專利名稱：同步自治燈信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的制作方法
同步自治燈信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明涉及可編程實(shí)體、更特別地信標(biāo)實(shí)體(如燈信標(biāo))的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。此處的“可編程實(shí)體”是指被配置為可根據(jù)向其傳輸或在其中編程的數(shù)據(jù)來運(yùn)行的任何連通設(shè)備。信標(biāo)的用途已眾所周知。實(shí)踐表明了在不同領(lǐng)域?qū)ζ涞男枨螅@些領(lǐng)域中有一安全，如限定危險(xiǎn)區(qū)；一導(dǎo)弓丨，如設(shè)置進(jìn)入通道的信標(biāo)；
一可追溯性，如在生產(chǎn)線上對(duì)產(chǎn)品跟蹤；一定位，如在設(shè)置信標(biāo)的環(huán)境中對(duì)活動(dòng)元件定位；一節(jié)能照明，如通過檢測人的存在可啟動(dòng)的照明系統(tǒng)；一娛樂，如在禮儀事件時(shí)的氛圍照明；一或更一般地，信標(biāo)。信標(biāo)一般作為燈光和/或聲音的指示燈或指示器。這些信標(biāo)通常布置在簡單或復(fù)雜的建筑(如商場、工地、房間、水面、滑雪站、或停車場)內(nèi)部或外部環(huán)境中。借助通常為短距離的通信系統(tǒng)，這些信標(biāo)通常連成無線網(wǎng)絡(luò)。為了說明不同的信標(biāo)設(shè)置方案，尤其可參考美國專利申請US2008/0265799，其中描述了由多個(gè)照明元件組成的照明系統(tǒng)，這些照明元件被分布在無線網(wǎng)絡(luò)中且可經(jīng)由遠(yuǎn)程控制裝置編程。還可以參考國際申請W02009/003279，其提出一種照明系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可在布置這種裝配的環(huán)境中感應(yīng)使用者的運(yùn)動(dòng)及移動(dòng)速度。照明系統(tǒng)由多個(gè)無線電連接的通信實(shí)體構(gòu)成，通信實(shí)體的狀態(tài)(光強(qiáng)度，亮度/消光)取決于從多個(gè)傳感器采集來的數(shù)據(jù)或從另一實(shí)體傳輸給它的數(shù)據(jù)。已知的方法和系統(tǒng)有待改善,尤其因?yàn)槠洳辉试S一信標(biāo)間同步(S卩，信標(biāo)內(nèi)網(wǎng)間同步)而無需參照外部時(shí)鐘；一無論環(huán)境如何(室內(nèi)或室外)都可布置信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；—信標(biāo)電能自治；一信標(biāo)的高級(jí)編程，而非“照亮”/ “熄滅”的簡單指令；-可根據(jù)信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)布置調(diào)節(jié)的無線電通信。本發(fā)明的目的因此在于克服這些局限性以及現(xiàn)有技術(shù)的方法和設(shè)備的缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的在于提出可以能量自給自足運(yùn)行的一種信標(biāo)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的另一目的在于提出同步信令實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的另一目的在于提出可同時(shí)或獨(dú)立編程的信標(biāo)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及包含信標(biāo)的信標(biāo)系統(tǒng)，信標(biāo)包括電能提供模塊、無線電通信模塊、邏輯處理單元，所述邏輯處理單元包括存儲(chǔ)器、與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的時(shí)鐘，所述電能提供裝置包括發(fā)電機(jī)和能量存儲(chǔ)裝置。為此，根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及包含信標(biāo)的信標(biāo)設(shè)置方法，該信標(biāo)具有電能提供模塊、無線電通信模塊、邏輯處理單元，該方法包括
-把一種能量形式轉(zhuǎn)換為電能的步驟；-存儲(chǔ)電能的步驟；-使邏輯處理單元中包含的時(shí)鐘與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的步驟；-由信標(biāo)執(zhí)行在邏輯處理單元中包含的存儲(chǔ)器中包含的指令程序的步驟。通過閱讀以下參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的說明后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)更清晰且更詳細(xì)地體現(xiàn)，附圖中一

圖1示意性示出由組成無線網(wǎng)絡(luò)的同步自治燈信標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置信標(biāo)的環(huán)境；—圖2示意性示出連通的自治燈信標(biāo)的非限定性功能示圖；以及一圖3示意性示出信標(biāo)控制裝置的非限定性功能示圖。將參照燈信標(biāo)進(jìn)行以下說明。該類型的信標(biāo)完全不受限制。特別地，也可以使用其它類型的信標(biāo)(例如聲音)或更一般地使用致動(dòng)器。換言之，燈信標(biāo)在此僅以致動(dòng)器的舉例方式給出，所述致動(dòng)器允許根據(jù)向其傳輸或在其中編程的數(shù)據(jù)來作用于照明元件。因此，燈信標(biāo)在此僅以舉例方式給出，且可通過用其它功能性元件(例如聲音發(fā)射、移動(dòng)操控、啟動(dòng)或測量)替換照明元件來完成很多應(yīng)用。在該方面，圖1示出了可經(jīng)由控制裝置2控制的一組燈信標(biāo)I。燈信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)覆蓋可以是室內(nèi)或室外的環(huán)境3。工地、商場、墻面、博物館、房間、工廠、商業(yè)標(biāo)牌、停車場、跑道、車站或公園都屬于環(huán)境3的例子。根據(jù)所追求的信標(biāo)I的空間覆蓋度和無線連接(例如 Bluetooth , Wifi, Infrarouge, ZigBee, Home RF, HiperLAN, HiperMAN, WiMAX, Wireless LAN)的范圍，燈信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)在該環(huán)境3中的密度可大可小。目前參考圖2，可見燈信標(biāo)I包括一電能提供模塊11;一無線通信模塊12 (發(fā)射/接收)，其由電能提供模塊11供電且尤其具有數(shù)據(jù)發(fā)射/接收的天線和線路；一邏輯處理單元13，如微控制器，其尤其包括輸入/輸出端口、計(jì)算器、存儲(chǔ)器和時(shí)鐘，且由電能提供模塊11供電；以及一照明模塊15，包括當(dāng)電流經(jīng)過它時(shí)能發(fā)光的至少一個(gè)照明元件151、156。優(yōu)選地，電能提供模塊11包括—發(fā)電機(jī)110;以及—儲(chǔ)能裝置111，允許儲(chǔ)存由發(fā)電機(jī)110生成的電能的至少一部分。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，發(fā)電機(jī)110是允許基于被暴露到的光來生成電能的光伏發(fā)電機(jī)(包含光伏太陽能電池)。在該情況下，儲(chǔ)能裝置111負(fù)責(zé)存儲(chǔ)生成的電能的至少一部分，隨后可在無光時(shí)使用。在變型或結(jié)合中，電能提供模塊11包括能夠利用信標(biāo)I的環(huán)境的物理狀態(tài)(如生物動(dòng)力、壓電、熱電、熱釋電、氣壓或代謝等)變化的任何其它能量收集系統(tǒng)。更一般地，發(fā)電機(jī)110可視為能把能量形式(例如光、熱、機(jī)械能或化學(xué)能)轉(zhuǎn)化成電能的任何裝置。儲(chǔ)能裝置111可包括以下存儲(chǔ)裝置-電化學(xué)存儲(chǔ)裝置，如電池、電池組或更一般地電化學(xué)蓄電池；-電容存儲(chǔ)裝置，如電容器或超級(jí)電容器；
-電磁存儲(chǔ)裝置，如電感器；或-慣性存儲(chǔ)裝置，如飛輪。可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以下來自由選擇電能提供模塊11的合適元件一元件的效率(例如發(fā)電機(jī)110的效率、儲(chǔ)能裝置111的釋放能量/儲(chǔ)量比);—由信標(biāo)I獲得總電功率；以及一多種便利性(例如尺寸、設(shè)計(jì)、成本)。有利地，包括發(fā)電機(jī)110和儲(chǔ)能裝置111的電能提供模塊11，允許信標(biāo)I在長持續(xù)時(shí)間期間能量自給自足地工作，而無需中斷或更換內(nèi)部元件。此外，電能提供模塊11包括變流器112CC/CC(直流電/直流電)，所述變流器被設(shè)置用來與輸入端上的電壓分離地向邏輯處理單元13傳送恒定輸出電壓，并且優(yōu)選地在邏輯處理單元的控制下，向無線電通信模塊12和照明模塊15傳送恒定輸出電壓。舉例而言，變流器112的輸出電壓可以是3. 3V，最大強(qiáng)度從100到500mA，在儲(chǔ)能裝置111的輸出電壓為幾mV到幾V的情況下是穩(wěn)定的。變流器112CC-CC還允許借助由發(fā)電機(jī)110生成的電能，對(duì)儲(chǔ)能裝置111的充電進(jìn)
行管理。至于照明模塊15，其包括一由邏輯處理單元13控制的控制器150 (pilote或driver);及—多個(gè)照明兀件151、156?？刂破?50被配置為—接收并解釋從邏輯處理單元13經(jīng)由端口傳輸來的命令(如指定的照明元件；狀態(tài)；點(diǎn)亮-熄滅；強(qiáng)度；顏色)；且一把這些解釋出的命令應(yīng)用于這些命令涉及的照明元件151、156。優(yōu)選地，照明元件151、156耗電較低且允許進(jìn)行RVB (紅、綠、藍(lán))照明以及/或者具有多級(jí)別的光強(qiáng)度。作為限定性的示例，照明元件151、156是RVB電致發(fā)光二極管(LED)、發(fā)光二極管、激光二極管、放電管，或更一般地作為光源的任何設(shè)備。邏輯處理單元13具有處理器、A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器、非易失性存儲(chǔ)器和時(shí)鐘，并且優(yōu)選地具有較低電能消耗，允許—根據(jù)在存儲(chǔ)器中預(yù)裝載的指令程序或向其傳送的指令、經(jīng)由控制器150改變照明元件151、156的狀態(tài)。為此，優(yōu)選地，邏輯處理單元13經(jīng)由輸出端口發(fā)送通過脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)的信號(hào)，脈寬調(diào)制也被稱為PWM (Pulse width Modulation)-舉例而言，具有幾百Hz，且占空比值從0%到100%的PWM調(diào)制信號(hào)；或者是允許調(diào)節(jié)照明元件151、156的顏色和強(qiáng)度的由其它任何類型的命令(例如電壓、電流)調(diào)節(jié)的信號(hào)；且一經(jīng)由無線電通信模塊12管理信標(biāo)I的輸入/輸出通信。優(yōu)選地，邏輯處理單元13還包括用于未來使用的至少一個(gè)備用輸出端口。在實(shí)施上述模塊的情況下，信標(biāo)I的運(yùn)行包括多個(gè)階段一初始化階段，例如在啟動(dòng)或插入信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)中時(shí)進(jìn)行(例如分配識(shí)別碼、確認(rèn)是否屬于一組信標(biāo)、檢測臨近信標(biāo)、調(diào)節(jié)發(fā)射功率、對(duì)邏輯處理單元13的參數(shù)初始化)；—配置階段，用來在其中加載例如指令程序；并且一對(duì)某一程序的執(zhí)行階段，所述程序由優(yōu)選地以周期(cycle)組織的動(dòng)畫序列構(gòu)成。優(yōu)選地，燈信標(biāo)I在其存儲(chǔ)器中包括多個(gè)周期。一個(gè)周期包括多個(gè)連續(xù)的序列，每個(gè)序列在對(duì)其合適的持續(xù)時(shí)間上展開且包括與照明元件151、156有關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)序列由以下定義一 256或更多色中的顏色；—以從0%到100%為比例的強(qiáng)度；以及一一個(gè)持續(xù)時(shí)間，優(yōu)選地以邏輯處理單元13的整數(shù)個(gè)時(shí)基單位表示，顏色和強(qiáng)度在該持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持恒定。舉例來說，以下是要由燈信標(biāo)I執(zhí)行的由13個(gè)連續(xù)序列S1-S13構(gòu)成的周期Cl的示例(信標(biāo)I的時(shí)基單位假設(shè)是毫秒)— S1:持續(xù)時(shí)間500ms，強(qiáng)度0%- S2 :持續(xù)時(shí)間200ms，紅色，強(qiáng)度50%- S3 :持續(xù)時(shí)間500ms，藍(lán)色，強(qiáng)度80%- S4 :持續(xù)時(shí)間ls，黃色，強(qiáng)度100%- S5 :持續(xù)時(shí)間300ms，綠色，強(qiáng)度90%- S6 :持續(xù)時(shí)間300ms，紅色，強(qiáng)度80%- S7到S13，持續(xù)時(shí)間300ms，白色，每個(gè)序列強(qiáng)度下降10% ；—回到S1:持續(xù)時(shí)間500ms，強(qiáng)度0%。在該示例中，持續(xù)時(shí)間Cl=4900ms在可能的情況下可以增加IOOms的空序列(沒有狀態(tài)改變)，從而達(dá)到完整的5秒持續(xù)時(shí)間。更一般地，序列的持續(xù)時(shí)間和/或序列的周期的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于邏輯處理單元13的時(shí)基測量單位的n倍(n是整數(shù))。為了執(zhí)行一個(gè)周期，邏輯處理單元13的輸出端口一被連接在照明元件151、156的控制器150上——優(yōu)選地以PWM脈寬調(diào)制(PulseWidth Modulation)或任何其它控制類型(例如電壓、電流)進(jìn)行控制。舉例而言，假設(shè)照明元件151、156是RVB發(fā)光二極管，則邏輯處理單元13的三個(gè)輸出端口允許按照執(zhí)行序列的內(nèi)容來控制RVB發(fā)光二極管的顏色、強(qiáng)度和狀態(tài)(點(diǎn)亮/熄滅)。燈信標(biāo)I因此可執(zhí)行顏色和強(qiáng)度可變的燈光動(dòng)畫序列。在特定實(shí)施方式中，照明元件151、156以不同的方式活動(dòng)。可通過以下方式獲得—使用在邏輯處理單元13的存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的兩個(gè)不同動(dòng)畫周期；或一復(fù)制同一動(dòng)畫周期并在隨后借助控制器150對(duì)其進(jìn)行更改(例如一個(gè)動(dòng)畫序列的偏移、顛倒或更改)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，借助裝載的邏輯應(yīng)用，邏輯處理單元13能夠按照由其無線電通信模塊12傳送來的指令來執(zhí)行以下操作一中斷動(dòng)畫周期，一中止/恢復(fù)動(dòng)畫周期，一在動(dòng)畫周期中前進(jìn)/后退，一進(jìn)入下一動(dòng)畫周期，一回到前一動(dòng)畫周期。有利地，信標(biāo)I的模塊被安裝在構(gòu)成信標(biāo)I的外殼的獨(dú)特箱體中，且該獨(dú)特箱體還可以具有放置在墻上的底座或直接固定于水平或垂直支架上的固定裝置。燈信標(biāo)I可借助遙控裝置2被單獨(dú)或同時(shí)控制與配置，參照圖3，所述遙控裝置2具有一無線電通信模塊25 (發(fā)射/接收)，允許與環(huán)境3的至少一個(gè)燈信標(biāo)I建立通f目;一中央處理單元23 (微處理器或更一般地為處理器)，其具有存儲(chǔ)器和時(shí)鐘，并且包括允許請求訪問和/或更改與環(huán)境3的至少一個(gè)燈信標(biāo)I有關(guān)的至少一個(gè)配置數(shù)據(jù)的裝置(程序形式)；一輸入裝置24 (例如真實(shí)或虛擬鍵盤，或選擇按鈕)；一有線或無線通信接口 21 (如USB端口、Ethernet端口、Bluetooth接口、紅外接口)；以及一電源22，為控制裝置2處的電路組件供電。需注意，表述“中央處理單元”在此涵蓋了集成有被編程用于保證一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)功能的處理器的任何設(shè)備，或者涵蓋了在處理器上獨(dú)立地或與其它邏輯應(yīng)用組合實(shí)施的任何邏輯應(yīng)用(程序或子程序，插件)。優(yōu)選地，控制裝置2還包括顯示裝置(屏幕)26。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯示裝置26是觸摸屏。通信接口 21被布置用來允許控制裝置2與用戶終端(例如計(jì)算機(jī)(移動(dòng)/固定)、智能手機(jī)、PDA (Personal Digital Assistant個(gè)人數(shù)字處理)或便攜式電話之間的通信。在實(shí)施方式中，電源22是可通過通信接口 21再充電(例如通過USB端口可再充電)的電池(或是電池組)。經(jīng)由通信接口 21與用戶終端的通信，允許用戶終端通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，在控制裝置2的存儲(chǔ)器中加載用于一個(gè)或多個(gè)燈信標(biāo)I的配置(指令程序)。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制裝置2本身是用戶終端。舉例而言，控制裝置2是一計(jì)算機(jī)，優(yōu)選的是移動(dòng)計(jì)算機(jī)，其具有與燈信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的無線電連接兼容的無線電連接(例如 Bluetooth , Wifi, ZigBee, HomeRF, HiperLAN, Wireless LAN)以及安裝在其中且適合于控制燈信標(biāo)I的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序；—智能手機(jī)，其具有與燈信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的無線電連接兼容的無線電聯(lián)接(例如BluetoothTM, Wifi, ZigBee, Home RF, HiperLAN, Wireless LAN)以及安裝在其中且適合于控制燈信標(biāo)I的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序。優(yōu)選地，用于燈信標(biāo)I編程的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括允許顯示和/或模擬由燈信標(biāo)I產(chǎn)生的動(dòng)畫序列的圖形用戶界面(Graphic UserInterface或⑶I)。有利地,所述圖形用戶界面允許提供信標(biāo)I的定位的物理表示，并允許對(duì)燈光動(dòng)畫進(jìn)行圖解編程。在如圖2所示的實(shí)施方式中，控制裝置2是允許同時(shí)或獨(dú)立地控制構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)的燈信標(biāo)I的遙控器。在另一實(shí)施方式中，控制裝置2是移動(dòng)終端，該移動(dòng)終端允許通過以下方式來與信標(biāo)I建立通信會(huì)話從信標(biāo)取回信息或從配置計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品向信標(biāo)發(fā)送指令程序。優(yōu)選地，控制裝置2在其存儲(chǔ)器中缺省地包含動(dòng)畫序列。在與燈信標(biāo)I進(jìn)行通信時(shí)，控制裝置2允許
一從燈信標(biāo)I中取回信息(例如其識(shí)別碼、儲(chǔ)能裝置111中可支配的能量水平、無線電發(fā)射功率、照明元件151、156的運(yùn)行狀態(tài)、執(zhí)行過程中的序列/周期號(hào)、裝載的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的版本、信標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)中的相對(duì)/絕對(duì)位置、協(xié)調(diào)信標(biāo)(balisecoordinatrice)或非協(xié)調(diào)信標(biāo))；—向信標(biāo)I發(fā)送命令(例如中斷循環(huán)、待機(jī)、暫停、周期跳步(sautde cycle)、周期的執(zhí)行、更改無線電發(fā)射功率、指定作為協(xié)調(diào)信標(biāo));一在燈信標(biāo)I的存儲(chǔ)器中加載指令程序(動(dòng)畫序列);一使燈信標(biāo)I的時(shí)鐘與其時(shí)鐘同步?？刂蒲b置2尤其能同時(shí)與多個(gè)燈信標(biāo)I (信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的全部或一部分)通信。實(shí)際上，控制裝置2可以被編程為按照不同的模式、例如群組通信模式(向所有燈信標(biāo)I傳播)與燈信標(biāo)I通信，以便一通過例如按壓輸入裝置24的按鈕，以周期性方式控制由信標(biāo)I的照明元件151、156發(fā)射的光的顏色；一在最小閾值和最大閾值之間的范圍內(nèi)，例如經(jīng)由輸入裝置24的按鈕控制由燈信標(biāo)I發(fā)射的光的強(qiáng)度；一確認(rèn)(例如OK按鈕)要向多個(gè)燈信標(biāo)I傳輸?shù)拿?；一例如?jīng)由輸入裝置24的按鈕，改變多個(gè)燈信標(biāo)I的狀態(tài)(例如待機(jī)/啟動(dòng))；—從控制裝置2的存儲(chǔ)器向燈信標(biāo)I加載程序。例如“DNL”鍵(用于下載)允許啟動(dòng)從控制裝置2的存儲(chǔ)器向燈信標(biāo)I加載所選擇的配置。通過結(jié)合，控制裝置2允許準(zhǔn)許對(duì)燈信標(biāo)I進(jìn)行選擇性控制(針對(duì)一組特定的燈信標(biāo)I或單一燈信標(biāo)I)的選擇性通信模式。在實(shí)施方式中，例如當(dāng)其首次啟用時(shí)，燈信標(biāo)I被配置為把邏輯處理單元13的所有輸出端口設(shè)為零(因而沒有任何序列被傳輸?shù)娇刂破?50)，并等待來自控制裝置2 —方的初始化請求。為了啟動(dòng)還不具有識(shí)別碼的燈信標(biāo)1，在初始化階段信標(biāo)I首先被控制裝置2發(fā)射的無線電信號(hào)(優(yōu)選為低功率)的翻譯所選擇，以便使控制裝置2必須僅與位于附近(例如位于距控制裝置2附近X cm，其中X是預(yù)定的正實(shí)數(shù))的信標(biāo)通信。根據(jù)靠近性的選擇允許以選擇性方式對(duì)信標(biāo)I或一組特別的信標(biāo)I初始化。一旦信標(biāo)I接收到初始化請求，信標(biāo)I然后等待來自控制裝置2—方的識(shí)別碼分配?？刂蒲b置2然后向信標(biāo)I傳送識(shí)別碼。作為響應(yīng)，信標(biāo)可發(fā)出一允許驗(yàn)證其剛被初始化的特別的光信號(hào)和/或音頻信號(hào)；或一發(fā)送給控制裝置2的無線電信號(hào)，允許尤其通過傳送被分配給它的識(shí)別碼來確認(rèn)其良好的初始化。該過程還可被執(zhí)行用來改變信標(biāo)I的識(shí)別碼或其對(duì)一個(gè)組的歸屬。在變型中，從信標(biāo)被制造起，就向每個(gè)信標(biāo)I分配唯一識(shí)別碼，該識(shí)別碼被存儲(chǔ)其在存儲(chǔ)器中。為了恢復(fù)運(yùn)行(尤其例如在沒有燈光的情況下，儲(chǔ)能裝置111放電之后)，信標(biāo)I可按照不同的方法進(jìn)行，例如一待機(jī)模式，定期(例如每隔100ms)監(jiān)聽指向它的信號(hào)而不執(zhí)行任何周期；
一在可能有的延遲之后，執(zhí)行在存儲(chǔ)器中記錄的周期中選擇的重啟周期，或者，一旦與控制裝置2建立起同步，重新開始已執(zhí)行的最后一個(gè)周期。在控制裝置2進(jìn)行信標(biāo)I的配置階段時(shí)，可借助計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品把這些選項(xiàng)中的選擇預(yù)先編程。控制裝置2允許但不限于以下一請求中斷。為此，燈信標(biāo)I定期地(例如在幾ms期間，或每隔100ms)處于監(jiān)聽狀態(tài)。該中斷請求至少包括一該中斷請求所涉及的信標(biāo)I或一組信標(biāo)I的識(shí)別碼；一要被執(zhí)行的行動(dòng)的識(shí)別碼，例如對(duì)應(yīng)于預(yù)定周期的執(zhí)行，對(duì)應(yīng)于設(shè)置為待機(jī)，對(duì)應(yīng)于在該中斷執(zhí)行前需等待的期限；一向一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)I發(fā)送周期的配置。實(shí)際上，在執(zhí)行序列或處于待機(jī)狀態(tài)期間，信標(biāo)I定期地處于監(jiān)聽狀態(tài)(例如每隔IOOms監(jiān)聽幾ms)。一旦接收到該配置請求，該配置請求尤其含有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)信標(biāo)I的識(shí)別碼，這些信標(biāo)就一識(shí)別出來自控制裝置2的配置請求，該配置請求尤其包括要重新編程的一個(gè)或多個(gè)周期；一在預(yù)定時(shí)間期間設(shè)置成連續(xù)接收狀態(tài)，從而允許接收用于一歌周期的重新配置幀，一幀的最大尺寸是預(yù)定的。優(yōu)選地，這些幀配有允許確認(rèn)所接收數(shù)據(jù)的完整性的編碼；一確認(rèn)所接收的重新配置信息的完整性一請求與一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)I有關(guān)的參數(shù)(例如信標(biāo)I的識(shí)別碼、執(zhí)行過程中的周期的識(shí)別碼、當(dāng)前運(yùn)行模式(執(zhí)行/待機(jī))、電池水平、光伏電池的生產(chǎn)水平、信標(biāo)I的開發(fā)程序的版本號(hào))。在一個(gè)實(shí)施方式中，信標(biāo)I對(duì)向其傳送的命令/消息的接收進(jìn)行確認(rèn)或應(yīng)答(acknowledge)，并發(fā)射特別的光信號(hào)和/或聲音信號(hào)。舉例而言，信標(biāo)可以綠色閃爍達(dá)到預(yù)定的期限，用來表示已經(jīng)正確實(shí)現(xiàn)指令程序在其存儲(chǔ)器中的加載。在另一實(shí)施方式中，以自動(dòng)方式進(jìn)行向其傳送的信息的完整性的確認(rèn)。實(shí)際上，控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)被布置用來發(fā)送針對(duì)特定信標(biāo)I的有關(guān)良好接收信息(例如重新配置)的請求。在這種情況下，信標(biāo)I僅其本身將通過傳送其識(shí)別碼以及允許檢測所接收序列的傳輸錯(cuò)誤的參數(shù)(例如CRC-Cyclic Redundancy Check循環(huán)冗余校驗(yàn)),來對(duì)該請求進(jìn)行應(yīng)答。一旦由控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)接收到該應(yīng)答，這允許驗(yàn)證與該信標(biāo)I的交互是否正確結(jié)束。在一種實(shí)施中，根據(jù)控制裝置2的命令，特定信標(biāo)I可幫助控制裝置2把消息中繼或發(fā)送到其它信標(biāo)1，該信標(biāo)作為協(xié)調(diào)信標(biāo)起作用，能夠在某些功能、特別是信標(biāo)I的同步方面替換控制裝置2。有利地，協(xié)調(diào)信標(biāo)I允許控制裝置2與未包含在控制裝置2的無線電覆蓋區(qū)內(nèi)的信標(biāo)I通信。在該情況下，優(yōu)選地，每個(gè)信標(biāo)I在網(wǎng)絡(luò)中通過控制裝置2、協(xié)調(diào)信標(biāo)且優(yōu)選地按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡茑徑钠渌艠?biāo)I已知的唯一識(shí)別碼而被識(shí)別?？蓪?shí)施不同的方法(無線電測向、三角測量、功率遞減)來估算協(xié)調(diào)信標(biāo)I在信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)中的空間位置。例如，列舉使用信標(biāo)I之間互相交換的信號(hào)的功率來推導(dǎo)其相互之間的距離的估算。
此外，通信的信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)允許至少一組信標(biāo)I的時(shí)鐘的同步-由控制裝置2指定的協(xié)調(diào)信標(biāo)I發(fā)起；或一協(xié)調(diào)信標(biāo)I以定期方式無干擾地進(jìn)行。有利地，當(dāng)控制裝置2位于至少一組信標(biāo)I的范圍之外，或者此刻被接在包含例如配置軟件的遠(yuǎn)程用戶終端上時(shí)，這至少一組信標(biāo)I的時(shí)鐘的同步可由協(xié)調(diào)信標(biāo)I保證。更一般地，協(xié)調(diào)信標(biāo)I可在不存在和/或存在控制裝置2的情況下作為同步時(shí)鐘使用。信標(biāo)I的同步(或更確切地,信標(biāo)I的時(shí)鐘)構(gòu)成決定動(dòng)畫或更一般地由信標(biāo)I產(chǎn)生的動(dòng)作的良好運(yùn)行的關(guān)鍵因素。這些信標(biāo)I代表了分布式系統(tǒng)，也就是說，連接為網(wǎng)絡(luò)的一組通信實(shí)體。通常認(rèn)為同期啟動(dòng)的兩時(shí)鐘從未保持同步。環(huán)境因素(例如溫度、壓力、海拔、供電電壓)的短期變化，或者長期變化(如時(shí)鐘相對(duì)于其它時(shí)鐘的磨損或疲勞等)，將造成或多或少重要的偏差(直到每天相差幾秒)。因此信標(biāo)I之間的同步是必不可少的。該同步的目的在于同步所有信標(biāo)I的動(dòng)畫周期和序列。為此，信標(biāo)I應(yīng)具有公共的時(shí)間概念?；谌謺r(shí)鐘、尤其是控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I的全局時(shí)鐘的共享的內(nèi)部同步(信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部)，允許使信標(biāo)I的所有時(shí)鐘保持同步。換言之，信標(biāo)I的時(shí)鐘具有共享的唯一且相同的全局時(shí)鐘作為公共的時(shí)間基準(zhǔn)。有利地，同步方法允許使信標(biāo)I的所有時(shí)鐘向同一時(shí)間基準(zhǔn)收斂。在一個(gè)實(shí)施方式中，該時(shí)間基準(zhǔn)可能與實(shí)際時(shí)間不同。在該情況下，其僅僅是滿足了信標(biāo)I的全部時(shí)鐘之間某種對(duì)準(zhǔn)的基準(zhǔn)。在接收同步幀時(shí)，各信標(biāo)I的時(shí)鐘嘗試盡可能接近基準(zhǔn)時(shí)鐘的拍頻(頻率)。同步幀可以例如在每隔幾秒發(fā)送，或在周期的每個(gè)起點(diǎn)被發(fā)送。在一個(gè)實(shí)施方式中,在接收到同步巾貞時(shí),信標(biāo)I借助鎖相環(huán)路(PLL Phase-LockedLoop)恢復(fù)基準(zhǔn)時(shí)鐘(控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I的基準(zhǔn)時(shí)鐘)的振蕩頻率。該P(yáng)LL允許借助同步幀使信標(biāo)I的時(shí)鐘頻率被隨動(dòng)控制(asservir)到基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率。因此，接收信標(biāo)I調(diào)節(jié)其時(shí)鐘的拍頻。在一個(gè)實(shí)施方式中，同步幀包括從周期的起點(diǎn)或從由例如控制裝置選擇的其它基準(zhǔn)開始經(jīng)過的時(shí)間單位數(shù)量(例如若干秒)。在另一實(shí)施方式中，同步幀包括控制裝置2的時(shí)鐘的被記錄在(基于例如控制裝置2所連接到的用戶終端的時(shí)間)預(yù)定時(shí)間窗中的印記(時(shí)間戳，timestamp)的數(shù)量。需注意，無線電信號(hào)的跳變時(shí)間可能導(dǎo)致信標(biāo)I的同步精度的不確定性。然而，鑒于信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)適度的空間擴(kuò)展，由于無線電信號(hào)的傳播速度導(dǎo)致該影響可忽略不計(jì)?？蔀橥綆膬?nèi)容提供校正(主要是補(bǔ)償)，以便可把由于傳輸信道產(chǎn)生的干擾考慮在內(nèi)。信標(biāo)I對(duì)同步幀的處理時(shí)間(在例如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的情況下)，可在每個(gè)信標(biāo)I (網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn))處獲得補(bǔ)償，從而使其不影響各信標(biāo)I的所有時(shí)鐘的同步的精度。實(shí)際上，由通過信標(biāo)I導(dǎo)致的延遲時(shí)間可以在向另一信標(biāo)I (網(wǎng)絡(luò)的另一節(jié)點(diǎn))轉(zhuǎn)送同步幀之前獲得校正。在非限定性的實(shí)施方式中，優(yōu)選地在星狀網(wǎng)絡(luò)中組織的信標(biāo)I的同步方法包括一按照周期T，在持續(xù)時(shí)段t期間(例如t=lms，T=ls)，由控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I發(fā)射同步幀的步驟；一一旦接收同步幀后，由信標(biāo)I把其時(shí)鐘與同步幀的內(nèi)容對(duì)準(zhǔn)的步驟；
一在圍繞周期T的時(shí)間2Xt，把信標(biāo)I設(shè)成“等待同步”模式的步驟，從而在同步幀的預(yù)期接收時(shí)刻之前或之后留下持續(xù)時(shí)間t ；一如果信標(biāo)I未接收到任何同步幀，則按照持續(xù)時(shí)間T+t，把信標(biāo)I設(shè)置為永久接收、直到接收到同步幀的步驟；一如果信標(biāo)I未接收到任何同步幀，則在持續(xù)時(shí)間n*T (其中n是預(yù)定的整數(shù)值)期間設(shè)成待機(jī)狀態(tài)、直到恢復(fù)前一步驟的步驟；在一個(gè)實(shí)施方式中，信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)包括一圍繞控制裝置2的星狀網(wǎng)絡(luò)；一圍繞協(xié)調(diào)信標(biāo)I的星狀網(wǎng)絡(luò)；一多個(gè)星狀網(wǎng)絡(luò)，分別圍繞本身圍繞控制裝置2的多個(gè)協(xié)調(diào)信標(biāo)。有利地，在星狀拓?fù)渲?，信?biāo)I被布置為同時(shí)接收從控制裝置2發(fā)射或從協(xié)調(diào)信標(biāo)I發(fā)射的同步幀。這尤其有助于高分辨率的同步，以及信標(biāo)I的能量自主(不存在同步幀的重發(fā)，且因此不過度使用邏輯處理單元和無線連接)。如果信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)具有環(huán)狀、樹狀、總線或網(wǎng)狀拓?fù)?，則優(yōu)選地考慮同步幀到達(dá)信標(biāo)I的時(shí)間(特別地，用于補(bǔ)償由同步幀的處理和/或傳播導(dǎo)致的等待時(shí)間)。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了確認(rèn)信標(biāo)I的同步，控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I向單一信標(biāo)同時(shí)發(fā)送同步驗(yàn)證請求。在該情況下，目標(biāo)信標(biāo)I其本身將通過傳送其識(shí)別碼、以及從其最后一次同步開始所經(jīng)過時(shí)間的時(shí)間戳或允許計(jì)算和驗(yàn)證該同步的其它任何參數(shù)來進(jìn)行響應(yīng)，從而確認(rèn)其良好的同步狀態(tài)。這允許控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I 一旦接收到該信息即可利用考慮到了由信標(biāo)I和由控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I所要求的與計(jì)算時(shí)間有關(guān)的不確定性的容限來驗(yàn)證相關(guān)信標(biāo)I被良好同步。在另一實(shí)施方式中，信標(biāo)I在分配給它的期限內(nèi)對(duì)該同步驗(yàn)證請求進(jìn)行響應(yīng)。該期限可在配置階段被預(yù)先設(shè)定，或者可根據(jù)知道其它信標(biāo)的識(shí)別碼的信標(biāo)I的識(shí)別碼被預(yù)先設(shè)定。有利地，這允許在一定時(shí)間內(nèi)按順序排列各信標(biāo)I對(duì)同時(shí)指向一組信標(biāo)I的同步驗(yàn)證請求的響應(yīng)。這尤其允許避免被詢問的各信標(biāo)I的不同響應(yīng)之間的干擾。在變型中，信標(biāo)I以稍微不同的頻率發(fā)射。更一般地，控制裝置2和信標(biāo)I之間的通信方法包括群組的概念，從而允許使控制裝置2針對(duì)多個(gè)信標(biāo)I操作，而沒有在與這些信標(biāo)I的無線電交流中產(chǎn)生干擾的風(fēng)險(xiǎn)。LBT 協(xié)議(Listen Before Talk,或也是 Listen Before Transmit)是這樣的方法的例子。優(yōu)選地，同步驗(yàn)證請求由控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)，以定期的方式(例如，每隔m個(gè)同步幀，其中m是預(yù)定的整數(shù))向各信標(biāo)I發(fā)送，從而能在給定的時(shí)間段內(nèi)向所有信標(biāo)I詢問。該周期可根據(jù)信標(biāo)I的時(shí)鐘偏差進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，信標(biāo)I的同步方法不影響信標(biāo)I的能量自主(例如對(duì)信標(biāo)I的無線電通信模塊12的最小使用)，能量自主更主要針對(duì)照明元件151、156。需注意，也可以使用信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)外部的時(shí)鐘(例如，GPS (Global PositioningSystem全球定位系統(tǒng))時(shí)間),但會(huì)不利于信標(biāo)I的能量自主。在一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)I未同步化的情況下，控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I可決定某一動(dòng)作。該動(dòng)作可以例如是
一對(duì)未同步的信標(biāo)I的識(shí)別碼的記錄。該存儲(chǔ)的信息可以隨后向用戶傳送，作為概述、統(tǒng)計(jì)和維護(hù)信息；一通過為信標(biāo)I安排例如一個(gè)特定動(dòng)畫序列，向用戶指示未同步的信標(biāo)I。需注意，信標(biāo)I的故障(例如失同步、信息故障)僅影響該信標(biāo)1，而不會(huì)對(duì)其它信標(biāo)I產(chǎn)生任何影響。當(dāng)信標(biāo)I在網(wǎng)絡(luò)中剛被識(shí)別時(shí)，該信標(biāo)在至少等于分隔兩個(gè)同步幀的持續(xù)時(shí)間的時(shí)段期間被設(shè)成等待同步，從而在隨后且在必要時(shí)能夠與其它信標(biāo)I的燈光動(dòng)畫的進(jìn)行同步地啟動(dòng)其燈光動(dòng)畫的執(zhí)行。如果出于某種原因，例如在缺失燈光的情況下儲(chǔ)能裝置111放電之后，協(xié)調(diào)信標(biāo)I不再處于發(fā)射同步幀的狀態(tài)，則協(xié)調(diào)信標(biāo)的功能被根據(jù)與其識(shí)別號(hào)有關(guān)的選擇過程、其空間位置、或者在由控制裝置2對(duì)信標(biāo)I的配置階段借助于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品預(yù)先編程的任何其它判定標(biāo)準(zhǔn)而被分配給另一信標(biāo)I。這尤其允許保證在協(xié)調(diào)信標(biāo)I的故障的情況下，信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的同步的連續(xù)性。當(dāng)群組中的信標(biāo)I在預(yù)定的期限內(nèi)未接收到同步幀，或未接收到連續(xù)的P個(gè)同步幀(其中P是預(yù)定的整數(shù)值)時(shí)，協(xié)調(diào)信標(biāo)I被判定發(fā)生故障。在一個(gè)實(shí)施方式中,加載于信標(biāo)I的存儲(chǔ)器中的指令程序取決于從傳感器系統(tǒng)米集的數(shù)據(jù)。傳感器系統(tǒng)的元件的例子是=RFID設(shè)備、環(huán)境發(fā)光度檢測器、回轉(zhuǎn)儀、傾斜計(jì)、傳聲器、溫度計(jì)、氣壓表、光度計(jì)、濕度計(jì)、雨量計(jì)、水平檢測器、存在檢測器、位置斷路器、鐘表、計(jì)速器、天線或煙霧檢測器。舉例而言，這允許例如根據(jù)時(shí)間、人的存在/不存在、人的移動(dòng)速度來執(zhí)行燈光動(dòng)畫。還需注意，控制裝置2或協(xié)調(diào)信標(biāo)I可無條件地或在可能的情況下,通過接收來自傳感器的信息來一控制在網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)I上從一個(gè)動(dòng)畫周期向另一周期的過渡；或者一為動(dòng)畫序列提供修改，例如使燈光強(qiáng)度(或色調(diào))適應(yīng)于信標(biāo)I周圍的環(huán)境發(fā)光度(或噪聲)。其它動(dòng)作可結(jié)合到信標(biāo)I的網(wǎng)絡(luò)的燈光動(dòng)畫(例如開門、讀取音頻文件、開啟警報(bào))。以上描述的方法具有一定數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。它實(shí)際上允許先進(jìn)的管理(信標(biāo)I的先進(jìn)配置)、動(dòng)態(tài)的編程(任何時(shí)刻都可編程的網(wǎng)絡(luò))以及燈信標(biāo)I的同步(同步的燈光動(dòng)畫)。
權(quán)利要求
1.一種信標(biāo)系統(tǒng)，包括信標(biāo)(I )，所述信標(biāo)(I)具有電能提供模塊(11 )、無線電通信模塊(12)、邏輯處理單元(13)，該系統(tǒng)的特征在于，所述邏輯處理單元包括存儲(chǔ)器和與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的時(shí)鐘，并且所述電能提供裝置(11)包括發(fā)電機(jī)(110 )和能量存儲(chǔ)裝置(111)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括信標(biāo)(I)的控制裝置(2)，所述控制裝置(2)包括無線電通信模塊(25)、輸入裝置(24)以及包括時(shí)鐘和存儲(chǔ)器的中央處理單元(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(2)的時(shí)鐘是基準(zhǔn)時(shí)鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(2)還包括被布置為允許該控制裝置(2)與用戶終端通信的通信接口(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，用戶終端被布置為通過計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來在控制裝置(2)的存儲(chǔ)器中加載指令程序。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(2)被布置為允許在信標(biāo)(I)的存儲(chǔ)器中加載指令程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，指令程序取決于從傳感器系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(2)被布置為使信標(biāo)Cl)的時(shí)鐘與控制裝置的時(shí)鐘同步。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括組成無線網(wǎng)絡(luò)的一組信標(biāo)(I)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，無線網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)信標(biāo)(I)，協(xié)調(diào)信標(biāo)Cl)的時(shí)鐘代替控制裝置(2)的時(shí)鐘充當(dāng)基準(zhǔn)時(shí)鐘。
11.一種借助于至少一個(gè)信標(biāo)(I)的信標(biāo)設(shè)置方法，所述信標(biāo)具有電能提供模塊(11)、無線電通信模塊(12)、邏輯處理單元(13)，所述方法的特征在于包括 -把一種能量形式轉(zhuǎn)換為電能的步驟； -存儲(chǔ)電能的步驟； -使邏輯處理單元(13)中包含的時(shí)鐘與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的步驟； -由信標(biāo)(I)執(zhí)行邏輯處理單元(13)中包含的存儲(chǔ)器中包含的指令程序的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括信標(biāo)(I)與控制裝置(2)通信的通信步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，通信步驟包括允許把指令程序從控制裝置(2)向信標(biāo)(I)的存儲(chǔ)器加載的配置步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，同步的步驟包括 -信標(biāo)(I)接收同步幀； -借助于接收到的同步幀，隨動(dòng)控制信標(biāo)(I)的時(shí)鐘頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，同步的步驟還包括同步驗(yàn)證步驟。
全文摘要
一種信標(biāo)系統(tǒng)，包括信標(biāo)(1)，信標(biāo)具有電能提供模塊(11)、無線電通信模塊(12)、邏輯處理單元(13)，邏輯處理單元包括存儲(chǔ)器和與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的時(shí)鐘，電能提供裝置(11)包括發(fā)電機(jī)(110)和能量存儲(chǔ)裝置(111)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103026793SQ201180035762
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者米歇爾·皮卡列洛 申請人:米歇爾·皮卡列洛