專利名稱：將決策樹用于自動(dòng)試運(yùn)行的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將節(jié)點(diǎn)自動(dòng)地分配到其正確的空間位置，并且特別涉 及將節(jié)點(diǎn)自動(dòng)地分配到它們在無線受控照明陣列中的正確空間位置。
背景技術(shù)：
典型的無線照明陣列包括大量電驅(qū)動(dòng)光源，這些光源一般設(shè)置成 規(guī)則的結(jié)構(gòu)以便它們提供均勻的背景光水平。所述陣列中的光源通常設(shè)置成柵格(grid)或點(diǎn)陣(lattice)排列，使得這些光源之間存 在均勻的間距。所述柵格或點(diǎn)陣排列可以例如由人造天花板的結(jié)構(gòu)所支配。調(diào)節(jié)這種照明陣列中的各光源中的每一個(gè)，使得它能夠通過無線 通信網(wǎng)絡(luò)與其他光源通信，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)由關(guān)聯(lián)通信節(jié)點(diǎn)陣列形 成。該網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)處于照明陣列中它的關(guān)聯(lián)光源的位置。 因此，照明陣列和通信網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)是等效的。所述通信網(wǎng)絡(luò)提供了一種通過其照明陣列在安裝之后可以自動(dòng) 試運(yùn)行的手段。然而，該網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)不能提供它們自身的位置信息， 因此不知道每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)與哪個(gè)光源關(guān)聯(lián)。在所述陣列可以試運(yùn)行之 前，必須確定通信網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間位置，以便可以將每個(gè)節(jié)點(diǎn) 分配給正確的光源。通信節(jié)點(diǎn)的位置通過三邊測量過程來尋找，該三邊測量過程基于 無線通信網(wǎng)絡(luò)提供的程距數(shù)據(jù)(range data)。所述程距數(shù)據(jù)是以無 線網(wǎng)絡(luò)中成對通信節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的程距測量結(jié)果的形式來提供的。兩 個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的程距的計(jì)算直接從這些程距測量結(jié)果導(dǎo)出，這些程距測 量結(jié)果是利用像接收信號強(qiáng)度指示(RSSI )或飛行時(shí)間法那樣的技術(shù) 來作出的。在RSSI的情況下，在成對通信節(jié)點(diǎn)之間交換的無線電信號的接 收強(qiáng)度用來計(jì)算通信節(jié)點(diǎn)之間的程距。發(fā)射信號的強(qiáng)度減小與所行進(jìn) 的距離(distance)成反比并與信號強(qiáng)度成正比。因此，考慮到所述
波長，可以根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)處發(fā)射信號的衰減來計(jì)算所述成對節(jié)點(diǎn)之間 的距離。在飛行時(shí)間法(Time-of-Flight)測量的情況下，成對通信節(jié) 點(diǎn)之間的程距通過測量無線電信號在它們之間行進(jìn)所花費(fèi)的時(shí)間來 計(jì)算。已知無線電信號以光速行進(jìn)，因此所述成對節(jié)點(diǎn)之間飛行時(shí)間 的精確測量允許精確地計(jì)算它們之間的距離。然而，這些類型的程距(range,距離)測量易于受到誤差的影響， 因此通信節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)出位置通常不與柵格或點(diǎn)陣排列上設(shè)置有光源的 位置精確匹配。因此，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)與哪個(gè)光源關(guān)聯(lián)方面仍然存在一定 的不確定性。為了無線照明陣列能夠成功地試運(yùn)行，必須將通信節(jié)點(diǎn)分配到它 們的準(zhǔn)確的柵格或點(diǎn)陣位置，并且從而將光源準(zhǔn)確地分配到照明陣列 中。如果通信節(jié)點(diǎn)分配到與其實(shí)際點(diǎn)陣位置無法對應(yīng)的點(diǎn)陣位置，那 么通信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)出空間結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且因而照明陣列將不會正 確地發(fā)揮作用。為了解決通信節(jié)點(diǎn)位置中這種不確定性，可以將通過三邊測量導(dǎo) 出的位置與定義照明陣列中光源的點(diǎn)陣位置的模板進(jìn)行比較。通過這 種方法，可以使通信節(jié)點(diǎn)"吸引"(snap)最近的光源到其導(dǎo)出位置。 于是，可以將它的新位置用作對另外的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的三邊測量中的 參考點(diǎn)。通過這種方式，三邊測量過程導(dǎo)出的位置方面的誤差不會累 積起來。然而，上述方法存在單獨(dú)的通信節(jié)點(diǎn)將吸引到錯(cuò)誤的位置的風(fēng) 險(xiǎn)，即，與通信節(jié)點(diǎn)的實(shí)際位置無法對應(yīng)的位置。在這種情況下，使 用該錯(cuò)誤位置來確定另外的通信節(jié)點(diǎn)的位置導(dǎo)致大量誤差的累積。這 些誤差可能變得足夠大，以至于它們阻止照明陣列總體拓樸結(jié)構(gòu)的建立。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是對已知的系統(tǒng)和方法做出改進(jìn)。 依照本發(fā)明的第 一方面，提供了將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié)點(diǎn) 分配到已知位置陣列中的位置的方法，該方法包括構(gòu)造決策樹，以 便代表用于將所述節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)分配到所述位置中的第一個(gè)的假設(shè)；擴(kuò)展該決策樹，以便代表用于將每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)分配到多個(gè)所述 位置的假設(shè)；給這些假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于這些假設(shè)的概率 為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)選擇所述位置中的一個(gè)并且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配到 它的選定位置。依照本發(fā)明的第二方面，還提供了將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié) 點(diǎn)分配給群組的方法，該方法包括構(gòu)造決策樹，以便代表用于將所 述節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)分配給所述群組中的第一個(gè)的假設(shè)；擴(kuò)展該決策 樹，以便代表用于將每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)分配給多個(gè)所述群組的假設(shè)；給 這些假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于這些假設(shè)的概率為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn) 選擇所述群組中的一個(gè)并且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配給它的選定群組。用于分配第一節(jié)點(diǎn)的假設(shè)由決策樹的根攜帶，用于分配每個(gè)另外 的節(jié)點(diǎn)的假設(shè)由源于所述根的決策樹的分支攜帶。用于分配第一節(jié)點(diǎn)的假設(shè)充當(dāng)用于分配第二節(jié)點(diǎn)的假設(shè)的雙親， 從而用于分配第二節(jié)點(diǎn)的每個(gè)假設(shè)的概率被計(jì)算為用于第一節(jié)點(diǎn)的 假設(shè)的概率與用于第二節(jié)點(diǎn)的假設(shè)相對于其兄弟(sibling)假設(shè)的 概率的乘積，所述兄弟假設(shè)代表第二節(jié)點(diǎn)被分配到可替換的位置。用于分配第二節(jié)點(diǎn)的假設(shè)充當(dāng)用于分配第三節(jié)點(diǎn)的假設(shè)的雙親， 從而用于第三節(jié)點(diǎn)的每個(gè)假設(shè)的概率被計(jì)算為其雙親假設(shè)的概率與 相對于其兄弟假設(shè)的概率的乘積，所述兄弟假設(shè)代表將第三節(jié)點(diǎn)分配到可替換位置。將攜帶了概率小于預(yù)定閾值的假設(shè)或者不符合預(yù)定分配規(guī)則的 決策樹分支從該樹中修剪掉。


現(xiàn)在將通過舉例的方式并參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附 圖中圖1為說明了無線通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)以及照明陣列一部分的光源 的示圖。圖2為每個(gè)光源位置處的硬件的框圖，其包括電源單元、無線通 信節(jié)點(diǎn)以及光源。圖3為示出了依照本發(fā)明的分配算法以及布局算法的實(shí)現(xiàn)方式 的示圖。
圖4為示出了依照本發(fā)明的被配置成實(shí)現(xiàn)分配算法的計(jì)算機(jī)體 系結(jié)構(gòu)的框圖。圖5為通過布局算法導(dǎo)出無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法的第一圖例。 圖6為通過布局算法導(dǎo)出無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法的第二圖例。 圖7為通過布局算法導(dǎo)出無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法的第三圖例。 圖8為說明了無線通信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)出結(jié)構(gòu)一部分的第一示圖。 圖9為說明了無線通信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)出結(jié)構(gòu)一部分的第二示圖。 圖10為說明了無線通信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)出結(jié)構(gòu)一部分的第三示圖。 圖11為代表將無線通信網(wǎng)絡(luò)中的頭四個(gè)通信節(jié)點(diǎn)分配到照明陣列中的光源位置的決策樹的圖例。圖12為圖11決策樹的一部分的圖例，其示出了可以如何計(jì)算假設(shè)的概率。圖13為修剪過程之后圖11決策樹的圖例。圖14為示出了與依照本發(fā)明的分配算法的操作關(guān)聯(lián)的步驟的流 程圖。圖15為說明了將通信節(jié)點(diǎn)完全分配到無線照明陣列中的光源位 置的示圖。圖16為說明了第二無線通信網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)以及用于向該網(wǎng)絡(luò) 提供控制輸入的三按鈕開關(guān)的示圖。圖17為代表將頭三個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)分配給控制群組的決策樹圖例。圖18為說明了將第一無線通信節(jié)點(diǎn)分配給第一控制群組的示圖。圖19為說明了將第一和第二無線通信節(jié)點(diǎn)分配給第一控制群組 的示圖。圖20為說明了將第一無線通信節(jié)點(diǎn)分配給第一控制群組以及將 第二無線通信節(jié)點(diǎn)分配給第二控制群組的示圖。圖21為代表修剪過程之后分配頭三個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)的決策樹圖例。圖22為代表將無線網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)分配給控制群組的決策樹 圖例。圖23為說明了將無線節(jié)點(diǎn)完全分配給控制群組的示圖。
圖24為修剪過程之后圖21決策樹的圖例。
具體實(shí)施方式
參照圖1，無線照明陣列1的一部分包括設(shè)置在點(diǎn)陣10上的電 驅(qū)動(dòng)光源2-9。點(diǎn)陣10的交點(diǎn)定義了任意x-y坐標(biāo)標(biāo)度。然而，在 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，光源2-9可以設(shè)置在x-y-z空間中。這些 光源適用于通過包含通信節(jié)點(diǎn)12-19的無線通信網(wǎng)絡(luò)11彼此通信。 通信節(jié)點(diǎn)12-19中的每一個(gè)包括例如像ZigBee那樣的無線電模塊并 且與電驅(qū)動(dòng)光源2-9之一關(guān)聯(lián)。參照圖2，每個(gè)光源位置處存在的硬件包括電源單元20、無線通 信節(jié)點(diǎn)12-19以及光源2-9。電源單元20適用于向通信節(jié)點(diǎn)12-19 以及光源2-9提供電功率。電源單元20可以連接到市電并且可以包 括諸如用于操縱市電的變壓器之類的電氣元件。試運(yùn)行照明陣列1的第一階段是建立通信網(wǎng)絡(luò)11。這是通過網(wǎng) 絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程來實(shí)現(xiàn)的，所述網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程由所有通信節(jié)點(diǎn)12-19在通 電時(shí)啟動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)11中的每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)12-19調(diào)諧到控制信道并且廣 播"廣告"消息，所述"廣告"消息包含該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型以及所有 其他節(jié)點(diǎn)識別自身的請求。在隨機(jī)時(shí)間之后，每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)用其身 份和功能對該消息做出應(yīng)答。然而，節(jié)點(diǎn)12-19不能提供其位置信息。 因此，在這個(gè)階段，網(wǎng)絡(luò)11的空間結(jié)構(gòu)是未知的。參照圖3，網(wǎng)絡(luò)11中節(jié)點(diǎn)12-19的位置可以利用布局算法21來 建立。布局算法21被配置成使用由無線通信網(wǎng)絡(luò)11提供的程距數(shù)據(jù) 來計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)12-19的相對位置。所述程距數(shù)據(jù)以無線網(wǎng)絡(luò)11中 成對通信節(jié)點(diǎn)12-19之間進(jìn)行的程距測量結(jié)果的形式來提供。兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)之間的程距的計(jì)算直接從這些程距測量結(jié)果導(dǎo)出，所述測量結(jié)果是 利用像先前討論的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI )或飛行時(shí)間法那樣的技 術(shù)來做出的。調(diào)節(jié)布局算法21，使得其可以例如通過膝上電腦22或PDA來實(shí) 現(xiàn)，所述膝上電腦或PDA通過網(wǎng)關(guān)接口 23與無線網(wǎng)絡(luò)11通信。網(wǎng)關(guān)接口 23包括在計(jì)算機(jī)22上運(yùn)行的獨(dú)立程序，該程序通過網(wǎng) 關(guān)從通信網(wǎng)絡(luò)ll請求和收集由通信節(jié)點(diǎn)12-19其中一個(gè)提供的數(shù)據(jù)。 收集的數(shù)據(jù)包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)12-19的功能以及每對節(jié)點(diǎn)12-19之間的程 距測量結(jié)果。網(wǎng)關(guān)接口 23連續(xù)地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)11并且被配置成檢測新節(jié) 點(diǎn)是否添加到網(wǎng)絡(luò)11或者從網(wǎng)絡(luò)11中消失。參照圖4，計(jì)算機(jī)22的硬件包括用于執(zhí)行布局算法21并且用于 管理和控制計(jì)算機(jī)22的操作的中央處理單元(CPU) 24。 CPU 24通 過總線25連接到若干設(shè)備，這些設(shè)備包括例如硬盤驅(qū)動(dòng)器26的存儲 設(shè)備以及包括ROM 27和RAM 28的內(nèi)存設(shè)備。所述計(jì)算機(jī)硬件還包括 提供用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)ll的手段的網(wǎng)卡29以及允許用戶監(jiān)視計(jì)算 機(jī)22的操作的顯示器30。計(jì)算機(jī)22適于通過串行或以太網(wǎng)電纜與所述網(wǎng)關(guān)通信。然而， 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)22可以無線地與該網(wǎng)關(guān)通信。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整布局算法21,使得其可以通 過在無線通信網(wǎng)絡(luò)ll中集成的計(jì)算機(jī)硬件來實(shí)現(xiàn)。這種硬件可以構(gòu) 成例如通信節(jié)點(diǎn)12-19的一部分。再次參照圖3，在試運(yùn)行照明陣列1時(shí)，計(jì)算機(jī)22通過網(wǎng)關(guān)從 無線通信網(wǎng)絡(luò)ll請求和接收由通信節(jié)點(diǎn)12-19之一提供的程距數(shù)據(jù)。 然后，計(jì)算機(jī)22使用該程距數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)布局算法21。圖5-7說明了布局算法21通過其使用程距測量結(jié)果導(dǎo)出圖l中 所示網(wǎng)絡(luò)11中頭四個(gè)節(jié)點(diǎn)12-15的位置的方法。參照圖5，在收集 到程距數(shù)據(jù)之后，布局算法21選擇網(wǎng)絡(luò)11中的第一節(jié)點(diǎn)12，并且 名義上將其分配到照明陣列1中坐標(biāo)(-2，2)處的第一光源2的位置。接著，布局算法21構(gòu)造圍繞第一節(jié)點(diǎn)12的圓31，其半徑由第 一節(jié)點(diǎn)12和第二節(jié)點(diǎn)13之間的程距測量結(jié)果定義。然后，布局算法 21可以使用圓31來將第二節(jié)點(diǎn)13分配給處于坐標(biāo)(-2， 0)的最近 的光源3。參照圖6，布局算法21被配置成圍繞第二節(jié)點(diǎn)13位置構(gòu)造第二 圓32。第二圓32的半徑由第二節(jié)點(diǎn)13和第三節(jié)點(diǎn)14之間的程距測 量結(jié)果定義。布局算法21圍繞第一節(jié)點(diǎn)12構(gòu)造另一個(gè)圓31b,以便 定義第一節(jié)點(diǎn)12和第三節(jié)點(diǎn)14之間的距離。圓31b、 32相交于兩個(gè)點(diǎn)，為第三節(jié)點(diǎn)14提供兩個(gè)可能的布局 位置。布局算法21基于它與周圍光源的位置的距離評估每個(gè)位置的 可能性。然后，該算法可以為第三節(jié)點(diǎn)14選擇最佳的位置，其對應(yīng) 于圖6和圖8中示出的位置。
然后，布局算法21可以使用第三節(jié)點(diǎn)l4的導(dǎo)出位置來將它分配 給坐標(biāo)(0， 0)處它的最近光源5。一旦針對網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)完成了它們的導(dǎo)出位置，那么得到的 拓樸結(jié)構(gòu)可以經(jīng)過反射或者旋轉(zhuǎn)以便確定正確的取向。然后，布局算法21可以通過進(jìn)行三個(gè)最終的程距測量來放置第 四節(jié)點(diǎn)15。這些測量是在第一節(jié)點(diǎn)12和第四節(jié)點(diǎn)15之間、第二節(jié) 點(diǎn)13和第四節(jié)點(diǎn)15之間以及第三節(jié)點(diǎn)H和第四節(jié)點(diǎn)15之間進(jìn)行的。 參照圖7，這些節(jié)點(diǎn)之間的程距分別由圓33、 34、 35的半徑所定義， 并且第四節(jié)點(diǎn)15置于它們的交點(diǎn)處。然而，用以計(jì)算節(jié)點(diǎn)12-19之間的距離的這些類型的程距測量結(jié) 果可能受到諸如溫度和節(jié)點(diǎn)電池電平之類的因素的影響。此外，可能 存在由于元件差異、天線性能變化以及多徑效應(yīng)而引入的誤差。這樣 的誤差在計(jì)算成對通信節(jié)點(diǎn)12-19之間的程距時(shí)被傳播，并且從而導(dǎo) 致導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)位置中的一定程度的不確定性。圖8示出了這種類型的不確定性的一個(gè)實(shí)例，其對應(yīng)于參照圖 5-7描述的導(dǎo)出結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)11中頭兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)12、 13被分配到點(diǎn) 陣10上與光源2、 3的位置對應(yīng)的已知位置(-2，2)和(-2， 0)。這 些節(jié)點(diǎn)12、 13用作在坐標(biāo)(-0.2,0.9)處導(dǎo)出第三節(jié)點(diǎn)14的位置的 參考點(diǎn)。參照圖9，布局算法21將第三節(jié)點(diǎn)14分配給位于坐標(biāo)(0， 0) 的最近光源5。然后，它的位置用于對第四節(jié)點(diǎn)15的位置的三邊測 量中，所述第四節(jié)點(diǎn)15的位置在(-1. 3,-0.9)處導(dǎo)出，所述三邊測 量對應(yīng)于圖7中示出的過程。然而，第四節(jié)點(diǎn)15的導(dǎo)出位置的最近可用光源位于坐標(biāo)(0,2)。 這使得節(jié)點(diǎn)15和光源4之間的距離非常大，因而盡管將第三節(jié)點(diǎn)14 分配給與其導(dǎo)出位置最近的光源5，但是總體分配組合正確的概率非 常低?？商鎿Q地，參照圖10，如果將第三節(jié)點(diǎn)14分配給其第二近的光 源4，那么第四光源15的導(dǎo)出位置位于坐標(biāo)(-0.2,0.1)。利用這 個(gè)分配組合，第四節(jié)點(diǎn)15和位于坐標(biāo)(0， 0)的最近的可用光源5之 間的距離非常小，因而總體分配組合正確的概率非常高。這個(gè)實(shí)例說 明了與通信節(jié)點(diǎn)12-19緊鄰分配到它們最近可用光源2-9相關(guān)聯(lián)的潛
在問題。依照本發(fā)明，如圖3所示，提供了分配算法36，其通過同時(shí)有 效地考慮多種分配決策來克服與緊鄰節(jié)點(diǎn)分配關(guān)聯(lián)的問題。通過這種 方式，算法36能夠確定節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)11的最佳總體分配解決方案。為了同時(shí)考慮多種分配，算法36以決策樹表示節(jié)點(diǎn)12-19的分 配。決策樹的每個(gè)分支代表用于將特定節(jié)點(diǎn)12-19分配到特定光源 2-9的假設(shè)，并且每個(gè)假設(shè);故分配概率。決策樹以根的構(gòu)造開始，所述根攜帶用于分配網(wǎng)絡(luò)11中的第一 節(jié)點(diǎn)12的假設(shè)。接著，決策樹構(gòu)造攜帶用于分配網(wǎng)絡(luò)11中的第二節(jié) 點(diǎn)13的假設(shè)的分支。這些分支源于所述根并且它們的假設(shè)表示成用 于分配第一節(jié)點(diǎn)12的假設(shè)的孩子以及表示成彼此的兄弟。于是，用 于分配第一節(jié)點(diǎn)12的假設(shè)可以作為代表分配第二節(jié)點(diǎn)13的假設(shè)的雙 親。圖ll通過說明用于網(wǎng)絡(luò)ll的頭四個(gè)通信節(jié)點(diǎn)12-15的假設(shè)示出 了這種決策樹的起始部分。每個(gè)孩子假設(shè)的概率合并了其雙親的概率。因此，舉例而言，如 果雙親假設(shè)具有0. 6的概率，孩子假設(shè)相對于其兄弟的可能性為0. 4， 那么該孩子假設(shè)具有0， 6*0. 4=0. 24的概率。圖12中示出了這樣一個(gè) 實(shí)例，其對應(yīng)于圖11中示出的頭三個(gè)節(jié)點(diǎn)的分配。 一旦乘以其雙親 的概率，那么用于每代假設(shè)(即所有兄弟表親(cousin)假設(shè))的概 率之和為1。為了防止這樣的決策樹由于可能分配的組合擴(kuò)大而呈指數(shù)增長， 分配算法36規(guī)則地修剪掉攜帶最低可能假設(shè)的分支。另外，某些分 配組合可能是互斥的，在這種情況下，算法36使得相關(guān)的假設(shè)或假 定中斷。圖13示出了修剪過程之后圖11的概率樹。在修剪過程中，修剪 掉攜帶概率小于0. 1的假設(shè)的所有分支。同樣也修剪掉攜帶其孩子已 都被消除的雙親假設(shè)的分支并且歸一化剩余假設(shè)的概率。該修剪過程導(dǎo)致將第二節(jié)點(diǎn)13分配給第二光源3的確定決策。 通過以這種方式持續(xù)生長和修剪該決策樹，算法36能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)11中 的所有節(jié)點(diǎn)12-19決定分配決策。再次參照圖3，像布局算法21 —樣，調(diào)節(jié)分配算法36，使得它
可以利用如前所述通過膝上電腦22或PDA來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)22借助于如先前討論的手段通過所述網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)11通 信。在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，像布局算法21—樣，調(diào)節(jié)算 法36，使得它可以通過集成到無線通信網(wǎng)絡(luò)11中的計(jì)算機(jī)硬件來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)22使用由網(wǎng)絡(luò)11提供的程距數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)布局算法21和 分配算法36以便將節(jié)點(diǎn)12-19分配給光源2-9。通信節(jié)點(diǎn)12-19配 備有存儲裝置，從而它們能夠存儲分配配置。因此，每當(dāng)照明陣列1 打開時(shí)，節(jié)點(diǎn)12-19能夠?qū)崿F(xiàn)所存儲的配置。參照圖14的S14. 1，分配算法36創(chuàng)建如圖11所示攜帶第一假 設(shè)的根，其代表將第一節(jié)點(diǎn)12分配給第一光源2。參照圖3和圖14 的S14. 2，算法36接著與布局算法21通信以便導(dǎo)出第二節(jié)點(diǎn)13的 位置。這是通過圖5中說明的過程來實(shí)現(xiàn)的，借此布局算法21圍繞 第一節(jié)點(diǎn)12構(gòu)造圓31。參照圖14的S14. 3和圖11，分配算法36使用圓31來創(chuàng)建用于 分配第二節(jié)點(diǎn)13的假設(shè)。算法36在所述決策樹中構(gòu)造分支，該分支 攜帶用于點(diǎn)陣10上每個(gè)看似合理的分配位置的假設(shè)。在這個(gè)實(shí)例中，存在兩個(gè)分配假設(shè)，對應(yīng)于光源3、 4的位置。 在第二節(jié)點(diǎn)13的情況下，由算法36給每個(gè)假設(shè)分配的概率與圓31 的圓周和該假設(shè)代表的光源3、 4之間的距離直接成正比。在另外的節(jié)點(diǎn)的情況下，布局算法21如關(guān)于圖6和7討論的能 夠?yàn)楣?jié)點(diǎn)返回更精確節(jié)點(diǎn)位置，給每個(gè)假設(shè)分配的概率與該節(jié)點(diǎn)的導(dǎo) 出位置和該假設(shè)所代表的光源2-9之間的距離直接成正比。例如，如 果對于特定節(jié)點(diǎn)12-19存在兩個(gè)可能的分配位置，那么每個(gè)位置的概 率可以通過以下等式來計(jì)算。式中Pr(A)為假設(shè)n的概率，A為節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)出位置到假設(shè)n代表的位置的距離， A。^為對應(yīng)所有假設(shè)的距離之和?？商鎿Q地，給每個(gè)假設(shè)分配的概率可以獨(dú)立于到兄弟假設(shè)所代表 的位置的距離而計(jì)算。例如 Pr(// ) = Pr(//p。ren.)x +式中Pr 為假設(shè)n的雙親的概率。利用這種可替換方法，如果A非常小(A<<1),那么Pr(A)可 能變得非常大并且不合理地支配概率均衡。因此，有必要在計(jì)算Pr(仏) 之前消除小的A值。消除小的A值還會防止被零除異常。 一旦計(jì)算 了特定代(即所有兄弟表親)的所有假設(shè)的概率，那么可以歸一化它 們的概率。然后，可以如先前所討論的將這些概率乘以它們的雙親的 概率。當(dāng)考慮假設(shè)的概率時(shí)，算法36還可以考慮附加的因素。這樣的 因素可以包括例如潛在程距數(shù)據(jù)的質(zhì)量指示器。參照圖14的S14.4，在構(gòu)造分配假設(shè)之后，分配算法36評估是 否某個(gè)假設(shè)具有小于已定義閾值的概率。這個(gè)評估可以在如前所述將 該假設(shè)與其雙親的概率相乘之前或之后進(jìn)行。從決策樹中修剪掉攜帶 概率小于所述閾值的假設(shè)的分支。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，閾值概率為O. 1，不過在另一個(gè)實(shí)施例中，它可以是小于l的任意值。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述閾值可以計(jì)算為百分?jǐn)?shù)。例如， 如果某個(gè)假設(shè)的概率小于其最相似兄弟或表親假設(shè)的概率的1%，那 么可以消除該假i殳。一旦消除了概率小于0.1的所有假設(shè)，那么分配算法36進(jìn)到 S14. 5。在這個(gè)階段，算法36修剪掉攜帶不再有存活孩子的雙親假設(shè) 的分支。圖13中示出了用于頭四個(gè)節(jié)點(diǎn)12-15的修剪過程的結(jié)果。然后，算法36在S14. 6中檢查修改的決策樹以確定上述修剪過 程是否導(dǎo)致了如上關(guān)于圖13所述的任何確定的節(jié)點(diǎn)分配決策。如果答案為否，那么算法36移到S14.7a并且擴(kuò)展所述決策樹。 算法36被配置成將用于第二節(jié)點(diǎn)13的剩余可能分配位置傳送回布局 算法21，使得布局算法21接著可以為第三節(jié)點(diǎn)l4導(dǎo)出位置。由于節(jié)點(diǎn)位置的導(dǎo)出取決于先前節(jié)點(diǎn)的分配位置，因而第三節(jié)點(diǎn) 14的導(dǎo)出位置對于樹的每個(gè)分支將是不同的，如圖8-10所示?？商鎿Q地，如杲答案為是，那么算法36移到S14.7b并且將相關(guān)
節(jié)點(diǎn)分配給相關(guān)光源。然后，它繼續(xù)到S14.8并且確定是否網(wǎng)絡(luò)11 中的所有通信節(jié)點(diǎn)12-19已經(jīng)分配給照明陣列1中的光源2-9。如果仍有節(jié)點(diǎn)有待分配，那么算法36移到S14.7a從而如前所述 擴(kuò)展所述決策樹。然而，如果所有節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)分配，那么算法36移 到S14.9，完成節(jié)點(diǎn)12-19的分配。通過這種方式，算法36能夠建立網(wǎng)絡(luò)11的正確空間結(jié)構(gòu)，使照 明陣列1的成功的自動(dòng)試運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管已經(jīng)將布局算法 21圖解說明和描述成單獨(dú)的計(jì)算機(jī)程序，但是在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí) 施例中，布局算法21的特征可以綜合為分配算法36的一部分。無線節(jié)點(diǎn)38-43被設(shè)置在點(diǎn)陣44上。點(diǎn)陣44的交點(diǎn)定義了任意 x-y坐標(biāo)的標(biāo)度。然而，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，無線節(jié)點(diǎn)38-43 可以被設(shè)置在x-y-z空間中。通信網(wǎng)絡(luò)37中節(jié)點(diǎn)38-43的位置已經(jīng) 準(zhǔn)確地確定下來，因此該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不存在不確定性。節(jié)點(diǎn)38-43的 正確位置可以由前述分配過程提供，或者可以手工輸入或通過其他某 種已知的方法來輸入。調(diào)整節(jié)點(diǎn)38-43的網(wǎng)絡(luò)，使得它們中的每一個(gè)都能夠與三按鈕開 關(guān)45通信，所述三按鈕開關(guān)45包括按鈕46-48。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí) 施例中，開關(guān)45和網(wǎng)絡(luò)37之間經(jīng)由串行或以太網(wǎng)電纜進(jìn)行通信。然 而，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，信息是無線傳輸?shù)?。無線網(wǎng)絡(luò)37被配置成用于在照明陣列中為一組光源之間的通信 提供手段。每個(gè)節(jié)點(diǎn)被分配給特定的光源并且提供了控制該光源的操 作的手段?？商鎿Q地，在另一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)37可以被配置成為 不同類型系統(tǒng)提供通信手段。為了試運(yùn)行節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)37，將節(jié)點(diǎn)38-43劃分成三個(gè)群組49-51， 使得每個(gè)群組49-51由三按鈕開關(guān)45上的特定按鈕46-48控制。為 了照明系統(tǒng)正確地工作，重要的是將節(jié)點(diǎn)38-43劃分成可感知的空間 群組，使得照明陣列特定區(qū)域中的光源全部由相同開關(guān)或傳感器控 制，從而以相似的方式運(yùn)行。參照圖17和圖14的S14. 1,分配算法36創(chuàng)建攜帶用于將第一 節(jié)點(diǎn)38分配給第一群組49的假設(shè)的根。圖18中示出了這個(gè)分配。 接著，算法36創(chuàng)建攜帶用于分配第二節(jié)點(diǎn)39的孩子假設(shè)的分支，如 S14. 3中所示。
這些孩子假設(shè)將第二節(jié)點(diǎn)39或者如圖19所示分配給第一群組 49，或者如圖20所示分配給第二群組50。計(jì)算每個(gè)假設(shè)相對于其兄 弟和表親的概率是依照每個(gè)群組結(jié)果的相關(guān)價(jià)值(merit )來進(jìn)行的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，算法36通過繪制一條線來將每個(gè)群 組的節(jié)點(diǎn)結(jié)合(join)起來，所述線將這些節(jié)點(diǎn)連接在一起。在這個(gè) 實(shí)施例中，給每個(gè)群組的假設(shè)分配的概率是依照該群組的統(tǒng)計(jì)量來計(jì) 算的。這些統(tǒng)計(jì)量可以包括例如成員節(jié)點(diǎn)之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差或方 差、所述線的長度以及成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，價(jià)值評估是依照成員節(jié)點(diǎn)的相對鄰 近度來進(jìn)行的。如關(guān)于算法36的第一個(gè)應(yīng)用所討論的，每個(gè)孩子假 設(shè)的概率附加地繼承了其雙親假設(shè)的概率。然后，算法36繼續(xù)到S14. 4，其中如果決策樹的分支的假設(shè)具 有低于已定義閾值的概率，則修剪掉這些分支。類似地，參照S14. 5， 也從決策樹中修剪掉攜帶沒有存活孩子的雙親假設(shè)的分支。然后在S14. 6中，算法36檢查修剪過程是否已經(jīng)引出任何確定 的分配決策。如果答案為是，那么將相關(guān)節(jié)點(diǎn)38-43分配給相關(guān)群組 49-51并且算法36繼續(xù)檢查是否已經(jīng)將所有節(jié)點(diǎn)都分配給了群組。 可替換地，如果不存在確定的分配決策，那么在S14. 7a中算法36擴(kuò) 展所述決策樹并且返回到S14. 3。往回參照圖17，分配算法36接著考慮分配網(wǎng)絡(luò)37中的第三節(jié) 點(diǎn)40。代表分配第三節(jié)點(diǎn)40的孩子假設(shè)可以將節(jié)點(diǎn)40與第一群組 49、第二群組50或者第三群組51關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，分配規(guī)則規(guī)定，為了節(jié)點(diǎn)38-43形成 可感知的空間群組，可以只將節(jié)點(diǎn)分配給相鄰的群組。因此，如果將 第二節(jié)點(diǎn)39分配給第二群組50，那么第三節(jié)點(diǎn)40只可以加入第二 群組50或第三群組51。它不可以加入第一群組49，因?yàn)榈诙?jié)點(diǎn) 39妨礙了它。在S14. 4和S14. 5的修剪過程中，從決策樹中修剪掉攜帶不符合該分配規(guī)則的假設(shè)的分支。圖21示出了修剪過程之后圖17的假設(shè)樹。攜帶用于組合第一節(jié) 點(diǎn)38到第一群組49、組合第二節(jié)點(diǎn)39到第二群組50以及組合第三 節(jié)點(diǎn)40到第一群組49的假設(shè)的分支違背了所述分配規(guī)則進(jìn)而從所述 決策樹中修剪掉。 最終的三個(gè)節(jié)點(diǎn)41-43可以通過擴(kuò)展圖20中的決策樹來分配。 圖22中示出了用于分配網(wǎng)絡(luò)37中所有六個(gè)節(jié)點(diǎn)38-43的決策樹的一 個(gè)實(shí)例。在這個(gè)實(shí)例中，為了給出決策樹的清晰畫面，僅當(dāng)分支的假 設(shè)違背了如前所述的分配規(guī)則，則修剪掉這些分支。圖23示出了完全分配的一個(gè)實(shí)例，其中也修剪掉攜帶概率小于 所述已定義閾值的假設(shè)的分支。將所有節(jié)點(diǎn)38-43分配給群組49-51。 圖24中示出了相應(yīng)的決策樹，其中修剪掉了除了攜帶最終分配假設(shè) 的分支之外的所有分支。這樣，算法36在將網(wǎng)絡(luò)37劃分成群組49-51之前能夠評估節(jié)點(diǎn) 38-43的所有可能空間分組的價(jià)值。算法36可以如先前討論的應(yīng)用 那樣來實(shí)現(xiàn)，然而，由于已經(jīng)建立了網(wǎng)絡(luò)37的結(jié)構(gòu)，所以可以在初 始化時(shí)將該結(jié)構(gòu)傳送到算法36。因此，算法36不必如先前描述的應(yīng) 用那樣持續(xù)地與布局算法通信。顯然，針對第一實(shí)施例描述的所有特征可以適用于該第二實(shí)施例。盡管在本申請中權(quán)利要求是針對特定的特征組合來表述的，但是 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明公開的范圍還包括本文明確或隱含公開的任何 新穎特征或這些特征的任何新穎組合或者其任何推廣，不管其是否涉 及當(dāng)前在任何權(quán)利要求中所述的相同發(fā)明，并且不管其是否像本發(fā)明 一樣解決了任何或者全部所述相同技術(shù)問題。本發(fā)明的發(fā)明人因此聲 明，在本申請或者從其演變出的任何其他申請，在進(jìn)行申請期間可以 針對這樣的特征和/或這樣的特征的組合形成新的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1. 一種將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié)點(diǎn)分配到已知位置陣列中的位置的方法，包括構(gòu)造決策樹，以便代表用于將所述節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)分配到所述位置中的第一個(gè)位置的假設(shè)；擴(kuò)展所述決策樹，以便代表用于將每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)分配到多個(gè)所述位置的假設(shè)；給所述假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于所述假設(shè)的概率為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)選擇所述位置中的一個(gè)并且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配到它的選定位置。
2. 依照權(quán)利要求l的方法，包括由所述決策樹的根，代表用于分配所述節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)的假設(shè)， 和由起源于所述根的分支代表用于分配每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)的假設(shè)，其中 用于分配每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)的假設(shè)表示成代表分配前一節(jié)點(diǎn)的雙親假 設(shè)的孩子。
3. 依照權(quán)利要求2的方法，包括計(jì)算每個(gè)特定另外節(jié)點(diǎn)的假設(shè)的概率，使其與雙親假設(shè)的概率成 比例。
4. 依照權(quán)利要求2或3的方法，包括將每個(gè)特定另外節(jié)點(diǎn)的假設(shè)的概率計(jì)算為其雙親假設(shè)的概率與 其相對于兄弟假設(shè)的概率的乘積，所述兄弟假設(shè)代表將所述特定的節(jié) 點(diǎn)分配到可替換的位置。
5. 依照權(quán)利要求2-4中任何一項(xiàng)的方法，包括 將特定的節(jié)點(diǎn)(12-19)的每個(gè)假設(shè)的概率計(jì)算成與該特定節(jié)點(diǎn)在所述導(dǎo)出的排列中的位置和所述假設(shè)代表的位置之間的距離成比 例。
6. 依照權(quán)利要求2-5中任何一項(xiàng)的方法，包括 將用于特定的節(jié)點(diǎn)(12-19)的每個(gè)假設(shè)的概率計(jì)算成與所述特定節(jié)點(diǎn)在所述導(dǎo)出的排列中的位置和它的兄弟假設(shè)代表的位置之間 的距離成比例。
7. 依照權(quán)利要求2或3的方法，包括將特定的節(jié)點(diǎn)(12-19)的每個(gè)假設(shè)的概率計(jì)算成與該特定節(jié)點(diǎn) 在所述導(dǎo)出的排列中的位置和所述假設(shè)代表的位置之間的距離成反 比。
8. 依照權(quán)利要求2-7中任何一項(xiàng)的方法，包括從所述決策樹中 消除沒有存活孩子假設(shè)的雙親假設(shè)。
9. 依照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括從所述決策樹中消 除概率小于已定義閾值的假設(shè)。
10. 依照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括將只有一個(gè)分配假 設(shè)的節(jié)點(diǎn)分配到由該假設(shè)代表的位置。
11. 依照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述已知位置陣列 對應(yīng)于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上的位置陣列。
12. —種將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié)點(diǎn)分配給群組的方法，包括構(gòu)造決策樹，以便代表用于將所述節(jié)點(diǎn)中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配給所述 群組中第一個(gè)群組的假設(shè)；擴(kuò)展所述決策樹，以便代表用于將每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)分配給多個(gè)所 述群組的假設(shè)；給所述假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于所述假設(shè)的概率為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)選擇所述群組中的一個(gè)并 且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配給它的選定群組。
13. 依照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述無線節(jié)點(diǎn)是無 線通信網(wǎng)絡(luò)中的由電驅(qū)動(dòng)的通信節(jié)點(diǎn)。
14. 依照權(quán)利要求13的方法，其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)被配置成 控制無線照明陣列的操作。
15. 依照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括根據(jù)成對所述無線節(jié)點(diǎn)之間的程距建立所述導(dǎo)出的排列，其中所 述程距是根據(jù)接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)而計(jì)算的。
16. 依照權(quán)利要求1-14中任何一項(xiàng)的方法，包括 根據(jù)成對所述無線節(jié)點(diǎn)之間的程距建立所述導(dǎo)出的排列，其中所述程距是根據(jù)飛行時(shí)間法測量而計(jì)算的。
17. 被配置成執(zhí)行權(quán)利要求1-16中任何一項(xiàng)所述的方法的設(shè)備。
18. 配置成將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié)點(diǎn)分配到已知位置陣 列中的位置的設(shè)備，該設(shè)備包括裝置，其可操作用于構(gòu)造決策樹，以便代表用于將所述節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)分配到所述位置中的第一個(gè)的假設(shè)；擴(kuò)展所述決策樹，以便代表用于將每個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)分配到多個(gè)所述位置的假設(shè)；給所述假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于所述假設(shè)的概率為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)選擇所述位置中的一個(gè)，并 且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配到它的選定位置。
19. 配置成將導(dǎo)出的空間排列中的無線節(jié)點(diǎn)分配到群組的設(shè)備， 包括裝置，其可操作用于構(gòu)造決策樹，以便代表用于將所述節(jié)點(diǎn)中第一個(gè)分配給所述群組 中第一個(gè)群組的假設(shè)；擴(kuò)展所述決策樹，以便代表用于將每個(gè)另外節(jié)點(diǎn)分配給多個(gè)所述 群組的假設(shè)；給所述假設(shè)中的每一個(gè)分配概率；基于所述假設(shè)的概率為每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)選擇所述群組中的一個(gè)并 且將每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)分配給它的選定群組。
20. —種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在處理器中實(shí)施時(shí)，適用于當(dāng)由處理器 實(shí)現(xiàn)時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1-16中任何一項(xiàng)的方法。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)算法(36)，采用決策樹以便在導(dǎo)出的空間排列中分配無線通信節(jié)點(diǎn)(12-19，39-43)。在第一實(shí)施例中，算法(36)將節(jié)點(diǎn)分配到與照明陣列(1)中的光源(2-9)位置對應(yīng)的位置陣列，以便使該照明陣列(1)能夠自動(dòng)試運(yùn)行。在第二實(shí)施例中，算法(36)將節(jié)點(diǎn)分配給控制群組(49-51)，使得特定控制群組(49-51)的成員節(jié)點(diǎn)可以由單個(gè)開關(guān)或傳感器(46-48)控制。決策樹的使用允許延遲節(jié)點(diǎn)的最終分配，直到已經(jīng)考慮了更多的信息，因此算法(36)能夠選擇最佳的總體配置。
文檔編號H05B37/02GK101401488SQ200780008269
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者P·R·西蒙斯, S·M·皮徹斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司