使用多个天线对对象进行多维定位的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请依据35u.s.c.§119要求于2017年5月4日提交的标题为“使用多个天线对对象进行多维定位(multi-dimensionallocationofanobjectusingmultipleantennae)”的美国临时专利申请序列号62/501,483的优先权，该申请的全部内容据此以引用方式并入本文。

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天线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，当涉及信号时，可测量每个信号的到达角度(aoa)和/或离开角度(aod)，以帮助确定对象在某一空间范围内的位置。在这种情况下，仅使用单个天线。此外，本领域当前使用的方法主要依赖于信号的强度。因此，在本领域当前使用信号来仅在单个维度中定位对象等的实施方案不是非常准确。

技术实现要素：

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。该系统可包括具有多个天线的电气装置。该系统还可包括耦接到天线的开关。该系统还可包括可通信地耦合到开关的控制器。控制器可以在第一时间测量在第一天线处接收的信号的第一参数，其中信号的第一参数与对象的位置相关联。控制器还可以将开关从第一位置操作到第二位置，其中第一位置启用第一天线，并且其中第二位置启用第二天线。控制器还可以在第二时间测量在第二天线处接收的信号的第二参数，其中信号的第二参数与对象的位置相关联。控制器还可以使用第一参数和第二参数来确定对象在空间范围内的多维位置。

在另一方面，本公开总体涉及一种系统，该系统包括具有电气装置天线和控制器的电气装置，其中电气装置定位在某一空间范围内。该系统还可包括定位在空间范围内的对象，其中对象包括多个对象天线、和耦接到对象天线的开关。对象可操作开关以激活第一对象天线。对象还可以在第一时间通过第一对象天线广播第一信号。对象可进一步操作开关以激活第二对象天线。对象还可以在第二时间通过第二对象天线广播第二信号。电气装置天线可以接收具有第一参数的第一信号和具有第二参数的第二信号。控制器可以使用第一信号的第一参数和第二信号的第二参数来确定对象在空间范围内的多维位置。

在另一方面，本公开可以总体涉及一种电气装置，该电气装置包括外壳和在第一位置处设置在外壳上的多个天线中的第一天线。电气装置还可以包括在第二位置处设置在外壳上的第二天线。电气装置还可包括耦接到多个天线的开关。电气装置还可包括可通信地耦合到开关的控制器。控制器可以在第一时间测量在第一天线处接的信号的第一参数，其中信号的第一参数与对象的位置相关联。控制器还可以将开关从第一位置操作到第二位置，其中第一位置启用第一天线，并且其中第二位置启用第二天线。控制器还可以在第二时间测量在第二天线处接收的信号的第二参数，其中信号的第二参数与对象的位置相关联。控制器还可以使用第一参数和第二参数来确定对象在某一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天线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，因为使用多个天线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，某些尺寸或位置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灯具的系统的示意图。

图2示出了根据某些示例性实施方案的计算装置。

图3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。

图4-图6示出了根据某些示例性实施方案的图3的系统，其中使用aoa方法来定位某一空间范围内的对象。

图7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另一系统。

图8-图10示出了根据某些示例性实施方案的图7的系统，其中使用aod方法来定位对象。

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天线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设置在灯具上的多个天线来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aoa或aod的三边测量方法(这两者在下文参考图3-图10更详细地描述)来确定对象在某一空间范围内的位置，但其他定位方法(包括但不限于三边测量)可与示例性实施方案一起使用。通过三边测量，不是测量信号的角度，而是测量每个信号在对象与天线之间行进的距离和/或时间，并且使用那些距离和/或时间来确定对象的位置。

示例性实施方案可用于具有任何尺寸和/或定位在任何环境(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wifi、蓝牙、rfid、紫外波、微波和红外信号。示例性实施方案可用于在多个维度中实时定位某一空间范围内的对象。

本文所述的灯具的示例性实施方案，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，本文所述的灯具，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灯具和/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)、零件(例如，马达定子、覆盖件)、一件设备(例如，风扇、容器、桌子、椅子)或设备的一组零件(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包括天线的灯具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)制定了电气外罩(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。本文附图中的各种部件的编号方案使得每个部件为三位数或四位数，并且其他图中的对应部件具有相同的后两位数。对于本文所示和所述的任何附图，一种或多种部件可被省略、添加、重复和/或取代。因此，在特定附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天线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天线对对象进行多维定位的示例性实施方案。然而，使用多个天线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天线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天线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、电气装置102。电气装置102可包括控制器104、多个天线175、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系统100中。例如，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，可存在多个开关145而不是一个开关145。又如，代替具有多个天线175的单个电气装置102，系统100可具有彼此可通信地耦合的多个电气装置102，每个电气装置都具有一个天线175。又如，开关145可为控制器104的一部分。

用户150与上文定义的用户相同。用户150可使用用户系统(未示出)，该用户系统可包括显示器(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还可与对象160中的一个或多个对象和/或网络管理器180进行交互。用户150、电气装置102和网络管理器180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是控制系统100的全部或一部分的装置或部件，该系统包括电气装置102的控制器104。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的特征部之外或者从其改变的多个特征部中的一个或多个。

如上所述，一个或多个对象160可以是多个人员和/或装置中的任一者。每个对象160都可包括通信装置190，该通信装置可向电气装置102发送rf信号195。通信装置190可包括电气装置102的一个或多个部件(例如，开关、天线、收发器)和/或下文相对于电气装置102的控制器104所述的功能。

使用示例性实施方案，对象160的通信装置190(有时也称为信标)可处于睡眠模式，直到通信装置190接收到由电气装置102的一个或多个天线175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并将该rf信号发送至电气装置102。另选地，对象160的通信装置190可处于睡眠模式，直到独立于电气装置102的天线175的某个预定时间点(例如，每小时、每24小时)。当发生这种情况时，通信装置190可打开足够长的时间以将rf信号195发送至电气装置102，使得电气装置102的所有天线175接收rf信号195。该后一个实施方案可与用于定位对象160的aoa方法一起使用。在任何情况下，rf信号195可包括与对象160相关联的uuid(或某种其他形式的标识)。一旦通信装置190发送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。

在用电气装置102的天线175发送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)，该电池用于至少部分地向对象160的其余部分中的一些或全部(包括通信装置190)提供电力。

在某些示例性实施方案中，当使用aod方法来定位对象160时，通信装置190包括多个天线和对应的开关，其中天线基本上与上述天线175相同，并且开关基本上与上述开关145相同。在这种情况下，电气装置102可具有一个天线175而没有开关145，或具有多个天线175和对应的开关145。下面参考图7-图10示出了在某些示例性实施方案中使用aod来定位对象160的示例。

根据一个或多个示例性实施方案，用户150、网络管理器180、和/或任何其他合适的电气装置102可使用应用接口126来与电气装置102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和网络管理器180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和网络管理器180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和网络管理器180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。此类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，此类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、卫星电视盒、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可定位在特定环境(例如，危险环境)中。例如，如果电气装置102定位在爆炸性环境中，则外壳103可为防爆型。根据适用的行业标准，防爆外罩是被构造为包含从外罩内部发生或可以通过外罩传播的爆炸的外罩。

电气装置102的外壳103可用于容纳电气装置102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)、电源140、天线175、开关145和电气装置部件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以及任何其他适用的电气装置102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还可包括用于在控制器104和用户150、网络管理器180、任何其他适用的电气装置102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可为与可通信地耦合到控制器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装置、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可以定位在多个物理机器上，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定位在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、任何其他适用的电气装置102和对象160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、任何其他适用的电气装置102和对象160通信。如下所述，在某些示例性实施方案中，存储库130还可以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的一个或多个其他部件(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和系统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和系统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，仅当需要通信模块108时才启用通信模块108来节省控制器104消耗的功率。

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通过开关145和一个或多个天线175从系统100中的一个或多个对象160接收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)所使用的功率的另一实例。

控制引擎106可确定在尝试定位对象160时何时接收一个或多个rf信号195。为了节省能量，控制引擎106不会持续接收rf信号195，而是仅在离散的时间进行。控制引擎106可为活动的，以基于多个因素中的一个或多个来接收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。

在一些情况下，当系统100包括多个电气装置102时，每个电气装置102都可具有某种形式的控制器104。一个控制器104的控制引擎106可以与其他电气装置102的控制器104协调和/或直接控制一个或多个其他电气装置102以广播多个rf信号195和/或接收多个rf信号195。在该示例中，控制引擎106可操作一个或多个开关145以完成其功能。

在一些情况下，电气装置102的控制引擎106可以基于响应于电气装置102广播的多个rf信号195由对象160发送(例如，源自该对象，从该对象反射)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广播和/或从对象160反射的多个rf信号195(直接从天线175通过开关145和/或从一个或多个其他电气装置102中的另一控制引擎106)。控制引擎106还可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)来基于rf信号195确定对象160的多维位置。

例如，控制引擎106使用的协议132和/或算法可以要求控制引擎106使用三角测量方法来确定对象160的位置，例如使用从对象160接收的每个rf信号195的到达角度(aoa)和/或离开角度(aod)。协议132和/或算法被控制引擎106用来指示控制引擎106何时以及如何操作开关145。因此，控制引擎106所使用的协议132和/或算法也可帮助控制引擎106确定一个或多个对象160的多维位置。如果使用两个天线175，则可由控制引擎106获得对象160的二维位置。下面参考图3-图6提供了可以如何使用aoa来定位对象的示例，并且下面参考图7-图10提供了可以如何使用aod来定位对象的另一个示例。控制引擎106所使用的算法的示例可包括但不限于角度＝波长×天线之间的空间中的距离的差值÷2÷π÷天线之间的距离。

在一些情况下(例如，天线175在电气装置102(或其他电气装置)的外壳103上相对于彼此相距足够远)，控制引擎106所使用的协议132和/或算法可以要求控制引擎106使用三边测量方法来确定对象160的位置。例如，天线沿着暗槽灯的框架长度定位的暗槽灯可以是三边测量技术可以用于本文所述的示例性实施方案的情况。利用三边测量技术，不是测量天线175接收rf信号195用于三角测量的角度(在天线175处测量的一种类型的参数)，而是测量每个天线175接收的每个rf信号195的距离和/或时间(在天线175处测量的另一种类型的参数)。为了使三边测量能够有效地在三维空间中准确地定位对象160，需要至少三个天线175。

控制引擎106可向用户150、网络管理器180、以及一个或多个对象160提供控制、通信、rf信号195和/或其他信号。类似地，控制引擎106可从用户150、网络管理器180、以及一个或多个对象160接收控制、通信、rf信号195和/或其他信号。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)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的一个或多个部件(例如，电源140)通信。例如，如果电气装置102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)。在这种情况下，控制引擎106还可包括实现与电气装置102内的电源140通信的dali。此类接口可以与用于在控制器104和用户150、网络管理器180、任何其他适用的电气装置102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部件和/或软件架构部件。此类部件可包括但不限于通用异步接收器/发射器(uart)、串行外围设备接口(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)。

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的剩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可控制系统100中的一个或多个其他适用的电气装置的某些方面(例如，向对象160发送rf信号195和从对象接收rf信号195、操作开关145)。

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能。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和任何其他适用的电气装置102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、任何其他适用的电气装置102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可以跟踪时钟时间、时间间隔、时间量和/或任何其他时间测量。定时器110还可以计数事件的发生次数，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可同时测量多个时间。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外部的源接收电力，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根据一个或多个示例性实施方案执行软件。具体地，硬件处理器120可以执行控制引擎106或控制器104的任何其他部分上的软件，以及由用户150、网络管理器180、和/或任何其他适用的电气装置102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可以是集成电路、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离散地定位在控制器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/或接收控制信号和/或通信信号，包括rf信号195。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、任何其他适用的电气装置102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可以以这样的方式构造，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、任何其他适用的电气装置102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、任何其他适用的电气装置102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、任何其他适用的电气装置102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的控制器104进行交互。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还可包括电源140、多个天线175、至少一个开关145和一个或多个电气装置部件142。电气装置102的电气装置部件142为通常存在于电气装置中以允许电气装置102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。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(例如，通过电缆)从控制器104的电源模块112接收电力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104)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包括多个天线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转换为电能(用于接收)的电气装置。在传输中，无线电发射器(例如，收发器124)通过开关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，该电压通过开关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的主体电耦合到收发器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(例如，天线175-1、天线175-n)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。

每个天线175都可电耦合到开关145，该开关又电耦合到收发器124。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提供至电耦合到开关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提供至电耦合到开关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，当开关145的一个触点闭合时，开关145的所有其他触点在此类示例性实施方案中为打开的。

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/0)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、外围设备总线、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/0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)的输出部、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的一个或多个元件定位在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)定位在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3示出了根据某些示例性实施方案的可使用aoa方法来定位空间范围399内的对象360的系统300。参考图1-图3，也定位在图3的空间范围399内的是具有三个天线375(天线375-1、天线375-2和天线375-3)的灯具302(与上述图1的电气装置102同一类型的电气装置)。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3所示，灯具302中的全部三个天线375都可定位在空间范围399中。另选地，一个或多个天线可以定位在另一个装置(例如，另一个灯具)上。在任何情况下，一个或多个天线375可以定位在空间范围399之外，只要由对象360的通信装置390发送的rf信号(例如，rf信号195)被灯具302的天线375接收。

在某些示例性实施方案中，天线375被一个或多个相邻天线375隔开一定距离。例如，如图3所示，天线375-1与天线375-2相隔距离378，天线375-3与天线375-2相隔距离379，并且天线375-1与天线375-3相隔距离377。每个距离(本示例中的距离377、距离378和距离379)可基于多个因素中的一个或多个。例如，每个距离可为rf信号(例如，rf信号195)的波长的至少1/2。在这种情况下，一个天线375可发送/接收与另一天线375发送/接收的rf信号相差至少90°的rf信号。这使得在每个天线375处测量的rf信号(以及与其相关联的参数(例如，角度、距离、时间))更易于解释。作为具体示例，如果rf信号195的波长为2.4ghz，则每个距离(距离377、距离378、距离379)为至少大约1/2英寸。一个距离(例如，距离377、距离378、距离379)可与其他距离相同和/或不同。

图3的灯具302还包括耦接到三个天线375的开关345。尽管图3中未示出，但灯具302还可包括用于自动操作开关345的控制引擎(例如，控制引擎106)和用于发送和/或接收rf信号的收发器(例如，收发器124)。另外，图3的对象360包括通信装置390，该通信装置可与上面参考图1所讨论的通信装置190基本上相同。例如，如图3所示，图3的通信装置390可包括天线。在一些情况下，通信装置390还可包括控制器，该控制器可执行上述控制器104的至少一些功能。

图4-图6示出了根据某些示例性实施方案的由对象360发送rf信号并且使用aoa方法来确定对象360的位置时的图3的系统。图4示出了根据某些示例性实施方案的图3的系统400，其中对象360的通信装置390开始广播rf信号495。参考图1-图6，灯具302的天线375-1、天线375-2和天线375-3接收rf信号495。对象360的通信装置390具有广播范围482，并且灯具302的所有天线375都落在广播范围482内。

在图4中，在这种情况下，开关345对于天线375-1为闭合的并且对于天线375-2和天线375-3为打开的。因此，仅由天线375-1在图4所捕获的时间点接收的rf信号495通过开关345被发送至控制器304。当控制器304通过天线375-1接收rf信号495时，控制器304可使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号495到达(aoa)天线375-1处的角度485(一种类型的参数)。

在相对于图4中捕获的时间的某种其他随后的时间点(例如，2ms后、50ms后)，灯具302的控制器304运行，从而形成图5中所示的系统500的配置。在图5中，在这种情况下，开关345对于天线375-2为闭合的并且对于天线375-1和天线375-3为打开的。因此，仅由天线375-2在图5所捕获的时间点接收的rf信号495通过开关345被发送至控制器304。当控制器304通过天线375-2接收rf信号495时，控制器304可使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号495到达(aoa)天线375-2处的角度585(一种类型的参数)。

在相对于图5中捕获的时间的某种其他随后的时间点(例如，3ms后)，灯具302的控制器304运行，从而形成图6中所示的系统600的配置。在图6中，在这种情况下，开关345对于天线375-3为闭合的并且对于天线375-2和天线375-1为打开的。因此，仅由天线375-3在图6所捕获的时间点接收的rf信号495通过开关345被发送至控制器304。当控制器304通过天线375-3接收rf信号495时，控制器304可使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号495到达(aoa)天线375-3处的角度685(一种类型的参数)。

一旦控制器304已确定角度485和角度585，控制器304就可根据示例性实施方案使用aoa方法在二维中确定对象360在空间范围399内的位置。一旦控制器304已确定角度485、角度585和角度685(或甚至附加角度，如果灯具302具有多于三个天线375)，控制器304就可根据示例性实施方案使用aoa方法在三维中确定对象360在空间范围399内的位置。

图7示出了在某些示例性实施方案中的可使用aod方法来确定对象760在空间范围799内的位置的系统700。参考图1-图7，具有控制器704和仅单个天线775的灯具702定位在图7中的空间范围799中。另选地，灯具702可具有多个天线775，在这种情况下，灯具702还可包括开关745。此外，对象760包括通信装置790，其中通信装置790具有开关845和多个(在这种情况下三个)天线875。具体地，通信装置790包括天线875-1、天线875-2和天线875-3。包括通信装置790的对象760也定位在空间范围799中。如上所述，对于使用aoa方法的前面的示例，一个或多个天线(例如，天线875、天线775)可以定位在空间范围799之外，只要由对象760的通信装置790发送的rf信号(例如，rf信号195)被灯具702的天线775接收。

在某些示例性实施方案中，对象760的通信装置790的天线875被一个或多个相邻天线875隔开一定距离。例如，如图7所示，天线875-1与天线875-2相隔距离778，天线875-3与天线875-2相隔距离779，并且天线875-1与天线875-3相隔距离777。每个距离(本示例中的距离777、距离778和距离779)可基于多个因素中的一个或多个。例如，每个距离可为rf信号(例如，rf信号195)的波长的至少1/2。在这种情况下，一个天线775可发送与另一天线775发送的rf信号相差至少90°的rf信号。这使得rf信号(以及与其相关联的参数(例如，角度、距离、时间))更易于解释。作为具体示例，如果rf信号195的波长为2.4ghz，则每个距离(距离777、距离778、距离779)为至少大约1/2英寸。一个距离(例如，距离777、距离778、距离779)可与其他距离相同和/或不同。

如上所述，图7的对象760还包括耦接到三个天线875的开关845。尽管在图7中未示出，但是图7的对象760还可以包括耦接到开关845的控制器，其中控制器可以操作开关845并产生由对象760的通信装置790发送的rf信号。通信装置790可基本上与上文参考图1所讨论的通信装置190相同。

图8-图10示出了根据某些示例性实施方案的由对象760发送rf信号并且使用aod方法来确定对象760的位置时的图7的系统。图8示出了根据某些示例性实施方案的图7的系统800，其中对象760的通信装置790开始广播一个或多个rf信号(例如，rf信号895)。参考图1-图10，对象760的天线875-1、天线875-2和天线875-3使用通信装置790的其余部分发送一个或多个rf信号。对象760的通信装置790具有广播范围882，并且灯具702的天线775落在广播范围882内。

在图8中，在这种情况下，开关845对于天线875-1为闭合的并且对于天线875-2和天线875-3为打开的。因此，仅天线875-1发送rf信号895，该rf信号在图8所捕获的时间点由灯具702的天线775接收。当灯具702的控制器704通过天线775接收rf信号895时，控制器704可以使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号895从对象760的天线875-1到达(aod)天线775的角度885(一种类型的参数)。

在相对于图8中捕获的时间的某种随后的时间点(例如，2ms后、50ms后)，对象760的开关845运行，从而形成图9中所示的系统900的配置。在图9中，在这种情况下，开关845对于天线875-2为闭合的并且对于天线875-1和天线875-3为打开的。因此，仅天线875-2发送rf信号995，该rf信号在图9所捕获的时间点由灯具702的天线775接收。(应当指出的是，rf信号995可与rf信号895相同，仅在不同时间广播。另选地，rf信号995和rf信号895可彼此不同，从而提供不同信息，指出从其发送rf信号的特定天线875。)当灯具702的控制器704通过天线775接收rf信号995时，控制器704可以使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号995从对象760的天线875-2到达(aod)天线775的角度985(一种类型的参数)。

在相对于图9中捕获的时间的某种其他随后的时间点(例如，2ms后、50ms后)，对象760的开关845运行，从而形成图10中所示的系统1000的配置。在图10中，在这种情况下，开关845对于天线875-3为闭合的并且对于天线875-1和天线875-2为打开的。因此，仅天线875-3发送rf信号1095，该rf信号在图10所捕获的时间点由灯具702的天线775接收。(如上所述，rf信号1095可与rf信号895和/或rf信号995相同或不同。)当灯具702的控制器704通过天线775接收rf信号1095时，控制器704可以使用一个或多个算法和/或协议132来确定rf信号1095从对象760的天线875-3到达(aod)天线775的角度1085(一种类型的参数)。

一旦控制器704已确定角度885和角度985，控制器704就可根据示例性实施方案使用aod方法在二维中确定对象760在空间范围799内的位置。一旦控制器704已确定角度885、角度985和角度1085(或甚至附加角度，如果对象760具有多于三个天线875)，控制器704就可根据示例性实施方案使用aod方法在三维中确定对象760在空间范围799内的位置。

在一些情况下，示例性实施方案涉及用于定位某一空间范围内的对象的系统。此类系统可包括具有多个天线的电气装置和耦接到天线的开关。此类系统还可包括可通信地耦合到开关的控制器。控制器可以在第一时间测量在第一天线处接收的信号的第一参数，其中信号的第一参数与对象的位置相关联。控制器还可以将开关从第一位置操作到第二位置，其中第一位置启用第一天线，并且其中第二位置启用第二天线。控制器还可以在第二时间测量在第二天线处接收的信号的第二参数，其中信号的第二参数与对象的位置相关联。控制器还可以使用第一参数和第二参数来确定对象在空间范围中的多维位置。

在此类系统中，对象可发起信号。在某些示例性实施方案中，至少一个天线可与电气装置的外表面集成。另选地，至少一个天线可从电气装置的外表面突出。在一些情况下，电气装置可包括灯具。在某些示例性实施方案中，信号可以是射频信号。

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，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。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。