通过超声回波分析的低功率环境监测和激活触发的制作方法
【技术领域】
[0001]描述的实施例总体涉及提供低功率环境监测和激活触发的方法和系统，更具体地，涉及提供通过超声回波分析向移动装置提供低功率环境监测和激活触发的方法和系统。
【背景技术】
[0002]对于移动和可佩戴装置，开启/唤醒按钮对于激活装置而言是有益的。然而，装置上的这种开启/唤醒按钮可能太小和/或难以发现。此外，在较小的可佩戴装置上，可能没有足够大的空间来将这种开启/唤醒按钮布置在足够鲁棒地抵制意外激活的位置。
[0003]此外，需要开发使用已经存在于许多现有移动和可佩戴装置中的组件(例如扬声器/麦克风)的方法和系统。还需要可以取消一些其它组件(诸如接近传感器)的方法和系统。这些方法和系统可以提供包括更少组件的更小尺寸的装置的优点。这些具有更少组件的更小尺寸的装置的成本更低并且更易于使用。
[0004]此外，还需要开发使用直观且自然的用户接口而非物理用户接口(诸如开启/唤醒按钮)的方法和系统。作为这种直观且自然的用户接口的示例，拾取装置可以是表明用户希望激活装置的清楚指示，并且因而被用于激活装置。
[0005]对于移动和可佩戴装置，还需要开发节省功率并延长电池寿命的低功率方案。在方案涉及对装置环境的频繁或持续的监测的情况下，低功率方案会显得尤其重要。
[0006]如此，期望具有通过超声回波分析向移动装置提供低功率环境监测和激活触发的方法和系统。
【发明内容】
[0007]本说明书公开了如下系统和方法，其基于环境中的活动性检测来监测装置周围的声学回波路径以实现装置触发。在一个实施例中，通过扬声器以优选的间隔播放特定超声(或更通常地，声学)参考信号，并通过麦克风记录其回波。分析记录的信号以获得总的回波路径的估计。通过监测该估计变化，可以识别出回波路径的显著改变(其与更小的由噪声引起的随机变化区分开)并被用作触发器(例如，用于系统激活的触发器)。
[0008]在一个实施例中，公开的系统与更传统的基于自适应滤波来进行回波路径估计的技术相比，具有功耗和反应速度两方面的优点。这使得该方法能够用于对环境进行“始终开启”监测。在一个实施例中，系统能够自动地评估环境的稳定状态并迅速适应于新的状态。对该环境的显著和突然的改变可以用作触发器，以立即完全激活系统或激活包括连续步骤的启动程序中的下一步骤，每个显著和突然的改变给出表明需要激活的更可靠指示。可以通过时间/频率空间中在优选位置处的噪声/干扰测量来容易地建立针对噪声和干扰的鲁棒性。
[0009]在另一实施例中，本说明书还公开了监测装置周围的声学回波路径以实现基于耳配(ear-fit)/免提模式检测的扬声器切换的系统和方法。通过分析总的扬声器至麦克风回波路径并通过表征直接回波(内部声学耦合和/或电串扰)，可以隔离扬声器和麦克风之间的声学回波。
[0010]公开的系统然后基于回波能量对声学回波进行分类以将免提模式与“耳配”模式相区分，并激活用于该模式的适当的扬声器(和麦克风)。可选地，还可以控制屏幕激活，使得系统使用现有的可用组件来提供由目前的接近传感器提供的所有功能。
[0011]作为扩展，耳配测量的质量可以用于控制音量和/或自适应声音均衡，以向用户传输恒定的声学响度和质量感知。
[0012]在一个实施例中，公开了一种使用声学回波来触发装置的方法。所述方法包括:通过扬声器以选定间隔发送声学参考信号；通过麦克风接收声学参考信号的回波；分析声学参考信号的回波以确定回波路径或回波能量；监测回波路径或回波能量的改变；并且响应于识别出回波路径或回波能量的显著改变，发送控制信号以触发所述装置。在一个实施例中，声学参考信号是超声参考信号。在一个实施例中，控制信号触发所述装置以对所述装置的功率级进行切换。在一个实施例中，回波路径的显著改变与用户身体部位相对于装置移动的身体部位相关联。在一个实施例中，触发所述装置以对所述装置的功率级进行切换包括:触发所述装置以从低功率模式切换为高功率模式。在一个实施例中，其中，低功率模式是“装置关闭”状态或节能待机状态；高功率模式是“装置开启”状态或更多功能开启的高功率状态。在一个实施例中，超声参考信号是具有良好自相关特性的参考脉冲。在一个实施例中，当参考脉冲是低功率脉冲时，具有良好自相关特性的参考脉冲在噪声中是最优可检测出的。在一个实施例中，分析声学参考信号的回波以确定回波路径或回波能量的步骤通过调节以下参数中的一个或更多个而优化:脉冲持续时间；脉冲频率带宽；脉冲响度；收听窗；以及脉冲间隔。在一个实施例中，使用回波的期望时序来确定优化的收听窗和脉冲间隔。在一个实施例中，控制信号触发所述装置以基于识别出的回波能量的显著改变进行自动的扬声器/麦克风选择和控制。在一个实施例中，识别出的回波能量的显著改变指示与所述装置远离用户耳朵相关联的低回波能量，使得这是“免提”模式，并且所述装置自动地切换为使用“免提”扬声器/麦克风选择和控制。在一个实施例中，识别出的回波能量的显著改变指示与所述装置靠近用户耳朵相关联的高回波能量，使得这是“耳配”模式，并且所述装置自动地切换为使用“耳配”扬声器/麦克风选择和控制。在一个实施例中，按照唯一和/或随机化序列发送参考脉冲以允许不同装置共同存在，并且所述装置仅对被识别为其自身的脉冲做出反应。在一个实施例中，通过自动动态阈值计算识别显著改变。
[0013]在一个实施例中，公开了一种使用声学回波触发装置的设备。所述设备包括:输出单元，配置为通过耦合到扬声器以选定间隔发送声学参考信号；输入单元，配置为通过耦合到麦克风接收声学参考信号的回波；以及处理器。处理器被配置为:分析声学参考信号的回波以确定回波路径或回波能量；监测回波路径或回波能量的改变；响应于识别出回波路径或回波能量的显著改变，发送控制信号以触发所述装置。在一个实施例中，声学参考信号是超声参考信号。在一个实施例中，控制信号触发所述装置以基于识别出的回波能量的显著改变对所述装置的功率级进行切换。在一个实施例中，控制信号触发所述装置以基于识别出的回波能量的显著改变进行自动的扬声器/麦克风选择和控制。
[0014]在一个实施例中，公开了一种编码在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，所述计算机程序产品使用超声回波来触发装置。所述计算机程序产品包括:用于通过扬声器以选定间隔发送超声参考信号的计算机代码；用于通过麦克风接收超声参考信号的回波的计算机代码；用于分析超声参考信号的回波以确定回波路径或回波能量的计算机代码；用于监测回波路径或回波能量的改变的计算机代码；用于响应于识别出回波路径或回波能量的显著改变，发送控制信号以触发所述装置的计算机代码。
[0015]以上
【发明内容】
并不意在代表当前或未来的权利要求的范围内的示例实施例。在附图和【具体实施方式】中讨论附加示例实施例。
【附图说明】
[0016]可通过参照结合附图的以下描述来最好地理解描述的实施例及其优点。在不脱离描述的实施例的精神和范围的情况下，这些附图不以形式和细节限制可以由本领域技术人员对描述的实施例做出的任何改变。
[0017]图1A示出根据一些示例实施例的可以通过接近动作激活的移动电话。
[0018]图1B示出根据一些示例实施例图1A中的移动电话如何发送声学信号并接收声学信号的回波。
[0019]图1C示出根据一些示例实施例的如何使用声学回波分析通过接近动作激活图1B中的移动电话。
[0020]图2示出根据一些示例实施例的可以用作参考信号的声学正弦扫描。
[0021]图3示出根据一些示例实施例的产生的超声脉冲可以与可听声音组合以经由扬声器发送。
[0022]图4示出根据一些示例实施例的超声参考脉冲如何以特定间隔、持续时间和响度被发送。
[0023]图5示出根据一些示例实施例的通过麦克风接收(或记录)的信号如何可以包括多个反射和噪声。
[0024]图6示出根据一些示例实施例的回波路径分析如何可以用于激活触发。
[0025]图7示出根据一些示例实施例的脉冲自相关、自相关振幅包络和匹配的滤波。
[0026]图8示出根据一些示例实施例的自适应阈值如何用于检测回波路径的显著改变。
[0027]图9A示出根据一些示例实施例的啁啾(chirp)信号的归一化振幅谱。
[0028]图9B示出根据一些示例实施例的针对在图9A中示出的归一化振幅谱的对应匹配滤波器的幅度响应。
[0029]图10示出根据一些示例实施例的在时间/频率平面中正好在回波窗之外的干扰测量可以用于检测非期望干扰。
[0030]图11A示出根据一些示例实施例的当被放到耳朵附近(即，“耳配(ear-fit)”模式)时使用接收器扬声器的移动电话。
[0031]图11B示出根据一些示例实施例的当远离耳朵(即免提模式)时使用免提扬声器的移动电话。
[0032]图12示出根据一些示例实施例的传统智能电话扬声器和麦克风布置以及命名。
[0033]图13示出根据一些示例实施例的并置的(接收器)扬声器和麦克风的基于回波能量的“耳配