CN108141943B - 用于自动化的照明器材位置映射的***和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于例如使用光感应和/或诸如是射频(RF)信令这样的其它类型的信令的组合的照明器材位置映射的照明***和方法。所述照明***可以将多个照明器材映射到楼层平面图中的多个空间位置,所述映射是使用位于所述照明器材中的每个照明器材内的信号生成能力和传感器进行的。可以在没有显著的手动介入的情况下使用控制***自动地确定对所述照明器材的试运行。具体地说,可以通过对在照明器材之间所发射和接收的信号的强度和如在大楼平面图中提供的可以使所述照明器材与之相互关联的空间位置之间的距离应用启发式分析,将所述照明器材映射到它们分别的空间位置。
Description
技术领域
概括地说,本发明涉及照明***。具体地说,用于例如使用光传感器读数和/或用于检测不同于可见光的信号的其它传感器的组合的自动化照明器材位置映射的***和方法。
背景技术
照明***可以包括多个诸如是灯、传感器和开关这样的设备。这些设备中的每个设备可以被独立地获得并且经由有线的或者无线的连接被连接到控制***。控制***可以提供可以通过确保在合适的时间提供正确的照明水平来帮助减少操作成本的经编程的计时器、传感器和/或控制。照明***的单个的和分立的部件中的每个部件通常是根据详细的楼层平面图被安装的,其中,可以以施工图(例如,AutoCAD图)的形式提供详细的楼层平面图。照明***可以被用在商业和居家环境两者中,但通常被安装在大型商业大楼中。楼层平面图通常指定每个设备类型、其位置和其与控制***的连接(有线的或者无线的)。
为了使控制***正确地控制照明***的部件中的每个部件,需要使照明器材中的每个照明器材的唯一标识符(例如,条形码、MAC地址等)与照明器材在楼层平面图内的空间位置相互关联。这个过程通常是在照明器材中的全部照明器材被安装在它们的期望的位置处之后被执行的,并且是被熟练的照明试运行工程师执行的。每个照明器材连同其唯一标识符向楼层平面图内的合适的空间位置的映射可以被手动的执行。其通常要求照明工程师手动地检查每个单个的照明器材,并且被手动地记录在楼层平面图的打印件上或者经由图形界面被输入到楼层平面图的电子版本。可以将被手动地键入的数据输入或者传输到器材数据库,器材数据库可以使每个所记录的标识符与楼层平面图中示出的一个空间位置相互关联。替换地,可以使用测试信号来轮流地循环每个灯的功率水平。安装人员或者类似的专家然后四处走动,直到所激活的灯被标识并且被匹配到楼层平面图内的空间位置为止。可以顺序地对于每个照明器材重复这个过程,直到使全部器材与楼层平面图内的空间位置相互关联为止。在照明器材已经被试运行之后,控制***可以向照明器材提供任何数量的合适的指令或者配置参数以控制照明器材的操作。例如,可以以可以被上传到位于照明器材中的每个照明器材内的存储器以便进行进一步的执行的软件程序的形式提供指令和/或配置参数。
存在手动地将照明器材映射到空间位置的许多缺点。例如,手动的试运行过程是耗时的,并且可以干扰建筑工地上的其他承包人继续进行他们的工作的能力。为了进一步使过程复杂化,建筑承包人经常不遵守楼层平面图中指定的精确的照明布局。因此,为了在灯已经被安装之后对照明进行试运行,需要高度熟练的试运行工程来执行手动的试运行,这可以是昂贵的。对于大型照明安装,试运行经常涉及数十或者数百个需要使之与它们的正确的空间位置相互关联以使得它们可以被恰当地一起操作的照明器材。手动的试运行不仅是耗时的和昂贵的,而还易于出错,诸如例如是数据输入错误。这样的试运行错误可能造成控制***向错误的器材发送命令或者似乎没有任何效果的命令。在对大型安装的试运行期间,错误可以被进一步放大。
美国专利No. 8,159,156(“‘156专利”)描述了一种用于区域光照的照明***,所述照明***具有远程驱动器和包括灯具、控制设备和/或独立传感器的多个器材。该‘156专利描述了一种对照明***进行试运行的方法,所述方法测量从信号源发射的信号以确定两个器材之间的相对距离。该相对距离测量不与两个器材之间的实际距离相对应,而是与实际距离线性地相关或者非线性地相关的。为了标识器材的空间位置,‘156专利依赖于三角测量方法,三角测量方法单个地对每个器材进行映射,并且需要至少三个参考节点。这至少三个参考节点必须根据手动的输入被手动地建立,并且因此是耗时的、冗长的和易于出错的。尽管‘156专利提供了一种用于对照明进行自动试运行的三角测量方法,但该方法仍然是冗长的、耗时的和易于出错的。
因此,本领域中存在对改进的照明***和用于对照明进行试运行的方法的持续的需求。本发明的目的是提供一种用于将多个照明器材映射到多个空间位置的改进的***和方法。
发明内容
根据前述的目的和其它的目的,本发明的一个实施例提供了一种用于将多个照明器材映射到多个空间位置的方法。每个照明器材具有一个传感器。所述方法包括获得与由所述多个照明器材中的每个照明器材的所述传感器从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集,和与所述多个空间位置中的每个空间位置与所述多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集的步骤。在一些实施例中,第一数据集是通过顺序地指引所述多个照明器材中的每个照明器材发射测量信号并且从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收与由所述传感器测量的所述测量信号的强度相对应的数据而被生成的。所述方法还包括使用所述第一和第二数据集应用启发式评估以标识所述多个照明器材向所述多个空间位置的一个或多个可能的映射的步骤。在一些实施例中,在所述启发式评估标识多于一个可能的映射时,所述方法进一步包括以下步骤:激活所述多个照明器材中的一个照明器材;接收用于与所激活的照明器材相对应的空间位置的手动输入数据;以及基于所述手动输入数据从所述可能的映射中标识所述多个照明器材向所述多个空间位置的单个映射。
在一个方面中,提供了一种照明***。所述照明***包括多个照明器材。每个照明器材包括灯具或者射频(RF)信号生成器和传感器,其中,所述传感器是光传感器或者RF信号传感器。所述照明***还包括控制***,所述控制***被配置为,独立地激活和停用所述灯具或者所述RF信号生成器中的每个灯具或者RF信号生成器,以及从每个传感器接收与由所述多个传感器中的每个传感器检测的光的量或者RF信号的强度相对应的数据。所述控制***被进一步配置为,获得与由所述多个照明器材中的每个照明器材的所述传感器从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集和与所述多个空间位置中的每个空间位置与所述多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集,并且使用所述第一和第二数据集应用启发式评估以标识所述多个照明器材向所述多个空间位置的一个或多个可能的映射。
在另一个方面中,提供了一种包含可以被处理器执行的指令集的非暂时性计算机可读介质。所述指令集包括:获得与由所述多个照明器材中的每个照明器材的所述传感器从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集和与所述多个空间位置中的每个空间位置与所述多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集。所述指令集进一步包括:使用所述第一和第二数据集应用启发式评估以标识所述多个照明器材向所述多个空间位置的一个或多个可能的映射。
在阅读下面对本发明的详细描述(包括附图和所附权利要求)之后,本发明的这些和其它的方面对于本领域的技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明的具有被安装在楼层平面图内的多个照明器材的照明***的一个示例性实施例。
图2示出了根据本发明的照明器材的一个示例性实施例。
图3示出了根据本发明的用于将照明器材映射到它们分别的空间位置的方法的一个示例性实施例。
图4示出了根据本发明所提供的用于生成与由多个照明器材102中的每个照明器材的第一传感器从多个照明器材102中的每个其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集的方法的一个示例性实施例。
图5a示出了具有多个照明器材的楼层平面图的一个示例。
图5b示出了用于被安装在图5a的楼层平面图内的照明器材的根据本发明的一个初始图表。
图5c示出了用于被安装在图5a的楼层平面图内的照明器材的根据本发明的一个映射。
图6a示出了具有多个照明器材和在光学上将一些照明器材与其它的照明器材隔离的墙壁的楼层平面图的另一个示例。
图6b示出了用于被安装在图6a的楼层平面图内的照明器材的根据本发明的一个初始图表。
图6c示出了用于被安装在图6a的楼层平面图内的照明器材的根据本发明的一个映射。
图7a示出了多个照明器材的初始图表的另一个示例。
图7b示出了用于图7b中所示的照明器材的根据本发明的一个映射。
具体实施方式
示例性实施例提供了照明***和用于通过提供高效的自动试运行方法来将多个照明器材映射到楼层平面图中的多个空间位置的方法。应当指出,如下面描述的用于将多个照明器材映射到楼层平面图中的多个空间位置的方法通常不需要使用专业化的信标传送设备或者对一些信标节点的手动配置来促进对照明器材的试运行。相反,本文中描述的照明***和方法依赖于位于照明器材中的每个照明器材内的信号生成能力和传感器。本文中描述的自动试运行照明***和方法提供了一种可以在没有显著的手动介入的情况下使楼层平面图内或者照明电路内的照明器材中的大多数照明器材与它们的空间位置相互关联的控制***。可以参考下面对示例性实施例的描述和相关的附图进一步理解示例性实施例,其中,为相似的元素提供了相同的标号。
图1示出了具有被安装在楼层平面图101内的多个照明器材102的一个示例性照明***100。可以经由具有去往控制***104的有线的或者无线的连接的逻辑网络将照明器材102连接到控制***104。这样的逻辑网络可以包括例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、内部的办公室级或者大楼级计算机网络、公司内联网或者互联网。例如,照明器材102可以在安装期间通过电线被物理地连接到控制***104。照明器材102可以经由任何合适的有线通信链路(例如,以太网、串行端口、通用串行总线等)与控制104***通信。替换地,照明器材102可以使用任何合适的无线通信装置(诸如例如是例如蓝牙、ZigBee、IEEE 802.1x、射频等)与控制***104通信。控制***104可以被配置为,向照明器材提供任何数量的合适的指令或者配置参数以控制照明器材的操作。例如,控制***104可以包括处理器和存储器。存储器可以包括用于被处理器执行的指令集。例如,指令集可以包括用于对照明器材102进行控制(包括控制是否其被打开或者关闭和/或从照明器材102发射的光的强度)的方法。指令集还可以包括用于对照明进行试运行(诸如将多个照明器材映射到楼层平面图中的多个空间位置)的方法。
应当指出,照明器材102可以包括用于发射光或者任何其它类型的信号的任何合适的信号生成设备,并且不需要是在照明***100内与彼此相同的。相反,照明器材102可以是各自独立地从任何数量的合适照明设备(诸如例如是发光设备、RF信号发射设备、传感器或者控制器)中被选择的。在典型的照明***100中,照明***100内的照明器材102中的大多数照明器材102是发光设备。如图2的示例性实施例中所示,照明器材102可以包括灯具10。灯具10发射可见光频谱内的光。照明器材102还可以是不发射任何光的设备(例如,传感器设备或者控制器)。然而,照明器材102可以包括用于发射不同于可见光的信号的信号生成设备(例如,RF信号生成器14或者任何能够发射适于测量两个照明器材102之间的距离的不同于可见光的信号的其它类型的信号生成设备)。
在一些实施例中,照明器材102可以进一步包括传感器。传感器可以是任何用于检测从另一个照明器材102发射的信号的合适传感器。例如,传感器可以是光传感器12、射频(RF)信号传感器16和/或能够检测适于测量两个照明器材102之间的相对距离的信号的任何其它的传感器。通常,传感器包括光传感器12。光传感器12能够检测从照明***100的其它的照明灯具102发射的光。具体地说,光传感器12能够检测在其中所接收的光的强度。
在特定的实施例中,替换或者除了灯具10之外,照明器材102可以包括用于发射不同于可见光的信号的信号生成设备。例如,信号生成设备可以是RF信号生成器14或者任何能够发射适于测量两个照明器材102之间的距离的不同于可见光的信号的其它类型的信号生成设备。作为另一个示例,照明器材102可以包括用于检测RF信号的RF信号传感器16。具体地说,RF信号传感器16能够检测被其接收的RF信号的强烈度或者强度。作为一个进一步的示例,图2示出了照明器材102可以包括具有RF信号传感器16的RF信号生成器14。此外,RF信号生成器14和RF信号传感器16可以被集成在被配置为执行发射和检测RF信号两者的单个RF芯片18内。
照明器材102可以进一步包括存储器20、处理器22和/或电源24。存储器20可以包括涉及照明器材102的身份、照明器材102的电子唯一标识符和/或用于被处理器22执行的指令集的信息。指令集可以包括用于操作照明器材102的步骤。在一些实施例中,指令集可以首先从控制***104被接收、被存储在照明器材102的存储器20中以便被处理器22执行。替换地,控制***104可以提供将结合来自存储器20的用于被处理器22执行的指令集被使用的配置参数。例如,指令和/或配置参数可以由控制***104以照明器材102中的每个照明器材102内的用于被处理器22执行的软件程序的形式上传到存储器20。
此外,照明器材102可以可选地包括被物理地放置在设备上的唯一标识符26。物理标识符26可以是唯一的标识码、可扫描的条形码或者被物理地放置在照明器材102上的任何其它的合适标识符。
图1中所示的示例性照明***100被安装在楼层平面图101中,其中,***内的照明器材102中的一部分是与***内的其它的照明器材102在光学上被隔离的。例如,照明器材102中的一部分可以是被光学屏障(诸如墙壁106)将之与其它的照明器材隔开的。如在图1中可见的,示例性楼层平面图100包括各自被墙壁106隔开的多个房间110、120、130、140。每个房间110、120、130、140是在光学上被隔离的,并且不向示例性平面图100中所示的任何其它的房间或者走廊150提供光。例如,房间110内的照明器材102不可以向或者从来自房间120、130和140的照明器材102、或者任何可以被安装在走廊150中的照明器材(未示出)发射光或者接收光。房间120、130和140内的照明器材102是被类似地隔离的,并且不可以向或者从来自其它的房间的器材发射光或者接收光。
本领域的技术人员应当理解,本文中描述的示例性实施例可以以任何数量的方式被实现,这样的方式包括作为单独的软件模块、作为硬件与软件的组合等。例如,示例性分析方法可以是采用被存储在非暂时性存储介质中并且包含代码行的一个或多个程序的形式的实施例,代码行在被编译时可以被多个处理器核中的至少一个处理器核或者单独的处理器执行。在一些实施例中,可以提供包括多个处理器核和在多个处理器核上执行的指令集的***。指令集可以是可操作为执行下面讨论的示例性方法的。
图3示出了根据本发明的用于对照明器材102位置进行映射的一种示例性方法200。方法200可以被用于对楼层平面图101内的照明器材102的集合进行试运行的控制***104执行。在一些实施例中,照明器材102可以位于一个房间内。具体地说,同一个房间内的照明器材102可以是在光学上对彼此可用的,并且可以向或者从同一个房间内的其它的照明器材102发射光或者接收光。在其它的实施例中,一些照明器材102可以是被墙壁106或者其它的光学屏障(诸如例如是间隔物、分隔物、高家具等)将之与其它的照明器材102在光学上隔离的。例如,如图1中所示的房间110、120、130、140中的每个房间内的照明器材102是被与其它的房间内的照明器材102在光学上隔开的。
在步骤202中,作为输入接收大楼楼层平面图101。大楼楼层平面图101可以是用于试运行的多个照明器材102的布局的任何合适的图纸。也可以被称为天花板反向图的楼层平面图101提供照明***100内的照明器材102中的全部照明器材102的空间位置。然而,楼层平面图101不提供关于哪个照明器材102位于每个空间位置内的信息。因此,试运行过程对于将照明器材102中的每个照明器材102映射到它们分别的空间位置是必要的。可以以任何合适的形式提供楼层平面图101。通常,楼层平面图101是提供照明***100内的空间位置的图形化演示的建筑图。例如,可以作为计算机辅助设计(CAD)图或者建筑物信息建模(BIM)图提供楼层平面图101。CAD或者BIM图可以在计算机制图软件中被生成,并且随后以任何合适的机器可读格式作为楼层平面图101被导出。在一个实施例中,控制***104被配置为,从机器可读格式读楼层平面图101。替换地,楼层平面图101可以由用户(诸如照明工程师)基于观察大楼布局的物理属性和手动地将楼层平面图101输入到控制***104中来手动的输入。用户可以经由图形用户界面手动地将楼层平面图101输入到控制***104中。
接下来,步骤300生成适于测量两个照明器材102之间的距离的在照明器材102之间被发射和接收的光或者其它的信号的强度的第一数据集。第一数据集可以是基于由第一照明器材102上的传感器从照明***100内的每个其它的照明器材102接收的光或者其它的信号的强度的。应当指出,第一数据集是基于光或者其它的信号的强度被确定的,并且不要求使用三角测量方法,三角测量方法要求用户手动地建立与三个照明器材102相对应的至少三个参考信标节点。如通过光感应所获得的第一数据集通常在准确度上是高的,但在其可以在其中被生成和/或使用的场景的类型上是有限的。在一些情况下,第一数据集不可以被获得,或者仅可以通过使用仅灯具10和由灯具102的光传感器12检测光的强度在具有降低的准确度的情况下被获得。相反,为了生成用于多个灯具102的第一数据集,需要能够穿透光学屏障(例如,墙壁106)的替换的形式的信令。
例如,两个照明器材102之间的信号的强度可以是基于从第一照明器材的RF信号生成器14发射RF信号和由第二照明器材的RF信号传感器16接收并且测量RF信号的强度的。RF信号传感器16可以测量信号的强度,并且使用任何合适的定位方法确定第一与第二照明器材的相对布置,这样的定位方法包括但不限于到达角度(AOA)方法、到达时间差(TDOA)方法和基于接收信号强度指示符(RSSI)、飞行时间(ToF)的方法。尽管RF信令是比光感应更不准确的,并且由于室内环境中的多径反射和干扰而趋向是更不精确的,但可以使用光感应和RF信令的组合来提供用于提供跨楼层平面图101内的多个房间的照明器材102的集合之间的相对布置的恰当的方法。因此,该组合允许用于同时对跨多个房间的照明器材102进行试运行的改进的方法。在特定的实施例中,光感应和RF信令的组合还可以提供跨大楼内的不同的楼层的照明器材102的相对布置和试运行。此外,RF信号可以被用于提供不包括灯具10和/或光传感器12的照明器材102的相对布置。具体地说,RF信令可以被用于提供不包括灯具10并且因此不发射光的一个或多个照明器材102的相对布置。这样的不包括灯具10的照明器材102可以包括控制器、传感器(例如,运动传感器、温度传感器等)、用户接口、RF信号发射器等。对于在其处可以通过光感应或者RF信令获得相对布置的照明器材102,可以使用光感应和RF信令中的一项或者全部两项。在光感应和RF信令两者被使用时,它们可以被用于验证由另一种信令方法生成的相对布置的有效性,并且因此提升所提供的相对布置的准确度。
在图4中所示的具体的示例性实施例中,提供了一种用于生成与由多个照明器材102中的每个照明器材102的传感器从多个照明器材中的每个其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集的示例性方法300。如下面讨论的用于获得第一数据集的方法是参考照明器材102被作出的,照明器材102具有可以是单独的部件或者可以被集成在单个RF芯片18内的RF信号生成器14和RF信号传感器16或者灯具10和光传感器12。在特定的实施例中,照明器材102可以结合RF芯片18或者RF信号生成器14和RF信号传感器16而包括灯具10和光传感器。然而,这样的组合不是必需的。
在步骤302中,方法300可以责令照明器材102中的每个照明器材102打开并且发送它们的电子唯一标识符。控制***104可以接收每个电子唯一标识符并且使之与其分别的照明器材102相互关联。然而,由照明器材102提供的电子唯一标识符不提供任何关于照明器材102的空间位置的信息,并且需要由控制***104进行的试运行以使得其可以被匹配到其在楼层平面图101内的正确的空间位置。
在步骤304中,方法300确定用于多个照明器材102的第一数据集将通过光感应还是通过RF信令被确定。存在一些不同的类型的场景,在其中,照明器材102之间被发射和接收的信号的强度不可以通过从照明器材102的灯具10发射光和测量由另一个照明器材102上的光传感器12接收的光的强度被准确地测量。在这些场景中,可能有可能利用使用RF信令获得的数据对根据光感应获得的数据进行补充。例如,在照明器材102中的一部分是与其它的照明器材102在光学上被隔离的照明***100中(例如,每个房间110、120、130和140内的照明器材102是与其它的房间中的那些照明器材102在光学上被隔离的),第一数据集不可以仅使用灯具10和由照明器材102的光传感器12检测光的强度来确定。因此,不可以依赖于光感应来提供在与彼此在光学上被隔离的照明器材102之间被发射和接收的信号的强度,因为光不能穿透墙壁106以到达楼层平面图101内的其它的照明器材102。RF信令可以被用于生成与在与彼此在光学上被隔离的照明器材102之间被发射和接收的信号的强度相对应的数据,因为RF信令可以穿透墙壁、天花板和/或地板,以克服光感应的不足。因此,可以使用光感应和RF信令的组合来提升试运行的准确度和/或对跨多个房间的整个楼层的或者甚至跨多个楼层的照明器材102进行试运行。
在图1中所示的示例性楼层平面图101中,可以使用光感应或者RF信令获得用于楼层平面图101内的照明器材102中的全部照明器材102的第一数据集。在房间110、120、130和140中的每个房间内的照明器材102之间被发射和接收的信号的强度可以通过从灯具10发射光和在房间110、120、130和140中的每个房间内检测光来确定。然而,在跨房间的照明器材102之间(例如,从房间110中的第一照明器材向房间120中的第二照明器材)被发射和接收的信号的强度可以通过RF信令来获得。
作为另一个示例,在房间的天花板或者布局不是平的时,光感应也可以是较不准确的。具体地说,不平的天花板的不平整性可以造成天花板与楼层平面图101内的其它的表面之间的内部反射。因此,用于提供照明器材102的相对布置的辅助方法(诸如例如是RF信令)可以被用于照明器材102中的一些照明器材102,并且也可以除光感应之外地被使用以提升准确度。
在特定的实施例中,照明***100可以包括具有多种不同的类型的灯具10的照明器材102。例如,灯具10可以具有不同的流明输出和/或不同的光分布模式,这将使通过光感应所获得的第一数据集失真。因此,用于生成用于多个照明器材102的第一数据集的辅助方法(诸如例如是RF信令)可以被用于照明器材102中的一些照明器材102,并且也可以除光感应之外地被使用以提升准确度。
如果光感应将被使用,则方法300前进到步骤306。在步骤306中,方法300确定出现在将对于其确定在两者之间被发射和接收的信号的强度的照明器材102的对内的灯具10的类型。应当指出,方法200和300在它们跨具有相同的类型的灯具10的照明器材102被应用时可以是更准确的。不同类型的灯具10可以提供不同的流明输出和/或不同的强度分布。因此,从一种类型的灯具10接收的光的强度可能不是可以直接与从不同的类型的灯具10接收的光的强度比较的。因此,不可以使与从混合的类型的灯具10接收的光的强度相对应的数据与彼此相互关联。相反,可以将具有每种类型的灯具10的照明器材102分组在一起,并且可以单独地对每个组进行评估以确定用于照明器材102的每个组的第一数据集。替换地,用于具有不同类型的灯具10的照明器材102的第一数据集可以通过RF信令来确定。
在另一个替换的实施例中,可以通过归一化光传感器读数以减少对由不同类型的灯具10生成的不同类型的信号强度进行比较的负面影响来获得第一数据集。经归一化的读数可以为确定与从具有不同类型的灯具10的多个照明器材102获得的第一数据集相对应的照明器材102的相对布置提供提升的准确度。在一个示例性实施例中,一个房间可以包括具有两种类型的灯具(类型A和类型B)的照明器材102。类型A灯具可以是能够生成为1000 lx的流明输出的,而类型B灯具可以是能够生成为2000 lx的流明输出的。为了归一化使用这些类型中的全部两种类型的灯具获得的光感应数据,可以将根据从类型B灯具生成的光获得的光传感器读数值除以二,以使这样的值是可以与根据从类型A灯具生成的光获得的光感应读数比较的。
存在一些不同的用于确定两个不同的照明器材102的灯具10是相同的还是不同的方法。例如,步骤306可以使用楼层平面图101或者天花板反向图来确定每个房间或者布局包括具有仅单种类型的灯具10还是多种类型的灯具10的照明器材102。如果楼层平面图101指示照明***100包括仅具有单种类型的灯具10的照明器材102,则发光的照明器材102(即,哪些具有单种类型的灯具10的照明器材102)中的全部照明器材102可以全部一起被用于提供通过光感应估计的距离。
作为另一个示例,步骤306可以通过检索来自照明器材102中的每个照明器材102的标识信息确定是否照明***100包括具有多种类型的灯具10的照明器材102。标识信息可以包括照明器材102中的每个照明器材102的类型和/或型号。可以将具有每种类型和/或型号的照明器材102分组在一起,并且可以单独地对每个组进行评估以确定用于照明器材102的每个组的第一数据集。
在一个替换的实施例中,步骤306可以基于所检测的光传感器12读数确定照明***100是否包括具有多种类型的灯具10的照明器材102。具有不同类型的灯具10的照明器材102可以基于它们的流明输出被标识。在不同类型的灯具10提供显著不同的流明输出时,由光传感器12记录的数据可以也是大大不同的。一种用于分隔这些具有提供显著不同的流明输出的灯具10的不同类型的照明器材102的方法在于,一次仅一个地打开每个照明器材102,记录由位于其它的照明器材102内的光传感器12接收的光的强度,并且随后将针对每个照明器材102所记录的数据与针对其它的照明器材102所记录的那些数据进行比较。可以基于由光传感器12检测的光的强度对具有显著不同的流明输出的照明器材102进行分组。例如,可以将由具有高强度流明输出的照明器材102生成的数据分组在一起,而可以单独地将由具有低强度流明输出的照明器材102生成的数据分组在一起。可以应用聚类方法或者算法以标识基于由光传感器102检测的光的强度对照明器材102进行的分组。
在另一个实施例中,步骤306可以基于被每个照明器材102消耗的功率水平确定照明***100是否包括具有多种类型的灯具10的照明器材102。具有不同类型的灯具10的照明器材102可以基于它们的功率消耗被标识。通常,每种类型的灯具10在操作时消耗不同水平的功率。每个照明器材102的功率消耗可以被照明***100内的单独的设备(未示出)(诸如例如是功率计)记录。具有不同类型的灯具10的照明器材102可以基于它们的功率消耗水平被分组。
在步骤308到312中,用于具有相同类型的灯具10的多个照明器材102的第一数据集可以以顺序的方式通过光感应被确定。优选地,具有相同类型的灯具10的照明器材102在步骤308中以顺序的方式被激活并且被打开到相同的输出水平以减少波动,并且因此减少被光传感器12检测的读数中的误差。在步骤308中,单个照明器材102可以被激活以从其灯具10发射可见光。在步骤310中,位于其它的照明器材102内的光传感器12检测并且测量从单个照明器材发射的光的强度。来自其它的照明器材102的全部其它的灯具10在步骤308和310中一般被关闭以允许位于其它的照明器材102内的光传感器12在没有显著的干扰的情况下测量从单个照明器材发射的光的强度。在步骤312中,单个照明器材102随后在数据已经被位于其它的照明器材102内的光传感器12收集之后被关闭。
在夜间期间执行步骤308到312以减少来自日光的对光传感器12读数的干扰也是优选的。然而,如果步骤308到312在白天期间或者在具有来自可以干扰被光传感器12检测的读数的其它附近的光源的光干扰的情况下被执行,则可以在步骤308之前确定环境光的基线水平。可以通过与该基线水平的比较对被光传感器12检测的读数进行评估。例如,可以从由光传感器12获得的测量中减去基线水平。
在步骤314中,方法300提供已经经由步骤308到312被评估的用于具有相同类型的灯具10的全部照明器材102的第一数据集。如果不是这样,则方法300顺序地对于每个随后的照明器材返回到步骤308,直到具有相同类型的灯具10的全部照明器材102已经经由步骤308到312被评估为止。如果存在还未经由步骤308到312被评估的具有不同类型的灯具10的其它的照明器材102,则方法返回到步骤308,并且对于具有不同类型的灯具10的照明器材102的不同的组继续步骤310到314以确定照明器材102的该随后的组内的照明器材102之间的估计的距离。方法300继续对于具有不同类型的灯具10的照明器材102的每个组返回到步骤308。
在步骤316到318中,用于多个照明器材102的第一数据集可以通过RF信令被确定。在步骤316中,将通过RF信令被评估的照明器材102中的每个照明器材102可以从其RF信号生成器14或者RF芯片18发射RF信号。在步骤318中,将通过RF信令被评估的来自每个照明器材102的RF信号可以被位于每个其它的照明器材102内的RF信号传感器16或者RF芯片18检测和接收。被RF信号传感器16或者RF芯片18获得的数据可以与所接收的RF信号的强度相对应,或者可以与由RF信号传感器16或者RF芯片18测量的距离相对应。在一个示例性实施例中,对于各自在其中包括RF芯片18的照明器材102,可以测量照明器材102的每个对之间的RF信号的强度。例如,第一照明器材可以向每个其它的照明器材102发送RF信号,这允许位于每个其它的照明器材102内的RF信号传感器16或者RF芯片18测量来自第一照明器材的RF信号的强度。可以对于将通过RF信令被评估的照明器材102中的每一个照明器材102重复这些使用RF信号的测量。为了提升通过RF信令获得的第一数据集的准确度,可以重复步骤316和318以获得对将通过RF信令被评估的照明器材102之间的估计的距离的多次测量。
在特定的受限的环境中,两个照明器材102之间的RF信号可以不是能够被直接地测量的。在这些情况下,可以向照明***100添加一个或多个额外的接收机或者发射机以在生成用于多个照明器材102的第一数据集时提供辅助。这些额外的接收机或者发射机可以以与如在上面就RF信号生成器14、RF信号传感器16和/或RF芯片18描述的方式类似的方式发射RF信号和/或检测RF信号。
在步骤320中,可以使用与任一种类型的测量信号(例如,光或者RF信号)的强度相对应的数据来生成可以用邻接矩阵的形式来表示的用于照明***100内的多个照明器材102的第一数据集。在一个实施例中,可以将经由步骤310从每个照明器材102发射的光的强度并入邻接矩阵。在另一个实施例中,可以将经由步骤318从每个照明器材102检测的RF信号的强度并入邻接矩阵。通常,邻接矩阵仅包括从光传感器12获得的数据或者仅包括从RF芯片18或者RF信号传感器16获得的数据。
对于目标是试运行的具有楼层平面图101内的数量为M的照明器材102的照明***100,邻接矩阵可以是与仅由光传感器12获得的读数的集合或者RF信号传感器16读数的集合相对应的M x M矩阵。邻接矩阵包括各自用为(i,j)的索引来代表的多个元素,其中,i和j各自与多个照明器材102中的每个照明器材102的标识符的集合相对应。例如,i和j可以各自独立地是从1到M的整数,其中,每个整数是与一个照明器材102相对应的索引。具体地说,邻接矩阵内的元素(i,j)与由用值j来标识的照明器材的传感器基于从用值i来标识的照明器材发射的测量信号(例如,光或者RF信号)获得的读数相对应。
如上面讨论的,RF信号传感器16或者RF芯片18可以生成与所接收的RF信号的强度相对应的数据。由RF信号传感器16或者RF芯片18测量的距离是与所接收的RF信号的强度逆相关的。例如,可以基于预定的最大距离阈值对距离测量进行修改。具体地说,可以获得所测量的距离与预定的阈值之间的差值以便与所接收的RF信号的强度相对应。可以对数据进行进一步修改以允许具有预期的信号强度的距离测量的渐进收敛。具体地说,如果所测量的距离大于预定的最大距离阈值,则可以假设信号强度为零(即,没有任何信号)。例如,可以将预定的最大距离阈值设置为十米。可以将由RF信号传感器16或者RF芯片18测量的两个照明器材102之间的距离再指派为预定的最大距离阈值(在该示例中是十米)。额外地,可以将具有大于预定的阈值的所测量的距离的两个RF设备之间的信号强度再指派为零。可以将与所接收的RF信号的强度相对应的经转换的数据并入邻接矩阵。
光的强度可以受与光源的距离影响,但也可以受灯被安装在其中的室内环境的反射率影响。例如,在一些环境中,房间内的各种物体(例如,墙壁、窗户、地毯、家具等)可以具有可以干扰和/或影响被光传感器12接收的光的强度的不同的反射率水平。
可以使用邻接矩阵来生成照明器材102的初始图,其中,每个照明器材102被表示为一个节点,并且来自邻接矩阵的数据被表示为连接初始图内的两个节点的边权重。可以在生成初始图时使用最小阈值。例如,如果邻接矩阵的元素(i,j)内的数据小于最小阈值值,则可以将邻接矩阵的元素(i,j)内的数据再指派为零,零表示两个节点是与彼此断开的或者隔离的(例如,在光学上被隔离)。取决于所选择的最小阈值,初始图可以是稠密的(即,在阈值被设置在低的值处时,图可以是密集的),或者可以是非常稀疏的(即,在阈值被设置在高的值处时),并且照明器材102之间存在较少的边。可以使用根据最小阈值值被修改的经修改的邻接矩阵来生成照明器材102的初始图。从与索引值i相对应的节点到与索引值j相对应的节点的直接边提供基于在来自利用值i来索引的照明器材的灯具10或者RF信号生成器14生成信号时由利用值j来索引的照明器材的光传感器12或者RF信号传感器16获得的测量的节点的相对布置(大于最小阈值的)的图形化演示。此外,可以结合邻接矩阵使用楼层平面图101以提供对照明***100内的多个照明器材102的更准确的初始映射。这样的初始图可以使用任何合适的方法来获得,这样的方法例如包括例如是谱图绘制算法或者力导向算法这样的图绘制方法。谱图绘制算法可以使用矩阵(诸如初始图的拉普拉斯矩阵)的最先两个特征向量作为图的顶点的笛卡尔坐标。最先两个特征向量可以与两个最大的特征值相对应。力导向图绘制算法可以被用于在二维空间中定位初始图的节点,以使得全部边是具有差不多相等的长度的,并且存在尽可能少的交叉边。这是通过在边的集合和节点的集合之间基于它们分别的位置来指派力并且然后使用力来模拟边和节点的运动而被完成的。通常,使用基于胡克定律的用于弹簧型吸引力的模型的绘图方法可以被用于向彼此吸引图的边的端点的对。
接下来,方法200前进到步骤204,步骤204获得楼层平面图101中所示的空间位置之间的距离的第二数据集。第二数据集可以是由控制***104生成的,或者可以是由控制***104从另一个源获得的。在一些示例性实施例中,控制***104可以从另一个计算机化的源作为输入获得第二数据集,或者可以从用户作为手动输入获得第二数据集。此外,第二数据集可以在第一数据集之前或者之后被获得。第二数据集的距离通常与楼层平面图101内的照明器材102之间的实际尺寸相对应,或者是楼层或者大楼的布局内的所测量的物理距离。尽管在楼层平面图101内指示了空间位置中的每个空间位置,但楼层平面图101不提供关于哪个照明器材102位于每个空间位置内的信息。
在步骤206中,使用启发式分析来标识照明器材102向它们的空间位置的可能的映射。可以使用任何合适的启发式分析,这样的启发式分析包括但不限于蚂蚁***方法、禁忌搜索方法、散点搜索方法、模拟退火方法或者其组合。对于启发式分析的输入可以包括与由多个照明器材102中的每个照明器材102的传感器从多个照明器材中的其它的照明器材接收的信号的强度相对应的第一数据集(诸如从步骤300获得的数据集)和与一个空间位置与空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集(诸如从步骤204获得的数据集)。启发式分析可以对输入数据进行评估,并且生成标识多个照明器材102向多个空间位置的一个或多个可能的映射的输出。具体地说,启发式分析可以生成照明器材102中的每个照明器材102向它们分别的位于楼层平面图101内的空间位置的一个或多个可能的映射。每个映射可以是指定每个照明器材102在楼层平面图101或者大楼布局内的空间位置的序列。
在一个具体的实施例中,启发式分析使用目标函数。例如,目标函数可以被表述为:
其中,i和j各自是如上面定义的那样的。决策变量p是与楼层平面图101内的多个空间位置中的每个空间位置的标识符的排列相对应的函数。变量A可以与第一数据集(诸如从步骤300获得的数据集)相对应。变量D可以与对应于一个空间位置与空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离的第二数据集(诸如,从步骤204获得的数据集)相对应。D和A中的每项可以是矩阵。具体地说,矩阵D内的元素(p(i), p(j))可以与利用值p(i)来标识的第一空间位置与利用值p(j)来标识的第二空间位置之间的距离相对应。类似的,矩阵A内的元素(i, j)可以与由利用值j来标识的第一照明器材102基于从利用值i来标识的第二照明器材102发射的测量信号(例如,光或者RF信号)检测的信号的强度相对应。例如,对于具有数量为M的照明器材102和与之相对应的数量为M的空间位置的照明***100,整数0, 1, …M-1, M为矩阵A提供照明器材102的标识符的索引序列,而p(0), p(1), … p(M-1), p(M)为矩阵D提供空间位置的标识符的索引序列。启发式分析目标在于标识用于p的标识符的排列,用于p的标识符的排列使如由i或者j标识的每个照明器材102与如由p(i)或者p(j)标识的其分别的空间位置相互关联。
如步骤208中所示,如果启发式分析标识用于将照明器材102映射到空间位置的仅单个排列(例如,用于p的单个排列),则照明***100内的照明器材102中的全部照明器材102被恰当地映射到它们分别的空间位置。在特定的情况下,启发式分析可以标识照明器材102向空间位置的多于一个可能的映射。例如,在具有以对称的方式(诸如图1中所示的方式)被布置的照明器材102的楼层平面图101中,启发式分析可以标识照明器材102向空间位置的多个可能的映射。对于具有正方形形状的房间,启发式分析可以生成照明器材102向空间位置的四个可能的映射。
在步骤210中,可以通过从用户获得手动输入来解析对照明器材102的多个可能的映射。例如,照明***100内的照明器材102中的一个照明器材102可以被激活(例如,被打开以发射光)。用户可以观察被激活的照明器材102在房间或者大楼内的物理位置,并且手动地输入被激活的照明器材102在楼层平面图101内的空间位置。该手动输入可以被控制***104经由图形用户界面接收。
替换地,步骤210可以基于照明器材102向空间位置的可能的映射中的每个映射通过打开照明器材102来手动地解析器材位置的多个可能的集合。例如,照明器材102可以被激活(例如,被打开以发射光)。用户可以观察被激活的照明器材102在房间或者大楼内的物理位置,并且手动地输入指示被激活的照明器材102是否与由通过启发式分析生成的第一个可能的映射匹配的楼层平面图101中的空间位置相对应的布尔值。如果被激活的照明器材不与由第一个可能的映射指示的空间位置相对应,则可以对于通过步骤206的启发式分析生成的可能的映射中的每个映射迭代地执行这个过程,直到找到匹配项为止。例如,在具有正方形形状的房间中,启发式分析可以生成照明器材102向空间位置的四个可能的映射。照明器材102可以被打开以发射光,以便确定被激活的照明器材是否与由四个可能的映射中的第一个可能的映射指示的空间位置相对应。如果不是这样,则可以对随后的可能的映射(其可以是第一个可能的映射的经旋转的布置)进行测试,直到找到匹配项为止。
示例
下面的示例描述了本发明的具体的方面,这些示例用于图示本发明,但不应当被解释为限制本发明,因为这些示例仅提供在理解和实践本发明及其各种方面时有用的具体的方法学。
示例I:
在示例I中,可以由控制***使用上面描述的方法200和300对如图5a中所示的具有楼层平面图401的多个房间布局中的照明器材进行试运行。在这个示例中,楼层平面图401可以包括总计9(3 x 3)个可以被映射到它们分别的空间位置的照明器材。为楼层平面图401中的空间位置中的每个空间位置指派从1到9的唯一标识符号。示例I中的照明器材被安装在不具有任何墙壁或者可以将照明器材中的一部分与照明***中的其它的照明器材隔离开的其它屏障的开放式办公室中。来自照明器材的光的强度,并且可以被位于每个其它的照明器材内的光传感器测量。可以使用上面描述的方法200和300来将照明器材中的每个照明器材映射到它们分别的位于楼层平面图401内的空间位置。还可以为照明器材中的每个照明器材指派唯一的标识符,并且在这个示例中,为照明器材指派字母A直到I。图7b提供了9个照明器材的可以根据上面描述的步骤320来生成的初始图。每个照明器材通过作为节点(被示为圆圈)来代表,并且每条连接两个节点的线代表如使用光强度确定的两个照明器材之间的相对布置。可以为照明器材指派唯一的标识符,并且在这个示例中,为照明器材指派不按照任何具体的次序的从A直到P的字母。可以随后将初始图匹配到如由楼层平面图401提供的实际的尺寸和布局以生成照明器材向它们的空间位置的映射(如图5c的图中所示的)。如在图5a和5c中可见的,如下地将9个照明器材匹配到它们分别的空间位置:
照明器材 | 空间位置 |
A | 1 |
B | 2 |
C | 3 |
D | 4 |
E | 5 |
F | 6 |
G | 7 |
H | 8 |
I | 9 |
示例II:
在示例II中,可以由控制***使用上面描述的方法200和300对如图6a中所示的具有楼层平面图401的多个房间布局中的照明器材102进行试运行。在这个示例中,楼层平面图501可以包括总计102(6 x 17)个可以被映射到它们分别的空间位置的照明器材。图6a的楼层平面图501可以包括在光学上将照明器材中的一部分与其它的照明器材隔离开的一些墙壁106。来自照明器材的光的强度,并且可以被位于每个其它的照明器材内的光传感器测量。可以使用上面描述的方法200和300来将照明器材中的每个照明器材映射到它们分别的位于楼层平面图501内的空间位置。首先,如图6b中所示,可以根据上面描述的步骤320生成初始图,每个照明器材通过作为节点来代表,并且每条连接两个节点的线代表如使用光强度确定的两个照明器材之间的相对布置。可以为照明器材指派唯一的标识符,并且在这个示例中,从0到101地对照明器材进行编号。出于这个示例的目的,照明器材是根据它们的安装位置被顺序地编号的。可以随后将图6b的初始图匹配到如由楼层平面图501提供的实际的尺寸和布局以生成照明器材向它们的空间位置的映射(如图6c的图中所示的)。如在图6c中可见的,照明器材的序列是按照次序的,指示照明器材已经被正确地试运行到它们分别的空间位置。
示例III:
示例III提供了将多个照明器材映射到它们的空间位置的另一个示例。在示例III中,总计16(2 x 8)个照明器材被映射到它们分别的空间位置。示例III中的照明器材也被安装在不具有任何墙壁或者可以将照明器材中的一部分与照明***中的其它的照明器材隔离开的其它的屏障的开放式办公室中。可以使用上面描述的方法200和300来将照明器材中的每个照明器材映射到它们分别的位于楼层平面图501内的空间位置。如图7a中所示,可以根据上面描述的步骤320生成初始图,其中,每个照明器材通过作为节点来代表,并且每条连接两个节点的线代表如使用光强度确定的两个照明器材之间的相对布置。可以为照明器材指派唯一的标识符,并且在这个示例中,为照明器材指派不按照任何具体的次序的从A直到P的字母。可以使用200和300的方法来将照明器材映射到它们的空间位置。可以随后将图7a的初始图匹配到如由楼层平面图501提供的实际的尺寸和布局以生成照明器材向它们的空间位置的映射(如图7b的图表中所示的)。
本文中描述的和要求保护的发明将是在范围上不受本文中公开的具体的实施例的限制的,因为这些实施例旨在是作为对本发明的若干方面的图示的。任何等价的实施例旨在落在本发明的范围内。实际上,除了本文中所示和所描述的那些之外的对本发明的各种修改对于本领域的技术人员将是从前述描述内容中显而易见的。这样的修改也旨在落在所附权利要求的范围内。以引用方式合并在本文中被详述的全部出版物的全部内容。
Claims (9)
1.一种用于将多个照明器材(102)映射到多个空间位置的方法,其中在楼层平面图内指示每个空间位置,每个照明器材(102)包括光传感器(12),所述方法包括:
通过顺序地指引所述多个照明器材(102)中的每个照明器材打开并且从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收与由所述光传感器(12)测量的光的强度相对应的数据,生成第一数据集,其中一次打开一个照明器材,其中第一数据集与由所述多个照明器材(102)中的每个照明器材的所述光传感器(12)从所述多个照明器材(102)中的每个其它的照明器材接收的光的强度相对应;和
基于包括多个房间的楼层平面图,获得与所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个空间位置和所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集,其中每个房间被在光学上隔离所述房间的墙隔开;以及
使用第一数据集和第二数据集来应用启发式评估,以标识所述多个照明器材至所述楼层平面图内的多个空间位置的一个或多个映射。
2.根据权利要求1所述的方法,其中当所述启发式评估标识多于一个映射时,所述方法进一步包括以下步骤:
激活所述多个照明器材(102)中的一个照明器材;
接收用于与所激活的照明器材(102)相对应的空间位置的手动输入数据;以及
基于所述手动输入数据,从所述映射中标识所述多个照明器材至所述多个空间位置的单个映射。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个照明器材(102)中的至少一部分各自进一步包括射频RF信号生成器(14)和RF信号传感器(16)。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述启发式评估使用蚂蚁***方法、禁忌搜索方法、散点搜索方法、模拟退火方法或者其组合。
6.一种照明***(100),包括:
多个照明器材(102),每个照明器材(102)包括灯具(10)和光传感器(12);以及
控制***(104),其被配置为:独立地激活和停用所述灯具(10)中的每个灯具,以及从每个光传感器(12)接收与由所述多个光传感器(12)中的每个光传感器检测的光的量相对应的数据,
其中所述控制***(104)被进一步配置为:通过顺序地指引所述多个照明器材(102)中的每个照明器材打开并且从所述多个照明器材(102)中的每个其它的照明器材接收与由所述光传感器(12)测量的测量信号的强度相对应的数据,获得与由所述多个照明器材(102)中的每个照明器材的光传感器从所述多个照明器材(102)中的每个其它的照明器材接收的光的强度相对应的第一数据集,其中一次打开一个照明器材;和基于包括多个房间的楼层平面图,获得与所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个空间位置和所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集,其中每个房间被在光学上隔离所述房间的墙隔开;并且使用第一数据集和第二数据集来应用启发式评估,以标识所述多个照明器材(102)至所述楼层平面图内的多个空间位置的一个或多个映射。
7.根据权利要求6所述的照明***(100),其中所述控制***被进一步配置,以便当所述启发式评估标识多于一个映射时,所述控制***激活所述多个照明器材中的一个照明器材,接收用于与所激活的照明器材(102)相对应的空间位置的手动输入数据,并且基于所述手动输入数据从所述映射中标识所述多个照明器材(102)至所述多个空间位置的单个映射。
8.根据权利要求6所述的照明***(100),其中所述多个照明器材(102)进一步包括射频RF信号生成器(14)和RF信号传感器(16);并且所述控制***(104)被进一步配置为:独立地激活和停用所述RF信号生成器(14)中的每个RF信号生成器,并且从每个RF信号传感器(16)接收与由所述多个RF信号传感器(16)中的每个RF信号传感器检测的RF信号的强度相对应的数据。
9.一种包含由处理器(104)执行的指令集的非暂时性计算机可读介质,所述指令集包括:
通过顺序地指引多个照明器材(102)中的每个照明器材打开并且从所述多个照明器材中的每个其它的照明器材接收与由光传感器(12)测量的光的强度相对应的数据,生成第一数据集,其中一次打开一个照明器材,其中第一数据集与由所述多个照明器材(102)中的每个照明器材的所述光传感器从所述多个照明器材(102)中的每个其它的照明器材接收的光的强度相对应;和
基于包括多个房间的楼层平面图,获得与所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个空间位置和所述楼层平面图内的多个空间位置中的每个其它的空间位置之间的距离相对应的第二数据集,其中每个房间被在光学上隔离所述房间的墙隔开;以及
使用第一数据集和第二数据集来应用启发式评估,以标识所述多个照明器材(102)至所述楼层平面图内的多个空间位置的一个或多个映射。
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