用于占用估計的系統和方法技術方案

一種系統基于預測占用者經過區域的移動的基于動力運動（ＫＭ）的模型來生成占用估計，該區域被劃分成多個區段。該系統包括用于執行表示基于ＫＭ的模型的算法的控制器。基于ＫＭ的模型包括把多個區段的每個定義為包含阻塞部分和未阻塞部分的狀態方程。狀態方程部分地基于在每個區段的阻塞部分和未阻塞部分之間進行的區分來定義占用者的移動。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及估計區域的占用(occupancy)，并且更具體地涉及基于占用者交通 (traffic)模型估計該區域內人的占用。
技術介紹
關于特定區域的占用的知識可以用于各種應用中。例如，建筑物內的占用的知識 可以用來改善建筑物的效率、舒適性和便利性并且在緊急情形下通過提供關于占用者位置 的信息而改善第一響應者的搜尋和營救努力。典型地，僅基于傳感器提供的數據來確定建 筑物占用。這些占用估計可能由于傳感器數據的缺乏或者傳感器數據誤差隨時間的累積而 導致生成誤差。
技術實現思路
本文描述了一種用于估計區域中的占用的系統。該系統包括用于執行算法的控制 器，該算法生成與多個區段的每個內的預測的占用者移動相關聯的占用估計。該算法是基 于動力運動(KM)的模型，該基于KM的模型基于在每個區段的阻塞部分和未阻塞部分之間 的建模區分來預測占用者移動。該系統還包括輸出，該輸出在工作中被連接到該控制器以 傳送由該算法生成的占用估計。在另一個方面，本文描述了一種用于估計被劃分成多個區段的區域中的占用的方 法。該方法包括把多個區段的每個建模為包含阻塞部分和未阻塞部分。該方法還包括基于 狀態方程來計算多個區段內的基于模型的占用預測，所述狀態方程建模每個區段的阻塞部 分中的占用者移動、建模每個區段的未阻塞部分中的占用者移動、以及部分地基于特定區 段的入口被建模為阻塞還是未阻塞來建模區段之間的占用者移動。在另一個方面，本文描述了一種用于估計被劃分成多個區段的區域中的占用的系 統。該系統包括用于把多個區段的每個建模為包含阻塞部分和未阻塞部分的裝置。該系統 還包括用于基于狀態方程來計算多個區段內的基于模型的占用預測的裝置，所述狀態方程 建模每個區段的阻塞部分中的占用者移動、建模每個區段的未阻塞部分中的占用者移動、 以及部分地基于特定區段的入口被建模為阻塞還是未阻塞來建模區段之間的占用者移動。在另一個方面，本文描述了一種用機器可讀計算機程序代碼編碼的計算機可讀存 儲介質，所述機器可讀計算機程序代碼用于生成區域的占用估計，該計算機可讀存儲介質 包括用于使控制器實施方法的指令。該計算機程序包括用于把多個區段的每個建模為包含 阻塞部分和未阻塞部分的指令。該計算機程序還包括用于基于狀態方程來計算多個區段內 的基于模型的占用預測的指令，所述狀態方程建模每個區段的阻塞部分中的占用者移動、 建模每個區段的未阻塞部分中的占用者移動、以及部分地基于特定 區段的入口被建模為阻 塞還是未阻塞來建模區段之間的占用者移動。附圖說明圖1A是被劃分成許多區的建筑物的樓層的示意圖。圖1B是對建筑物樓層的各區之間的連接進行建模的圖示。圖2是圖解基于傳感器數據、傳感器模型和占用者交通模型計算占用估計的流程 圖。圖3A和3B是圖解為計算占用估計而采用的擴展卡爾曼(Kalman)濾波器算法的 示例性實施例的流程圖。圖4A和4B是圖解其中與區域之間的占用者流相關聯的狀態變量受約束的實施例 之間的差別的曲線圖。圖5A是建筑物的樓層的示意圖。圖5B是圖解如何解釋建筑物的樓層平面以由基于動力運動(KM)的模型分析的圖示。圖6A是圖解使用基于KM的模型來建模單個房間中的占用者的圖示。圖6B是圖解使用基于KM的模型來建模單個房間中的占用者的圖示，包括建模房 間內的阻塞。圖7A-7E是圖解擴展卡爾曼濾波器的實施例的估計準確性的曲線圖。圖8是圖解集中占用估計系統的框圖。圖9A-9C是圖解許多分布式占用估計系統的框圖。具體實施例方式本申請公開了一種與由Robert Tomastik于2007年9月19日提交的、被指定PCT 序列號 US07/20291 且題為 “System and Method forOccupancy Estimation” 的申請有關 的系統和方法。該申請公開了一種用于基于占用者交通模型估計占用的系統和方法。在一 個示例性實施例中，僅基于占用者交通模型來估計占用。在另一個示例性實施例中，基于由 占用者交通模型生成的占用預測來估計占用，基于所接收的傳感器數據校正所述占用。本 申請對先前申請的范圍進行了擴展，公開了實施占用者估計的另外的實施例和方法。占用者交通模型試圖預測占用者將如何在整個區域中移動。在一個實施例中，占 用者交通模型是單階段(single-phase)占用者交通模型，該單階段占用者交通模型基于 占用者如何可以從一個區域流動到另一個區域的模型來預測占用者的移動。在另一個實 施例中，占用者交通模型是基于動力運動(kinetic motion, KM)的模型，該基于動力運動 (KM)的模型使用兩階段法來建模占用者如何在相鄰區域之間移動。具體而言，該兩階段法 考慮交通阻塞如何影響占用者經過區域的移動。在這兩種情況下，占用者交通模型是基于在整個區或區域中占用者的歷史或預期 交通模式并且可以考慮諸如區域或建筑物的布局之類的因素。例如，建筑物布局可以包括 描述出口、過道、辦公室的位置以及相關過道和辦公室的占用限制的信息。另外，占用者交 通模型可以是描述區域內占用者的預測移動或交通模式的數學模型、統計模型或者計算機 模擬。在示例性實施例中，由占用者交通模型生成的估計與傳感器數據結合采用以生成 占用估計。傳感器數據可以由各種不同類型的傳感器裝置提供，每個傳感器裝置提供不同 類型的傳感器輸出，所述傳感器輸出被分析以檢測在整個區或區域中的占用者移動或位置。為此，本專利技術公開了一種占用估計器，該占用估計器把傳感器數據和占用者交通模型當 作輸入，并且執行算法以基于所提供的輸入來生成對該區或區域的占用估計。基于傳感器 數據和占用者交通模型的占用估計提供比僅基于傳感器數據或僅基于模型的估計結果更 加準確的占用估計。除了提供對占用和移動與其變化的更加準確的估計的好處以外，傳感 器數據與占用者交通模型的組合允許連續估計建筑物占用，即使缺乏來自一個或多個傳感 器的數據或者暫停傳輸傳感器數據也是如此。在傳感器可能被禁用或毀壞的緊急情形下這 可能尤其有益。在另一個示例性實施例中，占用者交通模型在估計占用中作為獨立工具(例如沒 有傳感器數據反饋)進行操作。這個實施例尤其適合于可以預期占用者向所限定的出口移 動的流出操作模式。圖1A和1B圖解了將在整個本描述中用來輔助描述占用估計算法的示例，其中占 用估計是對建筑物的特定樓層做出的。關于本實施例所描述的概念可以應用于各種場景 或位置(例如，戶外、火車站、飛機場等等)。圖1A圖解了辦公樓中的單個樓層的布局。在 這個實施例中，樓層平面已被劃分成五個單獨區(標為區1、2、3、4和5)。在另一個實施例 中，樓層平面基于各個辦公室和房間的位置進行進一步的細分(即，基于地點的細分)。在 圖1A和1B所圖解的區模型中，在每個出口處以及在每個相鄰區1-5之間的邊界包括用于 檢測占用者從一個區到另一個區的移動的傳感器(未示出)。在其它實施例中，為改善占用 估計的分辨率、可靠性和/或準確性，或者如果在邊界處的傳感器不存在或不在運行，可以 在每個區中定位附加傳感器。圖1B是圖解圖1A中定義的五個區的圖示。標為1、2、3、4和5的大圓表示五個區， 而標為6、7、8、9和10的較小圓表示建筑物中的出口。連接這些區的線指示存在連接相鄰 區的通道或過道。在相鄰區之間移動的占本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于估計由多個區段定義的區域中的占用的系統，該系統包括：用于執行算法的控制器，該算法生成與所述多個區段的每個內的預測的占用者移動相關聯的占用估計，其中該算法是基于動力運動（ＫＭ）的模型，該基于動力運動的模型基于在每個區段的阻塞部分和未阻塞部分之間所建模的區分來預測占用者移動；以及輸出，在工作中被連接到該控制器以傳送由該算法生成的占用估計。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2007-9-19 PCT/US2007/020291一種用于估計由多個區段定義的區域中的占用的系統，該系統包括用于執行算法的控制器，該算法生成與所述多個區段的每個內的預測的占用者移動相關聯的占用估計，其中該算法是基于動力運動(KM)的模型，該基于動力運動的模型基于在每個區段的阻塞部分和未阻塞部分之間所建模的區分來預測占用者移動；以及輸出，在工作中被連接到該控制器以傳送由該算法生成的占用估計。2.權利要求1的系統，其中該算法基于疏散的流出模式定義預測的占用者移動。3.權利要求1的系統，其中該算法是基于該區域內的占用者的初始分布而初始化的。4.權利要求3的系統，其中該區域內的占用者的初始分布基于關于該區域內的占用者 位置的統計、模擬或存儲數據。5.權利要求1的系統，其中基于動力運動的模型基于先前占用估計和一個或多個狀態 方程來生成占用估計，所述狀態方程把阻塞部分定義為具有與位于阻塞部分的占用者數量 相關的長度的隊列，并且定義響應于占用者離開阻塞部分和占用者從未阻塞部分或入口進 入該隊列的、空位經過該隊列的傳播。6.權利要求5的系統，其中所述狀態方程預測位于隊列中的占用者數量、位于區段的 未阻塞部分中的占用者數量、以及進入區段的占用者數量，其中進入區段的占用者數量基 于區段的入口是被建模為阻塞還是被建模為未阻塞，其中進入區段的阻塞部分的占用者數 量與建模的空位經過隊列的傳播相關。7.權利要求1的系統，還包括輸入，在工作中被連接以從一個或多個傳感器裝置接收傳感器數據，其中由控制器執 行的算法還包括擴展卡爾曼濾波器，該擴展卡爾曼濾波器基于傳感器數據和由基于動力運 動的模型生成的預測的占用者移動的組合來生成占用估計。8.一種用于估計區域中的占用的系統，該系統包括輸入，在工作中被連接以從一個或多個傳感器裝置接收傳感器數據；基于動力運動(KM)的模型，該模型預測在被劃分成多個區段的區域內的占用者移動， 其中基于動力運動的模型基于根據把每個區段建模為包括阻塞部分和未阻塞部分、在每個 區段的阻塞部分和未阻塞部分之間建模的區分來預測占用者移動；占用估計器，在工作中被連接到該輸入，其中該占用估計器執行算法以基于所接收的 傳感器數據和由基于動力運動的模型生成的占用者移動的預測來生成該區域的校正占用 估計；以及輸出，在工作中被連接到該占用估計器以傳送由該占用估計器生成的占用估計。9.權利要求8的系統，其中基于動力運動的模型基于由占用估計器生成的先前校正估 計和定義預測的占用者移動的一個或多個狀態方程來生成狀態預測。10.權利要求9的系統，其中所述一個或多個狀態方程生成關于每個區段的阻塞部分 中的占用者數量、每個區段的未阻塞部分中的占用者數量、以及相鄰區段之間移動的占用 者數量的狀態預測。11.權利要求10的系統，其中與每個區段的未阻塞部分中的占用者數量有關的狀態方 程還定義位于在每個區段內定義的多個基本單元中的占用者數量，其中狀態方程預測在定 義的時間步長中到相鄰基本單元的占用者移動。12.權利要求10的系統，其中與每個區段的阻塞部分中的占用者數量有關的狀態方程進一步把阻塞部分定義為具有與隊列中的占用者數量相關的長度的隊列，并且定義響應于 占用者離開阻塞部分的、空位經過該隊列的傳播。13.權利要求10的系統，其中與相鄰區段之間移動的占用者數量有關的狀態方程部分 地基于區段的入口被建模為阻塞還是未阻塞，其中經過入口移動到區段的阻塞部分的占用 者數量部分地基于建模的空位經過隊列到入口的傳播。14.權利要求10的系統，其中由占用估計器執行的算法是擴展卡爾曼濾波器，該擴展 卡爾曼濾波器用由所述一個或多個傳感器裝置提供的傳感器數據校正由基于動力運動的 模型生成的狀態估計。15.權利要求8的系統，其中基于動力運動的模型與所接收的傳感器數據組合提供的 占用估計與僅用所接收的傳感器數據生成的占用估計相比每房間誤差改進60%，其中所述 傳感器數據包括位于相鄰區之間的五個視頻照相機和位于出口處的三個視頻照相機。16.權利要求8的系統，其中基于動力運動的模型與傳感器數據組合提供的占用估計 與僅用只從視頻照相機所接收的傳感器數據生成的占用估計相比每房間誤差改進76%，其 中所述傳感器數據包括位于相鄰區之間的五個視頻照相機、位于出口處的三個視頻照相機 和位于每個房間中的運動檢測傳感器。17.權利要求8的系統，其中校正占用估計是實時生成的，其中以一秒間隔提供更新。18.一種用于估計被劃分成多個區段的區域中的占用的方法，該方法包括把所述多個區段的每...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V阿特拉茲赫夫，SF布爾拉特斯基，OA瓦西耶夫，NS埃里克馬，RN托馬斯蒂克，
申請(專利權)人：聯合工藝公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]