隔空充电方法、系统及摄像头装置

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种隔空充电方法、系统及摄像头装置。

背景技术

随着物联网、边缘计算等技术的发展，摄像头作为一种常见的安防终端设备，其用途也得到了极大的扩展。在家庭场景中，摄像头可作为网络监控设备，让出门在外的人也能通过互联网实时查看家中情况；在商业场景中，摄像头可作为边缘计算的视频采集终端，为人员轨迹图、热力分布图等边缘计算场景提供视频素材。以银行为例，以边缘计算为核心技术的“智慧网点”正在如火如荼的建设中，其中，要客识别、人员轨迹分析、客户经理行为监督等能显著提升银行网点经营水平的场景均离不开摄像头的参与。为实现上述场景，在建设“智慧网点”时常常需要给网点加装多个摄像头，以满足不同场景的影像获取需求。为获取最佳的镜位，摄像头一般需要吊顶安装，且出于美观考虑，需要对天花板施工以将摄像头所需的线束作隐藏处理，施工周期长且施工难度大，必然会影响到网点的日常经营。因此，只有新开业和需要大规模翻新的少数网点才具备加装摄像头的条件，这极大地限制了边缘计算的应用和智慧网点的转型进度。

在供能方面，大多数摄像头采用插电供能方案，部分摄像头的内置电池通过有线充电。

在部署采用插电供能方案及有线传输方案的摄像头时，如果摄像头位置与插座、数据中枢的距离较远时需要消耗大量线材，造成资源浪费。又因线缆难以隐藏，影响美观度。

在使用有线充电的摄像头时，需要频繁地手动完成有线充电工作。当摄像头部署于天花板等位置时，充电工作将变得困难，不具备大量应用的可行性。

隔空充电，是一种结合无线充电、波束成型和UWB定位等现有技术的新技术，可实现远距离无线充电的效果，目前已有商用实践。

发明内容

本申请的目的在于提供一种隔空充电方法、系统及摄像头装置，通过对摄像头进行隔空充电，能够减少线材的使用，能够避免线材裸露导致的不美观问题，节约为隐藏线材所需装修带来的时间与金钱成本，降低商业场所(例如，银行)加装摄像头的决策成本，提升商业场景(例如，边缘计算场景)的改造工作的质量与效率。

本申请实施例提供一种隔空充电方法，其应用于隔空充电系统，所述隔空充电系统包括至少1个摄像头、隔空充电器、激光通讯器以及数据中枢，所述方法包括：

所述隔空充电器对所述摄像头进行测距，并将测距结果发送给所述数据中枢；

所述数据中枢根据所述测距结果计算所述摄像头的功率分配参数；

所述隔空充电器接收所述数据中枢发送的所述功率分配参数，且所述摄像头指向所述隔空充电器所在的方位；以及

所述隔空充电器按照所述功率分配参数对所述摄像头进行充电。

具体实施例中，所述隔空充电器对所述摄像头进行测距，包括：

所述隔空充电器通过超宽带无线电磁波测距对所述摄像头进行测距。

具体实施例中，所述摄像头通过调整隔空充电天线的旋转角度，以指向所述隔空充电器所在的方位。

具体实施例中，所述数据中枢根据所述测距的结果计算所述摄像头的功率分配参数，包括：

根据所述隔空充电器到所述摄像头的距离计算路径传播损耗；

根据所述路径传播损耗计算所述摄像头的接收功率；以及

使用凸优化工具求解最大化所述接收功率的加权和，得到所述功率分配参数。

具体实施例中，所述方法还包括：

所述摄像头与所述激光通讯器之间基于时分多址的激光加密方法进行通信；以及

所述摄像头通过所述激光通讯器与所述数据中枢进行数据传输。

具体实施例中，所述摄像头通过接入加扰序列对接入信息进行加扰加密后发送至所述激光通讯器，

所述激光通讯器通过接入加扰序列对接收到的加密信息进行加扰解密后发送至所述数据中枢。

本申请实施例提供一种摄像头装置，其应用于隔空充电系统，所述隔空充电系统包括至少1个摄像头装置、隔空充电器、激光通讯器以及数据中枢，所述摄像头装置包括：

主板，其用于计算、控制以及储存；

电池，其用于为所述主板供电；

隔空充电天线，其通过调整自身的旋转角度，以指向所述隔空充电器所在的方位；

摄像头模块，其用于采集视频数据；

激光通讯模块，其用于与所述激光通讯器进行信号传输；

旋转环，其用于固定所述激光通讯模块，并使所述激光通讯模块旋转；

固定架，其用于固定所述摄像头模块，并使所述摄像头模块旋转；

底座，其用于固定所述旋转环与所述固定架；以及

底板，其用于固定所述摄像头装置。

本申请实施例提供一种隔空充电系统，所述隔空充电系统包括至少1个摄像头装置、隔空充电器、激光通讯器以及数据中枢；

所述隔空充电器对所述摄像头进行测距，并将测距结果发送给所述数据中枢；

所述数据中枢根据所述测距结果计算所述摄像头的功率分配参数；

所述隔空充电器接收所述数据中枢发送的所述功率分配参数，且所述摄像头指向所述隔空充电器所在的方位；以及

所述隔空充电器按照所述功率分配参数对所述摄像头进行充电。

本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述隔空充电方法。

本申请实施例也提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述隔空充电方法的计算机程序。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的摄像头装置的一个示意图；

图2是本申请实施例的摄像头装置的一个爆炸示意图；

图3是本申请实施例的隔空充电天线的一个示意图；

图4是本申请实施例的摄像头模块的一个示意图；

图5是本申请实施例的旋转环的一个示意图；

图6是本申请实施例的固定架的一个示意图；

图7是本申请实施例的隔空充电系统的一个示意图；

图8是本申请的一种基于时分多址的多设备激光加密通信方法的一个流程图；

图9是本申请实施例的隔空充电方法的一个流程图；

图10是本申请实施例的计算机设备的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本申请实施例中，术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等可以包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

本申请实施例提供了一种摄像头装置。图1是本申请实施例的摄像头装置的示意图。图2是本申请实施例的摄像头装置的爆炸示意图。

如图1和2所示，该摄像头装置(以下简称“摄像头”)100包括：主板101、电池102、隔空充电天线103、摄像头模块104、激光通讯模块105、旋转环106、固定架107、底座108以及底板109。

主板101是摄像头100的控制中心，其用于计算、控制以及储存。主板101至少包括射频同轴连接器。

电池102与主板101有线连接，用于储存电能并为摄像头100的主板101供电。

隔空充电天线103与主板101的射频同轴连接器物理连接。隔空充电模块103内置有超宽带(Ultra Wide Band，UWB)标签，用于接收来自隔空充电器200发射的电磁波信号，并且发射带有位置信息的电磁波信号。另外，隔空充电天线103内置有接收天线阵列，其可以通过整流电路将接收的电磁波信号转换为电能，并在主板101的调度下将电能储存于电池102。

图3是本申请实施例的隔空充电天线103的示意图。

如图3所示，隔空充电天线103可以沿顺时针方向旋转90度，也可以沿逆时针方向旋转90度，其旋转角度的范围是±90°，即隔空充电天线103可以从竖直方向旋转至水平方向，以指向隔空充电器200所在的方位，继而获得最优充电速度。

图4是本申请实施例的摄像头模块104的示意图。

摄像头模块104与固定架107物理连接并与主板101有线连接，用于采集视频数据并将视频数据储存于主板101中。摄像头模块104可在主板101的控制下驱动电机沿固定架107的轴心顺时针旋转80°(如图5所示)，以调整摄像头模块104的拍摄俯仰角。

激光通讯模块105固定在旋转环106上并与主板101有线连接，用于在主板101的调度下将储存在主板101中的视频数据按照格式A打包为通讯报文，并将报文从电子信号转换为激光信号，进而传输至激光通讯器300。

格式A为包含设备ID信息、电池电量信息、充电状态信息以及视频图像数据的格式。其中，设备ID信息用于声明设备信息；电池电量信息用于反映摄像头当前的电量状态；充电状态信息用于反映摄像头当前的充电功率，使其调整波束成形角度等参数以提高充电效率；视频图像数据用于向数据中枢400提供摄像头所采集的画面信息。

图5是本申请实施例的旋转环106的示意图。

旋转环106与底座108物理连接，并可以旋转±180°(如图6所示)，使固定在其上方的激光通讯模块105可朝向激光通讯器300所在的方位。

图6是本申请实施例的固定架107的示意图。

固定架107与底座108物理连接，用于固定摄像头模块104，并可在主板101的控制下驱动电机沿底座108的轴心旋转360°(如图7所示)，以调整摄像头模块104的拍摄水平角度。

底座108与底板109物理连接，用于保护主板101和电池102等元器件，并为旋转环107、固定架107提供固定点。

底板109用于固定摄像头100，可通过胶水、支架、螺钉等方式将摄像头100固定在墙面、天花板等位置。

由上述实施例可知，本申请通过对摄像头进行隔空充电，能够减少线材的使用，能够避免线材裸露导致的不美观问题，节约为隐藏线材所需装修带来的时间与金钱成本，降低商业场所(例如，银行)加装摄像头的决策成本，提升商业场景(例如，边缘计算场景)的改造工作的质量与效率。

本申请实施例提供了一种隔空充电系统。图7是本申请实施例的隔空充电系统的示意图。

如图7所示，该隔空充电系统包括：摄像头装置(以下简称“摄像头”)100、隔空充电器200、激光通讯器300以及数据中枢400。摄像头100与隔空充电器200无线连接；摄像头100与激光通讯器300无线连接；隔空充电器200与数据中枢400有线连接；激光通讯器300与数据中枢400有线连接。

隔空充电器200内置有超宽带(Ultra Wide Band，UWB)通讯基站，其通过UWB无线电磁波测距实现对摄像头100的测距与空间定位。另外，隔空充电器200内置有发射天线阵列，其通过波束成型将电磁波定向发射给摄像头100。

激光通讯器300用于接收来自摄像头100的光信号，并将光信号转换为电信号后传输至数据中枢400。

数据中枢400用于接收从激光通讯器300获取的视频数据、存储视频数据等，并计算生成隔空充电器200的功率分配参数。在家庭场景中，数据中枢400可以是路由器及其他具有储存和计算功能的设备。在商用场景中，数据中枢400可以是边缘计算盒子、服务器及其他具有储存和计算功能的设备。

下面对多设备的隔空充电功率分配问题进行示例性说明。

在实际应用场景中，常常需要同时部署多个摄像头100，故需要解决多设备的隔空充电功率分配问题。当需要在一个系统中部署多个摄像头100时，摄像头100的总数记为N，隔空充电器200到第n(n＝1,…,N)个摄像头100的距离记为d

其中，d

第n(n＝1,…,N)个摄像头100的接收功率P

P

其中，P

下面对目标的发射功率分配问题的建模求解进行示例性说明。

系统需要最大化设备接收功率P

其中，ω

可以证明，该问题为凸优化问题，可以用各种凸优化工具求解，例如，使用KKT-拉格朗日乘子法，将其转换为以下方程组公式(6)-(7)求解问题，该方程组满秩且线性，恒有解。

数据中枢400通过对上述方程组进行求解，得到多个摄像头100的情况下隔空充电器200的功率分配参数。

下面对多设备的通讯问题进行示例性说明。

在实际应用场景中，常常需要同时部署多个摄像头。当需要在一个系统中部署多个摄像头100时，应当调整激光通讯模块105与激光通讯器300的位置，使尽可能多的激光通讯模块105与激光通讯器300存在激光直射链路，减少激光通讯需要的能量，提高通信效率。由于激光通信点对点的通信特性，当多个激光通讯模块105同时与激光通讯器300进行通讯时，多路激光链路会互相干扰。为了各设备数据流能互不干扰地被正确接收，本申请提出一种基于时分多址(Time-Division Multiple Access)的多设备激光加密通信方法。

图8是本申请的一种基于时分多址的多设备激光加密通信方法的流程图。如图8所示，该方法包括如下步骤：

步骤S801，激光通讯器300向各摄像头100发送定时信号，供各摄像头100进行时钟同步。

在一些实施例中，激光通讯器300按照固定的时间间隔T

另外，在此步骤中，还可以将隔空充电器200开启，准备向指定区域进行全方位充电。

步骤S802，在激光通讯器300停止发送定时信号后，各摄像头100对接入信息进行加密，并将加密后的接入信息发送至激光通讯器300。

在一些实施例中，各摄像头100以事先设定好的接入加扰序列

在一些实施例中，扰码加密过程表示为

在一些实施例中，各摄像头100按照格式B向激光通讯器300发送数据。格式B为包含设备ID信息、电池电量信息、校验纠错码信息的格式。其中，设备ID信息用于声明设备信息；电池电量信息用于声明设备的电池电量状态；校验纠错码信息用于检测该数据包是否被正确接收。该步骤持续设定的一段时间T

步骤S803，激光通讯器300接收摄像头100发送的接入信号，并对接入信号进行解密，将解密后的信息传输至数据中枢400。

在一些实施例中，激光通讯器300以接入加扰序列

步骤S804，数据中枢400接收解密信息，将解密信息中的设备ID录入设备数据库。

在一些实施例中，数据中枢400还可以根据解密信息生成控制隔空充电器200的功率分配数据，发送至隔空充电器200。隔空充电器200根据功率分配数据对各摄像头100进行充电。例如，隔空充电器200使用前文记载的隔空充电功率分配方法对各摄像头100进行充电。

步骤S805，数据中枢400通过激光通讯器300向各摄像头100发送设备数据库中存储的设备ID信息。

在一些实施例中，数据中枢400以接入加扰序列

在一些实施例中，格式C为包含总设备数n、时分复用时隙时长τ

步骤S806，各摄像头100根据接收到的设备ID信息判断是否接收到自身的设备ID信息。若判断为没有接受到自身的设备ID信息，则进入步骤807，否则进入步骤809。

步骤S807，若摄像头100判断为没有接收到自身的设备ID信息，则再次向激光通讯器300发送接入信号。

在一些实施例中，摄像头100以接入加扰序列

步骤S808，激光通讯器300将接收到的接入信号进行解密，将解密后的接入信号发送给数据中枢400，以完善设备数据库信息。之后进入步骤S805，数据中枢400再次向各摄像头100发送设备数据库中存储的设备ID信息。

步骤S809，若摄像头100判断为接收到自身的设备ID信息，则向激光通讯器300发送响应数据包。

在一些实施例中，摄像头100在判断为接收到自身的设备ID信息之后，可以开始记录空闲时长。当空闲时长达到2·T

在一些实施例中，格式D为包含设备ID信息、“已收到”提示符的格式。其中，设备ID用于声明设备信息；“已收到”提示符表明该设备已经接收到数据中枢400的信息。

步骤S810，数据中枢400通过激光通讯器300接收到各摄像头100发送的响应数据包，并对其进行解密。

步骤S811，数据中枢400将解密后的响应数据包与设备数据库进行对比验证，判断二者是否一致。若一致，则进入步骤S812。若不一致，则返回步骤S805，直至二者一致。

步骤S812，若解密后的响应数据包与设备数据库比对一致，则数据中枢400向各摄像头100发送“开始传输”信号。

在一些实施例中，数据中枢400以固定时间间隔向各摄像头100重复发送若干次“开始传输”信号。

步骤S813，在各摄像头100接收到“开始传输”信号后，对拍摄的视频数据进行加密，将加密后的数据通过激光通讯器300发送至数据中枢400，由此完成视频数据的传输。

在一些实施例中，各摄像头100按照格式C数据包中的设备排序与参数，以格式A将加密后的数据发送至激光通讯器300。

在一些实施例中，各摄像头100使用不同于

由上述实施例可知，本申请基于时分多址(Time-Division Multiple Access)的多设备激光加密通信方法，能够提升通讯的安全性，避免传统无线数据传输导致的数据泄露问题，其优势在例如银行智慧网点改造等重视数据安全性的场景中尤其突出。

上述具体应用的实施仅为举例，其余实施方式不再一一赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种隔空充电方法。该隔空充电方法应用于上述隔空充电系统。

图9是本申请实施例的隔空充电方法的流程图。如图9所示，该隔空充电方法包括如下步骤：

步骤S901、隔空充电器对摄像头进行测距，并将测距结果发送给所述数据中枢；

步骤S902、数据中枢根据测距结果计算摄像头的功率分配参数；

步骤S903、隔空充电器接收数据中枢发送的功率分配参数，且摄像头指向隔空充电器所在的方位；以及

步骤S904、隔空充电器按照功率分配参数对摄像头进行充电。

由上述实施例可知，本申请通过对摄像头进行隔空充电，能够减少线材的使用，能够避免线材裸露导致的不美观问题，节约为隐藏线材所需装修带来的时间与金钱成本，降低商业场所(例如，银行)加装摄像头的决策成本，提升商业场景(例如，边缘计算场景)的改造工作的质量与效率。

在一些实施例中，隔空充电方法还包括如下步骤：

步骤S905、摄像头与激光通讯器之间基于时分多址的激光加密方法进行通信；以及

步骤S906、摄像头通过激光通讯器与数据中枢进行数据传输。

本申请实施例还提供一种计算机设备。图10是本申请实施例的计算机设备的示意图。计算机设备2包括存储器21、处理器22及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述隔空充电方法。

本申请实施例也提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述隔空充电方法的计算机程序。

本申请实施例也提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述隔空充电方法。

需要说明的是，本申请中技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。

本申请实施例中的用户信息均是通过合法合规途径获得，并且对用户信息的获取、存储、使用、处理等经过用户授权同意的。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、装置(系统)或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本申请并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本申请的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。