專利名稱：編碼的光傳送和接收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼的光系統(tǒng)。特別地，其涉及用于向編碼的光系統(tǒng)中的光源分配標(biāo)識(shí)符且檢測(cè)標(biāo)識(shí)符的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
光源目前用于由大量光源組成的照明系統(tǒng)中。由于引入了固態(tài)照明，這些光源的若干參數(shù)能在光源系統(tǒng)中改變且受到控制。這樣的參數(shù)包括光強(qiáng)度、光顏色、光色溫和甚至光方向。通過(guò)改變和控制不同光源的這些參數(shù)，光設(shè)計(jì)者或系統(tǒng)的用戶生成能夠照明場(chǎng)景。這個(gè)過(guò)程常常稱作場(chǎng)景設(shè)置且通常是非常復(fù)雜的過(guò)程，這歸因于要控制的大量光源和參數(shù)。通常，每個(gè)光源需要一個(gè)控制器或控制通道。這使得難以控制多于十個(gè)光源的系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光源進(jìn)行更直觀且更簡(jiǎn)單的控制，且為了創(chuàng)建場(chǎng)景，之前已經(jīng)提出了在燈具的光輸出中嵌入不可見(jiàn)的標(biāo)識(shí)符。這種標(biāo)識(shí)符的嵌入可以基于燈具的可見(jiàn)光(VL)的獨(dú)特調(diào)制或者通過(guò)將附加紅外(IR)光源放置于燈具中且獨(dú)特地調(diào)制此頂光。在光中嵌入標(biāo)識(shí)符將被稱作編碼的光(CL )。為了傳送CL，主要考慮發(fā)光二極管(LED)，其允許合理的高調(diào)制頻率和帶寬。而這可導(dǎo)致控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)。但標(biāo)識(shí)符也可嵌入于諸如白熾燈、鹵素?zé)?、熒光?FL)和高強(qiáng)度放電(HID)燈之類的其他光源的光中。這些光源標(biāo)識(shí)符，也被稱作代碼，允許對(duì)個(gè)體局部光照貢獻(xiàn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)和強(qiáng)度估計(jì)。 這可應(yīng)用于光控制應(yīng)用中，諸如調(diào)試，光源選擇和交互式場(chǎng)景設(shè)置。這些應(yīng)用例如用于家庭、辦公室、商店和醫(yī)院中。因此這些光源標(biāo)識(shí)符能對(duì)光系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單且直觀的控制操作， 這種控制操作原本可能是很復(fù)雜的?；贚ED的光照系統(tǒng)通常由大量(例如數(shù)百)空間分布的LED組成。這部分地是因?yàn)閱蝹€(gè)現(xiàn)有技術(shù)水平LED仍不能提供充分光照且由于LED為點(diǎn)源。由于大量LED和每個(gè) LED能支持的光照水平的寬范圍，校準(zhǔn)和控制這樣的照明系統(tǒng)的復(fù)雜性是非常高的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，僅有限數(shù)量的(例如，多至100個(gè))光源能在編碼的光系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服此問(wèn)題且提供在分配和檢測(cè)光源標(biāo)識(shí)符期間減輕編碼的光系統(tǒng)中光源數(shù)量依賴性的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。一般而言，上述目的通過(guò)根據(jù)所附獨(dú)立權(quán)利要求的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)第一方面，由用于向編碼的照明系統(tǒng)中的光源分配標(biāo)識(shí)符的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該方法包括以下步驟將可用頻帶分成N個(gè)非均勻頻率區(qū)域，以及；對(duì)于每個(gè)光源，從非均勻頻率區(qū)域之一中的均勻間隔開(kāi)的頻率集選擇獨(dú)特頻率，其中使用獨(dú)特頻率來(lái)調(diào)制將由每個(gè)光源輸出的光，從而將標(biāo)識(shí)符分配給每個(gè)光源。這提供高效的分配過(guò)程，其允許分配大量獨(dú)特標(biāo)識(shí)符。由此具有獨(dú)特標(biāo)識(shí)符的大量光源能用于照明系統(tǒng)中。一般而言，進(jìn)行分配過(guò)程使得在檢測(cè)標(biāo)識(shí)符期間可使用多個(gè)諧波(harmonic)。這允許高效估計(jì)分配的標(biāo)識(shí)符。
在均勻間隔開(kāi)的頻率之間的間距可以在頻率區(qū)域的不同區(qū)域之間不同。這提供一種靈活的分配方法。低頻率區(qū)域的均勻間隔開(kāi)的頻率之間的間距可以大于高頻率區(qū)域。因?yàn)楦蟮拈g距可允許更準(zhǔn)確的估計(jì)，這可提供實(shí)現(xiàn)不等誤差魯棒性的分配過(guò)程。但是，取決于接收器， 可實(shí)現(xiàn)相等誤差魯棒性。頻帶在歸一化頻率值0與1之間可分成N個(gè)頻率區(qū)域。對(duì)于 1 二 HKI,頻率區(qū)域η的寬度可由歸一化頻率值2/(丨/!‘1)〖#1^))給出。這樣的寬度對(duì)應(yīng)于諧波寬度。對(duì)于丨< n < N-丨，頻率區(qū)域η的下限可由歸一化頻率值(n-1) / (η+1)給出。這提供每個(gè)頻率區(qū)域?qū)?yīng)于有序諧波(ordered harmonics)。待輸出的光可根據(jù)脈沖寬度調(diào)制來(lái)調(diào)制且脈沖寬度調(diào)制的占空比可取決于光源的獨(dú)特頻率和調(diào)光水平中的至少一個(gè)。這使得標(biāo)識(shí)符與光源的調(diào)制方法相關(guān)聯(lián)。根據(jù)第二方面，由用于估計(jì)分配給編碼的照明系統(tǒng)中的光源的標(biāo)識(shí)符的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，其中，標(biāo)識(shí)符已經(jīng)根據(jù)以上來(lái)分配，該方法包括步驟接收光；通過(guò)對(duì)于頻率區(qū)域n，1 基于接收的光的諧波(η+1)估計(jì)獨(dú)特頻率來(lái)確定選自可用頻帶的N 個(gè)非均勻頻率區(qū)域之一中的均勻間隔開(kāi)的頻率集的獨(dú)特頻率；以及從獨(dú)特頻率來(lái)確定標(biāo)識(shí)符。這提供高效且低計(jì)算的方法來(lái)估計(jì)根據(jù)以上分配的標(biāo)識(shí)符。該方法還可包括從接收的光估計(jì)所接收的光的振幅。該方法還可包括從接收的光估計(jì)所接收光的相位。振幅和相位可用于更準(zhǔn)確地根據(jù)獨(dú)特頻率確定標(biāo)識(shí)符。該方法還可包括基于振幅來(lái)確定個(gè)體光照貢獻(xiàn)。該方法還可包括在估計(jì)頻率區(qū)域η+1的獨(dú)特頻率之前，減去被分配頻率區(qū)域η中頻率的總估計(jì)信號(hào)。這提供用于連續(xù)地估計(jì)標(biāo)識(shí)符的方法。一般而言，頻率區(qū)域η的諧波將與頻率區(qū)域η+1的諧波相關(guān)。但是，通過(guò)在估計(jì)頻率區(qū)域η+1的獨(dú)特頻率之前減去頻率區(qū)域η的總估計(jì)信號(hào)，最小化在估計(jì)頻率區(qū)域η+1的頻率時(shí)頻率區(qū)域η的諧波影響。因此， 實(shí)現(xiàn)了需要適度計(jì)算要求同時(shí)仍提供準(zhǔn)確估計(jì)結(jié)果的估計(jì)過(guò)程。根據(jù)第三方面，由用于向編碼的照明系統(tǒng)中的光源分配標(biāo)識(shí)符的光驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該光驅(qū)動(dòng)器包括處理單元，其被布置成通過(guò)執(zhí)行以下步驟向光源分配標(biāo)識(shí)符， 由此，對(duì)于每個(gè)光源而言，標(biāo)識(shí)符確定將用于調(diào)制將由每個(gè)光源輸出的光的獨(dú)特頻率將可用頻帶分成N個(gè)非均勻頻率區(qū)域，以及從非均勻頻率區(qū)域之一中的均勻間隔開(kāi)的頻率集選擇獨(dú)特頻率。光驅(qū)動(dòng)器允許高效地實(shí)施用于向編碼的照明系統(tǒng)中的光源分配標(biāo)識(shí)符的方法。根據(jù)第四方面，由用于估計(jì)分配給編碼的照明系統(tǒng)中的光源的標(biāo)識(shí)符的接收器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該接收器包括，光接收器；處理單元，其被布置成執(zhí)行步驟通過(guò)對(duì)于頻率
區(qū)域n，1 S $,￥-1，基于由光接收器所接收的光的諧波(η+1)估計(jì)獨(dú)特頻率來(lái)確定選自
可用頻帶的N個(gè)非均勻頻率區(qū)域之一中的均勻間隔開(kāi)的頻率集的獨(dú)特頻率，以及根據(jù)獨(dú)特頻率確定標(biāo)識(shí)符。所述接收器允許高效地實(shí)施用于估計(jì)分配給編碼的照明系統(tǒng)中的光源的標(biāo)識(shí)符的方法。
應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明涉及在權(quán)利要求中所陳述的特征的所有可能組合。同樣，第一方面的優(yōu)點(diǎn)適用于第二方面，第三方面和第四方面，且反之亦然。


現(xiàn)將參考示出本發(fā)明的實(shí)施例(一個(gè)或多個(gè))的附圖來(lái)更詳細(xì)地描本發(fā)明的這個(gè)方面和其他方面。圖1為根據(jù)一實(shí)施例的照明系統(tǒng) 圖2 (a)為根據(jù)一實(shí)施例的光源
圖2(b)為根據(jù)一實(shí)施例的光源 圖3為根據(jù)一實(shí)施例的接收器 圖4為根據(jù)一實(shí)施例的流程圖 圖5為根據(jù)一實(shí)施例的流程圖 圖6示出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的實(shí)例 圖7為不同諧波的頻率范圍的圖示以及圖8圖示連續(xù)迭代過(guò)程。
具體實(shí)施例方式以舉例方式提供下文的實(shí)施例，從而本公開(kāi)將是全面和完整的，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明的范圍。通篇同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。圖1示出照明系統(tǒng)100，其包括至少一個(gè)光源，示意性地由附圖標(biāo)記102表示。光源102可為照明控制系統(tǒng)的部分，因此照明系統(tǒng)100可表示為編碼的照明系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)指出的是，術(shù)語(yǔ)“光源”表示用于在房間中提供光以用于照亮房間中物體目的的設(shè)備。這種光提供設(shè)備的實(shí)例包括照明設(shè)備和燈具。在本上下文中，房間通常為公寓房間或者辦公室，體育館大廳、公共場(chǎng)所中的房間或者室外環(huán)境的部分，例如街道的一部分。每個(gè)光源102能發(fā)光， 如由箭頭106示意性地圖示。由于大量光源102和每個(gè)光源102能支持的光照水平的寬范圍，校準(zhǔn)和控制這樣的照明系統(tǒng)100的復(fù)雜性非常高。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，僅有限數(shù)量的(例如，多至100個(gè))光源 102能基于編碼的照明在照明系統(tǒng)100中標(biāo)識(shí)?？捎上挛乃_(kāi)的、在分配和檢測(cè)光源102 的標(biāo)識(shí)符期間減輕了照明系統(tǒng)100中光源數(shù)量的依賴性的方法、設(shè)備和系統(tǒng)概念來(lái)克服此問(wèn)題。所發(fā)出的光包括與包括光源標(biāo)識(shí)符的編碼的光相關(guān)聯(lián)的調(diào)制部分。將在下文中公開(kāi)用于向光源分配標(biāo)識(shí)符的方法。所發(fā)出的光也可包括與光照貢獻(xiàn)相關(guān)聯(lián)的未調(diào)制部分。 每個(gè)光源102可與多個(gè)照明設(shè)置相關(guān)聯(lián)，特別地有關(guān)于光源的光照貢獻(xiàn)，例如所發(fā)出光的顏色、色溫和強(qiáng)度。一般而言，術(shù)語(yǔ)光源的光照貢獻(xiàn)可定義為由光源102發(fā)出的光的時(shí)間平均輸出。照明系統(tǒng)100還包括被稱作接收器的設(shè)備104，其用于檢測(cè)和接收光，例如由光源 102發(fā)出的包括光源標(biāo)識(shí)符的編碼的光以及由照明系統(tǒng)100外部的光源(未圖示)發(fā)出的光。照明系統(tǒng)100還可包括被稱作光驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備110，其用于向光源102分配標(biāo)識(shí)符。為了實(shí)現(xiàn)這樣的分配，如由箭頭112示意性地示出，光驅(qū)動(dòng)器110可被布置成執(zhí)行多種功能。這些功能將在下文中參看圖5的流程圖來(lái)描述。光驅(qū)動(dòng)器110可為中央控制器的部分。其可包括處理單元或?yàn)樘幚韱卧牟糠帧Ｅe例而言，光驅(qū)動(dòng)器110的功能可在光源102 制造期間執(zhí)行。參看圖1，用戶可能想要通過(guò)使用接收器104來(lái)選擇和控制照明系統(tǒng)100中的光源 102。為此目的，光源102經(jīng)由可見(jiàn)光106發(fā)出獨(dú)特標(biāo)識(shí)符。接收器104具有(定向光學(xué))光傳感器，其在對(duì)著時(shí)能區(qū)別不同光源的光貢獻(xiàn)且選擇相關(guān)光源102。此光源102然后可在通信鏈路(例如，射頻鏈路108，例如基于ZigBee)上受到控制。可替換地，參看圖1，用戶可能想要控制照明系統(tǒng)100中的光源102以便創(chuàng)建在特定位置和/或具有所需強(qiáng)度和/或光顏色的光。為此目的，光源102經(jīng)由可見(jiàn)光106發(fā)出獨(dú)特標(biāo)識(shí)符。接收器104具有光接收器且能區(qū)別并估計(jì)在該位置的不同光源102的光貢獻(xiàn)的大小。接收器104然后可估計(jì)標(biāo)識(shí)的光源102的所需貢獻(xiàn)且將該新的光設(shè)置傳送到光源 102，如由圖1中的箭頭108所示的那樣。圖2 (a)和圖2 (b)示意性地示出了光源200a、200b (例如上文所公開(kāi)的圖1的光源102)的功能方塊圖。光源200a、200b因此可被配置為發(fā)出光照光以及編碼的光，其中編碼的光包括光源200a、200b的光源標(biāo)識(shí)符。光源200a、200b包括用于發(fā)出編碼的光的發(fā)射器202。發(fā)射器202可包括一個(gè)或多個(gè)LED，但其也可包括一個(gè)或多個(gè)FL或HID源等。在頂情況下，通常頂LED將鄰近主光源放置。主光源與光源的光照功能相關(guān)聯(lián)(即，為了發(fā)出光照光)并可為任何光源且次光源與光源標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)(即，為了編碼的光)。優(yōu)選地， 此次光源為L(zhǎng)ED。光源200a、200b還包括用于接收諸如標(biāo)識(shí)符之類的信息的接收器208以向光源200a、200b分配修改的光源標(biāo)識(shí)符。接收器208可為被配置為接收編碼的光的接收器。接收器208可包括用于接收紅外光的紅外接口?？商鎿Q地，接收器208可為用于接收無(wú)線傳送信息的無(wú)線電接收器。又可替換地，接收器208可包括用于接收由線傳送的信息的連接器。線可為電力線電纜。線可為計(jì)算機(jī)電纜。光源200a、200b還可包括其他部件，諸如處理單元204(諸如中央處理單元(CPU)) 和存儲(chǔ)器206。如在圖2(b)中所圖示的那樣，光驅(qū)動(dòng)器210可為處理單元204的部分。可替換地，如圖2 (a)中所圖示的那樣，光源200a不包括光驅(qū)動(dòng)器。于是光驅(qū)動(dòng)器可為照明系統(tǒng)100的部分，如在上文中參看圖1所公開(kāi)的那樣。又可替換地，光源200a、200b可在光源200a、200b制造期間被提供標(biāo)識(shí)符。如在圖2 (b)中所圖示的那樣，光驅(qū)動(dòng)器210可操作地連接到接收器208、存儲(chǔ)器206和發(fā)射器202。光驅(qū)動(dòng)器210可從接收器208接收關(guān)于向光源200分配標(biāo)識(shí)符的信息。通過(guò)例如利用處理單元204，光驅(qū)動(dòng)器210可改變編碼的光的編碼，使得由發(fā)射器202所發(fā)出的編碼的光包括標(biāo)識(shí)符。為了實(shí)現(xiàn)這樣的分配，光驅(qū)動(dòng)器 210可被布置成執(zhí)行多種功能。這些功能將在下文中參看圖5的流程圖來(lái)描述。關(guān)于標(biāo)識(shí)符的信息，例如標(biāo)識(shí)符和代碼參數(shù)可存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器206中。因此，在圖2 (a)不包括光驅(qū)動(dòng)器的光源200a的實(shí)例中，光源200a可基于由接收器208所接收的關(guān)于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器206 中的標(biāo)識(shí)符和代碼參數(shù)的信息而向光源200a分配新的標(biāo)識(shí)符。燈具(未示出)可包括至少一個(gè)光源200a、200b，其中可向每個(gè)光源分配個(gè)體光源標(biāo)識(shí)符。優(yōu)選地，此光源為基于LED的光源。圖6示出用于示例性光源1和2的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)例。PWM為
7對(duì)光源的光輸出進(jìn)行調(diào)光的高效方式。在PWM方法中，對(duì)于時(shí)間的一部分以標(biāo)稱電流等級(jí)來(lái)驅(qū)動(dòng)光源(即，輸出光)且在該時(shí)間的其余部分不驅(qū)動(dòng)光源(即，不輸出光)。PWM信號(hào)因此由重復(fù)脈沖串組成。接通比例常常被稱作占空比P。在圖6的上部中，光源1的占空比(表示為P1)與光源2的占空比(表示為p2)相同。更特定而言，pi=/t=0.5。在圖2的下部中，占空比為P、pi 0.25。利用高占空比，平均而言，更多電流被遞送到光源且因此從光源輸出更高強(qiáng)度的光。光源的光輸出緊密地遵循電流信號(hào)，且將類似于在附圖中所描繪的信號(hào)。通常，PWM信號(hào)的頻率大于數(shù)百赫茲(Hz)，使得光的接通和切斷對(duì)于人視覺(jué)系統(tǒng)而言是不可見(jiàn)的。對(duì)于圖6中的光源1，以&表示PWM信號(hào)的頻率。同樣，對(duì)于在圖6中的光源 2，Wf2表示PWM信號(hào)的頻率。在此圖示實(shí)例中f\< f2。圖6示出可向LED分配PWM信號(hào)的獨(dú)特頻率其充當(dāng)光源的編碼的光標(biāo)識(shí)符。 這個(gè)獨(dú)特頻率使得源自光源的光可獨(dú)特地標(biāo)識(shí)。這種編碼的光的方法被稱作頻分多路復(fù)用 (FDM)0由于僅由占空比、即并非頻率來(lái)調(diào)節(jié)光輸出，可以通過(guò)改變這個(gè)占空比來(lái)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)光。在圖3中給出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的接收器300的功能方塊圖。接收器300包括處理單元，示意性地以附圖標(biāo)記302示出，其被布置成基于由接收器300的光接收器304所接收的光來(lái)估計(jì)向光源102分配的標(biāo)識(shí)符。為了實(shí)現(xiàn)這樣的檢測(cè)，處理單元300被布置成執(zhí)行多種功能。這些功能將在下文中參看圖7的流程圖來(lái)描述。接收器300還包括存儲(chǔ)器 306和傳送器308。存儲(chǔ)器306可以存儲(chǔ)關(guān)于估計(jì)分配的標(biāo)識(shí)符的功能的指令?？梢圆捎脗魉推?08以便向照明系統(tǒng)100中的光源102傳送更新的標(biāo)識(shí)符?，F(xiàn)將參看圖4的流程圖來(lái)描述用于向編碼的照明系統(tǒng)中的光源分配標(biāo)識(shí)符的方法。在FDM的情形下給出了所公開(kāi)的方法。可用頻帶被分成N個(gè)非均勻(非重疊)頻率區(qū)域，步驟402。因此可用頻帶可由可用帶寬限定?？捎妙l帶限定于下限頻率與上限頻率之間。通過(guò)將頻帶分成N個(gè)(非重疊)頻率區(qū)域，高達(dá)整個(gè)N次諧波范圍的頻率范圍可用于在接收器300中進(jìn)行檢測(cè)和估計(jì)。下限頻率可包括頻率值零。但對(duì)于VL編碼的光，通常下限頻率將高于IOOHz以避免可見(jiàn)性。較高的頻率受光驅(qū)動(dòng)器110、210的帶寬和光源性質(zhì)限制且通常為大約1-lOMHz。最下部頻率區(qū)域的下限頻率和上限頻率的實(shí)際值分別為2kHz和4kHz。光源也可相對(duì)應(yīng)地分成N個(gè)(非重疊)組。一般而言，每個(gè)這樣的非均勻頻率區(qū)域的頻率寬度在頻率區(qū)域之間可不同。S卩，頻率區(qū)域可與具體寬度相關(guān)聯(lián)。為了簡(jiǎn)化符號(hào)表示而不失普遍性，在下文中，將假定歸一化的頻率值。更特定而言，(歸一化)下限頻率值將假定為值0且(歸一化)上限頻率值將假定為值1。此外，低頻率區(qū)域的非均勻頻率區(qū)域的寬度可高于高頻率區(qū)域的寬度。S卩，頻率區(qū)域可與具體次序相關(guān)聯(lián)。更具體地，非均勻頻率區(qū)域的寬度可隨著其中頻率內(nèi)容增加而減小。即，頻率區(qū)域可與具體寬度和次序相關(guān)聯(lián)。特定而言，頻率區(qū)域η的寬度，其中
1 <nS NA ,可由歸一化頻率值2/^/ri 1)( (給出。頻率區(qū)域N的寬度對(duì)于此情況由2/ (N+1)給出。特定而言，頻率區(qū)域η的下限對(duì)于1 S SALl可由歸一化頻率值(η-1)/(η.η) 給出。由于頻率區(qū)域N的寬度可由2/(Ν+1)給出且(歸一化)總可用頻帶的寬度為1，頻率區(qū)域N的下限可由1 -2/(Ν+1)給出。每個(gè)光源的獨(dú)特頻率然后選擇自非均勻頻率區(qū)域之一中均勻間隔開(kāi)的頻率集，步驟404。即，頻率在每個(gè)頻率區(qū)域內(nèi)均勻地間隔開(kāi)。然而，在均勻間隔開(kāi)的頻率之間的間距在頻率區(qū)域的不同區(qū)域之間可不同。特別地，低頻率區(qū)域的均勻頻率間距之間的間距大于高頻率區(qū)域。一般而言，在每個(gè)非均勻頻率區(qū)域中的頻率值數(shù)量在頻率區(qū)域之間可不同。特別地，由Ln表示在區(qū)域η中均勻間隔開(kāi)的頻率數(shù)量。1^與Ln+1之間的比率可給出為 1真.「Dmi ' )。因此，給出區(qū)域η中均勻間隔開(kāi)的頻率的數(shù)量，可發(fā)現(xiàn)在區(qū)域n+1 中均勻間隔開(kāi)的頻率的數(shù)量，或反之亦然。特別地，通過(guò)限定在區(qū)域1中均勻間隔開(kāi)的頻率值L1的數(shù)量的值，可發(fā)現(xiàn)其余N-I個(gè)區(qū)域的均勻間隔開(kāi)的頻率值的數(shù)量。通常每個(gè)區(qū)域可包括高達(dá)數(shù)百均勻間隔開(kāi)的頻率值。然后使用獨(dú)特頻率來(lái)調(diào)制將由每個(gè)光源輸出的光。由此，向每個(gè)光源分配標(biāo)識(shí)符， 步驟406。將由光源發(fā)出的光可根據(jù)脈沖寬度調(diào)制來(lái)調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制的占空比可取決于與分配給每個(gè)光源的標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)的獨(dú)特頻率。由Pi表示在頻率區(qū)域n，1 << NA中光源i的占空比。然后，可能需要 }ρ;) Φ ◎。對(duì)于組N而言，可能需要) 0 。這些條件的一個(gè)原因可為可能需要基于信號(hào)的(n+1)次諧波來(lái)檢測(cè)第η組的標(biāo)識(shí)符。但對(duì)于咖(11_+1)內(nèi))=0,在(n+1)次諧波中源i的貢獻(xiàn)為零。因此，不可能進(jìn)行檢測(cè)。舉例而言，在組1中任何光源的占空比不應(yīng)等于1/2，因?yàn)檫@將導(dǎo)致振幅等于零的二次諧波。這不允許對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。但是，如果需要將光源？1的占空比設(shè)置為不被允許的值，可以以小值3￡)來(lái)調(diào)整占空比。在此情況下,在頻率區(qū)域η (ι <mi)中光源i的占空比Pi可調(diào)整為/爐+r5p,使得辦hiWw+D/UKWirM))卜4。同樣,對(duì)于頻帶N，在頻帶N中光源i的占空比pi可調(diào)
整為/,,%，使得K-·聯(lián)難祝伶冬。δ ρ的典型值為各功-浦1。將由光源發(fā)出的光也可與調(diào)光水平相關(guān)聯(lián)，對(duì)應(yīng)于光源的相對(duì)光強(qiáng)度。脈沖寬度調(diào)制的占空比可取決于光源的調(diào)光水平。圖7示出由接收器接收的光的不同諧波的頻率范圍?？煽闯鲱l率范圍是重疊的。 舉例而言，三次諧波范圍與二次諧波范圍部分地重疊。這種重疊行為指示來(lái)自不同光源的信號(hào)相關(guān)。因此，利用這些諧波的光源的標(biāo)識(shí)符的估計(jì)器會(huì)遭受這種相關(guān)性且因此可能限制估計(jì)性能。此外，在不同光源信號(hào)之間的相關(guān)性可取決于未知參數(shù)，例如相位和頻率。因此，生成表現(xiàn)良好的估計(jì)器并不簡(jiǎn)單。圖7的進(jìn)一步檢查指示在二次諧波范圍的(大約)第一半中不存在頻率重疊。這意味著并不存在來(lái)自二次諧波范圍的第一半中其他光源的其他諧波的干擾。換言之，可僅基于此諧波來(lái)開(kāi)發(fā)在此頻率范圍中的估計(jì)器，而無(wú)需考慮其他標(biāo)識(shí)符的影響。這將被稱作個(gè)體估計(jì)器。此外，只要將來(lái)自不同光源的二次諧波之間的頻率分隔設(shè)置為2/T，其中T為接收器的響應(yīng)時(shí)間，便可使用個(gè)體估計(jì)器，例如基于濾波器組，使用三角形窗函數(shù)。等效地，在基本頻率之間的頻率分隔為1/T。因此，通過(guò)使用二次諧波，與基于基本頻率實(shí)施檢測(cè)的系統(tǒng)相比，光源以系數(shù)二更緊密地包裝(packed)。 另外，如果在第一半中的光源的四次諧波信號(hào)能根據(jù)相對(duì)應(yīng)的二次諧波估計(jì)，這些四次諧波信號(hào)可以從總接收的光信號(hào)減去且三次諧波頻率范圍的某部分將從頻率重疊釋放?？煽紤]多個(gè)諧波，因?yàn)轭l率在基本頻率中的諧波中更遠(yuǎn)地間隔開(kāi)，從而使得能夠區(qū)別且準(zhǔn)確地估計(jì)頻率標(biāo)識(shí)符的參數(shù)。估計(jì)過(guò)程基于下面的總體原理。在頻率范圍1中的光源的參數(shù)可通過(guò)使用二次諧波來(lái)估計(jì)(如在圖7的上部中所圖示的那樣)。包括所有諧波的總接收的光信號(hào)然后可從總接收的光減去。之后，估計(jì)過(guò)程可使用三次諧波來(lái)繼續(xù)估計(jì)第二組光源中光源的標(biāo)識(shí)符。因此可確定第一組的頻率范圍的寬度使得可以移除三次諧波范圍與二次諧波范圍之間的重疊，如由圖7中的暗區(qū)所圖示的那樣。在圖7的圖示實(shí)例中， 第一頻率范圍大約占整個(gè)頻帶的第一個(gè)三分之一。同樣，從整個(gè)頻帶的大約三分之一到大約一半的頻率范圍，即整個(gè)頻譜的大約1/6，被分派給第二組。可基于三次諧波(如在圖7的下部中所圖示的那樣)來(lái)估計(jì)第二組中的光源信號(hào)的參數(shù)。然后可基于至少四次諧波來(lái)估計(jì)后面的光源的信號(hào)參數(shù)。這個(gè)程序可系統(tǒng)地?cái)U(kuò)展至所有N個(gè)組?，F(xiàn)將參看圖5的流程圖來(lái)描述用于估計(jì)向編碼的照明系統(tǒng)中的光源分配的標(biāo)識(shí)符的方法。由接收器104、300接收光，步驟501。估計(jì)選自可用頻帶的N個(gè)非均勻頻率區(qū)域之一中均勻間隔的頻率集的獨(dú)特頻率，步驟502。此步驟具有多個(gè)子步驟。對(duì)于每個(gè)頻率區(qū)域n，1 WiAf-I，基于所接收的光的諧波(η+1)來(lái)估計(jì)獨(dú)特頻率，步驟504。由于在光源驅(qū)動(dòng)器204中出現(xiàn)頻率偏移，可需要估計(jì)確切的頻率。這可能例如由光源驅(qū)動(dòng)器204的部件中的非理想情況造成。一般而言，所接收的光信號(hào)或光照貢獻(xiàn)的估計(jì)可說(shuō)成是連續(xù)進(jìn)行。 始于η = 1至η = Ν-1，能基于所接收的光信號(hào)的諧波(η+1)來(lái)估計(jì)多個(gè)參數(shù)，例如在組η 中每個(gè)光源的頻率、振幅和/或相位。對(duì)于η = N，在組N中每個(gè)光源的參數(shù)可基于諧波N 來(lái)估計(jì)?？筛鶕?jù)獨(dú)特頻率來(lái)確定標(biāo)識(shí)符，步驟506。在估計(jì)頻率區(qū)域η+1的獨(dú)特頻率之前，可減去分配了頻率區(qū)域η中的頻率的總估計(jì)信號(hào)。在圖8中示出了這個(gè)迭代(iterative)過(guò)程。特別地，可通過(guò)對(duì)于頻率區(qū)域η中的每個(gè)標(biāo)識(shí)符i減去具有相鄰頻率的估計(jì)諧波(η+1)來(lái)估計(jì)在頻率區(qū)域η中的每個(gè)獨(dú)特頻率，
可通過(guò)將頻率峰值定位在離(n+1) f預(yù)先限定的距離內(nèi)來(lái)再次估計(jì)獨(dú)特頻率，其中f為獨(dú)特頻率的先前估計(jì)，步驟508。在上文中，可使用連續(xù)估計(jì)器。在估計(jì)器的每個(gè)步驟中，能關(guān)于諧波之一估計(jì)組η 中光源的信號(hào)參數(shù)且然后從總接收的信號(hào)減去光源信號(hào)的所有諧波。為了進(jìn)行這種減法， 所有信號(hào)參數(shù)可能必須以高準(zhǔn)確度估計(jì)。在此部分中，解釋了這樣的部件參數(shù)估計(jì)器中的每一個(gè)如何工作?？紤]頻率區(qū)域n, I S w Si^i。因此，減去了來(lái)自先前組1至η-1的信號(hào)。僅需考慮在第η組中光源的(η+1)次諧波內(nèi)由Fd/)表示的頻譜。為此，濾波器可應(yīng)用于在減法
后得到的信號(hào)。在初始步驟中，假定每個(gè)光源的估計(jì)頻率/等于理想頻率力，而無(wú)頻率偏移。
然后確定所接收的信號(hào)的傅里葉變換)且考慮付力)。另外，可估計(jì)所接收的光的振幅，步驟510。也可估計(jì)所接收的光的相位，步驟 5120振幅的估計(jì)值為& ==1/1/01, ,〗，其中力為η次諧波的大小且(η+1)次諧波的相位為t = mgle(F(/t))。此估計(jì)器基本上為實(shí)施所提出的接收器的個(gè)體估計(jì)器。為了改進(jìn)所提出的估計(jì)過(guò)程的性能，能利用以下方案來(lái)擴(kuò)展。這個(gè)方案考慮使用迭代算法，其中可運(yùn)行以下迭代A次
在每次迭代，可從i = 1至Ln執(zhí)行以下步驟。對(duì)于每個(gè)第i光源，用相鄰光源減去光源的估計(jì)的(n+1)次諧波信號(hào)。具體而言，對(duì)于j且|^-/|<4^_ ，第」光源的(n+1)次諧
波頻譜， //)可基于a;、f、j和重建。然后可得到/ /) .... FdJ) - 1/0。定位丨汽(/)|的峰值且相對(duì)應(yīng)的頻率為更新的/,。然后,可更新戈19/4. :.,且
h _逾/講。如果使用快速傅里葉變換(FFT), 僅取在離散頻率點(diǎn)的值。在此情況下，可通過(guò)下面的插值程序來(lái)定位頻率峰值?？啥ㄎ粌蓚€(gè)頻率點(diǎn)和f2，使得丨丨的值最接近值例如ε mm Fm,其中imxAOl根據(jù)所有頻率點(diǎn)來(lái)估計(jì)且其中為常數(shù)。這可用于檢測(cè)邊緣。ε的典型
值為t = OJ。那么戶......c/H./m由于在較高諧波估計(jì)相位，對(duì)于相對(duì)應(yīng)的較低諧波和基本頻率可發(fā)生相位模糊性。可如下來(lái)解決相位模糊性。對(duì)于在第η組中的每個(gè)i，取得成~，可能仍不確定#，因?yàn)榇嬖趎+1個(gè)可能的候選相位，這歸因于相位模糊性。估計(jì)而可用于重建其他諧波信號(hào)使得能估計(jì)連續(xù)頻率區(qū)域的信號(hào)參數(shù)。能通過(guò)使用第η組的η次諧波范圍來(lái)解決相位模糊性。 基于,、么m,能列出對(duì)于U的候選相位的所有可能組合。然
后，對(duì)于組合的每一個(gè)，取得^、..、、廣:f、6、丨和^丨，能重建 &附近的頻譜。歸因
a/ U^i ι ” / '-ι jj· ιj
于這個(gè)頻率范圍中先前的組，也可通過(guò)減去頻譜而得到《/,·附近的頻譜?？梢员容^這兩個(gè)估計(jì)的頻譜。根據(jù)給出兩個(gè)頻譜的最佳匹配的組合，可將關(guān)于第i光源的候選相位確定為更新的S"振幅☆的(估計(jì))可用于確定光源的個(gè)體光照組合，步驟514。從每個(gè)光源的諧波 (n+1)的相位，可以獲得基本頻率分量的(n+1)候選相位并因此可以獲得諧波η的(n+1)候選相位。每個(gè)光源的候選相位可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。該標(biāo)準(zhǔn)可規(guī)定諧波η的重建的信號(hào)應(yīng)最佳地匹配所接收的信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)距離標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限定最佳匹配。另外，可以從每個(gè)頻率區(qū)域η中的第一光源直至最后光源(即，從與頻率區(qū)域η中最低頻率相關(guān)聯(lián)的光源到與頻率區(qū)域η中最高頻率相關(guān)聯(lián)的光源)來(lái)迭代地重復(fù)上述步驟。 此外，可重復(fù)迭代步驟多次以便改進(jìn)估計(jì)結(jié)果。估計(jì)次數(shù)可由預(yù)限定數(shù)給出或者可持續(xù)估計(jì)直到來(lái)自兩次連續(xù)迭代的結(jié)果不同小于預(yù)限定閾值。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到本發(fā)明絕不限于上文所述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，許多修改和變化是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于向編碼的照明系統(tǒng)(100)中的光源(102，200a, 200b)分配標(biāo)識(shí)符的方法，所述方法包括步驟將可用頻帶分成(402) N個(gè)非均勻頻率區(qū)域，以及；對(duì)于每個(gè)光源，從所述非均勻頻率區(qū)域之一中均勻間隔開(kāi)的頻率集選擇(404)獨(dú)特頻率，使用(406)所述獨(dú)特頻率來(lái)調(diào)制將由所述每個(gè)光源輸出的光，從而向所述每個(gè)光源分配標(biāo)識(shí)符。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述均勻間隔開(kāi)的頻率之間的間距在所述頻率區(qū)域的不同區(qū)域之間不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，低頻率區(qū)域的所述均勻間隔開(kāi)的頻率之間的間距大于高頻率區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，低頻率區(qū)域的所述非均勻頻率區(qū)域的寬度大于高頻率區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述頻帶在歸一化頻率值0與1之間被分成所述N個(gè)頻率區(qū)域且其中對(duì)于I < η < N-1,頻率區(qū)域η的寬度由歸一化頻率值2斷\ 1給出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述頻帶在歸一化頻率值0與1之間被分成所述N個(gè)頻率區(qū)域且其中對(duì)于i頻率區(qū)域η的下限由歸一化頻率值 (λ-1)/(Λ.+ )給出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，區(qū)域η中L/均勻間隔開(kāi)的頻率與區(qū)域η+1中“均勻間隔開(kāi)的頻率之間的比率為1//1^-(2切Μ卜均。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，根據(jù)脈沖寬度調(diào)制來(lái)調(diào)制待輸出的光，且其中所述脈沖寬度調(diào)制的占空比取決于所述獨(dú)特頻率和所述光源的調(diào)光水平中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在頻帶η中，！w N-1,光源i的占空比Pi被設(shè)置成使得 siii( t( ■ 1)ρ；) φ 0。
10.—種用于估計(jì)分配給編碼的照明系統(tǒng)(100)中的光源(102，200a, 200b)的標(biāo)識(shí)符的方法，其中，所述標(biāo)識(shí)符已根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)分配，包括步驟接收光(501);對(duì)于頻率區(qū)域n，1 < η < ΛΜ ,通過(guò)以下操作來(lái)確定(502)選自可用頻帶的N個(gè)非均勻頻率區(qū)域之一中均勻間隔開(kāi)的頻率集的獨(dú)特頻率基于所述接收的光的諧波(η+1)估計(jì)(504)所述獨(dú)特頻率，以及根據(jù)所述獨(dú)特頻率來(lái)確定(506)所述標(biāo)識(shí)符。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括，根據(jù)所述接收的光來(lái)估計(jì)(510，512)所述接收的光的振幅和相位中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括，基于所述振幅，確定(514)所述光源的個(gè)體光照貢獻(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在估計(jì)頻率區(qū)域n+1的所述獨(dú)特頻率之前，減去分配了頻率區(qū)域η中的頻率的總估計(jì)信號(hào)。
14.一種用于向編碼的照明系統(tǒng)(100)中的光源(102，200a, 200b)分配標(biāo)識(shí)符的光驅(qū)動(dòng)器(110，210)，包括:處理單元，其被布置成通過(guò)執(zhí)行以下步驟向所述光源分配標(biāo)識(shí)符，由此，對(duì)于每個(gè)光源而言，所述標(biāo)識(shí)符確定將用于調(diào)制由所述每個(gè)光源輸出的光的獨(dú)特頻率將可用頻帶分成N個(gè)非均勻頻率區(qū)域，以及；從所述非均勻頻率區(qū)域之一中的均勻間隔開(kāi)的頻率集選擇所述獨(dú)特頻率。
15.一種用于估計(jì)分配給編碼的照明系統(tǒng)(100)中的光源(102，200a, 200b)的標(biāo)識(shí)符的接收器(104，300)，包括:光接收器(304)；處理單元(302)，其被布置成執(zhí)行步驟對(duì)于頻率區(qū)域η, I通過(guò)以下操作來(lái)確定選自可用頻帶的N個(gè)非均勻頻率區(qū)域之一中均勻間隔開(kāi)的頻率集的獨(dú)特頻率；基于由所述光接收器所接收的光的諧波(n+1)來(lái)估計(jì)所述獨(dú)特頻率；以及根據(jù)所述獨(dú)特頻率來(lái)確定所述標(biāo)識(shí)符。
全文摘要
提出了編碼的光來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光源進(jìn)行高級(jí)控制且使用光源來(lái)傳送信息。分配光源的標(biāo)識(shí)頻率允許分配更獨(dú)特的頻率，即，更多光源將在系統(tǒng)中被獨(dú)特地標(biāo)識(shí)?？捎妙l帶被分成非均勻頻率區(qū)域且從非均勻頻率區(qū)域中均勻間隔開(kāi)的頻率集選擇頻率。接收器基于連續(xù)的方案且被使能分析所接收的光信號(hào)的更高諧波。光貢獻(xiàn)被連續(xù)地逐組估計(jì)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102484928SQ201080040927
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者楊 H., C. W. 申克 T. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司