将移动装置定位在车辆中的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于将移动装置定位在车辆中的方法和系统。所述方法包括：触发安装在车辆上的音频系统，所述音频系统包括多个扬声器，以播放声信号；以及基于声信号的音频系统的播放的记录，其由移动装置记录，和多个扬声器的位置信息来计算移动装置在车辆中的位置。因此，定位更精确。
【专利说明】
将移动装置定位在车辆中
技术领域
[0001 ]本公开涉及将移动装置定位在车辆中。
【背景技术】
[0002] 知道谁坐在车辆的哪个座位上可能是非常有用的，例如，车辆中的座位可自动地 被调节至用户偏爱的姿势，空气调节装置可自动地被调节至用户偏爱的设置，等等。如今， 越来越多的人们随身携带至少一个移动装置，诸如手机、平板电脑等。因此，将移动装置定 位在车辆中可能是有用的。
【发明内容】
[0003] 根据一个实施方案，提供了一种用于将移动装置定位在车辆中的方法。所述方法 可包括:触发安装在车辆上的音频系统，所述音频系统包括多个扬声器，以播放声信号；以 及基于所述声信号的所述音频系统的播放的记录，所述记录由所述移动装置记录，和所述 多个扬声器的位置信息来计算所述移动装置在车辆中的位置。
[0004] 在一些实施方案中，所述声信号的所述音频系统的播放可由所述移动装置触发。
[0005] 在一些实施方案中，每个所述多个扬声器播放所述声信号的一部分，并且可基于 所述部分到达移动装置的时间差来计算所述移动装置的位置。
[0006] 在一些实施方案中，所述方法还可包括:基于所述移动装置的计算位置来确定所 述移动装置位于车辆上的哪个座位上。
[0007] 在一些实施方案中，所述声信号的每个所述部分可具有大于任何与其它所述部分 的互相关系数的自相关系数。在一些实施方案中，所述声信号可能是基本上听不见的，例 如，其频率范围可为16KHz至约24KHz。
[0008] 在一些实施方案中，可基于所述声信号和所述记录之间的互相关来计算所述移动 装置的位置。在一些实施方案中，计算所述移动装置的所述位置可包括:将所述声信号的每 个所述部分和记录的对应的部分相乘;将相乘的结果从时间域变换到频率域中以获得对应 的频率迀移；以及基于所获得的所述频率迀移来计算所述声信号的所述部分到达所述移动 装置的所述时间差。
[0009] 在一些实施方案中，可使用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)将相 乘的结果变换到频率域中。
[0010] 在一些实施方案中，可在记录中基于幅度来选择对应于所述声信号的部分。
[0011] 在一些实施方案中，可在记录中使用移动平均法来选择对应于所述声信号的部 分。
[0012] 根据一个实施方案，提供了一种用于将移动装置定位在车辆中的系统。所述系统 可包括:安装在车辆上的音频系统，所述音频系统包括多个扬声器用于播放声信号；以及处 理装置，其用于基于所述声信号的所述音频系统的播放的记录，所述记录由所述移动装置 记录，和所述多个扬声器的位置信息来计算所述移动装置在车辆中的位置。
[0013] 在一些实施方案中，所述音频系统可包括机头单元。在一些实施方案中，所述处理 装置嵌入所述机头单元，并且所述机头单元还可包括通信装置用于从所述移动装置接收所 述记录。在一些实施方案中，所述处理装置可嵌入在所述移动装置中。
[0014] 在一些实施方案中，所述声信号的所述音频系统的播放可被配置来由所述移动装 置触发。
[0015] 在一些实施方案中，每个所述多个扬声器中可被配置来播放所述声信号的一部 分，并且所述处理装置可被配置来基于所述声信号的所述部分到达移动装置的时间差来计 算所述移动装置的位置。
[0016] 在一些实施方案中，所述处理装置还可被配置来基于所述移动装置的计算位置来 确定所述移动装置位于车辆的哪个座位上。
[0017] 在一些实施方案中，所述音频系统可被配置来播放所述声信号，所述声信号的每 个所述部分具有大于与任何其它所述部分的互相关系数的自相关系数。在一些实施方案 中，所述声信号可能是基本上听不见的，例如，其频率范围可为16KHz至约24KHz。
[0018] 在一些实施方案中，所述处理装置可被配置来基于所述声信号与所述记录之间的 互相关来计算所述移动装置的位置。在一些实施方案中，所述处理装置可被配置来:将所述 声信号的每个所述部分和记录的对应的部分相乘;将相乘的结果从时间域变换到频率域中 以获得对应的频率迀移；以及基于所获得的所述频率迀移来计算所述声信号的所述部分之 间的到达所述移动装置的所述时间差。
[0019] 在一些实施方案中，所述处理装置可被配置来使用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT)方法将相乘的结果变换到频率域中。
[0020] 在一些实施方案中，所述处理装置可被配置来在记录中基于幅度来选择对应于所 述声信号的部分。
[0021] 在一些实施方案，所述处理装置可被配置来使用移动平均法选择对应于所述声信 号的部分。
[0022] 本公开的一个实施方案提供了一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可 读介质包含计算第一装置的位置的计算机程序。当处理器执行计算机程序时，所述非暂态 计算机可读介质将指示处理器:获得由多个扬声器播放的声信号的记录，其中记录由第一 装置记录;获得多个扬声器的位置信息；以及基于声信号与记录之间的互相关来计算第一 装置的位置。
[0023] 在一些实施方案中，当处理器执行计算机程序时，所述非暂态计算机可读介质将 指示处理器:将声信号的每个部分和记录的对应的部分相乘;将相乘的结果从时间域变换 到频率域中以获得对应的频率迀移；以及基于所获得的频率迀移来计算所述部分之间的到 达移动装置的时间差。
【附图说明】
[0024] 根据结合附图所作的下文描述和所附权利要求，本公开的前述和其它特征将变得 更加充分明显。应理解这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施方案并且因此不视为对其 范围的限制，将通过使用附图以附加特性和细节来描述本公开。
[0025] 图1示意性地示出了根据一个实施方案的用于将移动装置定位在车辆中的方法；
[0026] 图2示出用于定位移动装置的系统的示意框图；
[0027] 图3示意性地示出了经滤波的记录的样本序列；
[0028] 图4示意性地示出了对应于声信号的频率迀移；以及
[0029] 图5示意性地示出了移动装置的位置计算。
【具体实施方式】
[0030] 在下文详细说明中，参考附图，其形成本文的一部分。在附图中，类似标号通常标 识类似组件，除非在上下文中另行说明。详细的说明、附图、以及权利要求中说明的例示的 实施方案并不意图进行限定。可利用其它实施方案，并且在不脱离在此处呈现的主题的精 神或范围的情况下，可做出其它改变。容易理解的是，如在本说明书中大致说明的并在图中 例示的本公开的方面可以各种各样不同配置进行排列、替换、组合以及设计，其全部均明确 地构想到了并构成本公开的部分。
[0031]图1示意性地示出了根据一个实施方案的一种用于将移动装置定位在车辆中的方 法100。所述方法100可用来将诸如移动电话、平板电脑等移动装置定位在车辆内部。所述移 动装置的位置可基于其与车辆中的一些不动装置之间的空间关系来确定。例如，可使用到 达时间（Time of Arrival，Τ0Α)方法、到达时间差（Time Difference of Arrival，TD0A)方 法等。
[0032] 在SlOl中，触发安装在车辆上的音频系统，所述音频系统包括多个扬声器，以播放 声信号。
[0033] 所述音频系统可包括多个扬声器，其中每个扬声器可以播放所述声信号的一部 分。从而，可基于所述声信号的一部分到达所述移动装置的时间（在下文中称为"到达时 间"）和所述声信号的传输速度来确定接收所述声信号的该部分的扬声器和所述移动装置 之间的距离。之后，可基于所述扬声器的距离和位置信息来确定所述移动装置的位置。
[0034] 所述移动装置可获取所有接收的声音的记录，所有接收的声音包括所述声信号的 所述部分以及可能连同像噪音或人声的一些其它声信号。在后续处理中可分别将所述声信 号的所述部分从所述记录中辨别出来，以确定所述到达时间。
[0035]在一些实施方案中，所述音频系统可包括车载处理装置(诸如，机头单元）用于控 制所述多个扬声器以播放所述声信号。在一些实施方案中，所述机头单元可控制所述多个 扬声器分别在不同的时间点播放所述声信号的每个所述部分。例如，所述机头单元可控制 所述多个扬声器在均匀间隔的时间点依次播放所述声信号的每个所述部分。因此，所述声 信号的每个所述部分可以被配置成相同的，因为它们的到达时间可相互隔开相对远并且它 们在所述记录中的对应的记录可相互分开。不过，所述声信号的每个所述部分必须与所述 移动装置接收的其它声信号不同。
[0036] 在一些实施方案中，所述多个扬声器可同步地以相同的时间点分别发出所述声信 号的所述部分。因此，所述声信号的每个所述部分可被配置成相互不同，因为其到达时间可 能是非常近的并且其在所述记录中的对应的记录可混合在一起。在一些实施方案中，第一 组的每个声信号的自相关系数可大于任何其它部分的互相关系数。从而，所述声信号的每 个所述部分可分别与混合的记录不同。
[0037] 在一些实施方案中，啁嗽声信号可被用做所述声信号的可具有相对高的自相关性 和相对低的互相关性的部分。
[0038]在一些实施方案中，可从人类听力限制设置出所述声信号的所述部分，即，所述声 信号的所述部分可能是基本上听不见的，以便避免干扰车辆中的乘客。不过，所述音频声信 号必须对所述移动装置敏感，使得所述移动装置可以接收所述音频声信号并且获取对应的 记录。在一些实施方案中，每个所述音频声信号可以是具有从约16千赫兹至约24千赫兹的 频率范围的啁嗽声信号。
[0039]图2示出了可用来实施所述方法100以对移动装置300进行定位的系统200的示意 框图。所述系统200可包括多个扬声器210、处理装置230和通信装置250。所述多个扬声器 210可用来发出声信号的部分，所述处理装置230可用来计算所述移动装置300的位置，并且 所述通信装置250可用来与所述移动装置300通信。
[0040]在一些实施方案中，所述系统200可包括车载机头单元，所述车载机头单元可以处 理数据并且建立与所述移动装置300的数据连接。因此，所述处理装置230和所述通信装置 250可嵌入在所述机头单元中。所述机头单元可产生声信号并且还可控制所述多个扬声器 210以播放所述声信号。因此，在一些实施方案中，所述声信号的播放可通过操作所述机头 单元触发。然而，在一些实施方案中，所述声信号的播放可由所述移动装置300触发。例如， 所述移动装置300可向所述机头单元发送消息，所述机头单元可根据所述消息控制所述扬 声器210以播放所述声信号。
[0041 ]在S103中，从移动装置获得声信号的记录的播放。
[0042]所述移动装置300可获取所接收的声音的记录，所述记录可包括所述声信号的所 述部分和诸如噪音的一些其它声信号。
[0043]在一些实施方案中，所述移动装置300可受到控制以获取所述记录，并且将所述记 录发送至所述系统200。所述记录可由所述通信装置250经无线网络(诸如，由蓝牙或Wi-Fi) 接收。因此，所述处理装置230可实现下列处理以计算所述移动装置300的位置。
[0044] 在一些实施方案中，对所述移动装置300的位置的计算可通过所述移动装置300本 身实现，因为如今像智能手机这样的移动装置具有良好的计算能力。因此，所述处理装置 230可嵌入所述移动装置300中，并且所述通信装置250可用来从所述移动装置300接收计算 的结果。
[0045] 在S105中，对记录进行滤波。
[0046]所述记录可能被滤波处理以除去噪音。在一些实施方案中，因为所述声信号的所 述部分频率可能相对高，所以可应用低频滤波器。
[0047]在S107中，基于样本幅度在经滤波的记录中选择对应于声信号的采样周期。
[0048] 图3示意性地示出了经滤波的记录的样本序列，其中X轴代表序列号(xlO4)，并且y 轴代表幅度。从图3能够看到的是，样本序列可包括具有相对低幅度的噪音，诸如白噪声。对 应于所述声信号的记录部分可具有相对高的幅度。
[0049] 在一些实施方案中，所述声信号的每个所述部分可在同一时间点发出，因此它们 的到达时间可能是接近的。因此，可能存在具有相对高幅度的一个周期的样本序列，因为对 应于所述声信号的每个所述部分的记录可能混合在一起。在一些实施方案中，所述声信号 的每个所述部分可接连地被发出，因此它们的到达时间可能彼此相隔很远。因此，可能存在 具有相对高幅度的几个周期的样本序列，每个周期对应于一个信号部分。然而，对应于所有 信号部分或任何一个信号部分的采样周期可能比整个样本序列短。因此，在一些实施方案 中，可执行粗检以近似地选择采样周期。在下列描述中，所述声信号的每个所述部分可在同 一时间点发出，并且采样周期的数量可能是一个，这仅仅是一个示例。
[0050] 通常，可以粗略地估计发出所述声信号的所述部分可能持续多久，使得可以预先 确定采样周期的长度。因此，在一些实施方案中，可执行粗检以大致估计采样周期的起点， 并且可选择从估计起点开始并且具有预定长度的预定数量的连续样本作为采样周期。
[0051] 在一些实施方案中，可使用移动平均法来确定采样周期的起点。具体地，可计算样 本序列中样本的移动平均数。在一些实施方案中，可基于下列方程计算移动平均数。
[0052] Σ
[0053] 其中Ai代表样本i的移动平均数，W代表预定因子，并且Mj代表在样本序列中的样本 i之前并且包括样本i的W个连续样本中的样本的幅度。阈值可预先设定。如果存在S个连续 样本，且每个样品具有大于代表阈值的移动平均数，则可指示采样周期可能在这S个连续样 本附近。在一些实施方案中，S个连续样本中最早的一个可被确定为采样周期的起点。可从 确定的起点选择预定数量的连续样本，所述样本包含所述声信号的所述部分的记录。在一 些实施方案中，比S个连续样本中最早的一个早一点的样本可被确定为取样周期的起点以 确保估计的起点比到达声信号的部分更早，使得能够确保所选择的连续样本包含所述声信 号的所述部分的记录。
[0054] 应注意的是，S105和S107可是可选的。
[0055] 在S109中，基于交叉计算(cross-calculation)在选择的采样周期内识别声信号。 [0056]可使用互相关计算在预定数量的连续样本（即，采样周期）中识别所述声信号的每 个所述部分。通常，可在时间域中表示所述声信号的所述部分和采样周期。然而，所述声信 号的每个所述部分可具有多条路径，因为它可由车载部件反映并且通过不同的路径到达移 动装置。在时间域中，可能不易于区别信号部分的多路径。在一些实施方案中，可在频率域 中实施互相关计算，使得区别多路径可能更容易。
[0057]具体地，可逐样本地将采样周期与所述声信号的每个所述部分相乘来获得互相关 结果。在一些实施方案中，所述声信号的每个所述部分可用零填补以确保它们具有与采样 周期相同的长度，使得可以实现互相关计算。之后，可分别将互相关结果变换到频率域中以 获得对应于每个所述信号部分的每条路径的频率迀移。在一些实施方案中，快速傅里叶变 换器(Fast Fourier Transform，FFT)可用来将互相关结果变换到频率域中。
[0058] 图4示意性地图示了对应于所述声信号的第一部分的频率迀移，其中X轴代表频 移，并且y轴代表频率相关幅度。作为将互相关结果从时间域变换到频率域的结果，表示对 应的所述第一部分的样本可收敛到具有相对高相关幅度的几个峰值。每个所述峰值可代表 对应的所述第一部分的一个声学信号路径。因此，可在选择的采样周期中识别对应的所述 第一部分。
[0059] 可重复上述处理以识别所述声信号的其它部分。
[0060] 在Slll中，确定声信号的到达时间。
[0061] 所述声信号的到达时间，即，到达所述移动装置300的所述声信号的所述部分的到 达时间可基于频率迀移来确定。继续参照图4,所述第一部分的所述多路径收敛到几个峰 值。能够理解的是，最早的几个峰值代表最短路径，即，从发出所述第一部分的其中一扬声 器210到所述移动装置300的直线路径。因此，所述第一部分的到达时间可基于最早的峰值 的频率迀移位置来确定。
[0062] 频率迀移位置可代表从所选择采样周期中的最早的样本到最早的峰值的弧度，这 是相对于从所选择的采样周期的起点到最早的峰值的时移而言的。在一些实施方案中，可 基于下列方程确定所述第一部分的到达时间点：
[0063] T='.--i-~ 2* π* N
[0064] 其中T代表从选择的采样周期的起始时间点至所述第一部分的到达时间的时移，F 代表所述第一部分的最早峰值的频率迀移，并且Fs、M和N分别代表选择的采样周期的采样 频率、长度和频带宽度。
[0065] 在S113中，基于多个扬声器的位置和到达时间来计算移动装置的位置。
[0066]图5示意性地示出计算所述移动装置300的位置。所述系统200的所述多个扬声器 210可具有布置在车辆的不同位置处的三个扬声器211、213和215。在一些实施方案中，可使 用到达时间（Time of Arrival，Τ0Α)方法。可用所述声信号的每个所述部分的到达时间减 去其从对应的所述扬声器发出的时间点来获得行进周期。基于所述声信号的所述部分的行 进周期，可以计算所述扬声器211和所述移动装置300之间的第一距离、所述扬声器213和所 述移动装置300之间的第二距离、以及所述扬声器215和所述移动装置300之间的第三距离。 因此，可基于所述扬声器211、213和215的位置以及所述第一距离、所述第二距离和所述第 三距离来估计所述移动装置300的位置。在一些实施方案中，可使用到达时间差（Time Difference of Arrival，TD0A)方法来计算所述移动装置300的位置。基于分别从所述扬声 器211和所述扬声器213发出的两个声信号部分的两个到达时间之间的差，可确定所述第一 距离和所述第二距离之间的差D。能够估计所述移动装置300可能位于双曲线中。所述双曲 线的焦点可分别位于所述扬声器211和所述213的位置处。所述双曲线的中心和一个顶点之 间的距离可是D/2。以类似的方式形成在其它扬声器处聚焦的双曲线并且找到双曲线的交 点，因此可以计算所述移动装置300的位置。应注意的是，所述扬声器的数量仅仅是示例。
[0067] 因为计算了所述移动装置300的位置，所以基于所述位置可以确定所述移动装置 300位于车辆的哪个座位上。在一些实施方案中，所述方法100还可基于计算的所述位置计 算所述移动装置300位于车辆中的哪个座位上。因此，可以实施各种应用以改进持有所述移 动装置300的用户的车载经历。
[0068] 在系统方面的硬件与软件实施方式之间留有很小的区别;使用硬件或软件大体表 示成本相对于效率权衡的设计选择。例如，如果实施者确定速度和准确性是最重要的，则实 施者可选择主要硬件和/或固件车辆;如果灵活性是最重要的，则实施者可选择主要软件实 施;或再次可替代地，实施者可选择硬件、软件、和/或固件的一些组合。
[0069] 虽然已经在本文中公开了各个方面和实施方案，但是其它方面和实施方案对于本 领域的技术人员而言将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施方案是用于图示的目的 而不旨在限制，其中真实范围和精神由下文权利要求指示。
【主权项】
1. 一种用于将移动装置定位在车辆中的方法，其特征在于，包括： 触发安装在车辆上的音频系统，所述音频系统包括多个扬声器，以播放声信号；以及 基于所述声信号的所述音频系统的播放的记录，所述记录由所述移动装置记录，和所 述多个扬声器的位置信息来计算所述移动装置在所述车辆中的位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声信号的所述音频系统的播放由所述 移动装置触发。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述多个扬声器播放所述声信号的一 部分，并且基于所述部分到达所述移动装置的时间差来计算所述移动装置的所述位置。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声信号的每个所述部分具有大于与任 何其它所述部分的互相关系数的自相关系数。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述声信号与所述记录之间的互相关 来计算所述移动装置的所述位置。6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述移动装置的所述位置包括： 将所述声信号的每个所述部分和所述记录的对应的部分相乘； 将所述相乘的结果从时间域变换到频率域中以获得对应的频率迀移；以及 基于所获得的频率迀移来计算所述声信号的所述部分到达所述移动装置的所述时间 差。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述记录中基于幅度来选择对应于所述 声信号的部分。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所述移动装置的计算位置来确 定所述移动装置位于所述车辆的哪个座位上。9. 一种用于将移动装置定位在车辆中的系统，其特征在于，包括： 安装在车辆上的音频系统，其包括多个扬声器用于播放声信号;和 处理装置，其用于基于所述声信号的所述音频系统的播放的记录，所述记录由所述移 动装置记录，和所述多个扬声器的位置信息来计算所述移动装置在所述车辆中的位置。10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述声信号的所述音频系统的播放被配 置来由所述移动装置触发。11. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，每个所述多个扬声器被配置来播放所述 声信号的一部分，并且所述处理装置被配置来基于所述部分到达所述移动装置的时间差来 计算所述移动装置的所述位置。12. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述音频系统被配置来播放所述声信号， 所述声信号的每个部分具有大于与任何其它部分的互相关系数的自相关系数。13. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述处理装置被配置来基于所述声信号 与所述记录之间的互相关来计算所述移动装置的所述位置。14. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述处理装置被配置来： 将所述声信号的每个所述部分和所述记录的对应的部分相乘； 将所述相乘的结果从时间域变换到频率域中以获得对应的频率迀移；以及 基于所获得的频率迀移来计算所述部分到达所述移动装置的时间差。15. 根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述处理装置被配置来，在所述记录中， 基于幅度来选择对应于所述声信号的部分。16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述处理装置还被配置来基于所述移动 装置的计算位置来确定所述移动装置位于所述车辆的哪个座位上。
【文档编号】H04W4/02GK105917679SQ201480072883
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年1月16日
【发明人】杨曾, 张青山, 张国霞
【申请人】哈曼国际工业有限公司