专利名称：具有音频输入的方向盘系统的制作方法
技术领域：
本申请案涉及车辆中的音频输入系统的领域。更具体来说，本揭示内容涉及可并入到(例如)方向盘上的厂标中的音频输入系统。
背景技术：
发明内容
根据下述说明、所附权利要求书及图式中所展示的所附实例性实施例，本发明的这些及其它特征、方面及优点将变得明了，下文将简要说明各个图式。图1是图解说明方向盘及驾驶员侧气囊的位置的车辆的内部的透视图。图2A是图解说明定位于气囊模块上的厂标的方向盘的正视图。图2B是图2A中所图解说明的方向盘的横截面图。图3A是结合厂标使用的麦克风阵列的展开图。图;3B是图3A中所展示的麦克风阵列的侧视图。图4是图解说明方向盘上的麦克风与驾驶员之间的关系的示意图。图5是图解说明方向盘上的麦克风与驾驶员之间的关系的示意图。
具体实施例方式根据各种实例性实施例，车辆可并入一个或一个以上麦克风以支持免提话音激活应用。麦克风可并入车辆顶篷、转向柱轴、后视镜及仪表板或A柱装饰上的其它位置中。一些麦克风可充当主要驾驶员话音输入，而其它麦克风可用于收集座舱背景声音来支持噪声消除。所述麦克风可经优化以从特定角度(定向的)或从任何角度(全向的)收集声音， 此相依于麦克风的数目、麦克风的位置及音频输入系统设计。大多数车载音频输入系统可支持来自驾驶员及/或车辆中的其它乘客的话音输入。根据一个实例性实施例，一个或一个以上麦克风可定位于形成于方向盘框架与气囊毂之间的间隙内，如第7，374，203号美国专利中所揭示，该美国专利以全文引用方式并入本文中。在车辆中提供气囊以在车辆碰撞的情形下约束乘员。期望在气囊展开期间保持气囊模块组件(例如盖(有时称为展开门)、厂标及/或放置在可展开盖的表面上的其它装饰性特征)的完整性。期望减小任何此类组件在气囊展开期间变成分离且变成抛射体的可能性。与气囊模块并在一起的任何特征应具有稳健的附接方法来容忍所有各种环境条件下的展开力。可促进展开期间的保持的属性包含各种特征的低质量及增加的挠性。当前，音频输入系统的麦克风并不用在气囊模块的盖或门上。将一个或一个以上麦克风并入在气囊模块的门或盖上可提供适于容忍气囊展开的高能量的低质量音频输入。 车辆驾驶员音频输入麦克风阵列可集成在厂标元件内，所述厂标元件附加在方向盘组合件的中心毂中的气囊盖的表面上。此类厂标(例如，挠性厂标)可由塑料及/或金属组成，且将车辆名称标牌或OEM徽章与定位于转向旋转轴的中心处的厂标中心并在一起。厂标可抗碎裂且减小由于气囊展开期间所形成的尖边缘所导致的厂标及/或气囊垫损坏的可能性。 厂标可容忍汽车环境及寿命规范，且为充分薄及低质量以不影响气囊展开。通常，气囊经设计以使得厂标保持附加到盖上，如第7，097，199号美国专利中所揭示，所述美国专利以引用方式并入本文中。厂标可在气囊展开之后重新定位到新位置。气囊盖上的撕裂接缝及与麦克风系统相关联的组件的布线及放置可经设计以使得在气囊展开之后麦克风系统可为未受损害的且潜在地起作用的。在实例性实施例中，麦克风阵列可附接到气囊盖及/或厂标，或另一选择为，定位在盖与厂标之间，因此提供经定位以达成增加的接收驾驶员命令的准确性的麦克风阵列。 麦克风阵列的电源可位于气囊模块的远处非危险区域或车辆的其它部分中。图1图解说明根据实例性实施例的车辆5。车辆5包含方向盘12，方向盘12包含中心部分或毂。气囊模块10定位于方向盘12的毂中。在车辆碰撞的情形下，气囊模块10 经配置以将气囊垫14展开到车辆乘员舱16中。厂标20通常安装在气囊模块10的中心上。 厂标20可包含(举例来说)呈阵列定位的一个或一个以上麦克风(未展示)。麦克风可由电源11供电且经配置以接收话音命令或声输入以传输到电子处理电路或系统13。根据其它实例性实施例，电源11及/或电子处理系统13可处于如图1中所示的位置处或定位在气囊模块10或车辆5的任何其它远处非危险区域中(即，在不受充气机的起始及气囊的展开干扰的区域中)。电子处理系统13可为任何数字或模拟电子器件，其经配置以处理由音频输入产生的电子信号及/或提供电子信号以用于音频输出。举例来说，电子处理系统 13可接收由麦克风提供的输出信号且将对应命令信号提供到可听从来自车辆驾驶员的指导的其它车辆系统。许多车辆系统可受驾驶员命令控制，例如，举例来说，电话、娱乐活动、 车辆控制件、环境及气氛控制件等。电子处理系统13可包含软件模块，所述软件模块经配置以处理电子信号且经配置以在处理器上执行。电子处理系统13可与其它车辆电子器件 (例如，用于其它车辆系统的电子控制单元(ECU))集成在一起或可为独立模块。参考图2A及2B，其展示方向盘12配置有气囊模块10。气囊模块10通常位于方向盘12的毂中且包含气囊垫14、经配置以在车辆碰撞的情形下沿着撕裂接缝碎裂开以允许气囊垫14展开的气囊盖22、附接到盖22的厂标20及连接到气囊盖22及/或厂标的一个或一个以上麦克风18。麦克风18可包含在厂标20的前表面、侧表面或后表面，或另一选择为在由气囊盖22与厂标20形成的间隙内以用于从驾驶员接收音频，同时减小自其它车辆乘员或道路/引擎噪声接收的音频。一个或一个以上麦克风可连接到可包含额外信号处理电子器件(例如，噪声消除、A/D转换器、放大器等)的电子处理系统13。麦克风18优选地既与车辆内噪声源(例如，鼓风机、立体声扬声器、引擎等)又与外部声噪声源(例如， 雨、冰雹、风、道路噪声等)隔离。根据一个实施例，厂标与麦克风18可集成为单个组件，借此减小车辆中的组件数目。根据各种实例性实施例，一个或一个以上麦克风18可为数字及/或模拟微机电(MEM)麦克风(例如，可从啊库斯帝克(Akustica)公司购得的AKU2002C麦克风)。注意，尽管图解说明5个麦克风18，但根据一些实例性实施例，可使用多于或少于 5个麦克风。参考图3A及3B，根据另一实例性实施例，厂标40 (例如，具有类似圆顶或其它形状的轮廓)可包含设计41。所述设计可使用半透明及/或不透明墨水丝网印刷到厂标40 上，可从厂标40中雕刻出或蚀刻出，可紧固到厂标40上等。图3A及;3B中所展示的方向盘系统可包含印刷电路板(PCB) 44，所述印刷电路板可定位于厂标40与气囊盖42之间且可电耦合到可机械地紧固到气囊盖42的导体48。如图3A中所展示，印刷电路板(PCB)44可布置在方向盘的毂的外围周围。举例来说，PCB 44可具有环形状。导体48可为可含有销47 的导线束48，所述销可卡扣到位于气囊盖42上的对应配接凹窝43中。销47的端部用于将导线束48及PCB 44电子耦合到电源11。一个或一个以上麦克风18可位于或安装在厂标40、PCB 44及/或导线束48中的任一者上。麦克风18中的每一者电耦合到导线束及PCB 44且从电源11接收电力并将表示音频输入的信号发送到电子处理系统13。尽管图解说明四个麦克风18，但根据其它实施例，可使用更多或更少的麦克风。如果包含多于一个麦克风18，那么每一麦克风18可经分配以充当主要驾驶员音频输入(定向的或全向的)、用于对称相位噪声消除的辅助驾驶员音频输入，或充当背景噪声输入(定向的或全向的)，此相依于所需的音频质量及电子器件。相依于电路需求及大小，可将额外音频电子器件(数字及/或模拟)封装在厂标40自身内以优化音频信号。相依于方向盘电子器件及时钟弹簧特性，输出可以是数字的或者模拟的。根据一些实例性实施例，麦克风18与电源及电子处理系统之间的电连接可类似于第11/979，952号共同让与的美国专利申请案中的电子连接，所述美国专利申请案的全文以引用方式并入本文中。电连接可提供电力及从一个或一个以上麦克风18到电子处理系统的音频信号路径。参考图4及5，根据实例性实施例图解说明麦克风18的许多可能配置中的一者。 许多厂标的宽度或直径(例如，小于或等于大约4英寸)归属于对于驾驶员的噪声消除的所期望几何间隔来说几乎是最优的范围内。使用如大约3500Hz的对人类语音的峰值声频率的估计及大约4. 9cm(大约2英寸)的空间分离可提供使用相位消除来进行噪声消除的最优可能性。然而，减小的分离也可提供较少噪声消除益处。当考虑驾驶员头部相对于车辆内部的位置时，垂直于嘴部的平面的最近距离可在方向盘上。声功率随着距离的平方而下降，且定位于方向盘毂中的麦克风提供最短范围中的一者，其中驾驶员在需要重新定位头部时无法维持道路的观察的程度最小。在图4及5中图解说明物理学原理的总结。声音以大约343m/s行进且人类语音具有大约3500Hz的频率，此产生大约9. 8cm的波长。麦克风阵列以麦克风内间隔波长进行空间取样。如果λ /2 < d(4. 9cm < d)，那么所述信号将为混淆的。麦克风间隔“d”可小于大约4. 9cm以不混淆从大约OHz到3500Hz的语音频率。在其它实例性实施例中，间隔“d” 可大于大约4. 9cm。通常，为获得较好噪声减小，应最大化“d”。因此，为减小所期望或常见语音频率的混淆且提供良好噪声减小，距离“d”可在将减小混淆的最大间隔处。举例来说， 对于高达大约3500Hz的语音频率来说，麦克风之间的最优间隔可为大约4. 9cm(大约1. 9英寸)。麦克风18在驾驶员在一般驾驶(S卩，驾驶员注视道路)期间正面向的位置中的放置可基于驾驶员嘴部与麦克风之间的视线产生来自驾驶员的具有最高可能振幅(话音强度)的话音命令。使用定位在自方向盘中心线起的已知点处的多个麦克风18可进一步改良所检测的话音振幅。如果驾驶员正面向前且转向角在典型驾驶范围内，那么到达每一麦克风处的音频输入可在相位上极相近。然而，对于在麦克风18中的每一者处接收的其它声音(例如，来自乘客的噪声及其它噪声(例如，来自道路、引擎、风扇、风等))，相位是不同的，这是因为噪声的源并非等距地朝向麦克风18。立体声噪声消除技术可用于清晰化来自立体声麦克风18的驾驶员的语音以改进声输入识别。由于将噪声检测为异相且将驾驶员的音频输入检测为同相，因此电子处理系统13可经配置以从接收自麦克风的音频输出信号消除或去除“非驾驶员”噪声的至少一部分。如果驾驶员不定位于方向盘的中心线上(如所图解说明)，那么每一麦克风18在不同时间从驾驶员接收声波或从驾驶员接收不同相位的声波。由于麦克风18距离通常是固定的，因此电子器件13可基于声音到达每一麦克风所花费的时间的不同来确定驾驶员偏离中心的角度。一旦确定所述角度，电子器件13可将在每一麦克风18处所接收的音频的相位调整为同相以达成最优话音识别。根据各种实例性实施例，麦克风厂标提供驾驶员的嘴部与麦克风元件之间的最短声学路径以达成改进的噪声减小。当驾驶员盯住前方道路且将驾驶员“训练”成朝向麦克风说话以达成最优音频或话音识别性能时可实现最优驾驶员音频输入。尽管可在电子器件13处执行电子处理，但根据其它实例性实施例，所述处理可在音频输入源(例如，麦克风 18)处执行。注意，用于驾驶员声学输入的所图解说明及所描述设计不相依于车辆型号、大小及内部布局，因为驾驶员对方向盘及标识的位置逐个平台地通常是相同的。重要地，注意到各种实例性实施例中所展示的音频输入系统的构造及布置仅是说明性的。尽管在本揭示内容中仅详细地描述数个实施例，但审查本揭示内容的所属领域的技术人员将容易了解在本质上不背离说明书中所陈述的标的物的新颖教示内容及优点的情形下可作出许多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状及比例、参数值、安装布置、材料使用、色彩、定向等方面的变化)。举例来说，展示为整体地形成的元件可由多个零件或元件构建，可颠倒或以其它方式变化元件的位置，且可更改或变化离散元件或位置的性质或数目。可在实例性实施例的设计、操作条件及布置方面作出其它替换、修改、改变及省略。
权利要求
1.一种用于车辆的方向盘系统，其包括方向盘，其包含毂部分；气囊模块，其位于所述毂部分内，其中所述气囊模块包含气囊及所述气囊的盖；及麦克风，其经配置以从车辆驾驶员接收音频输入，至少一个麦克风位于所述气囊模块的所述盖上。
2.根据权利要求1所述的方向盘系统，其进一步包括位于所述气囊模块的所述盖上的厂标，且其中所述麦克风位于所述厂标上。
3.根据权利要求1所述的方向盘系统，其进一步包括电子处理系统，所述电子处理系统经配置以处理由所述麦克风响应于所述音频输入而产生的输出信号。
4.根据权利要求3所述的方向盘系统，其进一步包括多个麦克风。
5.根据权利要求4所述的方向盘系统，其中所述多个麦克风以经配置以减小人类语音的混淆且最大化噪声减小的距离间隔开。
6.根据权利要求4所述的方向盘系统，其中所述多个麦克风经配置以接收并非来自所述驾驶员的外部音频输入，且其中所述电子处理系统经配置以消除并非来自所述驾驶员的所接收音频输入。
7.根据权利要求4所述的方向盘系统，其中所述电子处理系统包含印刷电路板，且所述多个麦克风中的至少一者位于所述印刷电路板上。
8.根据权利要求1所述的方向盘系统，其中所述至少一个麦克风包括数字微机电麦克风及模拟微机电麦克风中的至少一者。
9.一种用于车辆的方向盘，其包括麦克风，其经配置以从车辆驾驶员接收音频输入；厂标，其位于所述方向盘的毂部分上；电子处理系统，其用于处理来自所述麦克风的输出信号，其中所述电子处理系统安装在所述厂标后面；且其中所述麦克风及所述电子处理系统通过导体连接；且其中所述麦克风位于所述厂标、所述电子处理系统及所述导体中的至少一者上。
10.根据权利要求9所述的方向盘系统，其中所述导体包括导线束。
11.根据权利要求9所述的方向盘系统，其进一步包括多个麦克风。
12.根据权利要求11所述的方向盘，其中所述多个麦克风以经配置以减小人类语音的混淆且最大化噪声减小的距离间隔开。
13.根据权利要求11所述的方向盘，其中所述麦克风进一步接收并非来自所述驾驶员的外部音频输入，且其中所述电子处理系统经配置以消除并非来自所述驾驶员的所接收音频输入。
14.根据权利要求9所述的方向盘，其中所述麦克风包括数字微机电麦克风及模拟微机电麦克风中的至少一者。
15.一种用于包含毂部分的车辆方向盘的音频输入系统，其包括气囊模块，其位于所述毂部分内，其中所述气囊模块包含盖及安装在所述盖上的厂标；多个麦克风，其经配置以从车辆驾驶员接收音频输入，其中所述麦克风中的至少一者位于所述气囊模块的所述盖上；电子处理系统，其用于处理来自所述麦克风的输出信号；且其中所述麦克风经配置以接收并非来自所述车辆的所述驾驶员的音频输入，且其中所述电子处理系统经配置以消除并非来自所述驾驶员的所接收音频输入。
全文摘要
一种用于车辆的方向盘系统。所述方向盘系统包含方向盘及位于所述方向盘的毂部分内的气囊模块。所述气囊模块包含气囊及所述气囊的盖。所述方向盘系统还包含经配置以从车辆驾驶员接收音频输入的麦克风，至少一个麦克风位于所述气囊模块的所述盖上。
文档编号B60R16/02GK102596686SQ201080048770
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月29日
发明者伦纳德·切赫 申请人:Tk控股公司