蓝奥声核心技术介绍：边缘协同感知（EICS）技术——基于物联网的无线灯控感知技术

1.技术背景

基于物联网的无线灯控感知技术指，利用灯光控制网络为场景目标对象提供协同感知服务，属于蓝奥声核心技术--边缘协同感知(EICS）技术的关键支撑性技术之一。该项技术涉及物联网的无线通信与边缘智能技术领域，主要涉及无线协同感知网络及所包含的协同感知节点面向目标场景及其目标对象的边缘协同感知服务的机制与流程。

随着互联网与物联网技术的发展，无线智能灯光控制技术及各种应用已经得到快速发展。对于各种智慧区域及其智能应用系统，在互联网基础设施的基础上，实施基于物联网的智能灯光覆盖，成为进一步其它各种智能应用的基础硬件设施。

对应各种行业的室内智能区域环境来说，无线灯光控制节点具有一定的密集分布性，除了用于对灯光负载进行驱动控制之外，也可以作为一个边缘服务节点为周边目标对象提供包括对象识别、定位追踪、状态监测、控制监控及信息推送等协同感知服务。

面向目标场景的物联网边缘智能技术需要解决的问题是，基于场景感知的关联决策与服务。决定目标场景状态的是与目标场景关联的若干目标对象及其关联的状态变量，其中大部分状态变量往往源自作为目标对象设备的低功耗无线传感器或其它感知监测设备，这些感知监测设备作为目标感知节点，也是边缘感知网络所服务的目标对象设备，直接与所服务目标场景的移动对象或位置环境建立了关联绑定关系。

考虑物联网场景智能服务的无线覆盖问题，随着周边环境场景目标对象设备数量的增加，如果边缘域面向低功耗目标对象设备的感知服务能力，完全或过多地依赖于专用服务节点或基站设备（如物联网主机、路由器、网关/中继、定位基站等），则将导致感知服务能力的无线覆盖性与算力的不足或者更高的资源成本消耗。

目标感知节点具有面向特定物理对象的感知监测能力，但考虑到功耗、资源、算力、安装数量或技术兼容性等问题，通常并不需要它们复用于网络服务节点，但在必要性时在功耗资源允许时，它们也可以履行网络服务节点角色的部分职责，以提升边缘网络系统硬件设备的复用性及性价比。

所述目标对象即目标服务对象：指所服务（定位、控制、监测、监控及监护等）的对象（如：人、物品、资产设备、位置及环境等）。目标对象包括直接或间接服务对象，如：定位追踪对象、追踪监测对象、监控设备对象、能源监测对象（如用电负载对象）等。

目标对象设备指其作为周边无线网络节点（基站设备）的服务对象，提供信息交互服务的无线设备；为一种对目标对象进行关联识别（或绑定）的无线设备（如电子标签、传感器、适配器等）。

目标感知节点设备为一种目标对象设备（简称对象设备），一种与目标场景或其目标对象关联绑定的感知监测设备（如被动定位设备、可穿戴设备、分布式传感器、监测监控及外围执行设备等）。

2.2 蓝奥声无线灯控感知技术针对现有类似技术存在的以下几方面缺陷：

1.协同性问题：从能力配合来看，边缘服务节点设备缺乏完整的无线感知能力模型。现场网络服务节点之间缺乏灵活的协同服务配合，包括协同场景感知、无线触发响应、协同数据通信、节点路径选择及能力配合互补等。

2.边缘计算问题：从物理层次看，包括边缘云计算、云边协同计算、现场网络计算、智能终端计算、目标对象计算等，现有技术的边缘计算，尤其是边缘域智能硬件设备承担的数据处理与智能决策，尚缺乏整体的层次性，过于依赖个别核心智能设备（物联网主机、智能网关、路由器）。

3.边缘设备的复用性问题：从设备利用效率来看，边缘服务节点复用性较低，过于依赖专用智能设备（物联网主机、智能网关、路由器、定位基站），而较少利用一些同样具有无线感知计算能力的低成本复用节点（如灯控、插座、开关等监测监控节点）。

4.面向低功耗对象设备问题：现有边缘无线网络通信技术主要包括无线连接（点对点或点对多点）与Mesh网络两大类型。面向低功耗目标对象设备的无线互操作仍然缺乏快速高效机制。其中，无线连接需要预先基于握手协议进行无线通信参数交换；而Mesh网络节点在响应外围低功耗对象设备时，尚未有效解决快速场景触发响应及应答机制问题。

因此，如何在无线场景感知过程中，利用低成本复用的无线灯光控制节点作为无线协同感知节点，面向目标场景中低功耗的目标对象设备或前置感知节点，提供高效、灵活的无线感知服务，提升无线场景感知的节点的设备复用度及边缘协同处理能力，成为亟待解决的技术问题。

2.关于蓝奥声无线灯控感知技术

2.1蓝奥声无线灯控感知技术所解决的技术问题

该项技术要解决的技术问题在于，灯控感知节点复用于协同感知节点，为目标场景及目标对象设备提供无线感知服务过程的无线互操作协同性问题，并通过场景状态解析与模式处理对灯光负载进行控制。

2.2类似竞争技术的缺陷问题（→见前述）

3.技术解决方案

3.1概述

无线协同感知网络中若干协同感知节点，其中部分或全部节点为无线灯控感知节点，所述方法包括：所述协同感知节点对目标场景关联的目标对象设备以无线感知监测方式，获得所述目标对象设备发送的目标状态信息；所述协同感知节点根据所述目标状态信息通过场景状态解析获得与所述目标场景对应的场景状态代码；所述灯控感知节点根据所述场景状态代码，判断当前目标场景发生场景状态跳变时，根据场景状态代码执行相应的模式处理；所述模式处理包括以输出电性驱动信号，对灯光负载进行控制。

3.2 主要技术特征

1)触发信标：当所述协同感知节点接收到任一前置感知节点发送的触发状态标识发生跳变时，则启动对所关联指向的目标状态变量Xi进行场景状态解析；所述前置感知节点至少监测到一个目标状态变量发生跳变时，通过更新相应的触发状态标识而发送触发状态信标。

2联动响应：所述灯控感知节点作为无线联动节点，在符合联动响应条件时以无线信标广播方式发送联动信标；所述联动信标为所述协同感知节点基于其接收到的前置感知节点发送的触发状态信标，通过联动信息处理而形成新的新的触发状态信标。

3)状态解析:所述灯控感知节点通过场景状态解析导出场景状态代码Ns，并根据所述场景状态代码Ns执行相应的模式处理，具体包括：所述协同感知节点根据所述场景状态代码，通过状态模式关系获得相应的模式代码以及关联的模式参数Pi。

4)协同应答：所述协同感知节点接收到目标场景中任一前置感知节点发送的联动触发信标后，在符合联动响应条件时发送用以发送用以联动响应与/或状态平复的协同应答信息。

5)目标定位：所述灯控感知节点作为协同定位基站，将接收到的目标对象设备的定位信号变量作为定位信号处理的计算输入，获得当前评估周期的定位信号变量的计算输出。

6)模式处理：所述模式处理包括以下任一或组合：1)对灯光负载的场景模式控制/群控；2)对目标对象设备的定位追踪；3)对目标监测节点的追踪监测。

7)同步定位：所述灯控感知节点作为协同定位基站，通过协同同步管理对周边分布式的同步基站与目标对象设备进行同步时间校正，使所述同步基站在其所述同步侦测时隙内收集到的周边目标对象设备发送的目标定位/状态信息。

8)场景服务：所述灯控感知节点接收到周边接近的目标对象设备发送的状态信标，基于场景对象匹配发送所述场景服务信标。

4.技术效果

4.1解决的技术问题

该项技术将灯光感知节点复用于无线协同感知节点，以此提升了物联网基础节点的设备复用性和利用率；所述灯控感知节点根据场景状态代码执行相应的模式处理，以提升灯控感知网络对目标场景对象的感知触发效率；所述模式处理包括以输出电性驱动信号，对灯光负载进行控制，从而实现基于前置触发响应与场景感知的智能灯光控制。

所述灯控感知网络为所述协同感知网络的服务子集；分布式的无线灯控感知节点具有供电，而照明控制对于无线芯片处理器的算力占用非常少，在绝大部分时间可与作为物联网协同服务节点，为环境内目标对象设备提供协同感知服务；其有益性突出体现在无线节点设备的复用性，从而节省无线网络服务系统的硬件成本。

相对于现有技术，该项技术对无线物联网边缘域的协同感知服务，在触发响应速度、无线互操作效率、感知服务能力及灵活性等方面，均具有显著的提升。

4.2技术效果

该项技术基于无线触发响应的互操作机制，为目标场景对象提供无线感知服务；所述灯控感知节点为目标感知节点与/或协同感知节点，从而带来节点设备复用、节点角色灵活（定位/监测一体化、主被动一体化）的有益性；通过场景状态解析与模式处理对灯光负载进行控制，具有硬件复用性高、现场响应速度快以及离线处理能力强等优点，具体体现在在以下几个方面：

1)触发响应快、可靠性高：前置感知节点在触发瞬态，发送具有更高活跃度的触发状态信标、更高优先级的无线传输数据发送，使得协同感知节点可以在短时间快速、可靠地获得前置触发响应；

2)常态低功耗、减少无线干扰：前置感知节点在触发瞬态之后，基于平复应答接收或时间效应而关闭触发状态；在非触发态(常态)的状态信标处于不活跃或超低功耗状态，有利于常态低功耗并减少无线干扰及信道资源占用；

3)场景状态的关联性与灵活性：基于多个目标状态变量根据数据结构或函数的解析，使得场景状态解析与触发响应更具有关联传递性(包括从局部到整体、时间累积)、灵活性(如优先级、场景触发条件等)以及面向多场景的组合判断；

4)网络设备资源复用性强：对应各种行业的室内智能区域环境来说，无线灯光控制节点具有一定的密集分布性；因此灯光节点通过动态角色复用（基于分时切换或配置）作为协同感知节点，具有比其它应用节点（如智能插座、电能监测节点)）具有更好的覆盖性及成本优势。

5)面向应用的边缘协同计算的协同服务能力：不仅提供无线网络通信服务、还具有针对感知监测应用（如定位追踪、能源监测、灯光控制）提供作为边缘协同计算的协同数据处理的服务能力。

6)网络配置便利性好：无线场景感知系统基于多模式无线配网而建立；通过同步配网，自动多选匹配，网络安装配置简单灵活，可全自动配网。

7)网络自愈能力、稳定性高：具有动态平衡性、可选择性及冗余性，具有更好的网络自愈能力、更高的稳定性、可靠性及离线（断网）处理能力。