通過動態(tài)功能劃分進行能量管理的制作方法
【專利說明】通過動態(tài)功能劃分進行能量管理
[0001] 背景
[0002] 微電電路系統(tǒng)持續(xù)實現(xiàn)越來越復(fù)雜的功能。在許多實現(xiàn)中，采用專用微電電路系 統(tǒng)來形成專用傳感器節(jié)點和主處理器（例如，無線（或通過線纜）耦合至一個或多個處理 單元的傳感器）的特定配置。然而，環(huán)境條件可能使得該特定配置在操作期間是次優(yōu)的。例 如，在給定場景中，對遠程傳感器可用的功率和通信帶寬可能與原始設(shè)計時所預(yù)想的不同 (例如更多功率但更少帶寬）。由此，如果遠程傳感器與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)之間的功能針對可 用功率、熱環(huán)境和通信能力被更好地優(yōu)化（例如，以減少遠程傳感器節(jié)點處的數(shù)據(jù)處理以 及增加處理子系統(tǒng)處的數(shù)據(jù)預(yù)處理），包括此類遠程傳感器的系統(tǒng)可在操作環(huán)境中更好地 執(zhí)行。此外，這些因素隨著時間改變，所以沒有一種靜態(tài)設(shè)計將針對所有的操作環(huán)境?，F(xiàn)有 系統(tǒng)不提供用于數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與一個或多個遠程傳感器之間的功能的動態(tài)劃分。
[0003] 概述
[0004] 本文描述并且要求保護的各實現(xiàn)通過提供一種基于能量管理考量（諸如功耗、能 耗、熱生成、或能量生成）在各個遠程傳感器節(jié)點與處理子系統(tǒng)之間動態(tài)劃分或分配功能 的系統(tǒng)來解決上述問題。冗余功能位于處理子系統(tǒng)以及各個遠程傳感器節(jié)點中的每一者 處，并且每一傳感器節(jié)點與處理子系統(tǒng)協(xié)調(diào)以確定執(zhí)行特定功能的位置（例如，在處理子 系統(tǒng)處還是在傳感器節(jié)點處）。
[0005] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進一步描述的一 些概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識所要求保護主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于 限制所要求保護主題的范圍。
[0006] 此處還描述和列舉了其他實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0007] 圖1解說了采用動態(tài)功能劃分的傳感器節(jié)點和處理子系統(tǒng)的示例系統(tǒng)。
[0008] 圖2解說了基于能量管理條件來動態(tài)劃分功能的示例傳感器節(jié)點和示例處理子 系統(tǒng)。
[0009] 圖3解說了從傳感器節(jié)點角度用于動態(tài)劃分功能的示例操作。
[0010]圖4解說了從處理子系統(tǒng)角度的用于動態(tài)劃分功能的示例操作。
[0011] 圖5解說了可以對實現(xiàn)所描述的技術(shù)有用的示例系統(tǒng)。
[0012] 圖6解說了可用于實現(xiàn)所描述的技術(shù)的另一示例傳感器節(jié)點。
[0013] 詳細(xì)描述
[0014] 在一個示例環(huán)境中，多個傳感器節(jié)點遍及環(huán)境來分布，從而將感測到的數(shù)據(jù)報告 給處理子系統(tǒng)。例如，交通相機可以遍及城市中心來分布，從而將流傳輸?shù)囊曨l或靜態(tài)圖像 傳送給交通中心以用于監(jiān)視城市中的機動車流和通勤情況。交通中心可以使用這些交通信 息來調(diào)整交通信號頻率、部署緊急人員等。交通中心還經(jīng)由交通網(wǎng)站或電視廣播來提供此 類交通信息。然而，應(yīng)當(dāng)理解，也可在所述技術(shù)的范圍內(nèi)采用其他類型的傳感器節(jié)點和處理 子系統(tǒng)，包括但不限于，控制臺游戲環(huán)境中的相機和話筒、制造環(huán)境中的化學(xué)檢測器、安全 環(huán)境中的話筒和紅外相機、泵站中的壓力傳感器等。
[0015] 本文所公開的系統(tǒng)實現(xiàn)包括多個傳感器節(jié)點以及處理來自傳感器節(jié)點的傳感器 數(shù)據(jù)的處理子系統(tǒng)。此類系統(tǒng)可被配置成在能夠影響每一個傳感器節(jié)點執(zhí)行方式的各種各 樣的遠程能量管理條件下分發(fā)傳感器節(jié)點。在一示例實現(xiàn)中，在傳感器節(jié)點和/或處理子 系統(tǒng)正以不同的能量管理條件操作時，傳感器節(jié)點和/或處理子系統(tǒng)的操作能力可根據(jù)這 些因素而減小或增強。示例能量管理條件可包括但不限于功耗、能耗、熱生成、或能量生成。 應(yīng)當(dāng)理解，能量可包括電能、熱能、聲能、動能、以及其他類型的能量。例如，具體的能量管理 條件可以指代可用于為傳感器單元提供能量的能量的量（例如以瓦特時為單位）。
[0016] 為了考慮到由能量管理因素導(dǎo)致的操作能力的這一可變性，傳感器節(jié)點可以在將 傳感器數(shù)據(jù)傳送到處理子系統(tǒng)之前改變它對傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行的預(yù)處理的量，和/或處理子 系統(tǒng)可以在將傳感器數(shù)據(jù)傳遞給其自己的CPU之前改變它對收到的傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行的預(yù) 處理的量。在一種實現(xiàn)中，傳感器節(jié)點和處理子系統(tǒng)兩者采用補充預(yù)處理功能，該補充預(yù)處 理功能可以在處理子系統(tǒng)與個體傳感器節(jié)點之間動態(tài)分配。取決于可用的能量管理條件， 該系統(tǒng)可以選擇在傳感器節(jié)點本身上對傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行或多或少的預(yù)處理，從而在任何給 定時間調(diào)節(jié)功耗、能耗、能量檢測、熱生成、能量生成等。
[0017] 圖1解說了采用動態(tài)功能劃分的傳感器節(jié)點（例如，交通相機102)和處理子系統(tǒng) (例如，機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104)的示例系統(tǒng)100。在圖1中，關(guān)于交通監(jiān)視系統(tǒng)來描繪 和描述系統(tǒng)100,但此類系統(tǒng)可以用于其他應(yīng)用，包括安全監(jiān)視、化學(xué)處理監(jiān)視、天氣監(jiān)視、 游戲、醫(yī)療處理等。
[0018] 在所解說的示例中，機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104用于接收和處理接收自各個交通 相機102的傳感器數(shù)據(jù)。通信信道（由無線連接106解說）取決于系統(tǒng)需求可以是有線的 (包括數(shù)字或模擬信令）或無線的（包括射頻或光信令）。在一些實現(xiàn)中，用于一個傳感器 節(jié)點的通信信道可以是無線的，而用于另一傳感器節(jié)點的通信信道可以是有線的。相應(yīng)地， 對任何個體傳感器節(jié)點的動態(tài)劃分可以獨立于用于另一個體傳感器節(jié)點的動態(tài)劃分。然 而，這一特征并不排除個體傳感器節(jié)點之間或之中的交互，如下文更詳細(xì)地描述的。
[0019] 盡管機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104和交通相機102可以由分立組件來實現(xiàn)，但可對 動態(tài)功能劃分做出貢獻的一種技術(shù)被稱為片上系統(tǒng)（SOC)，其中傳感器節(jié)點中的大部分或 全部組件被集成到集成電路（IC)中，該集成電路可包含但不限于數(shù)字、模擬、混合信號、 光、射頻、中央處理單元、預(yù)處理器和存儲器組件。通過將此類傳感器組件與個體預(yù)處理器 (例如，圖像和視頻預(yù)處理加速器、語音/音頻預(yù)處理器、數(shù)字信號處理器（DSP)、通信監(jiān)視 器、功率監(jiān)視器、運動檢測器等）和其他組件集成，個體傳感器節(jié)點可以提供廣泛選擇的功 能，這些功能取決于能量管理上下文可以由傳感器節(jié)點執(zhí)行或者被卸載到機動車交通監(jiān)視 104。所述技術(shù)可動態(tài)地調(diào)節(jié)此類功能在這些設(shè)備之間和之中的分配。
[0020] 在一個示例中，交通相機102正在監(jiān)視貫穿城市中心的機動車交通，并且將視頻 數(shù)據(jù)傳送回機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104以供由交通控制者、電視和無線電新聞人員等審 閱。用于機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104和各種交通相機102的能量管理條件可以顯著不同。 例如，位于一個交叉口處的陰影中的交通相機可以比位于炎熱的午后陽光中的另一交通相 機更好地執(zhí)行。同樣地，由電池供電的交通相機可以與連接到城市電網(wǎng)的交通相機不同地 執(zhí)行（以便節(jié)約功率）。這些能量管理因素可以通過在傳感器節(jié)點處對各個預(yù)處理功能的 動態(tài)劃分來容適（包括壓縮、消噪、平滑化、空間歸一化等）以增大或減小個體傳感器節(jié)點 在任何特定時間點的功率消耗或熱生成。同樣地，能量管理因素還可影響處理子系統(tǒng)處的 各個預(yù)處理功能的動態(tài)劃分。例如，如果處理子系統(tǒng)采用移動計算機的形式，它可在以電池 供電時將某些預(yù)處理功能分配該交通相機而一旦被再次插入電網(wǎng)時就重新獲取該預(yù)處理 功能。
[0021] 作為進一步的解說，假定交通相機108、110、112和114分布在城市中心中的不同 交叉口處。每一交通相機初始地被配置成以壓縮格式將其視頻傳送到機動車交通監(jiān)視子系 統(tǒng)104。如果交通相機108檢測到低電池量、降低的功率消耗、過度的熱條件、或其他能量 管理問題，則交通相機108可以禁用其預(yù)處理加速器中壓縮視頻流中的一者或多者以便降 低其功耗、熱生成等。壓縮的示例可包括無損壓縮、有損壓縮、空間圖像壓縮、時間運動補償 等。在此類經(jīng)修改的操作模式中，交通相機108將原始視頻數(shù)據(jù)而非經(jīng)壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳 送到機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104,以使得由機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104處的預(yù)處理框而非 在交通相機108處執(zhí)行壓縮格式化。
[0022] 例如，交通相機108可位于繁忙的交叉口處。響應(yīng)于檢測到穩(wěn)健的功率供應(yīng)和/ 或涼爽的操作溫度，交通相機108可執(zhí)行消噪以利用穩(wěn)健的能量管理條件。作為對比，交 通相機110可檢測到微弱的電池量和/或過度的溫度（例如，相機位于炎熱的陽光下的位 置），這兩種條件可以降低交通相機的操作。由此，交通相機110可以動態(tài)地禁用其預(yù)處 理器中的全部預(yù)處理器以降低其功耗、熱生成要求和其他能量管理要求直至這些條件改善 (例如，電池被充電或者工作溫度下降）?？捎擅恳唤煌ㄏ鄼C考慮的其他因素可包括而不限 于，幾點鐘、日期、可用帶寬、由機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104指定的參數(shù)等。在這一上下文 中，個體交通相機可在個體的基礎(chǔ)上取決于圖像內(nèi)容、可用帶寬、可用功率、可用能量、所生 成的能量、以及由每一交通相機標(biāo)識的其他因素來動態(tài)地在多個預(yù)處理器之中進行選擇。
[0023] 此外，在傳感器節(jié)點處略去某些功能（經(jīng)由動態(tài)劃分）的情況下，該功能可以由 機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104處的補充預(yù)處理器來提供。例如，如果交通相機108從其對所 捕捉的視頻的預(yù)處理中略去消噪功能，則機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng)104可以因此啟用在通信 信道的它這側(cè)處的消噪預(yù)處理器以改善視頻質(zhì)量。在一種實現(xiàn)中，機動車交通監(jiān)視子系統(tǒng) 104和個體交通相機關(guān)于每一交通