可以完成校准，甚至在日光条件下也可以完成校准。

还优选不将d1和d2设置得彼此过于接近，以致超出了光传感器灵敏度和噪声水平。从此意义上来讲，可以说，调光水平d1、d2或者输出光照水平彼此显著不同。

应当认识到，上面的实施例仅仅以示例的方式来描述。

例如，上面的方法使用两个校准点（d1,l1,et1）和（d2,l2,et2）下的模板校准。如果已知在d1=0下，光传感器测量结果l1为零（例如在夜间的黑暗当中），那么可以使用单个校准点（d2,l2,et2）（即通过假定（d1,l1,et1）=（0,0,0））来完成基于模板的校准。替代地，可以使用两个基本非零的光照水平下的两个基本非零的校准点来执行校准。基本非零的光照水平意味着对应于非零传感器读数和非零模板值的两个光照水平-即，每一个都大于光传感器6的灵敏度（光水平分辨率或量化），并且每一个都大于被传感器6体验的背景噪声水平，两个非零值的相互差异大于传感器灵敏度和噪声水平。另外，为了改进校准和使其更鲁棒，再次，可以执行多个（>2个）非零光照水平（例如，两个非零调光水平d1、d2）下的照明器调光特性测量。在这种情况下，可以跨过这些调光水平下的模板照度值和光传感器值获得最佳配合，以获得设定点。

另外，尽管经感测的光水平和目标位置（例如工作空间平面10）处的光水平之间的关系经常被表示为调节分数或比率α，但是对于本领域技术人员而言要成为校准的其他更复杂的关系可能是已知的。例如，经感测的和工作空间的水平之间的关系不需要一定是线性的或近似为线性的。一般地，可以将任何线性或非线性关系配合至任何数量的校准点，并且使用假定模板值et代替工作空间（或目标）光照的实际测量值e的相同原理（如上面教导的）仍然可以适用。

此外，本公开的范围不一定限于安装在天花板上的传感器6或者从下面的工作空间平面10中的一个或多个表面反射的光。一般地，目标位置（针对其定义期望的光水平es的位置）可以是任何点、线、平面、体积或者更一般地是任何地方或区域；并且传感器6可以位于与目标位置分离的任何位置处，使得其感测一定量的光，该一定量的光与目标位置处的光的量e有关，但是基本是不等于该光的量（差异超过了传感器6的灵敏度以及传感器6体验的噪声水平）。

此外，本公开的范围不限于多个照明器4的每个组有一个传感器6的情况。例如，在如图3所示的替代布置中，每个照明器4可以具有其自己的相应的传感器6，该传感器6集成到同一单元中，或者至少与相应的照明器4共置。可选择地，每个照明器4可以被其自己的相应的控制器8控制，该控制器8耦合到相应的传感器6和相应照明设备的相应光源之间（例如，集成到与相应照明器4相同的单元中），并且布置成基于来自相应传感器的传感器读数控制该照明器的光输出。或者，每个照明器4可以具有其自己的传感器6，但是仍然受到一组照明器共用的集中式控制器8的控制。不管怎样，可以基于模板值，按照与上文讨论的方式类似的方式校准传感器6的设定点。例如，如果照明器4相互独立，使得照明器的一个相应传感器6不从另外的（多个）照明器接收大量的光（使得这些光不影响照明器的控制），那么照明器4中的一个可以用于通过使用光度计来获得模板值et，之后模板值可以以与上文所述的将模板值从一个环境2'运送至另一环境2的方式类似的方式来运送到一个或多个其他的照明设备。替代地，如果照明器4没有独立，使得照明器的一个相应传感器6从其他的（多个）照明器接收大量的光（使得这些光的确影响照明器的控制），那么仍然可以从另一参考环境中的照明器的类似组运送模板值，以用于当前手头的环境中的照明器4的组的校准。

此外，目标环境2中的一个或多个非零光照水平不一定必须通过控制照明器4的调光水平d而建立。替代地，有可能随着假窗口处理或其他窗口处理的开启和关闭，或者随着窗口处理的不同组合，来取得不同的相应传感器测量结果l1、l2。或者作为另一替代方案，可以在一天的不同时间取得不同的传感器测量结果l1、l2。注意，目标环境2的调光水平d1、d2或者对应的（未知的）光照水平实际上不参与调节因子α的计算。

此外，尽管优选的是上面步骤中的任何或全部由控制器8自动实现，但是不排除上面的一个、一些或者全部步骤可以由调试技术员手动执行。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以储存/分布在合适的介质上，诸如与其它硬件一起提供或作为其它硬件的部分提供的光学储存介质或固态介质，但是还可以以其它形式分布，诸如经由互联网或其它有线的或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。