CN111602033A - 基于光信号的传感器装置的功能状态转换 - Google Patents

Abstract

提出了一种传感器装置，该传感器装置包括：环境传感器；处理器；光传感器；光源；无线通信模块；以及存储器。当光传感器接收光信号时，传感器装置被配置成从无线通信未被激活的第一功能状态转换为无线通信模块被启用的第二功能状态。存储器存储如下指令，所述指令当由处理器执行时，使传感器装置调制来自光源的光以传输传感器装置的标识符。

Description

基于光信号的传感器装置的功能状态转换

技术领域

本发明涉及传感器装置、用于基于光在功能状态之间转换传感器装置的方法、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

传感器装置是包含一个或更多个传感器、处理器、存储器、电力和无线通信功能的自包含装置。这些传感器装置近来已经大幅度地减小了尺寸，并且在各种不同的使用中越来越受欢迎。例如，传感器装置能够使用所包括的接近传感器来检测诸如门或窗的屏障是打开的还是关闭的。

一旦传感器装置被制造，它就处于运输状态，在运输状态下，所有或几乎所有部件都被关闭。以这种方式，传感器装置可以保持在运输状态下并且保持电力，直到传感器装置被安装为止。在安装时，传感器装置需要从其运输状态转换并且为传感器装置的部件加电以允许配置和正常操作。

US 2017/0245346 A1公开了用于对占用传感器无线收发器进行基于光的激活的***和方法。

实现该转换的一种已知的解决方案是具有可以例如使用回形针通过壳体中的孔接触的重置按钮。然而，优选地，不需要如下物理的用户输入装置，所述物理的用户输入装置需要在壳体中打孔以及/或者操作不方便。

发明内容

目的是提供一种改变传感器装置的功能状态的方式，所述方式导致传感器装置更加耐用和可靠。

根据第一方面，提出了一种传感器装置，所述传感器装置包括：环境传感器；处理器；光传感器；光源；无线通信模块；以及存储器。当光传感器接收光信号时，传感器装置被配置成：从无线通信未被激活的第一功能状态转换为无线通信模块被启用的第二功能状态。存储器存储如下指令，所述指令在由处理器执行时使传感器装置调制来自光源的光以传输传感器装置的标识符。

光信号可以是预定的光脉冲序列。

存储器可以存储如下指令，所述指令在由处理器执行时，使传感器装置在处于第二功能状态时经由无线通信模块接收配置命令。

存储器可以存储如下指令，所述指令在由处理器执行时，使传感器装置使用光源来提供关于功能状态转换的反馈。

存储器可以存储如下指令，所述指令在由处理器执行时，使传感器装置调制来自光源的光以从而使得能够传输不同的消息。

传感器装置可以包括完全包围所述传感器装置的壳体。

第一功能状态可以是运输状态，并且第二功能状态可以是配置状态。

环境传感器可以是接近传感器。

根据第二方面，提出了一种用于在传感器装置的功能状态之间转换的方法，所述方法在传感器装置中被执行，所述传感器装置包括环境传感器、光传感器、光源以及无线通信模块。该方法包括以下步骤：接收光信号；基于接收光信号来执行从无线通信未被激活的第一功能状态到无线通信模块被启用的第二功能状态的转换；以及调制来自光源的光以传输传感器装置的标识符。

光信号可以是预定的光脉冲序列。

所述方法还可以包括以下步骤：当处于第二功能状态时，经由无线通信模块接收配置命令。

所述方法还可以包括以下步骤：使用形成传感器装置的一部分的光源来提供关于功能状态转换的反馈。

根据第三方面，提出了一种用于在传感器装置的功能状态之间转换的计算机程序。所述计算机程序包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在包括环境传感器、光传感器、光源和无线通信模块的传感器装置上运行时，所述计算机程序代码使传感器装置：接收光信号；基于接收光信号来执行从无线通信未被激活的第一功能状态到无线通信模块被启用的第二功能状态的转换；以及调制来自光源的光以传输传感器装置的标识符。

根据第四方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括根据第三方面的计算机程序以及其上存储有计算机程序的计算机可读装置。

通常，除非本文中另有明确地定义，否则权利要求中使用的所有术语应该根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确地说明，否则对“一个(a)/一个(an)/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的所有提及应该被开放地解释为指代元件、设备、部件、装置、步骤等中的至少一个实例。除非明确地说明，否则不必以公开的确切顺序来执行本文中公开的任何方法的步骤。

附图说明

现在参照附图通过示例的方式来描述本发明，在附图中：

图1是示出可以应用本文中提出的实施方式的环境的示意图；

图2是示出图1的传感器装置的示意图，其中示出了传感器装置的壳体；

图3是示出根据一种实施方式的图1和图2的传感器装置的部件的示意图；

图4是示出图1至图3的传感器装置的功能状态的状态图；

图5是示出用于在传感器装置的功能状态之间转换的方法的实施方式的流程图；以及

图6示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中，示出了本发明的某些实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；而是，这些实施方式通过示例的方式被提供，使得本公开内容将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在整个描述中，相同的附图标记指代相同的要素。

本文中提出的实施方式基于如下认识：可以使用光来实现关于传感器装置的状态转换。通过向传感器装置提供光传感器，传感器装置可以由外部光控制，例如用于假设配置模式。光传感器被设置在传感器装置的壳体的外壳内部，由此可以设置全包围的壳体，同时仍然允许传感器装置的外部控制件控制其功能状态。

图1是示出可以应用本文中提出的实施方式的环境的示意图。

可以例如是窗、门、橱柜正面、抽屉、大门等的屏障4可以***纵为处于打开状态或关闭状态。可选地，使用锁5选择性地控制打开屏障4的能力。设置相对结构6以允许屏障5被保持在关闭状态。在相对结构6中或附接至相对结构6，设置了一个或更多个传感器装置1。该传感器装置1或每个传感器装置1包括一个或更多个环境传感器，例如以检测屏障4的存在，以从而确定屏障4是打开的还是关闭的。

图2是示出图1的传感器装置的示意图，其中传感器装置的壳体被看见。

传感器装置1可以被制造得非常小，约为10mm x 10mm x 3mm。其他尺寸也是可能的。传感器装置1包含在其壳体15内部的所有部件(参见图3和以下文字)。壳体15是充分透光的，以使光穿过壳体15到达被设置在壳体的内部上的光传感器。壳体15可以是透明的，但也可以是半透明的。在本文中提出的实施方式中，使用光来控制传感器装置的功能状态。以这种方式，壳体可以被设置成使得该壳体完全包围传感器装置1。因此，外壳中不存在例如如现有技术中设置的用于诸如按钮等的部件的孔眼。完全包围的壳体15提供优异的耐用性和可靠性，因为壳体既防止物理性损害又防止诸如水等的环境问题。

图3是示出根据一种实施方式的图1和图2的传感器装置的部件的示意图。使用能够执行存储在存储器14中的软件指令18的适当的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)中的一个或更多个的任何组合来设置处理器11，因此存储器14可以是计算机程序产品。可替选地，可以使用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等来实现处理器11。处理器11可以被配置成执行以下参照图5描述的方法。

存储器14可以是随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)的任何组合。存储器14还包括如下持久性存储装置，所述持久性存储装置例如可以是固态存储器、磁性存储器和光学存储器中的任何单独的一个或固态存储器、磁性存储器和光学存储器的组合。

还设置了用于在处理器11中执行软件指令期间读取和/或存储数据的数据存储器16。数据存储器16可以是RAM和/或ROM的任何组合。

传感器装置1还包括用于与其他外部实体进行无线电通信的无线通信模块13。无线通信模块13可以支持任何适当的无线协议，例如，蓝牙或蓝牙低功耗(BLE)、ZigBee、IEEE802.11x标准(也被称为WiFi)中的任何标准等。

一个或更多个环境传感器10可以用于获得关于传感器装置1的环境的信息。例如，环境传感器10可以是可以检测在传感器装置1附近的物体的存在的接近传感器。可选地，接近传感器10基于感应感测，由此检测金属的存在。可替选地或另外地，接近传感器基于磁场检测。

光传感器12被配置成检测光。检测到的光可以用于改变传感器装置的功能状态。可以使光传感器12在运输状态下以极其低的电力操作，此时传感器装置的其他部件中的一些或所有可以处于睡眠状态。仅当检测到特定的光信号(其可以是预定的光脉冲序列)时，光传感器12才例如通过向这样的部件发送唤醒信号来向传感器装置的处于睡眠状态的部件提供唤醒信号。这可以使传感器装置1改变其功能状态，例如改变为配置状态或操作状态(参见图4)。

可选地，传感器装置1还包括光源17。光源17是任何适当的光源并且可以例如是非常节能的发光二极管(LED)。光源17可以用作输出(向用户或者向外部装置)，以向与传感器装置1进行交互的用户提供反馈。

传感器装置1还包括也被壳体包围的电池19。电池19为传感器装置1的所有电气部件和电子部件供电。由于传感器装置1的低功耗，电池19可以在数年左右的很长时间内为传感器装置1供电。因此，电池可以是既不可更换又不可充电的一次性电池。由于电池的类型是从生产中已知的，因此可以以可靠的方式执行电池状态确定(例如，电荷水平)。

省略了传感器装置1的其他部件，以免模糊本文中提出的概念。

图4是示出图1至图3的传感器装置1的功能状态的状态图。在图4中，存在示出的三种功能状态20、21、22。在由传感器装置提供的功能的类型方面，每种功能状态与其他功能状态不同。只要至少存在运输状态和另一状态，就可以存在更多或更少的功能状态。

在运输状态20下，传感器装置完全未激活，以防止任何无线电传输并且节省电力。需要响应的唯一部件是光传感器。

在配置状态21下，传感器装置可以例如使用BLE与另一装置进行配对。***接口能够可用于传感器装置的配置以及信息收集以进行故障排除，例如检查与网关的通信链路等。在配置状态21下，可以例如通过BLE使用无线通信来配置传感器装置。例如，可以使用智能电话、平板计算机、膝上型计算机或台式计算机来通过无线接口将配置命令发送至传感器装置。

在操作状态22下，传感器装置处于正常操作状态，并且根据其编程和配置的功能来与其环境进行通信并且感测其环境。

当处于运输状态20时，当在传感器装置上提供光时，传感器装置可以转换25至配置状态21。还可以使传感器装置使用来自外部装置的光从运输状态20转换30至操作状态22。

当处于配置状态21时，传感器装置可以通过接收来自外部装置的适当的命令来转换26至运输状态20。由于无线接口可用于配置状态21，因此可以使用光信号或者使用无线接口发送命令。类似地，可以将命令传输至传感器装置，从而使传感器装置从配置状态21转换27至操作状态。还应当注意，当处于配置状态21时，也可以可替选地或另外地使用光来触发向运输状态20或操作状态22的转换。

当处于操作状态22时，传感器装置可以通过接收来自外部装置的适当的命令而转换29至运输状态20。由于无线接口可用于操作状态22，因此可以使用光信号或者使用无线接口来发送命令。类似地，可以将命令传输至传感器装置，从而使传感器装置从操作状态22转换28至配置状态21。还应当注意，当处于操作状态21时，可以可替选地或另外地使用光来触发向运输状态20或配置状态21的转换。

应当注意，只要实现了从运输状态到配置状态21的转换25以及从配置状态21到操作状态22的转换27，就不需要实现在此提到的所有转换。

图5是示出用于在传感器装置例如上述图1至图3的传感器装置的功能状态之间转换的方法的实施方式的流程图。传感器装置包括至少一个环境传感器(诸如接近传感器)、光传感器以及无线通信模块。

在接收光信号步骤40中，传感器装置接收光信号。光信号可以是预定的光脉冲序列，以防止来自汽车、太阳光等的光引起的状态转换。

可以在传感器装置的外部上为传感器装置的标识提供印刷的光学代码，例如条形码或2D码。可以在安装时例如使用智能电话的相机来扫描印刷的代码。在那时，使用智能电话相机的闪光灯使光照射到传感器装置上以从而将传感器装置的状态从运输改变为配置是非常方便的。以这种方式，通过在安装时简单地扫描传感器装置的光学代码——这在光学代码被提供时无论如何都会被执行——传感器装置的功能状态也被更新而无需与传感器装置进行任何物理交互。

可替选地，可以在如下面说明的可选的提供反馈步骤44中提供标识。

在执行状态转换步骤42中，传感器装置基于接收光信号来执行从第一功能状态到第二功能状态的转换。在第一功能状态下，如上面所说明的，无线通信未被激活。在第二功能状态下，无线通信模块被启用。第一功能状态可以是运输状态，第二功能状态可以是配置状态或操作状态。转换可以涉及：发送唤醒信号，以将传感器装置的一个或更多个部件从睡眠状态唤醒。

在提供反馈步骤44中，传感器装置使用形成传感器装置的一部分的光源来提供关于功能状态转换的反馈。来自光源的光可以被调制(例如，以光打开/光关闭的不同模式)以从而使得能够传输不同的消息。可选地，使用光源的不同颜色来指示不同的消息。可以利用调制来传输传感器装置的标识符。

可以使用光源提供的一种类型的反馈是正常状态的指示或当传感器装置存在问题时的指示，即错误代码。光源可以使用不同的颜色和/或闪烁模式来提供不同的消息。

根据调制，可以由人或外部装置(在传感器装置的外部)检测消息。当人能够解释调制时，由于外部装置不需要解释反馈，因此消息检测更加容易，但是人不能区分许多不同的调制。当诸如智能电话的外部装置能够解释调制时，外部装置可以使用相机和逻辑来对复杂得多的解释进行解码。这允许传感器装置将大量信息发送至外部装置，因此发送至用户，从而允许仅使用光的完整输入/输出。

可以使用光源来传送的消息的示例是“我活着”、“我处于状态X”、“我的BLE接口是活动的”。因此，可以使用光源来检测在外部装置上何时没有启用BLE，在外部装置上没有启用BLE是常见情况。

可选地，使用光源来传输包含传感器的标识符的经调制的信号。然后，外部装置的相机可以对光源进行解调以获得标识符。以这种方式，传感器不需要具有带有在其上印刷的其标识符的任何光学代码。虽然提供被印刷并附着至传感器装置的光学代码是简单的解决方案，但是该解决方案也具有一些问题。光学代码会随着时间的流逝而被损坏或磨损，或者用户可能在安装之后出于美观的原因而想要将光学代码移除。另外，光学代码相当大，由此当传感器装置小时，光学代码可能太大而不能安置在传感器装置上。在现有技术中，如果光学代码被移除，则传感器不能被再次配对。

当使用光源传输标识符时，不需要光学代码，并且这些问题不再存在。此外，当传感器被集成到较大结构例如工厂中的锁或把手中时，不需要提供光学代码是非常有益的。

经调制的光信号在其范围上受到限制，因此更难窃听，从而提高了安全性。例如，可以使用经调制的光将加密密钥传输至外部装置。

另外，当使用光源传输标识符时，机械安装可以由一个人执行，并且电子安装可以由第二人执行。通过使用光来传输标识符，而不是通过无线电来发送标识符，从而降低了攻击者进行窃听的风险，并且减少了关于哪个传感器正在传输标识符的模糊性。

当外部装置已经获得标识符时，标识符可以用于例如通过与传感器装置配对来与传感器装置建立无线连接。

在可选的接收配置命令步骤46中，传感器装置经由无线通信模块接收配置命令。仅当传感器装置处于第二功能状态时才执行该步骤。

使用根据本文中提出的实施方式的传感器装置，可以使用光信号来改变传感器装置的功能状态。

这可以在复杂的供应链场景中被利用。例如，可以在屏障的制造商处接收传感器装置。制造商将传感器装置安装在屏障结构中，之后屏障被保存在库存中。然后屏障被供应到安装场所并且屏障被安装。在安装之后，传感器装置可以被设置为处于经安装的状态。在这种场景下的一些点或所有点处，光信号可以可选地用于设置活动的日期。可选地，当传感器装置被运输或在库存中时，传感器装置可以自行检测。

图6示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品90的一个示例。在此计算机可读装置上，可以存储计算机程序91，该计算机程序可以使处理器执行根据本文中描述的实施方式的方法。在此示例中，计算机程序产品是光盘，例如CD(致密光盘)或DVD(数字多功能光盘)或蓝光光盘。如以上所说明的，计算机程序产品也可以以装置的诸如图3的计算机程序产品14的存储器实施。尽管在此将计算机程序91示意性地示出为所描绘的光盘上的轨道，但是可以以适合于诸如可移除固态存储器的计算机程序产品例如通用串行总线(USB)驱动的任何方式来存储计算机程序。

现在在此以下是用罗马数字列举的从另一个角度的实施方式的列表。

i.一种传感器装置，包括：

环境传感器；

处理器；

光传感器；

无线通信模块；以及

存储器；

其中，当所述光传感器接收光信号时，所述传感器装置被配置成：从无线通信未被激活的第一功能状态转换为无线通信模块被启用的第二功能状态。

ii.根据实施方式i所述的传感器装置，其中，所述光信号是预定的光脉冲序列。

iii.根据实施方式i或ii所述的传感器装置，其中，所述存储器存储如下指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述传感器装置在处于所述第二功能状态时经由所述无线通信模块接收配置命令。

iv.根据前述实施方式中任一项所述的传感器装置，还包括光源，其中，所述存储器存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置进行以下操作的指令：使用所述光源来提供关于功能状态转换的反馈。

v.根据实施方式iv所述的传感器装置，其中，所述存储器存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置进行以下操作的指令：调制来自所述光源的光，以从而使得能够传输不同的消息。

vi.根据实施方式v所述的传感器装置，其中，所述存储器存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置进行以下操作的指令：使用所述光源传输所述传感器装置的标识符。

vii.根据前述实施方式中任一项所述的传感器装置，其中，所述传感器装置包括完全包围所述传感器装置的壳体。

viii.根据前述实施方式中任一项所述的传感器装置，其中，所述第一功能状态是运输状态，并且所述第二功能状态是配置状态。

ix.根据前述实施方式中任一项所述的传感器装置，其中，所述环境传感器是接近传感器。

x.一种用于在传感器装置的功能状态之间转换的方法，所述方法在包括环境传感器、光传感器和无线通信模块的所述传感器装置中被执行，所述方法包括以下步骤：

接收光信号；以及

基于接收所述光信号来执行从无线通信未被激活的第一功能状态到无线通信模块被启用的第二功能状态的转换。

xi.根据实施方式x所述的方法，其中，所述光信号是预定的光脉冲序列。

xii.根据实施方式x或xi所述的方法，还包括以下步骤：

当处于所述第二功能状态时，经由所述无线通信模块接收配置命令。

xiii.根据实施方式x至xii中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

使用形成所述传感器装置的一部分的光源来提供关于功能状态转换的反馈。

xiv.一种用于在传感器装置的功能状态之间转换的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在包括环境传感器、光传感器和无线通信模块的传感器装置上运行时使所述传感器装置：

接收光信号；以及

基于接收所述光信号来执行从无线通信未被激活的第一功能状态到无线通信模块被启用的第二功能状态的转换。

xv.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括根据实施方式xiv所述的计算机程序和其上存储有所述计算机程序的计算机可读装置。

以上主要参考一些实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，在如由所附专利权利要求所限定的本发明的范围内，除了以上公开的实施方式以外的其他实施方式同样是可能的。

Claims (14)

1.一种传感器装置(1)，包括：

环境传感器(10)；

处理器(11)；

光传感器(12)；

光源(17)；

无线通信模块(13)；以及

存储器(14)；

其中，当所述光传感器(12)接收光信号时，所述传感器装置(1)被配置成从无线通信未被激活的第一功能状态(20)转换为无线通信模块被启用的第二功能状态(21)；以及

其中，所述存储器(14)存储指令(18)，所述指令(18)在由所述处理器执行时，使所述传感器装置(1)调制来自所述光源(17)的光以传输所述传感器装置(1)的标识符。

2.根据权利要求1所述的传感器装置(1)，其中，所述光信号是预定的光脉冲序列。

3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(1)，其中，所述存储器(14)存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置(1)进行以下操作的指令(18)：当处于所述第二功能状态时，经由所述无线通信模块(13)接收配置命令。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(1)，其中，所述存储器(14)存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置(1)进行以下操作的指令(18)：使用所述光源(17)提供关于功能状态转换的反馈。

5.根据权利要求4所述的传感器装置(1)，其中，所述存储器(14)存储在由所述处理器执行时使所述传感器装置(1)进行以下操作的指令(18)：调制来自所述光源(17)的光，以从而使得能够传输不同的消息。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(1)，其中，所述传感器装置包括完全包围所述传感器装置(1)的壳体(15)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(1)，其中，所述第一功能状态(20)是运输状态，并且所述第二功能状态(21)是配置状态。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(1)，其中，所述环境传感器是接近传感器。

9.一种用于在传感器装置(1)的功能状态之间转换的方法，所述方法在包括环境传感器(10)、光传感器(12)、光源(17)和无线通信模块(13)的所述传感器装置(1)中被执行，所述方法包括以下步骤：

接收(40)光信号；

基于接收所述光信号来执行(42)从无线通信未被激活的第一功能状态(20)到无线通信模块被启用的第二功能状态(21)的转换；以及

调制来自所述光源(17)的光，以传输所述传感器装置(1)的标识符。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述光信号是预定的光脉冲序列。

11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括以下步骤：

当处于所述第二功能状态时，经由所述无线通信模块(13)接收(46)配置命令。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

使用形成所述传感器装置(1)的一部分的光源(17)来提供(44)关于功能状态转换的反馈。

13.一种用于在传感器装置(1)的功能状态之间转换的计算机程序(18，91)，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码当在包括环境传感器(10)、光传感器(12)、光源(17)和无线通信模块(13)的传感器装置(1)上运行时使所述传感器装置(1)：

接收光信号；

基于接收所述光信号来执行从无线通信未被激活的第一功能状态(20)到无线通信模块被启用的第二功能状态(21)的转换；以及

调制来自所述光源(17)的光，以传输所述传感器装置(1)的标识符。

14.一种计算机程序产品(14，90)，所述计算机程序产品(14，90)包括根据权利要求13所述的计算机程序和其上存储有所述计算机程序的计算机可读装置。

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