阅读说明：本技术 使用多个电气装置对对象进行多维定位 (Multi-dimensional localization of objects using multiple electrical devices ) 是由 弗拉杰什·乌彭德拉巴伊·帕特尔 李奥纳多·恩里克·马图特 于 2018-05-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于定位某一空间范围内的对象的系统，该系统可包括多个电气装置，其中每个电气装置都包括收发器。该系统还可包括可通信地耦接到电气装置的控制器。该控制器可指示电气装置使用收发器在空间范围内广播多个第一信号。控制器还可收集与由电气装置的收发器所接收的多个第二信号相关联的数据，其中第二信号由对象响应于第一信号而发送。控制器还可使用数据来确定对象在空间范围内的多维位置。(The present invention relates to a system for locating objects within a spatial range, which may comprise a plurality of electrical devices, wherein each electrical device comprises a transceiver. The system may also include a controller communicatively coupled to the electrical device. The controller may instruct the electrical device to broadcast a plurality of first signals over a spatial range using the transceiver. The controller may also collect data associated with a plurality of second signals received by the transceiver of the electrical device, wherein the second signals are transmitted by the object in response to the first signals. The controller may also use the data to determine a multi-dimensional position of the object within the spatial range.)

使用多个电气装置对对象进行多维定位

相关申请的交叉引用

本专利申请依据35U.S.C.§119要求2017年5月4日提交的标题为“Multi-Dimensional Location of an Object Using Multiple Light Fixtures(使用多个灯具对对象进行多维定位)”的美国临时专利申请序列号62/501,479的优先权，该申请的全部内容据此以引用方式并入本文。

技术领域

本文所述的实施方案整体涉及定位空间中的对象，并且更具体地涉及用于使用多个电气装置定位空间中的对象的系统、方法和装置。

背景技术

使用不同的方法来定位某一空间范围内的对象。例如，当涉及信号(例如射频(RF)信号)时，可测量每个信号的飞行时间(ToF)以帮助确定对象在某一空间范围内的位置。在此类情况下，仅使用固定数量的信道。此外，在此类情况下，对于是否正确接收到信号没有确认或验证。此外，本领域当前使用信号来定位对象的实施方案难以确定对象的二维坐标或三维坐标。

发明内容

一般来讲，在一个方面，本公开涉及用于定位某一空间范围内的对象的系统。该系统可包括多个电气装置，其中每个电气装置都包括收发器。该系统还可包括可通信地耦接到电气装置的控制器。控制器可指示电气装置使用收发器在空间范围内广播多个第一信号。控制器还可收集与由电气装置的收发器所接收的多个第二信号相关联的数据，其中第二信号由对象响应于第一信号而发送。控制器还可使用该数据来确定对象在该空间范围内的多维位置。

在另一方面，本公开总体涉及位于某一空间范围内的对象。该对象可包括通信模块，该通信模块被配置成从第一电气装置接收第一信号。通信模块还可被配置成解释第一信号。通信模块还可被配置成响应于第一信号来生成第二信号，其中第二信号包括对象的标识和第一时间戳。通信模块还可被配置成将第二信号广播到电气装置。第二信号可由第一电气装置接收并且被电气装置的第一其余部分忽略。第二信号可由耦接到第一电气装置的控制器用于确定对象在该空间范围内的位置。

在又一方面，本公开总体涉及用于定位某一空间范围内的对象的控制器。控制器可包括可通信地耦接到位于该空间范围内的多个电气装置的控制引擎。控制引擎可指示第一电气装置在该空间范围内广播第一信号。控制引擎还可接收与来自第一电气装置的第二信号相关联的第一数据，其中第二信号由对象响应于第一信号而发送。控制引擎还可指示第二电气装置在该空间范围内广播第三信号。控制引擎还可接收与来自第二电气装置的第四信号相关联的第二数据，其中第四信号由对象响应于第三信号而发送。控制引擎还可使用第一数据和第二数据确定对象在该空间范围内的多维位置。

根据以下

具体实施方式

和所附权利要求书，这些及其他方面、目的、特征和实施方案将显而易见。

附图说明

附图仅示出了使用多个电气装置来对对象进行多维定位的示例性实施方案，因此不应认为是对其范围的限制，因为使用多个电气装置来对对象进行多维定位可允许其他同样有效的实施方案。附图中示出的元件和特征部未必按比例绘制，而是将重点放在清楚地说明示例性实施方案的原理上。另外，某些尺寸或定位可被放大以有助于在视觉上传达此类原理。在附图中，附图标记表示相似或对应但不一定相同的元件。

图1示出了根据某些示例性实施方案的包括电气装置的系统的示意图。

图2示出了根据某些示例性实施方案的计算装置。

图3A和图3B分别示出了根据某些示例性实施方案的其中定位某一空间范围内的对象的系统的侧视图和顶视图。

图4示出了根据某些示例性实施方案的由一个灯具发送信号时的图3A和图3B的系统。

图5示出了根据某些示例性实施方案的由对象发送返回信号时的图3A-4的系统。

图6示出了根据某些示例性实施方案的由另一个灯具发送另一信号时的图3A-4的系统。

图7示出了根据某些示例性实施方案的由对象发送另一返回信号时的图3A-4的系统。

图8示出了根据某些示例性实施方案的由另一个灯具发送再一信号时的图3A-4的系统。

图9示出了根据某些示例性实施方案的由对象发送再一返回信号时的图3A-4的系统。

图10示出了根据某些示例性实施方案的由如图3A-9所示的灯具发送和接收的各种信号的时间线。

示例性实施方案的具体实施方式

本文讨论的示例性实施方案涉及用于使用多个电气装置对对象进行多维定位的系统、方法和装置。虽然本文将示例性实施方案描述为使用多个灯具定位某一空间范围内的对象，但示例性实施方案还可以使用多种其他电气装置中的一种或多种作为灯具的补充或替代方案。此类其他电气装置可包括但不限于灯开关、控制面板、壁装电源插座、烟雾检测器、CO₂监测器、运动检测器、破碎玻璃传感器和照相机。

此外，虽然示例性实施方案使用以下参考图3A-10更详细地描述的ToF三边测量方法来确定对象在某一空间范围内的位置，但其他定位方法(包括但不限于三角测量方法(例如，到达角度、离开角度))可与示例性实施方案一起使用。利用三角测量，不是测量每个信号在对象与天线之间行进的距离和/或时间，而是测量信号的角度，并且使用这些角度来确定对象的位置。另外，其他三边测量方法(诸如测量在对象与天线之间行进的信号所行进的距离)可与示例性实施方案一起使用。

示例性实施方案可用于具有任何尺寸和/或位于任何环境(例如，室内、室外、危险、无危险、高湿度、低温、腐蚀性、无菌、高振动)中的某一空间范围。此外，虽然本文所述的信号是射频(RF)信号，但示例性实施方案可与许多其他类型的信号中的任一种一起使用，包括但不限于可见光信号、LiFi、WiFi、蓝牙、RFID、紫外线、微波和红外信号。

本文所述的电气装置的示例性实施方案，可使用多种不同类型光源中的一种或多种，包括但不限于发光二极管(LED)光源、荧光光源、有机LED光源、白炽光源和卤素光源。因此，本文所述的电气装置，即使在危险位置，也不应被视为限于特定类型的光源。

用户可以是在某一空间范围内与电子装置和/或对象进行交互的任何人。具体地，用户可对与使用示例性实施方案的系统相关联的一个或多个部件(例如，控制器、网络管理器)进行编程、操作和/或连接。用户的示例可以包括但不限于工程师、电工、仪器和控制技术人员、机械师、操作员、咨询员、承包商、资产与网络管理人员、制造商的代表。

如本文所定义，对象可以是任何一个单元或一组单元。对象可以自己移动、能够被移动，或者可以是静止的。对象的示例可以包括但不限于人(例如，用户、访客、员工)、部件(例如，马达定子、覆盖件)、一件设备(例如，风扇、容器、桌子、椅子)或设备的一组部件(例如，堆放了库存产品的托盘)。

示例性实施方案提供了对象在某一空间范围内的高度精确的二维或三维位置。另外，示例性实施方案可提供高位置精度(例如，与使用RSSI(接收信号强度指示器)相比)。此外，如果用户期望高水平的数据安全性，则示例性实施方案提供这种安全性。根据需要使用较低的功率，示例性实施方案也更可靠。

在某些示例性实施方案中，用于对对象进行多维定位的电气装置必须满足某些标准和/或要求。例如，国家电气规范(NEC)、国家电气制造商协会(NEMA)、国际电工委员会(IEC)、联邦通信委员会(FCC)，以及电气电子工程师协会(IEEE)制定了电气封装件(例如，灯具)、接线和电气连接的标准。本文所述的示例性实施方案的使用在需要时符合(并且/或者允许对应装置符合)此类标准。在一些(例如，PV太阳能)应用中，本文所述的电气外罩可满足特定于该应用的其他标准。

如果描述了附图中的某个部件但未在该附图中明确示出或标记该部件，则用于另一附图中的对应部件的标号可推断出该部件。相反，如果标记了附图中的某个部件但未对其进行描述，则此类部件的描述可与另一附图中对应部件的描述基本相同。用于本文附图中各种部件的编号方案使得每个部件均为三位数字，并且其他附图中的对应部件具有相同的最后两位数字。对于本文所示和所述的任何图，一种或多种部件可被省略、添加、重复和/或取代。因此，在特定图中示出的实施方案不应被视为限于此图中所示的部件的具体布置。

进一步，除非明确指出，否则特定实施方案(例如，如本文附图所示)不具有特定特征部或部件的说明并不意味着此类实施方案不能够具有此类特征部或部件。例如，就本文中的当前或将来的权利要求而言，被描述为不包括在一个或多个特定附图所示出的示例性实施方案中的特征部或部件能够包括在与本文中的此类一个或多个特定附图相对应的一个或多个权利要求中。

下文将参考附图更完整地描述使用多个电气装置对对象进行多维定位的示例性实施方案，附图中示出了使用多个电气装置对对象进行多维定位的示例性实施方案。然而，使用多个电气装置对对象进行多维定位可以以许多不同的形式体现，并且不应理解为限于本文所述的示例性实施方案。相反，提供这些示例性实施方案以便本公开将是周密且完整的，并且将向本领域普通技术人员完全传达使用多个电气装置对对象进行多维定位的范围。为确保一致性，各图中相似但不一定相同的元件(有时也称为部件)以相似的附图标记表示。

诸如“第一”、“第二”、和“在…内”的术语仅仅用于将部件(部件的部分或部件的状态)彼此区分开。此类术语并不意在表示偏好或特定取向，并且不意在限制使用多个电气装置对对象进行多维定位的实施方案。在以下对示例性实施方案的详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的更透彻的理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的特征以便避免不必要地使描述复杂化。

图1示出了根据某些示例性实施方案的包括多个电气装置102的系统100的示意图。系统100可包括一个或多个对象160、用户150、网络管理器180和多个电气装置102。每个电气装置102(例如，电气装置102-1)可包括控制器104、一个或多个可选天线175、可选开关145、电源140和多个电气装置部件142。控制器104可包括多个部件中的一个或多个。此类部件可包括但不限于控制引擎106、通信模块108、定时器110、电源模块112、存储库130、硬件处理器120、存储器122、收发器124、应用接口126，和可选地，安全模块128。

图1中所示的部件不是穷举性的，并且在一些实施方案中，图1中所示的部件中的一个或多个可以不包括在示例性电气装置102中。示例性电气装置102的任何部件都可是分立的，或与电气装置102的一个或多个其他部件组合。例如，系统100中的每个电气装置102都可具有其自身的控制器104。或者，一个控制器104可用于控制系统中的多个电气装置102。

用户150与上文定义的用户相同。使用者150可使用使用者系统(未示出)，该使用者系统可包括显示器(例如GUI)。用户150经由应用接口126(下文所述)与电气装置102的控制器104进行交互(例如，向控制器发送数据、从控制器接收数据)。用户150还可与网络管理器180和/或对象160中的一个或多个进行交互。用户150与电气装置102、网络管理器180、对象160之间的交互使用通信链路105进行。

每个通信链路105可包括有线(例如，1类电缆、2类电缆、电连接器)和/或无线(例如，Wi-Fi、可见光通信、蜂窝联网、蓝牙、WirelessHART、ISA100、电力线载波、RS485、DALI)技术。例如，通信链路105可为(或包括)耦接到电气装置102的外壳103并耦接到网络管理器180的一个或多个电导体。通信链路105可在电气装置102、用户150和网络管理器180之间传输信号(例如，功率信号、通信信号、控制信号、数据)。相比之下，系统100的电气装置102可使用定位信号195与一个或多个对象160进行交互，如下所述。一个或多个对象160可使用通信链路105与用户150和/或网络管理器180进行通信。

网络管理器180是控制包括至少一个电气装置102的控制器104的系统100的全部或一部分的装置或部件。网络管理器180可基本上类似于控制器104。另选地，网络管理器180可以包括除了下面描述的控制器104的特征之外或者从其改变的多个特征中的一个或多个。

如上所述，一个或多个对象160可以是多个人员和/或装置中的任一个。每个对象160都可包括通信装置190(有时也称为标签、信标或本领域已知的其他名称，这取决于通信装置190的配置)，该通信装置可从多个电气装置102接收RF信号195并随后将RF信号195发送至多个电气装置。通信装置190可包括多个部件(例如，收发器、天线、开关、电源模块)中的一个或多个和/或具有下文相对于控制器104和/或相关联的电气装置102所述的功能。例如，通信装置190可包括控制引擎、收发器和天线，以允许通信装置190利用系统100中的一个或多个电气装置102发送和接收RF信号195。

使用示例性实施方案，对象160的通信装置190可在预定的时间间隔处于睡眠模式，此时其保持醒着一段时间或直到通信装置190接收到由一个或多个电气装置102广播的RF信号195。当发生这种情况时，通信装置190可打开足够长的时间以解释初始RF信号195，然后响应于初始RF信号195而生成其自身的RF信号195并向电气装置102发送。该响应RF信号195可包括UUID以及对初始RF信号195和/或发送初始RF信号195的电气装置102的参考(例如，信号代码)。一旦通信装置190发送响应RF信号195，通信装置190就可返回到睡眠模式，从而节省相当大的电量。在本领域中，对象的通信装置190仅传输RF信号，这浪费了大量能量(例如，电池)。

在用电气装置102发送和接收RF信号195时，通信装置190可使用多个通信协议中的一个或多个。在某些示例性实施方案中，对象160可以包括电池(电源或电源模块的一种形式)，其用于至少部分地向对象160的其余部分中的一些或全部提供电力。

根据一个或多个示例性实施方案，用户150、网络管理器180、和/或其他电气装置102-N可使用应用接口126与电气装置102-1的控制器104进行交互。具体地，控制器104的应用接口126从/向用户150、网络管理器180和/或一个或多个其他电气装置102-N接收/发送数据(例如，信息、通信、指令)。在某些示例性实施方案中，用户150、网络管理器180和/或一个或多个其他电气装置102-N可以包括从/向控制器104接收/发送数据的接口。此类接口的示例可以包括但不限于：图形用户界面、触摸屏、应用程序编程界面、键盘、监测器、鼠标、web服务、数据协议适配器、一些其他硬件和/或软件，或它们的任何合适的组合。

在某些示例性实施方案中，控制器104、用户150、网络管理器180、和/或一个或多个其他电气装置102-N可以使用它们自己的系统或共享系统。此类系统可以是或包含基于互联网或基于内联网的计算机系统的形式，其能够与各种软件通信。计算机系统包括任何类型的计算装置和/或通信装置，包括但不限于控制器104。这种系统的示例可以包括但不限于具有局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网或内联网接入的台式计算机，具有LAN、WAN、互联网或内联网接入的膝上型计算机，智能电话、服务器、服务器群、Android装置(或等效装置)、平板电脑、智能电话和个人数字助理(PDA)。此类系统可对应于如下参照图2所述的计算机系统。

此外，如上所述，这种系统可具有对应的软件(例如，用户软件、控制器软件、网络管理器软件)。根据一些示例性实施方案，该软件可以在相同或单独的装置(例如，服务器、大型机、台式个人计算机(PC)、膝上型电脑、PDA、电视机、有线电视盒、***盒、信息亭、电话、移动电话或其他计算装置)上执行，并且可以通过通信网络(例如，互联网、内联网、外联网、LAN、WAN或其他网络通信方法)和/或通信信道与有线和/或无线区段耦接。一个系统的软件可以是系统100内的另一个系统的软件的一部分，或单独运行但与该另一系统的软件结合。

电气装置102-1可包括外壳103。外壳103可包括形成腔101的至少一个壁。在一些情况下，外壳103可被设计为符合任何适用的标准，使得电气装置102-1可位于特定环境(例如，危险环境)中。例如，如果电气装置102-1位于***性环境中，则外壳103可为防爆型。根据适用的行业标准，防爆外罩是被配置为包含从外罩内部发生或可以通过外罩传播的***的外罩。

电气装置102-1的外壳103可用于容纳电气装置102-1的一个或多个部件，包括控制器104的一个或多个部件。例如，如图1所示，控制器104(在这种情况下包括控制引擎106、通信模块108、定时器110、电源模块112、存储库130、硬件处理器120、存储器122、收发器124、应用接口126和可选安全模块128)、可选开关145、一个或多个可选天线175、电源140和电子装置部件142设置在由外壳103形成的腔101中。在另选的实施方案中，电气装置102-1的这些或其他部件中的任何一个或多个部件可以设置在外壳103上和/或远离外壳103。

存储库130可以是存储用于帮助控制器104与系统100内的用户150、网络管理器180、一个或多个对象160以及一个或多个其他电气装置102-N通信的软件和数据的持久存储装置(或装置组)。在一个或多个示例性实施方案中，存储库130存储一个或多个协议132和对象数据134。协议132可以是控制器104的控制引擎106基于某个时间点的某些条件遵循的任何过程(例如，一系列方法步骤)和/或其他类似的操作过程。协议132还可以包括用于在控制器104和用户150、网络管理器180、一个或多个其他电气装置102-N以及一个或多个对象160之间发送和/或接收数据的多个通信协议中的任何一个协议。通信协议132中的一个或多个协议可以是时间同步协议。此类时间同步协议的示例可以包括但不限于高速可寻址远程换能器(HART)协议、无线HART协议和国际自动化协会(ISA)100协议。这样，通信协议132中的一个或多个协议可向在系统100内传输的数据提供安全层。

对象数据134可为与可通信地耦接到控制器104的每个对象160相关联的任何数据。此类数据可包括但不限于对象160的制造商、对象160的型号、对象160的通信能力、对象160的最后已知位置和对象160的年龄。存储库130的示例可以包括但不限于：数据库(或多个数据库)、文件系统、硬盘驱动器、闪存存储器、某种其他形式的固态数据存储，或它们的任何合适的组合。根据一些示例性实施方案，存储库130可以位于多个物理机器上，每个物理机器存储协议132和/或对象数据134中的全部或一部分。每个存储单元或装置可以物理地位于相同或不同的地理位置。

存储库130可以操作地连接到控制引擎106。在一个或多个示例性实施方案中，控制引擎106包括与系统100中的用户150、网络管理器180、对象160和其他电气装置102-N通信的功能。更具体地，控制引擎106向存储库130发送信息和/或从存储库接收信息，以便与用户150、网络管理器180、对象160和其他电气装置102-N通信。如下所述，在某些示例性实施方案中，存储库130还可以可操作地连接到通信模块108。

在某些示例性实施方案中，控制器104的控制引擎106控制控制器104的一个或多个部件(例如，通信模块108、定时器110、收发器124)的操作。例如，当控制器104与系统100中的另一个部件(例如，对象160、用户150)之间没有通信时，或者当控制器104与系统100中的另一个部件之间的通信遵循规则模式时，控制引擎106可以将通信模块108置于“睡眠”模式。在这种情况下，通过仅在需要通信模块108时才启用通信模块108来节省控制器104消耗的电力。

又如，控制引擎106可以指示定时器110何时提供当前时间、开始跟踪时间段和/或执行定时器110的能力范围内的另一功能。又如，控制引擎106可以指示收发器124向系统100中的一个或多个对象160发送RF信号195和/或停止发送RF信号195。该示例提供了控制引擎106可以节省控制器104和系统100的其他部件(例如，对象160)所使用的电力的另一实例。

控制引擎106可确定在尝试定位对象160时何时广播一个或多个RF信号195。为了节省能量，控制引擎106不会持续广播RF信号195，而是仅在离散的时间进行。控制引擎106可基于多个因素中的一个或多个来广播RF信号195，这些因素包括但不限于时间的流逝、事件的发生、来自用户150的指令以及从网络管理器180接收到的命令。控制引擎106可与一个或多个其他电气装置102-N中的控制器104进行协调和/或直接控制一个或多个其他电气装置102-N以广播多个RF信号195。控制引擎106还可确定由对象160响应于由电气装置102-1所广播的RF信号195而广播的一个或多个RF信号195的ToF。

在一些情况下，电气装置102-1的控制引擎106(或者在一些情况下，与控制器104通信的网络管理器180)可基于由对象160响应于由电气装置102广播的多个RF信号195而发送的多个RF信号195来定位对象160。为了实现这一点，控制引擎106获得由对象160广播的多个RF信号195(直接和/或从来自一个或多个其他电子装置102-N的另一个控制引擎106)，并使用一个或多个协议132和/或算法(存储在存储库130中的数据的一部分)来确定对象160的多维位置。

例如，控制引擎106使用的协议和/或算法可以要求控制引擎106通过准确确定每个RF信号195何时被电气装置发送以及每个相应RF信号何时被电气装置102接收来确定每个RF信号195的ΔToF。使用对象160处理接收到的每个RF信号195并作为响应生成每个相应RF信号195的时间量的值，以及发送和接收RF信号195的每个电子装置102的已知位置，可以确定对象160的精确多维位置。

如果使用两个电气装置102，并且如果这两个电气装置102中的每一个仅具有单个通信点(例如，天线175)，则可由控制引擎106获得对象160的二维位置。如果使用三个或更多个电气装置102，则可由控制引擎106获得对象160的三维位置。类似地，如果仅使用了两个电气装置102，并且如果这些电气装置中的一个或两个具有多个通信点(例如，天线175)，则可由控制引擎106在三维中限定对象160的位置。下文参考图3A-6提供了这种方法如何工作的一个示例。

控制引擎106可向用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N以及一个或多个对象160提供控制、通信，和/或其他类似的信号。类似地，控制引擎106可从用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N以及一个或多个对象160接收控制、通信，和/或其他类似的信号。控制引擎106可自动地与每个对象160通信(例如，基于存储在存储库130中的一个或多个算法)和/或基于使用RF信号195从另一装置(例如，网络管理器180、另一电气装置102)接收的控制、通信和/或其他类似的信号。控制引擎106可包括印刷电路板，硬件处理器120和/或控制器104的一个或多个分立部件定位在该印刷电路板上。

在某些示例性实施方案中，控制引擎106可包括接口，该接口使得控制引擎106能够与电气装置102-1的一个或多个部件(例如，电源140)通信。例如，如果电气装置102-1的电源140根据IEC标准62386工作，则电源140可包括数字可寻址照明接口(DALI)。在此类情况下，控制引擎106还可包括实现与电气装置102-1内的电源140通信的DALI。这样的接口可以与用于在控制器104和用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和对象160之间通信的通信协议132结合地运行或独立地运行。

控制引擎106(或控制器104的其他部件)还可包括执行其功能的一个或多个硬件和/或软件架构部件。这些部件可包括但不限于通用异步接收器/发射器(UART)、串行***设备接口(SPI)、直接附接容量(DAC)存储装置、模数转换器、内部集成电路(I²C)和脉宽调制器(PWM)。

通过使用示例性实施方案，虽然控制器104的至少一部分(例如，控制引擎106、定时器110)总是开启的，但是控制器104和对象160的其余部分在它们不被使用时可以处于睡眠模式。此外，控制器104还可以控制系统100中的一个或多个其他电气装置102-N的某些方面(例如，向对象160发送RF信号195和从对象接收RF信号195)。

系统100的通信网络(使用通信链路105)可具有任何类型的网络架构。例如，系统100的通信网络可以是网状网络。又如，系统100的通信网络可以是星形网络。当控制器104包括储能装置(例如，作为电源模块112的一部分的电池)时，可在系统100的操作中节省更多的电力。此外，使用时间同步通信协议132，在控制器104与用户150、网络管理器180和其他电气装置102-N之间传输的数据可以是安全的。

控制器104的通信模块108确定并实现当控制引擎106与用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和/或一个或多个对象160通信(例如，向其发送信号，从其接收信号)时使用的通信协议(例如，来自存储库130的协议132)。在一些情况下，通信模块108访问对象数据134以确定哪个通信协议在对象160对于由控制引擎106发送的RF信号195的能力范围内。此外，通信模块108可以解释由控制器104接收的通信(例如RF信号195)的通信协议，使得控制引擎106可以解释该通信。

通信模块108可以直接向存储库130发送数据(例如，协议132、对象数据134)和/或直接从该存储库检索数据。另选地，控制引擎106可以促进通信模块108和存储库130之间的数据传输。通信模块108还可以对由控制器104发送的数据提供加密，并对由控制器104接收的数据提供解密。通信模块108还可以提供关于从控制器104发送和由该控制器接收的数据的多个其他服务中的一个或多个服务。此类服务可以包括但不限于：数据分组路由信息和在数据中断的情况下要遵循的过程。

控制器104的定时器110可以跟踪定时器时间、时间间隔、时间量和/或任何其他时间测量。定时器110还可以计算事件的发生次数，无论是否与时间有关。另选地，控制引擎106可以执行计数功能。定时器110能够同时跟踪多个时间测量。定时器110可同时测量多个RF信号195的ToF。定时器110可以基于从控制引擎106接收的指令，基于从用户150接收的指令，基于在用于控制器104的软件中编程的指令，基于一些其他条件，或从某些其他部件，或从它们的任何组合来跟踪时间段。

控制器104的电源模块112向控制器104的一个或多个其他部件(例如，定时器110、控制引擎106)供电。此外，在某些示例性实施方案中，电源模块112可以向电气装置102的电源140供电。电源模块112可包括多个单个或多个分立部件(例如，晶体管、二极管、电阻器)中的一个或多个，和/或微处理器。电源模块112可以包括印刷电路板，微处理器和/或一个或多个分立部件定位在该印刷电路板上。

电源模块112可以包括(例如，通过电缆)从电气装置102外部的源接收功率，并生成可由控制器104的其他部件和/或电源140使用的类型(例如，交流电、直流电)和电平(例如，12V、24V、120V)的电力的一个或多个部件(例如，变压器、二极管桥、逆变器、转换器)。除此之外或另选地，电源模块112本身可以是功率源，以向控制器104的其他部件和/或电源140提供信号。例如，电源模块112可以是电池。又如，电源模块112可为局部光伏发电系统。

控制器104的硬件处理器120执行根据一个或多个示例性实施方案的软件。具体地，硬件处理器120可执行控制引擎106或控制器104的任何其他部分上的软件，以及用户150、网络管理器180和/或一个或多个其他电气装置102-N所使用的软件。在一个或多个示例性实施方案中，硬件处理器120可为集成电路、中央处理单元、多核处理芯片、包括多个多核处理芯片的多芯片模块，或其他硬件处理器。硬件处理器120以其他名称为人所知，包括但不限于：计算机处理器、微处理器和多核处理器。

在一个或多个示例性实施方案中，硬件处理器120执行存储在存储器122中的软件指令。存储器122包括一个或多个高速缓存存储器、主存储器和/或任何其他合适类型的存储器。根据一些示例性实施方案，存储器122相对于硬件处理器120离散地位于控制器104内。在某些配置中，存储器122可以与硬件处理器120集成。

在某些示例性实施方案中，控制器104不包括硬件处理器120。在这种情况下，例如，控制器104可以包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)，和/或一个或多个集成电路(IC)。使用FPGA、IGBT、IC和/或本领域已知的其他类似装置允许控制器104(或其部分)可编程并且根据某些逻辑规则和阈值工作而无需使用硬件处理器。另选地，FPGA、IGBT、IC和/或类似装置可以与一个或多个硬件处理器120一起使用。

控制器104的收发器124可以发送和/或接收控制和/或通信信号。具体地，收发器124可用于在控制器104与用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和/或对象160之间传输数据。收发器124可使用有线技术和/或无线技术。收发器124可以以这样的方式配置，使得收发器124发送和/或接收的控制和/或通信信号可以由作为用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和/或对象160的一部分的另一个收发器接收和/或发送。

当收发器124使用无线技术时，收发器124可以在发送信号和接收信号时使用任何类型的无线技术。此类无线技术可以包括但不限于：Wi-Fi、可见光通信、蜂窝网络和蓝牙。收发器124可以在发送和/或接收信号(包括RF信号195)时使用任何数量的合适的通信协议(例如，ISA100、HART)中的一个或多个。此类通信协议可以存储在存储库130的协议132中。此外，用于用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和/或对象160的任何收发器信息可以是存储库130的对象数据134(或类似区域)的一部分。

可选地，在一个或多个示例性实施方案中，安全模块128确保控制器104、用户150、网络管理器180、其他电气装置102-N和/或对象160之间的交互。更具体地，安全模块128基于验证通信源的身份的安全密钥来验证来自软件的通信。例如，用户软件可以与安全密钥相关联，该安全密钥使得用户150的软件能够与电气装置102-1的控制器104交互。此外，在一些示例性实施方案中，安全模块128可以限制信息的接收、信息请求和/或对信息的访问。

如上所述，除了控制器104及其部件之外，电气装置102-1还可包括电源140和一个或多个电气装置部件142。电气装置102-1的电气装置部件142为通常存在于电气装置102-1中以允许电气装置102-1操作的装置和/或部件。电气装置部件142可为电的、电子的、机械的，或它们的任何组合。电气装置102-1可具有任何数量和/或任何类型的电气装置部件142中的一个或多个。例如，当电气装置102-1是灯具时，此类电气装置部件142的示例可以包括但不限于：光源、光引擎、散热器、电导体或电缆、端子块、透镜、漫射器、反射器、通风装置、导流板、调光器和电路板。

电气装置102-1的电源140向一个或多个电气装置部件142供电。电源140可以与控制器104的电源模块112基本上相同或不同。电源140可包括多个单个或多个分立部件(例如，晶体管、二极管、电阻器)中的一个或多个，和/或微处理器。电源140可以包括印刷电路板，微处理器和/或一个或多个分立部件定位在该印刷电路板上。

电源140可以包括从控制器104的电源模块112接收电力(例如，通过电缆)或向其发送电力的一个或多个部件(例如，变压器、二极管电桥、逆变器、转换器)。电源可产生可由此类电源的接收方(例如，电气装置部件142、控制器106)使用的类型(例如，交流、直流)和电平(例如，12V、24V、120V)的电力。除此之外或另选地，电源140可以从电气装置102-1外部的源接收电力。除此之外或另选地，电源140本身可以是电源。例如，电源140可以是电池、局部光伏发电系统，或一些其他独立的电源。

如上所述，电气装置102可包括一个或多个天线175。天线175是将电力转换为RF信号195(用于传输)和将RF信号195转换为电力(用于接收)的电气装置。在传输中，当涉及多个天线175时，无线电发射器(例如，收发器124)通过可选开关145向天线175的端子提供以射频振荡的电流(即，高频交流电(AC))，并且天线175将来自电流的能量作为RF信号195辐射。在接收中，天线175(当包括在电气装置102中时)拦截RF信号195的一些电力，以便在其端子处产生微小的电压，该电压在某些情况下通过可选开关145施加到接收器(例如，收发器124)而被放大。

天线175通常可由电导体的布置构成，该电导体彼此电连接(通常通过传输线)以形成天线175的主体。天线175的主体电耦接到收发器124。由收发器124强制通过天线175的主体的电子振荡电流将在主体周围产生振荡磁场，同时电子的电荷也沿着天线175的主体产生振荡电场。这些时变场作为移动横向RF信号195(通常为电磁场波)从天线175辐射到空间中。相反，在接收期间，传入RF信号195的振荡电场和磁场对天线175的主体中的电子施加力，使得天线175的主体的一些部分来回移动，从而在天线175中产生振荡电流。

在某些示例性实施方案中，天线175可设置在电气装置102的任何部分处、之内或之上。例如，天线175可设置在电气装置102的外壳103上并且远离电气装置102延伸。又如，天线175可被嵌入注塑到电气装置102的透镜中。又如，天线175可被两次注射模制到电气装置102的外壳103中。又如，天线175可被粘合安装到电气装置102的外壳103上。又如，天线175可被移印到由电气装置102的外壳103形成的腔101内的电路板上。又如，天线175可为表面安装的芯片陶瓷天线。又如，天线175可为有线天线。

当存在作为电气装置102的一部分的多个天线175(或其他形式的多个通信点)时，也可存在可选开关145，其允许在给定时间点选择一个通信点。在这种情况下，每个天线175都可电耦接到开关145，该开关又电耦接到收发器124。可选开关145可为单个开关装置或彼此串联和/或并联布置的多个开关装置。开关145确定哪个天线175在任何特定时间点耦接到收发器124。开关145可具有一个或多个触点，其中每个触点具有打开状态(位置)和闭合状态(位置)。

在打开状态下，开关145的触点产生开放电路，这防止收发器124将RF信号195提供至电耦接到开关145的该触点的天线175或从其接收RF信号195。在闭合状态下，开关145的触点产生闭合电路，这允许收发器124将RF信号195提供至电耦接到开关145的该触点的天线175或从其接收RF信号195。在某些示例性实施方案中，开关145的每个触点的位置都由控制器104的控制引擎106控制。

如果开关145是单个装置，则开关145可具有多个触点。在任何情况下，在某些示例性实施方案中，开关145的仅一个触点可在任何时间点处为活动的(闭合的)。因此，在此类示例性实施方案中，当开关145的一个触点闭合时，开关145的所有其他触点是打开的。

图2示出了计算装置218的一个实施方案，该计算装置实现本文描述的各种技术中的一个或多个，并且其全部或部分地表示本文描述的根据某些示例性实施方案所述的元件。例如，计算装置218可在图1的电气装置102-1中以硬件处理器120、存储器122和存储库130以及其他部件的形式来实现。计算装置218是计算装置的一个示例，并且不旨在对计算装置的使用范围或功能和/或其可能的架构提出任何限制。计算装置218也不应被解释为对示例性计算装置218中示出的任一部件或部件组合有任何依赖性或要求。

计算装置218包括一个或多个处理器或处理单元214、一个或多个存储器/存储部件215、一个或多个输入/输出(I/O)装置216，以及允许各种部件和装置彼此通信的总线217。总线217表示若干类型的总线结构中的任一个中的一个或多个，包括：存储器总线或存储器控制器、***设备总线、加速图形端口，以及使用各种总线架构中的任一个总线架构的处理器或本地总线。总线217包括有线总线和/或无线总线。

存储器/存储部件215表示一个或多个计算机存储介质。存储器/存储部件215包括易失性介质(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性介质(诸如只读存储器(ROM)、闪存存储器、光盘、磁盘等)。存储器/存储部件215包括固定介质(例如，RAM、ROM、固定硬盘驱动器等)以及可移除介质(例如，闪存存储器驱动器、可移除硬盘驱动器、光盘等)。

一个或多个I/O装置216允许客户、实用程序或其他用户向计算装置218输入命令和信息，并且还允许将信息呈现给客户、实用程序或其他用户和/或其他部件或装置。输入装置的示例包括但不限于键盘、光标控制装置(例如，鼠标)、麦克风、触摸屏和扫描仪。输出装置的示例包括但不限于显示装置(例如，监测器或投影仪)、扬声器、到照明网络(例如，DMX卡)的输出、打印机和网卡。

本文在软件或程序模块的一般性语境中描述了各种技术。通常，软件包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。这些模块和技术的实现存储在某种形式的计算机可读介质上或在这些介质之间传输。计算机可读介质是可由计算装置访问的任何可用的一个非暂态介质或多个非暂态介质。以举例的方式而非限制，计算机可读介质包括“计算机存储介质”。

“计算机存储介质”和“计算机可读介质”包括在用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的任何方法或技术中实现的易失性介质和非易失性介质、可移除介质和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于：计算机可记录介质，诸如：RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或用于存储所需信息以及可由计算机访问的任何其他介质。

根据一些示例性实施方案，计算机装置218经由网络接口连接(未示出)连接到网络(未示出)(例如，LAN、WAN诸如互联网或任何其他类似类型的网络)。本领域的技术人员将理解，存在许多不同类型的计算机系统(例如，台式计算机、膝上型计算机、个人媒体装置、移动装置诸如蜂窝电话或个人数字助理，或能够执行计算机可读指令的任何其他计算系统)，并且前述输入和输出装置在其他示例性实施方案中采取现在已知或以后开发的其他形式。一般来讲，计算机系统218至少包括实践一个或多个实施方案所必需的最小处理、输入和/或输出装置。

此外，本领域的技术人员将理解，在某些示例性实施方案中，前述计算机装置218的一个或多个元件位于远程位置并且通过网络连接到其他元件。此外，一个或多个实施方案在具有一个或多个节点的分布式系统上实现，其中实现的每个部分(例如，控制引擎106)位于分布式系统内的不同节点上。在一个或多个实施方案中，节点对应于计算机系统。另选地，在一些示例性实施方案中，节点对应于具有相关物理存储器的处理器。在一些示例性实施方案中，节点另选地对应于具有共享存储器和/或资源的处理器。

图3A和图3B分别示出了根据某些示例性实施方案的系统300的侧视图和顶视图，其中对象360位于空间范围399中。参考图1-3B，也位于图3A和图3B的空间范围399中的是三个灯具302(具体地，灯具302-1、灯具302-2和灯具302-3)，其中灯具302为上述图1的电气装置102的类型。如上所述，空间范围399可为任何尺寸和/或位于任何位置。例如，空间范围399可为办公楼中的房间。

如图3A和图3B所示，所有的灯具302均可位于空间范围399中。或者，灯具302中的一个或多个可位于空间范围399之外，只要由灯具302的收发器124发送的RF信号(例如，RF信号195)被对象360接收，并且只要由对象360发送的RF信号被灯具302的收发器124接收，视情况而定。

图4示出了根据某些示例性实施方案的由一个灯具302发送RF信号495时的图3A和图3B的系统400。参考图1-4，灯具302-1广播RF信号495。每个灯具302都具有广播范围482。在这种情况下，灯具302-1具有广播范围482-1，灯具302-2具有广播范围482-2，并且灯具302-3具有广播范围482-3。由于对象360位于灯具302-1的广播范围482-1内，对象360接收RF信号495。

图5示出了根据某些示例性实施方案的由对象360发送RF信号595时的图3A-4的系统500。参考图1-5，由对象360发送的RF信号595响应于由灯具302-1发送的RF信号495，如图4所示。如图5所示，对象360广播由所有三个灯具302接收的RF信号595。如上所述，由对象360广播的RF信号595可包括对象360的UUID以及其他代码，诸如发送RF信号495(该RF信号提示对象360生成信号595)的灯具302-1的识别信息。

对象360具有广播范围582，并且所有三个灯具302都位于对象360的广播范围582内，图5示出了所有三个灯具302都接收RF信号595。由于在RF信号595中有识别灯具302-1的代码，灯具302-1接收并处理RF信号595，而灯具302-2和灯具302-3忽略RF信号595。在接收到RF信号595时，总时间(飞行时间)可从由灯具302-1发送RF信号495和由灯具302-1接收RF信号595的时间来测量。

图6示出了根据某些示例性实施方案，当RF信号695由另一个灯具302发送时，在相对于图4和图5稍后的某个时间点，图3A和3B的系统600。参考图1-6，灯具302-2广播RF信号695。因为对象360位于灯具302-2的广播范围482-2内，所以对象360接收RF信号695。

图7示出了根据某些示例性实施方案的由对象360发送RF信号795时的图3A-6的系统700。参考图1-7，由对象360发送的RF信号795响应于由灯具302-2发送的RF信号695，如图6所示。如图7所示，对象360广播由所有三个灯具302接收的RF信号795。如上所述，由对象360广播的RF信号795可包括对象360的UUID以及其他代码，诸如发送RF信号695(该RF信号提示对象360生成信号795)的灯具302-2的识别信息。

如上所述，对象360具有广播范围582，并且所有三个灯具302都位于对象360的广播范围582内，图7示出了所有三个灯具302都接收RF信号795。由于在RF信号795中有识别灯具302-2的代码，灯具302-2接收并处理RF信号795，而灯具302-1和灯具302-3忽略RF信号795。在接收到RF信号795时，总时间(飞行时间)可从由灯具302-2发送RF信号695和由灯具302-2接收RF信号795的时间来测量。

图8示出了根据某些示例性实施方案，当RF信号895由另一个灯具302发送时，在相对于图4和图5稍后的某个时间点，图3A和3B的系统800。参考图1-8，灯具302-3广播RF信号895。因为对象360位于灯具302-3的广播范围482-3内，所以对象360接收RF信号895。

图9示出了根据某些示例性实施方案的由对象360发送RF信号995时的图3A-8的系统900。参考图1-9，由对象360发送的RF信号995响应于由灯具302-3发送的RF信号895，如图8所示。如图9所示，对象360广播由所有三个灯具302接收的RF信号995。如上所述，由对象360广播的RF信号995可包括对象360的UUID以及其他代码，诸如发送RF信号895(该RF信号提示对象360生成信号995)的灯具302-3的识别信息。

如上所述，对象360具有广播范围582，并且所有三个灯具302都位于对象360的广播范围582内，图9示出了所有三个灯具302都接收RF信号995。由于在RF信号995中有识别灯具302-3的代码，灯具302-3接收并处理RF信号995，而灯具302-1和灯具302-2忽略RF信号995。在接收到RF信号995时，总时间(飞行时间)可从由灯具302-3发送RF信号895和由灯具302-3接收RF信号995的时间来测量。

在一些情况下，图4-9中所示的各种RF信号的顺序可变化。例如，灯具302-3可在灯具302-1广播RF信号495之前广播RF信号895。又如，灯具302-2可以在灯具302-1广播RF信号495之后但在对象360响应于RF信号495广播RF信号595之前广播RF信号695。

当使用三边测量方法时，通过使用三个RF信号对(在这种情况下，RF信号495和RF信号595、RF信号695和RF信号795，以及RF信号895和RF信号995)中的每一对的ToF和存储库130中的一个或多个算法，可确定对象360的三维位置。如果仅使用两个RF信号对，则可确定对象360的二维位置。

如上所述，每个灯具302都可具有控制器(例如，控制器104)，该控制器与其他灯具302的控制器通信以确定对象360在空间范围399中的多维位置。在这种情况下，灯具302中的一个的控制器可收集与信号对相关联的信息(例如，ToF)并确定对象360的多维位置。或者，网络管理器180可收集由光源302中的每一个所接收的信息，以确定对象360的多维位置。

在另一个替代方案中，如果仅灯具中的一个(例如，灯具302-2)具有控制器，则由对象360广播的三个RF信号可由该灯具接收和处理。在任何情况下，可使用一个或多个协议(例如，协议132)和/或一个或多个算法来确定对象360的多维位置。

图10示出了根据某些示例性实施方案的在图3A-9中所示的灯具302与对象360之间传输的各种RF信号(例如，RF信号495、RF信号595)的时间线1089。参考图1-10，图10的时间线1089示出了可以如何使用每个信号的ΔToF来确定对象360的多维位置。图10的时间线1089示出了随时间变化的多个事件1092。在这种情况下，T1表示灯具302-1广播RF信号495的时间。T2表示灯具302-1接收和处理由对象360广播的RF信号595的时间。T3表示灯具302-2广播RF信号695的时间。T4表示灯具302-2接收和处理由对象360广播的RF信号795的时间。T5表示灯具302-3广播RF信号895的时间。T6表示灯具302-3接收和处理由对象360广播的RF信号995的时间。

定时器(例如，定时器110)可用于标记这些时间中的每一个和/或建立每个RF信号对的时间。一个或多个灯具302的控制器(例如，控制器104)的控制引擎(例如，控制引擎106)可以(经由存储库130)访问确定对象360在空间范围399内的多维位置所需的任何信息(例如，定时器110测量的时间；对象360接收RF信号495、处理RF信号495、生成响应RF信号595和发送RF信号595的时间量；使用所测量的和假定的数据的算法)。

在某些示例性实施方案中，定时器(例如，定时器110)创建与由灯具发送和/或接收的每个RF信号195相关联的时间戳。类似地，对象160的通信装置190可附加地或另选地具有为通信装置190广播的每个RF信号195创建时间戳的定时器。这样，使用各种RF信号195的时间戳，控制引擎(例如，网络管理器180的控制引擎、灯具102的控制器104的控制引擎)可计算RF信号对的ToF。本领域的普通技术人员应当了解，还有可使用定时器来帮助确定RF信号或RF信号对的ToF的其他方式。

本文所述的某些示例性实施方案可涉及用于定位某一空间范围内的对象的系统。这样的系统可包括多个电气装置，其中每个电气装置都包括收发器。这样的系统还可包括可通信地耦接到电气装置的控制器。控制器可指示电气装置使用收发器在空间范围内广播多个第一信号。控制器还可收集与由电气装置的收发器所接收的第二信号相关联的数据，其中第二信号由对象响应于第一信号而发送。控制器还可使用该数据来确定对象在该空间范围内的多维位置。

在一些情况下，这种系统还可包括可通信地耦接到控制器的网络管理器，其中网络管理器对控制器进行控制。在一些情况下，电气装置可为灯具。在一些情况下，第一信号和第二信号可以是射频信号。在一些情况下，控制器是电气装置的一部分。在一些情况下，控制器是彼此可通信地耦接的多个控制器之一。

在一个或多个示例性实施方案中，多个电气装置(例如，灯具)使用收发器(而不是仅发射器)来发送RF信号，来自对象的对RF信号的响应用于确定对象在某一空间范围内的多维位置。如果使用两个电气装置，并且如果每个电气装置仅包括一个通信点(例如，天线)，则可在二维中限定对象的位置。如果使用三个或更多个电气装置，则可在三维中限定对象的位置。或者，如果仅使用两个电气装置，并且如果这些电气装置中的一个或两个具有多个通信点(例如，天线)，则可在三维中限定对象的位置。示例性实施方案可以提供对象在空间范围内的实时位置。使用本文所述的示例性实施方案可改善通信、安全性、维护、成本和操作效率。

因此，受益于前述描述和相关附图中呈现的教导，使用多个灯具对对象进行多维定位所属领域的技术人员将想到本文所阐述的公开内容的许多修改形式和其他实施方案。因此，应当理解，使用多个灯具对对象进行多维定位不限于所公开的具体实施方案，并且修改形式和其他实施方案旨在包括在本专利申请的范围内。虽然本文采用了具体的术语，但是它们仅用于一般的和描述性的意义，而不是出于限制的目的。