用于占用估计的系统和方法技术方案

技术编号:5441692 阅读:265 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种系统基于预测占用者经过区域的移动的基于动力运动(KM)的模型来生成占用估计,该区域被划分成多个区段。该系统包括用于执行表示基于KM的模型的算法的控制器。基于KM的模型包括把多个区段的每个定义为包含阻塞部分和未阻塞部分的状态方程。状态方程部分地基于在每个区段的阻塞部分和未阻塞部分之间进行的区分来定义占用者的移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及估计区域的占用(occupancy),并且更具体地涉及基于占用者交通 (traffic)模型估计该区域内人的占用。
技术介绍
关于特定区域的占用的知识可以用于各种应用中。例如,建筑物内的占用的知识 可以用来改善建筑物的效率、舒适性和便利性并且在紧急情形下通过提供关于占用者位置 的信息而改善第一响应者的搜寻和营救努力。典型地,仅基于传感器提供的数据来确定建 筑物占用。这些占用估计可能由于传感器数据的缺乏或者传感器数据误差随时间的累积而 导致生成误差。
技术实现思路
本文描述了一种用于估计区域中的占用的系统。该系统包括用于执行算法的控制 器,该算法生成与多个区段的每个内的预测的占用者移动相关联的占用估计。该算法是基 于动力运动(KM)的模型,该基于KM的模型基于在每个区段的阻塞部分和未阻塞部分之间 的建模区分来预测占用者移动。该系统还包括输出,该输出在工作中被连接到该控制器以 传送由该算法生成的占用估计。在另一个方面,本文描述了一种用于估计被划分成多个区段的区域中的占用的方 法。该方法包括把多个区段的每个建模为包含阻塞部分和未阻塞部分。该方法还包括基于 状态方程来计算多个区段内的基于模型的占用预测,所述状态方程建模每个区段的阻塞部 分中的占用者移动、建模每个区段的未阻塞部分中的占用者移动、以及部分地基于特定区 段的入口被建模为阻塞还是未阻塞来建模区段之间的占用者移动。在另一个方面,本文描述了一种用于估计被划分成多个区段的区域中的占用的系 统。该系统包括用于把多个区段的每个建模为包含阻塞部分和未阻塞部分的装置。该系统 还包括用于基于状态方程来计算多个区段内的基于模型的占用预测的装置,所述状态方程 建模每个区段的阻塞部分中的占用者移动、建模每个区段的未阻塞部分中的占用者移动、 以及部分地基于特定区段的入口被建模为阻塞还是未阻塞来建模区段之间的占用者移动。在另一个方面,本文描述了一种用机器可读计算机程序代码编码的计算机可读存 储介质,所述机器可读计算机程序代码用于生成区域的占用估计,该计算机可读存储介质 包括用于使控制器实施方法的指令。该计算机程序包括用于把多个区段的每个建模为包含 阻塞部分和未阻塞部分的指令。该计算机程序还包括用于基于状态方程来计算多个区段内 的基于模型的占用预测的指令,所述状态方程建模每个区段的阻塞部分中的占用者移动、 建模每个区段的未阻塞部分中的占用者移动、以及部分地基于特定 区段的入口被建模为阻 塞还是未阻塞来建模区段之间的占用者移动。附图说明图1A是被划分成许多区的建筑物的楼层的示意图。图1B是对建筑物楼层的各区之间的连接进行建模的图示。图2是图解基于传感器数据、传感器模型和占用者交通模型计算占用估计的流程 图。图3A和3B是图解为计算占用估计而采用的扩展卡尔曼(Kalman)滤波器算法的 示例性实施例的流程图。图4A和4B是图解其中与区域之间的占用者流相关联的状态变量受约束的实施例 之间的差别的曲线图。图5A是建筑物的楼层的示意图。图5B是图解如何解释建筑物的楼层平面以由基于动力运动(KM)的模型分析的图示。图6A是图解使用基于KM的模型来建模单个房间中的占用者的图示。图6B是图解使用基于KM的模型来建模单个房间中的占用者的图示,包括建模房 间内的阻塞。图7A-7E是图解扩展卡尔曼滤波器的实施例的估计准确性的曲线图。图8是图解集中占用估计系统的框图。图9A-9C是图解许多分布式占用估计系统的框图。具体实施例方式本申请公开了一种与由Robert Tomastik于2007年9月19日提交的、被指定PCT 序列号 US07/20291 且题为 “System and Method forOccupancy Estimation” 的申请有关 的系统和方法。该申请公开了一种用于基于占用者交通模型估计占用的系统和方法。在一 个示例性实施例中,仅基于占用者交通模型来估计占用。在另一个示例性实施例中,基于由 占用者交通模型生成的占用预测来估计占用,基于所接收的传感器数据校正所述占用。本 申请对先前申请的范围进行了扩展,公开了实施占用者估计的另外的实施例和方法。占用者交通模型试图预测占用者将如何在整个区域中移动。在一个实施例中,占 用者交通模型是单阶段(single-phase)占用者交通模型,该单阶段占用者交通模型基于 占用者如何可以从一个区域流动到另一个区域的模型来预测占用者的移动。在另一个实 施例中,占用者交通模型是基于动力运动(kinetic motion, KM)的模型,该基于动力运动 (KM)的模型使用两阶段法来建模占用者如何在相邻区域之间移动。具体而言,该两阶段法 考虑交通阻塞如何影响占用者经过区域的移动。在这两种情况下,占用者交通模型是基于在整个区或区域中占用者的历史或预期 交通模式并且可以考虑诸如区域或建筑物的布局之类的因素。例如,建筑物布局可以包括 描述出口、过道、办公室的位置以及相关过道和办公室的占用限制的信息。另外,占用者交 通模型可以是描述区域内占用者的预测移动或交通模式的数学模型、统计模型或者计算机 模拟。在示例性实施例中,由占用者交通模型生成的估计与传感器数据结合采用以生成 占用估计。传感器数据可以由各种不同类型的传感器装置提供,每个传感器装置提供不同 类型的传感器输出,所述传感器输出被分析以检测在整个区或区域中的占用者移动或位置。为此,本专利技术公开了一种占用估计器,该占用估计器把传感器数据和占用者交通模型当 作输入,并且执行算法以基于所提供的输入来生成对该区或区域的占用估计。基于传感器 数据和占用者交通模型的占用估计提供比仅基于传感器数据或仅基于模型的估计结果更 加准确的占用估计。除了提供对占用和移动与其变化的更加准确的估计的好处以外,传感 器数据与占用者交通模型的组合允许连续估计建筑物占用,即使缺乏来自一个或多个传感 器的数据或者暂停传输传感器数据也是如此。在传感器可能被禁用或毁坏的紧急情形下这 可能尤其有益。在另一个示例性实施例中,占用者交通模型在估计占用中作为独立工具(例如没 有传感器数据反馈)进行操作。这个实施例尤其适合于可以预期占用者向所限定的出口移 动的流出操作模式。图1A和1B图解了将在整个本描述中用来辅助描述占用估计算法的示例,其中占 用估计是对建筑物的特定楼层做出的。关于本实施例所描述的概念可以应用于各种场景 或位置(例如,户外、火车站、飞机场等等)。图1A图解了办公楼中的单个楼层的布局。在 这个实施例中,楼层平面已被划分成五个单独区(标为区1、2、3、4和5)。在另一个实施例 中,楼层平面基于各个办公室和房间的位置进行进一步的细分(即,基于地点的细分)。在 图1A和1B所图解的区模型中,在每个出口处以及在每个相邻区1-5之间的边界包括用于 检测占用者从一个区到另一个区的移动的传感器(未示出)。在其它实施例中,为改善占用 估计的分辨率、可靠性和/或准确性,或者如果在边界处的传感器不存在或不在运行,可以 在每个区中定位附加传感器。图1B是图解图1A中定义的五个区的图示。标为1、2、3、4和5的大圆表示五个区, 而标为6、7、8、9和10的较小圆表示建筑物中的出口。连接这些区的线指示存在连接相邻 区的通道或过道。在相邻区之间移动的占本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计由多个区段定义的区域中的占用的系统,该系统包括:用于执行算法的控制器,该算法生成与所述多个区段的每个内的预测的占用者移动相关联的占用估计,其中该算法是基于动力运动(KM)的模型,该基于动力运动的模型基于在每个区段的阻塞部分和未阻塞部分之间所建模的区分来预测占用者移动;以及输出,在工作中被连接到该控制器以传送由该算法生成的占用估计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-19 PCT/US2007/020291一种用于估计由多个区段定义的区域中的占用的系统,该系统包括用于执行算法的控制器,该算法生成与所述多个区段的每个内的预测的占用者移动相关联的占用估计,其中该算法是基于动力运动(KM)的模型,该基于动力运动的模型基于在每个区段的阻塞部分和未阻塞部分之间所建模的区分来预测占用者移动;以及输出,在工作中被连接到该控制器以传送由该算法生成的占用估计。2.权利要求1的系统,其中该算法基于疏散的流出模式定义预测的占用者移动。3.权利要求1的系统,其中该算法是基于该区域内的占用者的初始分布而初始化的。4.权利要求3的系统,其中该区域内的占用者的初始分布基于关于该区域内的占用者 位置的统计、模拟或存储数据。5.权利要求1的系统,其中基于动力运动的模型基于先前占用估计和一个或多个状态 方程来生成占用估计,所述状态方程把阻塞部分定义为具有与位于阻塞部分的占用者数量 相关的长度的队列,并且定义响应于占用者离开阻塞部分和占用者从未阻塞部分或入口进 入该队列的、空位经过该队列的传播。6.权利要求5的系统,其中所述状态方程预测位于队列中的占用者数量、位于区段的 未阻塞部分中的占用者数量、以及进入区段的占用者数量,其中进入区段的占用者数量基 于区段的入口是被建模为阻塞还是被建模为未阻塞,其中进入区段的阻塞部分的占用者数 量与建模的空位经过队列的传播相关。7.权利要求1的系统,还包括输入,在工作中被连接以从一个或多个传感器装置接收传感器数据,其中由控制器执 行的算法还包括扩展卡尔曼滤波器,该扩展卡尔曼滤波器基于传感器数据和由基于动力运 动的模型生成的预测的占用者移动的组合来生成占用估计。8.一种用于估计区域中的占用的系统,该系统包括输入,在工作中被连接以从一个或多个传感器装置接收传感器数据;基于动力运动(KM)的模型,该模型预测在被划分成多个区段的区域内的占用者移动, 其中基于动力运动的模型基于根据把每个区段建模为包括阻塞部分和未阻塞部分、在每个 区段的阻塞部分和未阻塞部分之间建模的区分来预测占用者移动;占用估计器,在工作中被连接到该输入,其中该占用估计器执行算法以基于所接收的 传感器数据和由基于动力运动的模型生成的占用者移动的预测来生成该区域的校正占用 估计;以及输出,在工作中被连接到该占用估计器以传送由该占用估计器生成的占用估计。9.权利要求8的系统,其中基于动力运动的模型基于由占用估计器生成的先前校正估 计和定义预测的占用者移动的一个或多个状态方程来生成状态预测。10.权利要求9的系统,其中所述一个或多个状态方程生成关于每个区段的阻塞部分 中的占用者数量、每个区段的未阻塞部分中的占用者数量、以及相邻区段之间移动的占用 者数量的状态预测。11.权利要求10的系统,其中与每个区段的未阻塞部分中的占用者数量有关的状态方 程还定义位于在每个区段内定义的多个基本单元中的占用者数量,其中状态方程预测在定 义的时间步长中到相邻基本单元的占用者移动。12.权利要求10的系统,其中与每个区段的阻塞部分中的占用者数量有关的状态方程进一步把阻塞部分定义为具有与队列中的占用者数量相关的长度的队列,并且定义响应于 占用者离开阻塞部分的、空位经过该队列的传播。13.权利要求10的系统,其中与相邻区段之间移动的占用者数量有关的状态方程部分 地基于区段的入口被建模为阻塞还是未阻塞,其中经过入口移动到区段的阻塞部分的占用 者数量部分地基于建模的空位经过队列到入口的传播。14.权利要求10的系统,其中由占用估计器执行的算法是扩展卡尔曼滤波器,该扩展 卡尔曼滤波器用由所述一个或多个传感器装置提供的传感器数据校正由基于动力运动的 模型生成的状态估计。15.权利要求8的系统,其中基于动力运动的模型与所接收的传感器数据组合提供的 占用估计与仅用所接收的传感器数据生成的占用估计相比每房间误差改进60%,其中所述 传感器数据包括位于相邻区之间的五个视频照相机和位于出口处的三个视频照相机。16.权利要求8的系统,其中基于动力运动的模型与传感器数据组合提供的占用估计 与仅用只从视频照相机所接收的传感器数据生成的占用估计相比每房间误差改进76%,其 中所述传感器数据包括位于相邻区之间的五个视频照相机、位于出口处的三个视频照相机 和位于每个房间中的运动检测传感器。17.权利要求8的系统,其中校正占用估计是实时生成的,其中以一秒间隔提供更新。18.一种用于估计被划分成多个区段的区域中的占用的方法,该方法包括把所述多个区段的每...

【专利技术属性】
技术研发人员:V阿特拉兹赫夫SF布尔拉特斯基OA瓦西耶夫NS埃里克马RN托马斯蒂克
申请(专利权)人:联合工艺公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1