將移動裝置定位在車輛中的制作方法

將移動裝置定位在車輛中的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于將移動裝置定位在車輛中的方法和系統。所述方法包括：觸發安裝在車輛上的音頻系統，所述音頻系統包括多個揚聲器，以播放聲信號；以及基于聲信號的音頻系統的播放的記錄，其由移動裝置記錄，和多個揚聲器的位置信息來計算移動裝置在車輛中的位置。因此，定位更精確。
【專利說明】
將移動裝置定位在車輛中
技術領域
[0001 ]本公開涉及將移動裝置定位在車輛中。
【背景技術】
[0002] 知道誰坐在車輛的哪個座位上可能是非常有用的，例如，車輛中的座位可自動地 被調節至用戶偏愛的姿勢，空氣調節裝置可自動地被調節至用戶偏愛的設置，等等。如今， 越來越多的人們隨身攜帶至少一個移動裝置，諸如手機、平板電腦等。因此，將移動裝置定 位在車輛中可能是有用的。

【發明內容】

[0003] 根據一個實施方案，提供了一種用于將移動裝置定位在車輛中的方法。所述方法 可包括:觸發安裝在車輛上的音頻系統，所述音頻系統包括多個揚聲器，以播放聲信號；以 及基于所述聲信號的所述音頻系統的播放的記錄，所述記錄由所述移動裝置記錄，和所述 多個揚聲器的位置信息來計算所述移動裝置在車輛中的位置。
[0004] 在一些實施方案中，所述聲信號的所述音頻系統的播放可由所述移動裝置觸發。
[0005] 在一些實施方案中，每個所述多個揚聲器播放所述聲信號的一部分，并且可基于 所述部分到達移動裝置的時間差來計算所述移動裝置的位置。
[0006] 在一些實施方案中，所述方法還可包括:基于所述移動裝置的計算位置來確定所 述移動裝置位于車輛上的哪個座位上。
[0007] 在一些實施方案中，所述聲信號的每個所述部分可具有大于任何與其它所述部分 的互相關系數的自相關系數。在一些實施方案中，所述聲信號可能是基本上聽不見的，例 如，其頻率范圍可為16KHz至約24KHz。
[0008] 在一些實施方案中，可基于所述聲信號和所述記錄之間的互相關來計算所述移動 裝置的位置。在一些實施方案中，計算所述移動裝置的所述位置可包括:將所述聲信號的每 個所述部分和記錄的對應的部分相乘;將相乘的結果從時間域變換到頻率域中以獲得對應 的頻率迀移；以及基于所獲得的所述頻率迀移來計算所述聲信號的所述部分到達所述移動 裝置的所述時間差。
[0009] 在一些實施方案中，可使用快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform，FFT)將相 乘的結果變換到頻率域中。
[0010] 在一些實施方案中，可在記錄中基于幅度來選擇對應于所述聲信號的部分。
[0011] 在一些實施方案中，可在記錄中使用移動平均法來選擇對應于所述聲信號的部 分。
[0012] 根據一個實施方案，提供了一種用于將移動裝置定位在車輛中的系統。所述系統 可包括:安裝在車輛上的音頻系統，所述音頻系統包括多個揚聲器用于播放聲信號；以及處 理裝置，其用于基于所述聲信號的所述音頻系統的播放的記錄，所述記錄由所述移動裝置 記錄，和所述多個揚聲器的位置信息來計算所述移動裝置在車輛中的位置。
[0013] 在一些實施方案中，所述音頻系統可包括機頭單元。在一些實施方案中，所述處理 裝置嵌入所述機頭單元，并且所述機頭單元還可包括通信裝置用于從所述移動裝置接收所 述記錄。在一些實施方案中，所述處理裝置可嵌入在所述移動裝置中。
[0014] 在一些實施方案中，所述聲信號的所述音頻系統的播放可被配置來由所述移動裝 置觸發。
[0015] 在一些實施方案中，每個所述多個揚聲器中可被配置來播放所述聲信號的一部 分，并且所述處理裝置可被配置來基于所述聲信號的所述部分到達移動裝置的時間差來計 算所述移動裝置的位置。
[0016] 在一些實施方案中，所述處理裝置還可被配置來基于所述移動裝置的計算位置來 確定所述移動裝置位于車輛的哪個座位上。
[0017] 在一些實施方案中，所述音頻系統可被配置來播放所述聲信號，所述聲信號的每 個所述部分具有大于與任何其它所述部分的互相關系數的自相關系數。在一些實施方案 中，所述聲信號可能是基本上聽不見的，例如，其頻率范圍可為16KHz至約24KHz。
[0018] 在一些實施方案中，所述處理裝置可被配置來基于所述聲信號與所述記錄之間的 互相關來計算所述移動裝置的位置。在一些實施方案中，所述處理裝置可被配置來:將所述 聲信號的每個所述部分和記錄的對應的部分相乘;將相乘的結果從時間域變換到頻率域中 以獲得對應的頻率迀移；以及基于所獲得的所述頻率迀移來計算所述聲信號的所述部分之 間的到達所述移動裝置的所述時間差。
[0019] 在一些實施方案中，所述處理裝置可被配置來使用快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform，FFT)方法將相乘的結果變換到頻率域中。
[0020] 在一些實施方案中，所述處理裝置可被配置來在記錄中基于幅度來選擇對應于所 述聲信號的部分。
[0021] 在一些實施方案，所述處理裝置可被配置來使用移動平均法選擇對應于所述聲信 號的部分。
[0022] 本公開的一個實施方案提供了一種非暫態計算機可讀介質，所述非暫態計算機可 讀介質包含計算第一裝置的位置的計算機程序。當處理器執行計算機程序時，所述非暫態 計算機可讀介質將指示處理器:獲得由多個揚聲器播放的聲信號的記錄，其中記錄由第一 裝置記錄;獲得多個揚聲器的位置信息；以及基于聲信號與記錄之間的互相關來計算第一 裝置的位置。
[0023] 在一些實施方案中，當處理器執行計算機程序時，所述非暫態計算機可讀介質將 指示處理器:將聲信號的每個部分和記錄的對應的部分相乘;將相乘的結果從時間域變換 到頻率域中以獲得對應的頻率迀移；以及基于所獲得的頻率迀移來計算所述部分之間的到 達移動裝置的時間差。
【附圖說明】
[0024] 根據結合附圖所作的下文描述和所附權利要求，本公開的前述和其它特征將變得 更加充分明顯。應理解這些附圖僅描繪了根據本公開的若干實施方案并且因此不視為對其 范圍的限制，將通過使用附圖以附加特性和細節來描述本公開。
[0025] 圖1示意性地示出了根據一個實施方案的用于將移動裝置定位在車輛中的方法；
[0026] 圖2示出用于定位移動裝置的系統的示意框圖；
[0027] 圖3示意性地示出了經濾波的記錄的樣本序列；
[0028] 圖4示意性地示出了對應于聲信號的頻率迀移；以及
[0029] 圖5示意性地示出了移動裝置的位置計算。
【具體實施方式】
[0030] 在下文詳細說明中，參考附圖，其形成本文的一部分。在附圖中，類似標號通常標 識類似組件，除非在上下文中另行說明。詳細的說明、附圖、以及權利要求中說明的例示的 實施方案并不意圖進行限定。可利用其它實施方案，并且在不脫離在此處呈現的主題的精 神或范圍的情況下，可做出其它改變。容易理解的是，如在本說明書中大致說明的并在圖中 例示的本公開的方面可以各種各樣不同配置進行排列、替換、組合以及設計，其全部均明確 地構想到了并構成本公開的部分。
[0031]圖1示意性地示出了根據一個實施方案的一種用于將移動裝置定位在車輛中的方 法100。所述方法100可用來將諸如移動電話、平板電腦等移動裝置定位在車輛內部。所述移 動裝置的位置可基于其與車輛中的一些不動裝置之間的空間關系來確定。例如，可使用到 達時間（Time of Arrival，Τ0Α)方法、到達時間差（Time Difference of Arrival，TD0A)方 法等。
[0032] 在SlOl中，觸發安裝在車輛上的音頻系統，所述音頻系統包括多個揚聲器，以播放 聲信號。
[0033] 所述音頻系統可包括多個揚聲器，其中每個揚聲器可以播放所述聲信號的一部 分。從而，可基于所述聲信號的一部分到達所述移動裝置的時間（在下文中稱為"到達時 間"）和所述聲信號的傳輸速度來確定接收所述聲信號的該部分的揚聲器和所述移動裝置 之間的距離。之后，可基于所述揚聲器的距離和位置信息來確定所述移動裝置的位置。
[0034] 所述移動裝置可獲取所有接收的聲音的記錄，所有接收的聲音包括所述聲信號的 所述部分以及可能連同像噪音或人聲的一些其它聲信號。在后續處理中可分別將所述聲信 號的所述部分從所述記錄中辨別出來，以確定所述到達時間。
[0035]在一些實施方案中，所述音頻系統可包括車載處理裝置(諸如，機頭單元）用于控 制所述多個揚聲器以播放所述聲信號。在一些實施方案中，所述機頭單元可控制所述多個 揚聲器分別在不同的時間點播放所述聲信號的每個所述部分。例如，所述機頭單元可控制 所述多個揚聲器在均勻間隔的時間點依次播放所述聲信號的每個所述部分。因此，所述聲 信號的每個所述部分可以被配置成相同的，因為它們的到達時間可相互隔開相對遠并且它 們在所述記錄中的對應的記錄可相互分開。不過，所述聲信號的每個所述部分必須與所述 移動裝置接收的其它聲信號不同。
[0036] 在一些實施方案中，所述多個揚聲器可同步地以相同的時間點分別發出所述聲信 號的所述部分。因此，所述聲信號的每個所述部分可被配置成相互不同，因為其到達時間可 能是非常近的并且其在所述記錄中的對應的記錄可混合在一起。在一些實施方案中，第一 組的每個聲信號的自相關系數可大于任何其它部分的互相關系數。從而，所述聲信號的每 個所述部分可分別與混合的記錄不同。
[0037] 在一些實施方案中，啁嗽聲信號可被用做所述聲信號的可具有相對高的自相關性 和相對低的互相關性的部分。
[0038]在一些實施方案中，可從人類聽力限制設置出所述聲信號的所述部分，即，所述聲 信號的所述部分可能是基本上聽不見的，以便避免干擾車輛中的乘客。不過，所述音頻聲信 號必須對所述移動裝置敏感，使得所述移動裝置可以接收所述音頻聲信號并且獲取對應的 記錄。在一些實施方案中，每個所述音頻聲信號可以是具有從約16千赫茲至約24千赫茲的 頻率范圍的啁嗽聲信號。
[0039]圖2示出了可用來實施所述方法100以對移動裝置300進行定位的系統200的示意 框圖。所述系統200可包括多個揚聲器210、處理裝置230和通信裝置250。所述多個揚聲器 210可用來發出聲信號的部分，所述處理裝置230可用來計算所述移動裝置300的位置，并且 所述通信裝置250可用來與所述移動裝置300通信。
[0040]在一些實施方案中，所述系統200可包括車載機頭單元，所述車載機頭單元可以處 理數據并且建立與所述移動裝置300的數據連接。因此，所述處理裝置230和所述通信裝置 250可嵌入在所述機頭單元中。所述機頭單元可產生聲信號并且還可控制所述多個揚聲器 210以播放所述聲信號。因此，在一些實施方案中，所述聲信號的播放可通過操作所述機頭 單元觸發。然而，在一些實施方案中，所述聲信號的播放可由所述移動裝置300觸發。例如， 所述移動裝置300可向所述機頭單元發送消息，所述機頭單元可根據所述消息控制所述揚 聲器210以播放所述聲信號。
[0041 ]在S103中，從移動裝置獲得聲信號的記錄的播放。
[0042]所述移動裝置300可獲取所接收的聲音的記錄，所述記錄可包括所述聲信號的所 述部分和諸如噪音的一些其它聲信號。
[0043]在一些實施方案中，所述移動裝置300可受到控制以獲取所述記錄，并且將所述記 錄發送至所述系統200。所述記錄可由所述通信裝置250經無線網絡(諸如，由藍牙或Wi-Fi) 接收。因此，所述處理裝置230可實現下列處理以計算所述移動裝置300的位置。
[0044] 在一些實施方案中，對所述移動裝置300的位置的計算可通過所述移動裝置300本 身實現，因為如今像智能手機這樣的移動裝置具有良好的計算能力。因此，所述處理裝置 230可嵌入所述移動裝置300中，并且所述通信裝置250可用來從所述移動裝置300接收計算 的結果。
[0045] 在S105中，對記錄進行濾波。
[0046]所述記錄可能被濾波處理以除去噪音。在一些實施方案中，因為所述聲信號的所 述部分頻率可能相對高，所以可應用低頻濾波器。
[0047]在S107中，基于樣本幅度在經濾波的記錄中選擇對應于聲信號的采樣周期。
[0048] 圖3示意性地示出了經濾波的記錄的樣本序列，其中X軸代表序列號(xlO4)，并且y 軸代表幅度。從圖3能夠看到的是，樣本序列可包括具有相對低幅度的噪音，諸如白噪聲。對 應于所述聲信號的記錄部分可具有相對高的幅度。
[0049] 在一些實施方案中，所述聲信號的每個所述部分可在同一時間點發出，因此它們 的到達時間可能是接近的。因此，可能存在具有相對高幅度的一個周期的樣本序列，因為對 應于所述聲信號的每個所述部分的記錄可能混合在一起。在一些實施方案中，所述聲信號 的每個所述部分可接連地被發出，因此它們的到達時間可能彼此相隔很遠。因此，可能存在 具有相對高幅度的幾個周期的樣本序列，每個周期對應于一個信號部分。然而，對應于所有 信號部分或任何一個信號部分的采樣周期可能比整個樣本序列短。因此，在一些實施方案 中，可執行粗檢以近似地選擇采樣周期。在下列描述中，所述聲信號的每個所述部分可在同 一時間點發出，并且采樣周期的數量可能是一個，這僅僅是一個示例。
[0050] 通常，可以粗略地估計發出所述聲信號的所述部分可能持續多久，使得可以預先 確定采樣周期的長度。因此，在一些實施方案中，可執行粗檢以大致估計采樣周期的起點， 并且可選擇從估計起點開始并且具有預定長度的預定數量的連續樣本作為采樣周期。
[0051] 在一些實施方案中，可使用移動平均法來確定采樣周期的起點。具體地，可計算樣 本序列中樣本的移動平均數。在一些實施方案中，可基于下列方程計算移動平均數。
[0052] Σ
[0053] 其中Ai代表樣本i的移動平均數，W代表預定因子，并且Mj代表在樣本序列中的樣本 i之前并且包括樣本i的W個連續樣本中的樣本的幅度。閾值可預先設定。如果存在S個連續 樣本，且每個樣品具有大于代表閾值的移動平均數，則可指示采樣周期可能在這S個連續樣 本附近。在一些實施方案中，S個連續樣本中最早的一個可被確定為采樣周期的起點。可從 確定的起點選擇預定數量的連續樣本，所述樣本包含所述聲信號的所述部分的記錄。在一 些實施方案中，比S個連續樣本中最早的一個早一點的樣本可被確定為取樣周期的起點以 確保估計的起點比到達聲信號的部分更早，使得能夠確保所選擇的連續樣本包含所述聲信 號的所述部分的記錄。
[0054] 應注意的是，S105和S107可是可選的。
[0055] 在S109中，基于交叉計算(cross-calculation)在選擇的采樣周期內識別聲信號。 [0056]可使用互相關計算在預定數量的連續樣本（即，采樣周期）中識別所述聲信號的每 個所述部分。通常，可在時間域中表示所述聲信號的所述部分和采樣周期。然而，所述聲信 號的每個所述部分可具有多條路徑，因為它可由車載部件反映并且通過不同的路徑到達移 動裝置。在時間域中，可能不易于區別信號部分的多路徑。在一些實施方案中，可在頻率域 中實施互相關計算，使得區別多路徑可能更容易。
[0057]具體地，可逐樣本地將采樣周期與所述聲信號的每個所述部分相乘來獲得互相關 結果。在一些實施方案中，所述聲信號的每個所述部分可用零填補以確保它們具有與采樣 周期相同的長度，使得可以實現互相關計算。之后，可分別將互相關結果變換到頻率域中以 獲得對應于每個所述信號部分的每條路徑的頻率迀移。在一些實施方案中，快速傅里葉變 換器(Fast Fourier Transform，FFT)可用來將互相關結果變換到頻率域中。
[0058] 圖4示意性地圖示了對應于所述聲信號的第一部分的頻率迀移，其中X軸代表頻 移，并且y軸代表頻率相關幅度。作為將互相關結果從時間域變換到頻率域的結果，表示對 應的所述第一部分的樣本可收斂到具有相對高相關幅度的幾個峰值。每個所述峰值可代表 對應的所述第一部分的一個聲學信號路徑。因此，可在選擇的采樣周期中識別對應的所述 第一部分。
[0059] 可重復上述處理以識別所述聲信號的其它部分。
[0060] 在Slll中，確定聲信號的到達時間。
[0061] 所述聲信號的到達時間，即，到達所述移動裝置300的所述聲信號的所述部分的到 達時間可基于頻率迀移來確定。繼續參照圖4,所述第一部分的所述多路徑收斂到幾個峰 值。能夠理解的是，最早的幾個峰值代表最短路徑，即，從發出所述第一部分的其中一揚聲 器210到所述移動裝置300的直線路徑。因此，所述第一部分的到達時間可基于最早的峰值 的頻率迀移位置來確定。
[0062] 頻率迀移位置可代表從所選擇采樣周期中的最早的樣本到最早的峰值的弧度，這 是相對于從所選擇的采樣周期的起點到最早的峰值的時移而言的。在一些實施方案中，可 基于下列方程確定所述第一部分的到達時間點：
[0063] T='.--i-~ 2* π* N
[0064] 其中T代表從選擇的采樣周期的起始時間點至所述第一部分的到達時間的時移，F 代表所述第一部分的最早峰值的頻率迀移，并且Fs、M和N分別代表選擇的采樣周期的采樣 頻率、長度和頻帶寬度。
[0065] 在S113中，基于多個揚聲器的位置和到達時間來計算移動裝置的位置。
[0066]圖5示意性地示出計算所述移動裝置300的位置。所述系統200的所述多個揚聲器 210可具有布置在車輛的不同位置處的三個揚聲器211、213和215。在一些實施方案中，可使 用到達時間（Time of Arrival，Τ0Α)方法。可用所述聲信號的每個所述部分的到達時間減 去其從對應的所述揚聲器發出的時間點來獲得行進周期。基于所述聲信號的所述部分的行 進周期，可以計算所述揚聲器211和所述移動裝置300之間的第一距離、所述揚聲器213和所 述移動裝置300之間的第二距離、以及所述揚聲器215和所述移動裝置300之間的第三距離。 因此，可基于所述揚聲器211、213和215的位置以及所述第一距離、所述第二距離和所述第 三距離來估計所述移動裝置300的位置。在一些實施方案中，可使用到達時間差（Time Difference of Arrival，TD0A)方法來計算所述移動裝置300的位置。基于分別從所述揚聲 器211和所述揚聲器213發出的兩個聲信號部分的兩個到達時間之間的差，可確定所述第一 距離和所述第二距離之間的差D。能夠估計所述移動裝置300可能位于雙曲線中。所述雙曲 線的焦點可分別位于所述揚聲器211和所述213的位置處。所述雙曲線的中心和一個頂點之 間的距離可是D/2。以類似的方式形成在其它揚聲器處聚焦的雙曲線并且找到雙曲線的交 點，因此可以計算所述移動裝置300的位置。應注意的是，所述揚聲器的數量僅僅是示例。
[0067] 因為計算了所述移動裝置300的位置，所以基于所述位置可以確定所述移動裝置 300位于車輛的哪個座位上。在一些實施方案中，所述方法100還可基于計算的所述位置計 算所述移動裝置300位于車輛中的哪個座位上。因此，可以實施各種應用以改進持有所述移 動裝置300的用戶的車載經歷。
[0068] 在系統方面的硬件與軟件實施方式之間留有很小的區別;使用硬件或軟件大體表 示成本相對于效率權衡的設計選擇。例如，如果實施者確定速度和準確性是最重要的，則實 施者可選擇主要硬件和/或固件車輛;如果靈活性是最重要的，則實施者可選擇主要軟件實 施;或再次可替代地，實施者可選擇硬件、軟件、和/或固件的一些組合。
[0069] 雖然已經在本文中公開了各個方面和實施方案，但是其它方面和實施方案對于本 領域的技術人員而言將是顯而易見的。本文公開的各個方面和實施方案是用于圖示的目的 而不旨在限制，其中真實范圍和精神由下文權利要求指示。
【主權項】
1. 一種用于將移動裝置定位在車輛中的方法，其特征在于，包括： 觸發安裝在車輛上的音頻系統，所述音頻系統包括多個揚聲器，以播放聲信號；以及 基于所述聲信號的所述音頻系統的播放的記錄，所述記錄由所述移動裝置記錄，和所 述多個揚聲器的位置信息來計算所述移動裝置在所述車輛中的位置。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聲信號的所述音頻系統的播放由所述 移動裝置觸發。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每個所述多個揚聲器播放所述聲信號的一 部分，并且基于所述部分到達所述移動裝置的時間差來計算所述移動裝置的所述位置。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聲信號的每個所述部分具有大于與任 何其它所述部分的互相關系數的自相關系數。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述聲信號與所述記錄之間的互相關 來計算所述移動裝置的所述位置。6. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算所述移動裝置的所述位置包括： 將所述聲信號的每個所述部分和所述記錄的對應的部分相乘； 將所述相乘的結果從時間域變換到頻率域中以獲得對應的頻率迀移；以及 基于所獲得的頻率迀移來計算所述聲信號的所述部分到達所述移動裝置的所述時間 差。7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述記錄中基于幅度來選擇對應于所述 聲信號的部分。8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括基于所述移動裝置的計算位置來確 定所述移動裝置位于所述車輛的哪個座位上。9. 一種用于將移動裝置定位在車輛中的系統，其特征在于，包括： 安裝在車輛上的音頻系統，其包括多個揚聲器用于播放聲信號;和 處理裝置，其用于基于所述聲信號的所述音頻系統的播放的記錄，所述記錄由所述移 動裝置記錄，和所述多個揚聲器的位置信息來計算所述移動裝置在所述車輛中的位置。10. 根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述聲信號的所述音頻系統的播放被配 置來由所述移動裝置觸發。11. 根據權利要求9所述的系統，其特征在于，每個所述多個揚聲器被配置來播放所述 聲信號的一部分，并且所述處理裝置被配置來基于所述部分到達所述移動裝置的時間差來 計算所述移動裝置的所述位置。12. 根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述音頻系統被配置來播放所述聲信號， 所述聲信號的每個部分具有大于與任何其它部分的互相關系數的自相關系數。13. 根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述處理裝置被配置來基于所述聲信號 與所述記錄之間的互相關來計算所述移動裝置的所述位置。14. 根據權利要求11所述的系統，其特征在于，所述處理裝置被配置來： 將所述聲信號的每個所述部分和所述記錄的對應的部分相乘； 將所述相乘的結果從時間域變換到頻率域中以獲得對應的頻率迀移；以及 基于所獲得的頻率迀移來計算所述部分到達所述移動裝置的時間差。15. 根據權利要求14所述的系統，其特征在于，所述處理裝置被配置來，在所述記錄中， 基于幅度來選擇對應于所述聲信號的部分。16.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述處理裝置還被配置來基于所述移動 裝置的計算位置來確定所述移動裝置位于所述車輛的哪個座位上。
【文檔編號】H04W4/02GK105917679SQ201480072883
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年1月16日
【發明人】楊曾, 張青山, 張國霞
【申請人】哈曼國際工業有限公司