驾驶侧位置检测的制作方法
【专利摘要】一种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系统包括：电路，所述电路与移动设备相关联并且被配置为使声学信号从移动设备传输；多个声学接收器，其中，多个接收器中的每个被配置为接收从移动设备传输来的声学信号以及将声学信号转换成电信号；以及处理器，被配置为基于多个声学接收器接收声学信号的时间来确定移动设备的位置，以及判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配。
【专利说明】驾驶侧位置检测
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年11月7日提交的申请号为61/901,241、题为"驾驶员侧位置检测 (DRIVER SIDE LOCATION DETECTION)"的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通 过引入合并于此。
【背景技术】
[0003] 诸如无线设备的移动设备，包括，例如，蜂窝电话、智能电话、膝上型电脑、笔记本 电脑、平板设备(例如，苹果公司的iPad))在现代社会中无处不在。然而，在驾驶车辆时使用 这种移动设备可以是危险的。缺乏经验的驾驶员（诸如刚学会开车的年轻人)使该问题恶 化。其中涉及移动设备的车祸率在上升，尤其是青少年。在驾驶移动的车辆时发信息可以是 危险的并且与造成事故息息相关。更一般而言，在驾驶车辆时操作任何键盘可以是危险的。
[0004] 因此，在驾驶时移动设备的广泛采用及该设备的普遍使用已经引起关于驾驶员分 心的担忧。用移动电话讲话或发信息的驾驶员可以变得在精神上无法专心驾驶，且失去对 他或她驾驶的车辆的控制。因此，常见的是用移动设备讲话或发信息的个人而非注意路況 的个人卷入事故。如今，研究指出在驾驶汽车时用移动设备讲话的个人可以像醉酒驾驶人 员一样能力减弱。不仅驾驶员精神上分心，而且驾驶员的眼睛也转移到拨号、查看谁来电。
[0005] 非常期望检测车辆内移动设备(诸如无线设备）的存在，且控制或禁止对移动设备 的操作。
【发明内容】
[0006] 随着移动技术的发展，我们具有始终保持联系的能力。对于许多人来说，在位于驾 驶方向盘后面时，也不能阻止其保持联系的要求。在因移动技术分心时驾驶对驾驶员和公 众二者来说都是一种危害。本公开力图通过部分地禁止原本可以用于移动车辆且在驾驶座 位附近的移动设备的功能来阻止分心驾驶。本文档提供关于检测移动设备是否在驾驶座位 上的技术的细节。
[0007] 多数位置检测技术依赖两种物理现象:到达时间和接收功率。到达时间（T0A)是一 种位置检测技术。如果远端发射器发出波，而接收器在稍后时间检测到该波，则由公式d = v*t确定发射器与接收器之间的距离，其中，V是波的传播速度，t是波到达接收器所用的时 间。T0A检测已经广泛配合声波(诸如，声呐)使用，因为相对慢的声速导致高的位置检测精 确度。在正常的温度、压力和湿度下，声波以每秒340米或近似每毫秒1英尺传播。为了良好 的位置检测，许多动物和现代仪器能够以足够的精确度来测量T0A。例如，已知一些海豚及 蝙蝠使用超声波回波来定位其猎物。此外，潜水艇使用声呐来检测敌舰。此外，安装在车辆 上的倒车传感器使用超声声呐来检测障碍物。
[0008] 利用电磁波的T0A的使用因电磁波的高速度而受到限制。所有电磁波都以光速 (即，3*l(T8m/s或近似每纳秒1英尺)传播。如果期望次米的位置精确度，则发射器与接收器 之间的同步和T0A的测量必须具有次纳秒的精确度。能够测量纳秒或高GHz频率的电子系统 通常是昂贵的。利用电磁波的TOA的感兴趣的实施方式是全球定位系统。GPS通过具有使用 原子钟同步的多个GPS卫星，然后从该卫星连续发送包含时间戳的GPS信号封包而部分规避 纳秒计时挑战。如今，地面上的GPS接收器摆脱了高精确度同步的负担，但仍必须精确地测 量多个GPS信号之间的相对延迟。仅在近十年内，GPS接收器的成本急剧下降，使得更多消费 者负担得起GPS。
[0009] 波的功率或信号强度随着接收器进一步远离发射器移动而减弱。如果发射器与接 收
[0010] 器之间的距离是R，则由以下等式(Wolff)给出由接收器所感测到的功率密度：
[0012] 其中，Su是接收功率密度，且Ps是来自发射器的功率。
[0013] 许多现代技术使用这种现象来执行距离检测。雷达是多数熟知示例之一，其中雷 达发射器发送电磁波，且测量到的电磁波接收功率从该距离的目标反射。在消费者电子技 术中，已经开发了使用无线信号(诸如蜂窝、Wifi和蓝牙)的接收信号强度(RSS)测量的各种 位置测量技术。例如，由Google、Skyhook及Navi zon推出的Wifi定位技术使用测量的至已知 Wifi访问点的RSS来判断移动设备的位置(Skyhook)。
[0014] 用来位置检测的接收功率法可以具有限制因素，其可以包括：
[0015] 1)信号噪声:来自各种源(诸如电子器件)的噪声(热噪声、散粒噪声、闪烁噪声)可 以使测量的RSS的精确度降低；
[0016] 2)干扰:波的反射和折射可以导致不太准确的测量。此外，如果一个以上发射器共 享同一频谱，则拥挤效应使RSS测量进一步恶化;以及
[0017] 3)障碍物：如果在发射器与接收器之间存在任何障碍物，则接收功率不再仅取决 于距离，还取决于障碍物的大小。
[0018] 在一个实施例中，包括硬件和软件的系统使用高频声波(诸如，例如19kHz)的T0A 来进行驾驶座位置检测。在一个实施例中，本公开包括用作可安装在移动设备(诸如，智能 电话、平板电脑等)上的应用程序的软件以及安装在车辆上且由麦克风、扬声器和嵌入式处 理器组成的硬件。本公开提供两种移动设备检测方法。在一个实施例中，主动检测方法:多 个麦克风放置于车辆内部且用来检测由移动设备发出的高频声音信号。在另一个实施例 中，被动检测方法:通过移动设备检测由安装在汽车中的多个扬声器发出的音频信号。
【附图说明】
[0019] 在所附权利要求中详细阐述各种实施例的新颖特征。然而，通过参考结合如下附 图的以下描述可以理解关于组织和操作方法连同其优点的各种实施例。
[0020] 图1是根据本公开的实施例的确定位于预定检测区中的移动设备的存在的方法的 流程图。
[0021] 图2是根据本公开的另一个实施例的确定位于预定检测区中的移动设备的存在的 方法的流程图。
[0022]图3是根据本公开的实施例的用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系 统的示图。
[0023] 图4是安装在车辆内的麦克风的阵列的图示。
[0024] 图5是根据本公开的实施例的移动应用程序的界面的版本的屏幕捕获的显示图。
[0025] 图6是根据本公开的一个实施例的处理声学信号的方法的流程图。
[0026]图7是包括三个19kHz脉冲的声学信号的图示。
[0027]图8是图7中所示的单个19kHz脉冲的特写图示。
[0028]图9是具有单个峰值19kHz的声学信号的傅里叶变换的图示。
[0029] 图10是包括两个脉冲的输入声音记录的图示。
[0030] 图11是图10中所示的两个脉冲的提取的音量(volume)数据的图示。
[0031]图12是根据本公开的实施例的用于识别声音脉冲的开始时间的方法的流程图。 [0032]图13是萨伦-凯(Sallen-key)滤波器的显示图。
[0033]图14是状态变量滤波器的显示图。
[0034]图15是双二次(Biquad)滤波器的显示图。
[0035]图16是多反馈带通滤波器的显示图。
[0036]图17是双放大器带通(DAPB)滤波器的显示图。
[0037] 图18是根据本公开的实施例的用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的 系统的不图。
[0038] 图19是安装在车辆内的多个扬声器的图示。
[0039] 图20是根据本公开的实施例的用于确定移动设备的相对位置的计算过程的图示。
[0040] 图21是根据本公开的实施例的定制电子硬件设备的组件的图示。
[0041] 图22是在Ultiboard CAD软件中、图21中所示的硬件设备的机板设计的屏幕捕捉。 [0042]图23是图21中所示的硬件设备的传感器板的3D预览。
[0043]图24是图21中所示的硬件设备的传感器板的电路板布局。
[0044]图25是图21中所示的硬件设备的高阶图示。
[0045]图26示出根据本公开的实施例的使用LabView FPGA设计语言的声音记录器的实 施方式。
[0046]图27和图28是根据本公开的实施例的声音滤波器的噪声减小行为的图示。
[0047]图29是根据本公开的实施例的在赛灵思(Xilinx)LX45FPGA中的声音滤波器的实 施方式的图示。
[0048]图30是图29的声音滤波器的LabView FPGA中的滤波器实施方式。
[0049]图31是图29的FIR带通滤波器的量级(magnitude)波特图（Bode Plot)。
[0050]图32是图29的FIR带通滤波器的阶跃响应。
[00511图33是图29的IIR滤波器的阶跃响应。
[0052]图34是根据本公开的实施例的包含两个脉冲的输入声音记录的图示。
[0053]图35是图34中所示的两个脉冲的提取的音量数据的图示。
[0054]图36是图示根据本公开的实施例的背景噪声计算的LabView实施方式。
[0055] 图37是图34中所示的两个脉冲在噪声移除前的音量数据的图示。
[0056] 图38是图34中所示的两个脉冲在噪声移除后的音量数据的图示。
[0057]图39是根据本公开的实施例的噪声移除的LabView实施方式的图示。
[0058]图40是根据本公开的实施例的脉冲检测算法的LabView实施方式的图示。
[0059] 图41是根据本公开的实施例的脉冲向下选择(pulse down selection)的LabView 实施方式的图示。
[0060]图42是根据本公开的实施例的声脉冲（ping)搜寻算法的LabView实施方式的图 不。
[0061]图43是根据本公开的实施例的在演示软件测试期间所使用的扬声器及麦克风的 设置的图示。
[0062]图44是来自演示软件的屏幕截图。
[0063]图45是由演示软件所使用的超声波传感器设置的图示。
[0064]图46是由演示软件所使用的原始声音记录的时间序列图。
[0065]图47是在由演示软件使用数字滤波器后、图46的声音记录的时间序列图。
[0066]图48是包含由演示软件所使用的两个声脉冲的输入声音记录的图示。
[0067]图49是图48中所示的两个声脉冲的提取的音量数据的图示。
[0068]图50是在噪声移除前、图48中所示的两个脉冲的音量数据的图示。
[0069 ]图51是在噪声移除后、图48中所示的两个脉冲的音量数据的图示。
【具体实施方式】
[0070] 描述各种实施例来提供对本文中所公开的器件及方法的结构、功能、制造和使用 的全面理解。在附图中图示了这些实施例中的一个或更多个示例。本领域技术人员将理解， 本文中具体描述和在附图中所示的器件及方法是非限制性实施例，且仅由权利要求来限定 各种实施例的范围。结合一个实施例所示或所描述的特征可以全部或部分与其他实施例的 特征组合。这种修改和变化意在包括在权利要求的范围内。
[0071] 本公开描述用于检测在预定检测区中的移动设备(诸如，无线设备)的存在以及当 在预定检测区中检测到移动设备时控制或禁止其操作的装置、系统及方法的实施例。具体 地，本公开针对用于检测车辆内的预定检测区中的移动设备(诸如，无线设备）的存在，以及 当在预定检测区中检测到移动设备时禁用其的一些功能或全部功能的装置、系统及方法的 实施例。更具体地，本公开针对自动防止车辆的驾驶座中的人员使用移动设备来发信息和 作出其他类似极度危险的活动。
[0072] 应理解的是，本公开不限于所描述的特定方面或实施例，照此，方面或实施例可以 变化。还要理解的是，本文中所使用的术语仅用于描述特定方面或实施例的目的，且并非意 在进行限制，因为仅由所附权利要求来限定用于检测车辆内的预定检测区中的移动设备的 存在以及当检测到移动设备时控制其操作的装置、系统及方法的范围。
[0073] 本公开描述确定位于预定检测区中的移动设备的存在的两种理论，其通常被称为 主动检测和被动检测。如图1中所示，根据本公开的方法100包括:经由用于交换数据的无线 技术标准(例如，经由蓝牙)将移动设备连接至独立于该移动设备的硬件组件101;判断移动 设备是否耦接至硬件组件103;以及如果确定移动设备未连接，则激活空闲定时器105以允 许实施连接。此外，该方法包括:判断是实施主动检测方法还是实施被动检测方法107;在确 定实施主动检测方法109时，判断移动设备是否位于预定区（诸如，车辆的驾驶室中的驾驶 区域）内111;以及在确定移动设备位于预定区内时，启动移动设备的屏幕定时器113。此外， 如图1中所示，在确定实施被动检测方法115时，方法100还包括:判断移动设备是否位于预 定区内111;以及在确定移动设备位于预定区内时，启动移动设备的屏幕定时器113。一旦锁 定屏幕定时器被激活，则该方法包括:基于接收到的控制或命令信号来判断是否锁定移动 设备的屏幕119,使得移动设备的至少一种功能被禁止，以及在确定接收到适当的命令或控 制信号时，禁止移动设备的至少一种功能121。
[0074] 在各种实施例中，移动设备可以实施为手持型便携式设备、计算机、移动电话(有 时被称为智能电话）、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机或其任何组合。智能电话的非限 制性示例包括例如Palm?产品，诸如Palm? Tr_(D智能手机(现为惠普公司或HP所有）、 Blackberry? 智能电话、App丨:__ iPho.ne?、M〇 toro 1 a Droid? 等。平板设备包括 Ap.pl_ 的 iPad?平板电脑，以及更一般地，被称为上网本(netbook)的一类轻量级便携式计算机。在 一些实施例中，移动设备可以包括或实施为具有自备电源(例如，电池）的任何类型的无线 设备、移动电台或便携式计算设备，诸如膝上型计算机、超级膝上型计算机、具有通信能力 的个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、移动单元、用户站、用户终端、便携式 计算机、手持型计算机、掌上电脑、可穿戴式计算机、媒体播放器、寻呼机、发报设备、数据通 信设备等。
[0075] 因此，检测移动设备的存在的系统和方法可以基于由移动设备所使用的无线技术 通信标准而变化。例如，可以在美国使用的无线技术通信标准的示例可以包括码分多址 (⑶MA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、北美数字蜂窝(NADC)系统、时分多址(TDMA)系 统、扩展TDMA(E-TDMA)系统、窄带高级移动电话服务(NAMPS)系统、3G系统（诸如宽带CDMA (WCDMA))、4G系统、CDMA-2000、通用移动电话系统(UMTS)系统、集成数字增强网络（iDEN) (TDMA/GSM变型）等。移动设备也可以利用不同类型的短程无线系统，诸如根据蓝牙技术联 盟(SIG)系列协议操作的蓝牙系统，包括具有增强数据率(EDR)以及一个或更多个蓝牙规范 的蓝牙规格版本vl.〇、vl. 1、￥1.2、￥1.0、￥2.0等。其他示例可以包括使用红外技术或近场通 信技术及协议(诸如电磁感应(EMI)技术)的系统。EMI技术的示例可以包括无源或有源射频 识别(RFID)协定和设备。本领域普通技术人员理解这些无线通信标准。
[0076] -旦检测到适当的命令或控制信号，就可以以一种或更多种方式来控制移动设备 的操作。例如，在一个实施例中，移动设备与禁用或禁止该移动设备的至少一种功能的操作 的控制模块相关联，且使得该移动设备不可操作或仅在有限能力的状态下可操作。因此，控 制模块能够完全阻止用移动设备接电话或打电话的能力，或充分干扰移动设备的功能，以 使移动设备的使用不可取。在实施例中，控制模块可以禁用移动设备的某些组件或功能的 操作。例如，移动设备的键盘部分可以被禁用以防止用户使用移动设备的发信息功能或电 子邮件功能。在另一实施例中，控制模块可以将移动设备的操作定向至免提操作。在另一实 施例中，可以禁止传出通信功能，但可以不禁止传入通信功能。在另一实施例中，可以在移 动设备的功能被禁止的时段期间启动自动回复。
[0077] 在实施例中，控制模块可以独立于移动设备，并且可以仅在移动设备的主要通信 通道上与该移动设备通信，或在除一个或更多个次要通道上与移动设备通信以外也可在移 动设备的主要通信通道上与该移动设备通信。此外，在特定实施例中，只有满足其他逻辑条 件(诸如点火系统的状态、齿轮箱的状态或其他传感器的状态)才可以激活控制模块。因此， 触发条件可以是开关(诸如车辆的点火开关)的激活，或车辆的自动传输的"停车"传感器以 及其他传感器的去激活。在实施例中，当处于主动检测时，控制模块可以允许应急功能，诸 如911呼叫。
[0078]在实施例中，命令或控制信号可以定位在车辆内的其他区域，使得该区域中的移 动设备的操作被禁用，但使该区域外的其他移动设备可操作。在各种实施例中，可以配置命 令或控制信号的功率电平，使得该命令或控制信号被准确传送至预定检测区。在一个实施 例中，这可以利用位于车辆内的定向天线来实施，其中，信号被准确传送至预定检测区。
[0079] 在本文中所描述的实施例中，预定检测区可以被限定为车辆中的驾驶座内或附近 的三维区。预定检测区可以是车辆(诸如客车）内的区域;然而，预定检测区需要在车辆内且 可以是任何适当的预定区。例如，预定检测区可以是建筑物中的房间内的区域。
[0080] 在本公开的理论的一个实施例(其可以被称为主动检测）中，用于确定位于预定检 测区中的移动设备的存在的方法包括：由移动设备传输声学信号;在多个声学接收器的每 个处接收从移动设备传输来的声学信号；由处理器基于接收到的声学信号来确定移动设备 的位置;判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配；以及在确定移动设备的位置与预定 检测区匹配时，禁止移动设备的至少一种功能。该方法还可以包括监控用于控制或命令信 号的通信通道以及在接收到控制或命令信号时禁止移动设备的至少一种功能。根据一个实 施例，通信通道可以是蓝牙通道或者是对于主要蜂窝通信通道来说是次要的任何其他连 接。
[0081] 在图2中所示的另一实施例中，用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的 方法包括:传输声学信号201，诸如集中于19kHz带宽的音频信号。可以在传输声学信号之后 实施延迟203,以监控是否经由移动设备的无线通信通道(诸如蓝牙连接)接收到锁定消息。 可以从安装在车辆驾驶室中的硬件设备来传输锁定消息。如果未检测到锁定消息，则方法 200在205处结束。方法200还包括激活蓝牙锁定消息接收器207,以及判断经由移动设备的 蓝牙连接是否已经接收到锁定消息209。如果接收到锁定消息，则该方法包括诸如通过禁用 移动设备的屏幕来禁止移动设备的功能211。接收到锁定消息指示移动设备在预定检测区 (诸如车辆的驾驶座区域或其他区域）中。如果未接收到锁定消息，则这指示移动设备不在 预定检测区中，且方法200在213处结束。
[0082]图3中示出了用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系统的实施例。系 统300包括:与移动设备303相关联的电路301、多个声学接收器305、以及被配置为确定移动 设备303的位置的电子设备307(诸如处理器）。电路301可以被配置为导致声学信号从移动 设备303传输。在一个实施例中，声学信号可以经由移动设备303的扬声器309以高音量从移 动设备的扬声器309输出。此外，多个接收器305中的每个可以被配置为接收从移动设备303 传输的声学信号，以及将该声学信号转换成电信号。此外，处理器307可以被配置为基于由 多个声学接收器305接收声学信号的时间来确定移动设备的位置，以及判断移动设备303的 位置是否与预定检测区匹配。如图3的实施例中所示，电路301可以位于移动设备303内或其 可以通信地耦接至移动设备303,使得可以在电路301与移动设备303之间交换控制和/或命 令信号。
[0083]此外，在实施例中，电路301可以包括与移动设备303相关联的控制模块，其中控制 模块301耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其中控制模块301是可操作的以执行储 存在存储器中的指令。控制模块可以是可操作的以执行指令以导致声学信号从移动设备 303传输至多个声学接收器305,从处理器307接收命令信号（该处理器307被配置为基于由 多个声学接收器305接收声学信号的时间来确定移动设备303的位置以及判断移动设备303 的位置是否与预定检测区匹配），以及在接收到命令信号时禁止移动设备303的至少一种功 能。在一个实施例中，控制模块301可以位于移动设备内。在另一实施例中，该电路可以通过 通信网路(诸如无线通信网路)与移动设备通信。
[0084]控制模块301可以被配置为在处理器307确定移动设备303的位置与预定检测区匹 配时，禁止该移动设备的至少一种功能。控制模块301还可以被配置为在处理器307确定移 动设备303的位置与预定检测区匹配时将移动设备303的至少一种功能重新定向至免提交 替系统。
[0085]在实施例中，系统300可以使用声学信号的到达时间（T0A)来检测移动设备303以 及判断移动设备是否在车辆的驾驶侧位置中。声学信号可以包括至少一种声波脉冲，其可 以是超声波脉冲。在一个实施例中，在15kHz至25kHz的范围内传输至少一个超声波脉冲。在 另一个实施例中，在18kHz至20kHz的范围内传输至少一个超声波脉冲。在另一实施例中，以 19kHz传输至少一个超声波脉冲。使用窄带宽19kHz声学脉冲或信号音(beep)可以允许积极 的数字滤波以减弱背景噪声。此外，窄带宽19kHz声学脉冲或信号音可以改善频率范围内的 定位敏感度，因为较宽带宽可以在被定向至这种频率范围的通带(pass band)中包含更多 噪声。因此，使用窄带宽19kHz声学脉冲或信号音可以允许以较低声学音量的传输。
[0086] 一旦由处理器307作出关于移动设备303是否在预定检测区内的判断，处理器307 就可以导致信号被发送至移动设备303以禁止移动设备303的功能。可以经由移动设备303 的天线311来接收该信号。天线311可以是移动设备303的主要通信方案的组件或该移动设 备的次要通信方案的组件，诸如蓝牙。一旦接收到适当的信号，就可以以一种或更多种方式 来控制移动设备的操作。例如，在一个实施例中，移动设备303与禁用或禁止移动设备303的 至少一种功能的操作的控制模块301相关联。因此，使得移动设备303不可操作或仅在有限 能力的状态下可操作。因此，控制模块301能够完全阻止用移动设备303接电话或打电话的 能力，或充分干扰移动设备303的功能，以使移动设备303的使用不可取。在实施例中，控制 模块301可以禁用移动设备的某些组件或功能的操作。例如，移动设备301的键盘部分可以 被禁用以防止用户使用移动设备的发信息功能或电子邮件功能。在另一实施例中，控制模 块301可以将移动设备303的操作定向至免提操作。在另一实施例中，可以禁止传出通信功 能，但可以不禁止传入通信功能。在另一实施例中，可以在移动设备303的功能被禁止的时 段期间启动自动回复。
[0087]在实施例中，处理器307可以耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，且处理器 307可以是可操作的以执行指令。处理器307可以是可操作的以执行指令来从多个声学接收 器305接收多个电信号(其中每个电信号基于由多个声学接收器305中的每个接收到的声学 信号），基于由多个声学接收器305接收声学信号的时间来确定移动设备303的位置，以及判 断移动设备303的位置是否与预定检测区匹配。在一个实施例中，处理器307是可操作的以 基于从移动设备303至多个声学接收器305中的每个的距离来确定移动设备303的位置。此 外，处理器307可以是可操作的以基于在多个声学接收器305中的每个处接收声学信号的时 间差来确定移动设备307至多个声学接收器305中的每个的距离，其中该声学信号从移动设 备305传输来。此外，在实施例中，处理器307的组件或功能可以是移动设备303的部分或由 移动设备303来执行。因此，移动设备可以从处理器307接收通信信号，其提供关于在多个声 学接收器305中的每个处接收声学信号的时间的信息。
[0088] 在其中处理器独立于移动设备的实施例中，如果在由单独电源(诸如车辆电源)供 电的专用硬件上执行信号处理，则移动设备上的电池消耗可以较低。处理器还可以操作以 接收由移动设备传输的蓝牙信号，以及将信号传输至移动设备。在一个实施例中，蓝牙简单 串行配置文件SSP可以用于将通信信号提供至移动设备。
[0089]在一个实施例中，多个声学接收器包括麦克风的阵列。阵列401可以安装在如图4 中所示的车辆400的驾驶室内的多个位置中。系统300可以被配置为通过麦克风阵列401收 听声学信号405,诸如多个超声波脉冲。由于麦克风401至移动设备403的距离不同，因此超 声波脉冲405将在不同时间到达每个麦克风401。在一个实施例中，使用用于初始检测的固 定阈值来检测脉冲的到达时间，然后应用优化过程来获得到达时间的最佳估计。因此，可以 根据相对时间差来计算移动设备403至麦克风401中的每个的距离。一旦距离已知，就可以 确定移动设备403的位置。在一个实施例中，经由三角测量确定位置。此外，系统300可以用 于使用本文中所公开的组件及方法来同时检测多个移动设备。
[0090]在一个实施例中，声学接收器(诸如麦克风)可以在麦克风的放大器前实施高通滤 波器，使得将对多数声能(诸如低于声学信号频率(诸如19kHz)的对话、音乐、道路噪声)进 行滤波。高通滤波器可以确保在麦克风的位置(诸如车辆驾驶室)所在区域非常喧闹时，麦 克风放大器不进入饱和状态，因为如果麦克风放大器进入饱和状态，则可能能够可靠地检 测移动设备的位置。此外，可以通过首先估计背景噪声的量，然后从音频信号中去除背景噪 声来完成背景噪声去除，以防止错误检测。
[0091 ]此外，在实施例中，淡入淡出可以应用于声学信号的传输的开始及结束，以在扬声 器上突然播放高音量声音时，最小化由该扬声器线圈的瞬时充电和放电所造成的爆音和巨 大声音。在另一个实施例中，在计算移动设备的物理距离时，系统可以基于声速(其基于环 境中的湿度和温度变化而变化)来调节温度和湿度效应。
[0092]在实施例中，本公开的系统和方法可以包括为硬件、软件或其组合的组件。在一个 实施例中，软件可以是能够安装于移动设备(诸如智能电话、平板计算机等)上的应用程序。 在实施例中，移动应用程序可以被配置为在移动设备(诸如Android设备、iPhone以及各种 可穿戴设备)上运行。
[0093]图5显示根据本公开的实施例的被设计为在Android操作系统上运行的移动应用 程序的界面500的版本的屏幕捕捉。界面500包括关于移动设备的消息501，诸如蓝牙连接是 否可用以及是否建立这种连接。此外，界面500包括可以允许用户与移动应用程序互动的图 标503。在其他实施例中，移动应用程序可以移值至额外的移动操作系统，诸如iOS、 Blackberry、Windows Mobile等。在实施例中，硬件可以包括如所描述的至少三个声学接收 器(诸如麦克风）和电子设备(诸如处理器）。麦克风可以安装在车辆的内部，且处理器可以 是安装在车辆中的嵌入式处理器。该硬件可以被设计为结合移动应用程序运行以执行移动 设备的存在检测、定位和锁定。参照图3,在一个实施例中，移动应用程序被储存在移动设备 303的存储器中，并且被配置为通过移动设备303的扬声器309发送声学信号。声学信号（其 可以是多个19kHz脉冲)通过多个麦克风305来接收，以及处理器三角测量移动设备的位置。 如果移动设备303被确定为在驾驶区中，则硬件305、307被配置为通过蓝牙连接而将锁定消 息发送至移动应用程序。移动应用程序被配置为在接收到锁定消息时锁定移动设备303的 屏幕。
[0094] 本公开的系统和方法的优点包括：
[0095] 1)智能电话上的超声适用扬声器(Ultrasound Friendly Speaker)的可用性-由 于消费者对来自移动设备(诸如智能电话)的扬声器的高保真度声音的期望，因此许多移动 设备装配有可以输出高音量超声波的高性能扬声器。
[0096] 2)移动设备上的最少软件处理-在其中独立于移动设备实行处理器密集型位置检 测算法的实施例中，移动设备上的软件应用程序可以需要最少资源。这允许系统在具有受 限处理器和电池资源的设备(例如，诸如谷歌眼镜(Google Glass)、智能手表以及低端智能 电话)上运行。
[0097] 3)稳健性-在其中系统/方法实施第一到达时间的实施例中，该系统/方法不太易 于发生由障碍物、反射和多路径效应引起的失真。
[0098] 4)低干扰-汽车驾驶室内的多数音频干扰具有远小于19kHz的频率。道路、引擎和 风噪声为数百Hz，人类对话的频率以约5kHz为中心，而音乐很少超过13kHz。由于高频可听 范围中的最小干扰，该系统/方法能够实现较好的信噪比，从而实现较好的检测成功率。 [0099] 5)无显著性-多数成年人不能听见高于15kHz的频率。在一个实施例中，由系统发 出的短声音脉冲（1/10秒)对于多数驾驶员和乘客来说应该是察觉不到的。
[0100] 如下提供主动检测的实施例的额外描述。在实施例中，将由声学接收器接收到的 声学信号转换至电信号，且电信号包括关于声学信号的声学参数的信息。在实施例中，对电 信号执行信号处理来确定移动设备的位置。在实施例中，本公开的系统和方法可以包括如 以下描述的执行必要信号处理的特定功能的声音播放器、声音记录器和/或声音滤波器。图 6中不出了根据本公开的一个实施例的处理声学信号的方法600。
[0101] 首先，在步骤601处，声音播放器可以通过移动设备的外部扬声器来周期性地播放 包含高音量的19kHz音频声学脉冲的声音文件。在实施例中，声音播放器可以是被配置为播 放声学信号的电路，其可以是储存在移动设备上的移动应用程序，或其可以是储存在与移 动设备通信的设备上的应用程序。此外，声音播放器可以是移动设备的组件或与移动设备 通信的设备的组件。以下示出了声音播放器的一个实施例的示例性代码：
[0102] public SoundPlayer(Context pContest) { ' II setup SoundDOol mShortPlayer -= ne>v SoundPooI(4, AudioMtdWAgerSTKEAM_MUSIC^ 0); mSounds.puUR.r^y%.ultrasound^ this.mShortPIayerJoad(pContext9 R.nmMltrasound^ I)); } public void emitSound(int piResource) { int iSoundld = (fnteger) mSounds.get(piResource); HOundPlayingld = mShortPla\er.pIay(iSuundId, 0.85f, O.Of, 1000, -1, L0f); }
[0103]以上代码中所示的声音文件(R.raw.ultrasound)包含脉冲或信号音，其是10毫秒 长并且是在所述脉冲之间分开190ms的静默(silence)的19kHz正弦信号。可以使用44.1kHz 采样率和32位浮点数格式来记录该声音文件。图7图示包括三个19kHz脉冲的声学信号。此 外，图8提供单个19kHz脉冲的特写图示。此外，图9是具有单个19kHz峰值的声学信号的傅里 叶变换的图示。
[0104] 在步骤603处，声音记录器可以以预定采样频率从声学接收器捕捉短记录。在一个 实施例中，采样频率是44.1kHz。此外，在实施例中，记录的音频被转换为双精度浮点数的阵 列以用于进一步分析。以下示出用于捕捉记录的实施例的示例性代码：
[0105] int frequency = 44100; int blockSize - 22050; int ( hannelConfiguration = AudioFormat.C"A\W￡X /」~: int audioEncoding = AudioFornvdt.E^CODING PCM !6BIT; audio Record = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.C/M/COi?/)￡i?. frequency, channelConfiguration,audioEncoding, blockSize * 2); // start recording until explicitly stopped while (getNoCommAppIication().isListeningSounds〇) { recData = ne>v ByteArrayOutputStream(); dos = nen DataOutputStream(recData); short)] buffer = new short[blockSize]; audioRecord.startRecordingO; int bufferRcadResult = audioRecord.read(buffer, 0, blockSize); for (int i :=:: 0; i < bufferReadResult; i-1-i) { try { dos.writeShort(buffer[ij); } catch (IOE\ception e) { e.printStackTrace(); } } audioRecord.stopO; try { dos.flush(); dos.close(); } catch (lOException el) { el.printStaekTraceO; } clipDatii := recDatautoByteArray(); ByteBuffer rawByteBuffer = BvteBuffer.HTi7/;{clipData); rawByteBuffer.order(B\teOrder.J5/(7_EiV/>//l,/V): doubIe|] micBufferData = new doiiblelclipData.length / 2j; for (int i = 0; i < clipData.length; i += 2) { short sample = (short) ((flipData|i| << 8) + clipDataji 十 11); micBufferDataji / 2] = (double) sample / 32768.0;
[0106] }
[0107] 此外，在步骤605处，声音滤波器可以应用以19kHz为中心的窄带通滤波器以突显 声学信号。在一个实施例中，声音滤波器包括巴特沃兹(Butterworth)无限脉冲响应滤波器 (巴特沃兹型IIR滤波器）。以下示出巴特沃兹型IIR滤波器的示例性代码：
[0108] private IirFilterCoefficieiits filterCoefficients； private IirFilter filter; filterCoefficients = new IirFiIterCoefficients(); fi!terCoefficients,a = new doubie|] { 1.0000000000000000E r〇, L7547191342863953E^-0, 9.3451485937250567E-1 }; filterCoefficienU.b = new double)] { 2,5671973749246350E-2, 〇.〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇E+0, -2.5671973749246350E-2 }; filter - new lirFilter(filterCoefficients); doublej] filterOutput = ne\^ doub!e|rnicBufferData.length|; for (int i = 0; i < micBufferData.length; { filterOutput|i] = filter.step(mic Buffer Data[il); }
[0109] 此外，IIR滤波器是滤波器实施方式的多个不同实施例的一个实施例。根据移动设 备的特定操作系统，可以适当地选择软件库和/或特定硬件资源;一种类型的IIR和/或有限 脉冲响应(FIR)滤波器。
[0110] 在一个实施例中，声学接收器(诸如麦克风)将声学信号记录为绕0轴的振荡。为了 有效分析的目的，在步骤607处，可以从声音记录中提取始终大于或等于0的音量值。图10和 图11图示了音量提取过程的实施例。图10图示包括两个脉冲的输入声音记录，以及图11图 示两个脉冲的提取的音量数据。该记录在图10中被示出为具有因声波的振荡性质而导致的 正值和负值。声音音量提取可以通过计算声音音量的绝对值的7元素移动平均值而完成。以 下示出声音音量提取的实施例的示例性代码：
[0111] double soundVoIuine[] = new douhIe[filterOutput.length]; for (int i = 6; i < filterOutput.length; i++) { soundVolume|i] = Math.?6s(fi!terOutputIij) + Math.afe(filterOutputii - 1]) + IVlath.?6.v(filterOutput|i - 2|) + Math.flZ>.v(filterOutput|i - 3|) + Math.flft.v(filterOutput|i - 4|) + IVIath.fl6.v(filterOutput|i - 5|) + Math.?Mf'lterOutput|i - 6|);
[0112] }
[0113]由于可能的干扰、滤波伪影、电子噪声以及传感器失真，必需在步骤609处从音量 数据中去除背景噪声。为了去除背景噪声，可以将固定阈值应用至音量数据的每个元素。如 果音量数据小于阈值，则其可以被分配为值〇。以下示出将阈值应用至音量数据的示例性代 码： priyate final double NOISE MAX VOLUME = 0.05; for (int i = 0; i < soundVolumeJength; i++) {
[0114] // If sound volume < NOISE MAX VOLUiVIE, then set volume to 0. if (soundVolunie[i| < NOISE_IVIAX VOLUME) { ^0undVolume|ij = 0?0; }
[0115] 具有明显高于背景噪声的能量水平的声音(可以被称为脉冲、信号音或峰值)是用 于在步骤611处识别脉冲的潜在候选。图12演示用于识别声音脉冲的开始时间的方法。用于 脉冲检测的方法可以是根据以下所示的示例性代码的固定阈值技术：
[0116] C++伪代码
[0117] double noise free volumei] ; //input int initial_cross_over_points||://output^ time index where rolume first change from zero to non-zero^ int i,j=0; for (i=l;l<sizeof(noise_fre€_voI?mc);i++) { if (noise_frec_voliimc|i-l |==0 && noise_fre€_volumo|i|>0) { initial_cross_points|j|=i; } }
[0118] 以下是可以根据图12中所示的方法实施用来脉冲检测的示例性代码： for (int i = 0; i < soundVolume.length; i++) { if (soundVolumelil < NOISE MAX VOLUME) {
[0119] _ - continue; } int j :== 0; double max = 0; for (j = i； j < soundVolurne-length; j++) { if (sound VoIunie[jj > max) max :== soundVolumeljl; if (soundVolumelji < NOISE MAX VOLIjME) { j++； break; } } int count === j - i; if (max < NOISE TRESHHOLD) {
[0120] for (j = 0; j < count; j++) { soundVolumeji + j| = 0.0； } } else { double peakTreshold = 0.1 * max; for (j = 0; j < count; j++) { if (soundVolume|i + ji >= peakTreshold) { peaks-add(i + j): soundVoiume[i + jj = -1,0; break; } } }: i += count -1; }
[0121] 在步骤611处执行的初始脉冲检测的过程可以产生声音脉冲的时间戳的列表。作 为先前步骤的部分，该列表可以通过根据在步骤613处执行的脉冲向下选择过程来消除非 常接近于或非常远离早先脉冲的声音脉冲而被滤波。在一个实施例中，如果脉冲与先前脉 冲或进行脉冲(proceeding pulse)之间的时间差不在由最小值和最大值所指定的范围内， 则可以从时间戳列表中消除该脉冲。因此，如果脉冲不在预定范围内，则可以确定其为早先 脉冲的混响，而非新脉冲。以下示出用于确定列表中的脉冲时间差的示例性代码： if (peaks.size() > 1) { List<Integer> differences = new ArrayLlst<Integer>〇;
[0122] v int uj=0; for (i =0; i < peaks.size(); i++) { for (j=i; j<peaks.size();j++) { hit diff = peaks.get(j) - peaks-get(i); if (diff >= minDist && diff <= maxDist) { int distlnSamples = diff - midDist; double dist == disflnSampIes * (34 / 44.1),
[0123] double time ~ diff / 44.1; differences-add(diff); break; i }
[0124] 然后，可以在步骤615中使用以下公式以使用声速来计算移动设备的相对位置：
[0125] 賴对斷高 声脉冲之间韵静歡約长!:t ~ 19〇ms)
[0126] M! vj 1*! (.1.09,2066 - 190) -14cm
[0127] 以下示出用于计算移动设备的相对位置的实施例的示例性代码：
[0128] int distInSamples = diff-midDist ；
[0129] double dist = distInSamples*(34/44.1);
[0130] double time = diff/44.1 ；
[0131 ]以上所示的值"34"是以cm/ms为单位的声速。值"44.1"是在1毫秒内以44.1kHz的 采样频率的音频采样的次数。此外，存在可能时常导致错误计算距离的许多误差源。为了消 除统计异常值，在步骤617处，可以基于可以是对当前值和有限集的历史值取平均的计算距 离来应用距离滤波。移动平均过程可以以较慢的检测速度（~10秒)为代价来改善精确度。 以下示例性代码图示了移动平均滤波计算的实施例： if (!differences.isEmptyt)) { int sum Diff = 0; for (int diff : differences) {
[0132] surnDiff+=diff; } int ayerageDiff = sumDiff / differences,size();
[0133] 最终，在步骤619中作出关于移动设备是否位于预定检测区（诸如驾驶区）中的判 断。对于以上所示的实施方式，在相对位置大于0时，可以认为移动设备在预定检测区中。在 实施例中，这意味着:如果相对方位是车辆驾驶室的中点左方，则可以确定移动设备在驾驶 座位置中。以下示出用于判断相对位置的实施例的示例性代码：
[0134] private void calcuIateD.e.vic:e.Dis.tan.ce:(). { int sum - 0; for (Peaks setOfPeaks : setsOfPeaks) { sum += setOfPeaks.getDifferencelnSampIesQ; } _ int average ==:: sum / setsOf*Peaks,size(); int differenceFroniMiddle = average - midDist; int differencelnSamples = Math,^.v(differenceFromMiddle);
[0135] double positionlnCin = differencelnSamples * (34 / 44.1); if (differenceFroniMiddle > 0) { sendLockDwiceMessageQ; } else { sendUniockDeviceMessageO; }
[0136] 此外，根据一个实施例，可以针对锁定消息监控移动设备的通信通道。在一个实施 例中，可以将蓝牙消息传输至移动设备。在一个实施例中，可以从车辆的驾驶室内发送消 息，以及如果接收到锁定消息，则移动设备可以开始用于禁止移动设备的功能的过程。这可 以包括锁定设备的屏幕。以下示出用于锁定移动设备的消息的一个实施例的示例性代码： if (message.equa!s(?,Iock\n"? { if (!getNoComniAppIication()JsPaiisedSounclPlaying〇) { r n seridLockDeviceMessa?;e();
[0137] timencanceiO； timer.start(); )
[0138] 在一个实施例中，当确定移动设备在预定检测区内时，可以连续传输锁定消息。此 外，在一个实施例中，可以实施与移动设备相关联的定时器，使得在该定时器完成计时时， 判断是否已经再次接收到锁定消息。因此，如果定时器完成计时且未再次接收到锁定消息， 则这可以指示移动设备已经从预定检测区移动。然后，可以恢复移动设备的至少一种功能。
[0139] 此外，以下描述以上关于图6的步骤605所讨论的声音滤波器的各种实施例。在实 施例中，模拟电子组件(诸如电容器、电阻器、传感器和放大器)可以用于构建带通滤波器。 无限脉冲响应(IIR)和有限脉冲响应(FIR)是两种常见类型的数字滤波器。根据特定的数学 方程式，以下滤波器可以用于产生期望的带通性质：
[0140] 1)巴特沃兹；
[0141] 2)切比雪夫(Chebyshev)
[0142] 3)贝塞尔(Bessel);或
[0143] 4)椭圆。
[0144] 还存在各种带通滤波器的许多流行的电路实施方式，包括：
[0145] 1)如图13中所示的萨伦-凯滤波器；
[0146] 2)如图14中所示的状态变量滤波器；
[0147] 3)如图15中所示的双二次(Biquad)滤波器；
[0148] 4)如图16中所示的多反馈带通滤波器;以及
[0149] 5)如图17中所示的双放大器带通(DAPB)滤波器。
[0150] 此外，可以使用微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)来实 施声音滤波器的实施例。
[0151]此外，以下描述了以上所讨论的声音音量提取的实施例。由调幅(AM)无线电接收 器所使用的解调过程可以用于从超声波脉冲提取声音音量。因此，AM无线电解调器的各种 模拟实施方式可以用于从19kHz超声波载波频率中提取音量信息。以下是AM解调技术的列 表：
[0152] 1)由整流器和低通滤波器组成的包络检测器；
[0153] 2)晶体解调器；以及
[0154] 3)乘积检测器。
[0155] 此外，希尔伯特(Hibert)变换可以用于音量提取。此外，专用特定应用集成电路或 ASIC半导体芯片可以用于检测来自音频信号的音量水平。一个示例是由THAT公司制造的 THAT 2252RMS水平检测器芯片。
[0156] 此外，以下描述如上文所讨论的脉冲检测的实施例。脉冲检测可以被认为是跨各 个学术领域所研究的问题。该操作可以从噪声中分离真实信号(被称为声脉冲）。用于从噪 声中分离声脉冲的脉冲检测功能的一个实施例是音量信息超过固定倍数的背景噪声时的 实施例。根据本公开的脉冲检测的另一实施例涉及使用累积和(CUSUM)图表。CUSUM可以用 于在连续演变过程中区别显著偏差与自然可变性。此外，可以应用Otsu阈值来识别声脉冲 (前景)与噪声(背景）。该算法假定声学信号遵循由声脉冲(前景)和噪声(背景)组成的双模 直方图。通过每个各时间片段划分成两个组(声脉冲和噪声），同时最小化每个组内的方差， 可以甚至在变化的噪声水平的情况下，可靠地识别声脉冲。
[0157] 此外，图6中所示的方法的步骤6至步骤9可以使用时间延迟互相关技术或相位相 关进行全部或部分替换。可以使用相位相关来计算在每个麦克风处接收到的声学信号的相 对延迟或相位偏移。一旦麦克风的相位偏移被确定，则可以确定声源的相对方位。
[0158] 以下方程式说明了来自两个麦克风si和s2的声学数据之间的相位相关的计算：
[0159] 1)计算时间序列声学信号sl、s2两者的傅里叶变换；
[0160] 2)计算第二傅里叶变换信号S2的复共辄，然后将其乘以S1来计算交叉功率频谱R;
[0161] 3)将反傅里叶变换应用于R;以及
[0162] 4)归因于傅立叶偏移定理，计算相位偏移作为r的峰值。
[0163] 一旦已经确定相位偏移，则可以通过将该相位偏移乘以声速来计算相对位置。
[0164] 如图18中所示，在本公开的理论的一个实施例（其可以被称为被动检测）中，用于 确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系统1800包括:多个发射器1805,其中多个发 射器1805的每个被配置为传输声学信号；移动设备1803,被配置为接收由多个发射器1805 传输来的每个声学信号；以及处理器1813,被配置为基于由多个发射器1805传输来的且由 移动设备1803接收到的声学信号来确定移动设备1803的位置并且判断移动设备1803的位 置是否与预定检测区匹配。处理器1813还可以被配置为在确定移动设备1803的位置与预定 检测区匹配时，使得移动设备1803禁止移动设备1803的至少一种功能。
[0165] 在实施例中，系统1800可以使用声学信号的到达时间（T0A)来检测移动设备1803 以及判断移动设备1803是否在车辆的驾驶侧位置中。声学信号可以包括至少一个声波脉 冲，其可以是超声波脉冲。在一个实施例中，在15kHz至25kHz的范围内传输至少一个超声波 脉冲。在另一个实施例中，在18kHz至20kHz的范围内传输至少一个超声波脉冲。在另一实施 例中，以19kHz传输至少一个超声波脉冲。使用窄带宽19kHz声学脉冲或信号音可以允许积 极的数字滤波以减弱背景噪声。此外，窄带宽19kHz声学脉冲或信号音可以改善频率范围内 的定位敏感度，因为较宽带宽可以在被定向至这种频率范围的通带中包含更多噪声。因此， 使用窄带宽19kHz声学脉冲或信号音可以允许以较低声学音量的传输。
[0166] 在实施例中，可以经由电路1807通过无线通道将超声波脉冲从移动设备1803传输 至声学发射器1805。声学发射器1805和电路1807可以实施为具有多通道环绕声音系统的车 辆的音频系统。可以经由移动设备1803的天线811来传输信号。天线1811可以是移动设备 1803的主要通信方案的组件或移动设备1803的次要通信方案的组件，诸如蓝牙。在这种示 例中，没必要安装专用扬声器。
[0167] 系统1800还可以包括可以被配置为禁止移动设备1803的至少一种功能的电路 1801。处理器1813可以与移动设备的电路1801通信。如图18的实施例中所示，电路1801可以 位于移动设备1803内或其可以通信地耦接至移动设备1803,使得可以在电路1801与移动设 备1803之间交换控制和/或命令信号。类似地，如图18的实施例中所示，处理器1813可以位 于移动设备1803内或其可以通信地耦接至移动设备1803,使得可以在处理器1813与移动设 备1803之间交换信息。
[0168] 此外，在实施例中，电路1801可以包括与移动设备1803相关联的控制模块，其中控 制模块1801耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其中控制模块1801可以操作以执行 储存在存储器中的指令。控制模块1801可以操作以接收来自处理器1813的命令信号，以及 在接收到命令信号时禁止移动设备1803的至少一种功能。如图18中所示，在一个实施例中， 控制模块1801可以位于移动设备1803内。在另一实施例中，控制模块1801可以通过通信网 路(诸如无线通信网路)与移动设备通信。控制模块1801还可以被配置为在处理器1813确定 移动设备1803的位置与预定检测区匹配时，禁止移动设备1803的至少一种功能。控制模块 1801还可以被配置为在处理器1813确定移动设备1803的位置与预定检测区匹配时，将移动 设备1803的至少一种功能重新定向至免提交替系统。
[0169] 在被动检测的实施例期间，每个扬声器1805可以被配置为发出包括高频声音信号 的短脉冲的声学信号。移动设备1803可以被配置为经由声学接收器1809(诸如，移动设备 1803的麦克风)来捕捉声学信号。处理器1813可以被配置为计算声学信号的飞行时间，以及 基于飞行时间来确定移动设备1803相对于预定检测区的位置。
[0170] 一旦由处理器1813作出关于移动设备1803是否在预定检测区内的判断，处理器 1813就可以导致信号被发送至移动设备1803以用于禁止移动设备1803的功能。可以经由移 动设备1803的天线1811来接收该信号。一旦接收到适当的信号，就可以以一种或更多种方 式来控制移动设备1803的操作。例如，在一个实施例中，移动设备1803与禁用或禁止移动设 备1803的至少一种功能的操作的控制模块1801相关联。因此，使得移动设备1803不可操作 或仅在有限能力的状态下可操作。因此，控制模块1801能够完全阻止用移动设备1803接电 话或打电话的能力，或充分干扰移动设备1803的功能，以使移动设备1803的使用不可取。在 实施例中，控制模块1801可以禁用移动设备的某些组件或功能的操作。例如，可以禁用移动 设备1801的键盘部分以防止用户使用移动设备的发信息功能或电子邮件功能。在另一实施 例中，控制模块1801可以将移动设备1803的操作定向至免提操作。在另一实施例中，可以禁 止传出通信功能，但可以不禁止传入通信功能。在另一实施例中，可以在移动设备1803的功 能被禁止的时段期间启动自动回复。
[0171]在实施例中，处理器1813可以耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，且处理 器1813可以是可操作的以执行指令。处理器1813可以是可操作的以执行指令来接收来自移 动设备1803的声学接收器1809的电信号（其中，每个电信号基于由声学接收器1809接收到 的每个声学信号），基于由声学接收器1809接收声学信号的时间来确定移动设备1803的位 置，以及判断移动设备1803的位置是否与预定检测区匹配。在一个实施例中，处理器1813是 可操作的以基于从移动设备1803至多个声学接收器1805中的每个的距离来确定移动设备 1803的位置。此外，处理器1813可以是可操作的以基于从多个声学发射器1805中的每个传 输声学信号的时间差来确定移动设备1803至多个声学发射器1805中的每个的距离。在一个 实施例中，处理器1813是移动应用处理器。此外，在一个实施例中，处理器1813可以位于移 动设备内，而在另一个实施例中，处理器1813可以独立于移动设备1803并且通信地耦接至 移动设备1803。此外，在实施例中，处理器1813的组件或功能可以是移动设备1803的部分或 由移动设备303来执行。因此，移动设备可以从处理器1813接收通信信号，其提供关于在移 动设备1803的声学接收器1809处接收每个声学信号的时间的信息。
[0172]多个发射器1805可以是位于车辆驾驶室内的多个声学发射器，诸如扬声器。图19 中示出扬声器1805的位置的一个实施例。在制造车辆时，扬声器1805可以是专用扬声器并 且与车辆1900集成，或扬声器可以添加至车辆。在一个实施例中，扬声器1805可以是用于高 频声音传输最优化的专用扬声器。在一个实施例中，扬声器1805可以是被设计为产生高音 频频率的特殊类型的扬声器(通常圆顶型或喇叭型），诸如高频扬声器。此外，系统1800可以 采用两个或更多个扬声器1805。在一个实施例中，可以实施三个或更多个扬声器来提供超 声波脉冲或声脉冲。
[0173]此外，用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的方法包括:通过多个声学 发射器(例如多个扬声器180 5)来传输声学脉冲的序列。每个脉冲可以以19kHz来传输，并且 可以与另一脉冲分开预定义量的时间延迟。可以记录在移动设备1803的声学接收器处接收 到的声音。识别来自每个扬声器的声学信号，以及分析每个脉冲之间的时间差。基于脉冲之 间的时间差，计算至每个扬声器的相对距离，以及作出关于移动设备是否在驾驶区中的判 断。
[0174]提供被动检测的实施例的额外描述。在实施例中，将由移动设备的声学接收器接 收到的声学信号转换为电信号，且该电信号包括关于声学信号的声学参数的信息。在实施 例中，对电信号执行处理来确定移动设备的位置。在实施例中，本公开的系统和方法可以包 括如参照图6所描述的执行必要信号处理的特定功能的声音播放器、声音记录器和/或声音 滤波器。在实施例中，可以以相同或类似于以上参照图6至图17所描述的主动检测的实施例 及相关联描述的方式来实施针对被动检测所描述的信号处理组件和功能。此外，可以由位 于移动设备内的处理器设备或由与移动设备通信的处理器设备来实施所描述的信号处理 组件和功能。
[0175]此外，正如主动检测，在被动检测中，可以使用声速来计算移动设备的相对位置。 下文图示了计算过程的一个实施例。在图20的示例中，示出两个扬声器:左扬声器2001和右 扬声器2003。在时间t〇 = 0处，左扬声器2001发出脉冲。在时间to+tw付t_=200ms处，右扬声 器2003发出脉冲。将t设定为等于190ms。
[0176] 两个扬声器2001与2003之间的中点距每个扬声器的距离是m。移动设备在左扬声 器2001与右扬声器2003之间的中心点右方的距离被计算为d。声速是V。移动设备至右扬声 器2003的距离是(m-d)。移动设备至左扬声器2001的距离是(m+d)。
[0177] 对于来自左扬声器的第一脉冲，其将是：
[0178] 首先，在t = 0+(m+d)/v处检测(第一脉冲的上升沿）
[0179] 最后，在t = tw付(m+d) /V处检测(第一脉冲的下降沿）
[0180] =10+(m+d)/v
[0181] 对于来自右扬声器的第二脉冲，其将是：
[0182 ]首先，在t = 0+t财H_+ (m-d) /v处检测(第二脉冲的上升沿）
[0183] =0+10+190+(m-d)/v = 200+(m-d)/v
[0184]最后，在t = 0+t獅H_+t峨付(m+d) /v处检测(第二脉冲的下降沿）
[0185] =210+(m-d)/v
[0186] 具体地，从第一脉冲的下降沿至第二脉冲的上升沿的两个脉冲之间的静默被测量 为：
[0187] T纖=第二脉冲的下降沿-第一脉冲的上升沿
[0188] =200+(m-d)/v-(10+(m+d)/v)
[0189] T譜犬=190_2d/v
[0190] T譜犬-190 = _2d/v
[0191] -〇.5*(T譜犬_190)*v = d
[0192] 因此，可以通过在两个脉冲之间的静默时段中找到小偏移来计算距中心点的相对 距离d。
[0193] 相对距冲之闻前静默_长度一 19伽这）
[0194] ifi (189,2066 ~ 190) = -lAcm
[0195] 在以上示例中，相对方位是-14cm，或者至两个扬声器2001与2003之间的中点右方 14cm〇
[0196] 此外，用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的方法包括:通过多个发射 器的每个将声学信号传输至移动设备;通过移动设备接收由多个发射器传输来的每个声学 信号；由处理器基于由多个发射器传输来的且由移动设备接收到的通信信号来确定移动设 备的位置;判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配；以及在确定移动设备的位置与预 定检测区匹配时禁止移动设备的至少一种功能。声学信号中的每个包括19kHz的至少一个 超声波脉冲。
[0197]此外，确定移动设备的位置可以包括:基于自移动设备至多个接收器中的每个的 距离来确定移动设备的位置，以及可以基于在多个接收器中的每个处接收从移动设备传输 来的声学信号的时间差来确定移动设备至多个接收器中的每个的距离。此外，确定移动设 备的位置包括基于三角测量来确定移动设备的位置。
[0198] 此外，可以由多个声学发射器来传输具有额外位置或识别信息的声学信号，这允 许基于声学信号中包含的信息来识别声学发射器中的每个。在一个实施例中，使用脉冲压 缩以通过对传输来的声学信号调制且然后使接收到的信号与传输来的声学信号互相关来 编码信息。可以根据特定参数来传输调制的声学信号，使得以相同或类似于以上描述的过 程来完成信号处理。
[0199] 定制电子硬件设备被构建来演示系统的可行性。该硬件设备由电子主板(包含飞 思卡尔(？代8〇316)?0￥6冲(3微处理器、赛灵思(乂；[1；[1?)3。31^3-6??64以及定制分线板)和主 控超声波麦克风和扬声器的三个传感器板组成。图21是定制电子硬件设备的组件的图示。
[0200] 主板包括以下组件：
[0201] l)400MHz飞思卡尔PowerPC微处理器
[0202] 2)赛灵思 Spartan-6LX45FPGA [0203] a .43,576个触发器
[0204] b.27,288fLUT
[0205] c.58 个 DSP48
[0206] d. 2,088千位的 SRAM
[0207] e. 5 个 DMA 通道
[0208] 3)RS-232DTE 串行端口
[0209] a.230,400bps
[0210] b.5、6、7、8个数据位
[0211] c.l、2个停止位
[0212] d.奇数、偶数、Mar、空间或无奇偶校验位
[0213] e.RTS/CTS、X0N/X0FF、DTR/DST 或无流程控制
[0214] 4)漫游网络/微芯片RN42SM蓝牙模块
[0215] 5)96个数字输入/输出
[0216] a.每通道3mA最大电流
[0217] b.所有通道288mA总电流
[0218] c.VIL = 0V 最小;0.8V 最大
[0219] d.VIH=2.0V 最小;3.465V 最大
[0220] e.V0H=2.4V 最小；3.465V 最大
[0221] 代￥01 = 0.0￥最小；0.4￥最大
[0222] 6)16个3￡或8个0正?模拟输入
[0223] &.16位厶0(：分辨率
[0224] b.200kS/s最大总采样率
[0225] c.+-10V、+-5V、+-2V、+_lV 输入电压范围
[0226] d.输入阻抗= 1GQ
[0227] e.在25°C下0.042%误差，在-40至85°C下多达0.38%误差。
[0228] 7)4个模拟输出
[0229] &.12位0六(：分辨率
[0230] b.336kS/s最大更新速率
[0231] (；.〇至5￥范围
[0232] d. 13 Q输出阻抗
[0233] e. 1mA驱动电流
[0234] 图22是Ultiboard CAD软件中的定制分线板的机板设计的屏幕捕捉。此外，在定制 电子硬件设备中，存在经由电缆连接至每个电子主板的三个传感器板。图23是根据实施方 式的传感器板的3D预览，而图24是根据实施方式的传感器板的电路板布局。在演示中，传感 器板安装在车辆驾驶室内的三个分开的位置中。传感器板#1安装在驾驶座左前方;传感器 板#2安装在驾驶座右前方;传感器板#3安装在驾驶座左后方。
[0235] 图25是使用主动检测且类似于参照图6所讨论的方法的实施方式的高阶图示。在 Spartan-6LX45FPGA中实施声音记录器的实施例。图26示出使用LabView FPGA设计语言的 示例性实施方式。要注意的是，图26中所示的示例图示了当驾驶区的定位可以仅需要三个 麦克风时，来自四个麦克风的音频信号的获取。如所讨论，在实施例中，也可以使用四个以 上的麦克风。额外的麦克风可以在位置检测算法中提供冗余。例如，如果一个麦克风故障， 系统仍可以使用剩余的麦克风来正确地检测位置。
[0236] 图25中所示的实施例以及实施方式中所提供的实施例的关键特性是：
[0237] 1)获取速率是44.1kHz，或每40MHz FPGA时钟907次循环。根据奈奎斯特-香农 (Nyquist-Shannon)采样定理，可以以44kHz采样频率来解析具有多达22kHz的频率的声音。 实际上，声音检测受到可能具有约20kHz的上限的麦克风的敏感度的限制；
[0238] 2)将来自四个麦克风的数据并行读取作为固定点精确度数；以及
[0239] 3)然后，将读取的数据交错成单个流。
[0240]在FPGA中实施声音滤波器以保持19kHz音频信号，同时减小来自其他频率的音频 信号。图27和图28图示了实施方式的声音滤波器的噪声减小行为。图29图示了赛灵思 LX45FPGA中的声音滤波器的实施方式。该实施方式包含用于最大噪声减小的FIR带通滤波 器和IIR峰值滤波器的级联。图30、图31、图32和图33分别示出LabView FPGA中的滤波器实 施方式、FIR带通滤波器的量级波特图、FIR带通滤波器的阶跃响应，以及IIR滤波器的阶跃 响应。
[0241] 如所提及的，麦克风可以被配置为将声波记录为绕0轴的振荡。为了有效分析的目 的，从声音记录中提取大于或等于〇的音量值。图34和图35图示在实施方式中使用的音量提 取过程。图34是包含两个脉冲的输入声音记录。如图34中所示，该记录具有因声波的振荡性 质而导致的正值和负值。图35图示了图34中所示的两个脉冲的提取的音量数据。
[0242] 在FPGA中完成声音音量提取，且实施以下步骤：
[0243] 1)对麦克风数据执行绝对值运算；
[0244] 2)对绝对值执行7元素移动平均值运算；以及
[0245] 3)保存结果并经由直接存储器存取(DMA)通道将其传递至处理器。
[0246] 由于各种干扰、滤波伪影、电子噪声以及传感器失真的存在，背景噪声被量化并且 从音量数据中去除。为了计算背景噪声，确定记录中的静默时段，然后计算在静默时段期间 音量的平均值。图36是图示背景噪声计算的LabView实施方式。
[0247] 从声音音量阵列中的前5000个元素计算背景噪声。该5000个元素对应于初始静 默，且其当前是硬编码值，且可以变为可配置参数。然后，从音量数据中去除计算的背景噪 声，如图37和图38中所示。图37是在图34中所示的两个脉冲的噪声去除前的音量数据的图 示，以及
[0248] 图39是噪声去除的LabView实施方式，以下是C++实施方式： int NOISE THRESHOLD=10; // set noise filter threshold
[0249] - double sound_volume||; // input, extracted sound volume
[0250] double bkg rnean; // input, calculated average background from step 4. double noise_free_voIurne|]; // output, sound volume with noise removed double noise gate=bkg mean*NO!SE THRESHOLD; for (int i-O; i< sizeof(sound_y〇lume); i++){ if (sound_volurne|i|<noise_gate){ noise_free_volumie|i)=0; else { nbise_free_￥〇lume[i]^s〇un(l_v〇]iimeIi]; ) )
[0251] 脉冲被定义为具有明显高于背景噪声的能量水平的声音，因此是声脉冲的潜在候 选。脉冲检测识别声音脉冲的开始时间。用于脉冲检测的方法是利用图12所示的算法的固 定阈值技术。此外，图40是脉冲检测算法的LabVi ew实施方式。
[0252] 产生声音脉冲的时间戳的列表，以及通过使用脉冲向下选择来消除非常接近于早 先脉冲的声音脉冲而对该列表进行进一步滤波。具体地，如果脉冲与先前其的脉冲之间的 时间差小于4.5ms或约2000次采样，则从列表消除该脉冲，因为其很可能是早先脉冲的混 响，而非新脉冲。图41是所使用的脉冲向下选择的LabVi ew实施方式。
[0253] 先前步骤提供为标记超声波声脉冲的潜在候选的脉冲的时间戳的列表。为了正确 识别来自列表的脉冲，使用两个声脉冲之间的静默间隔应近似190ms的已知事实。对列表执 行基于最优化的搜寻以挑选一对时间戳，使得它们之间的时间间隔最接近于190ms。
[0254] 表1图示所使用的声脉冲搜寻的操作。脉冲的时间戳的初始列表包含四个值。搜寻 之后，425.3288ms和614.535 lms分别被识别为第一声脉冲的开始时间和第二声脉冲的开始 时间。两个声脉冲之间的时间差是189.2066ms，非常接近于190ms的期望值。
[0255]
[0256] 表 1
[0257] 图42是声脉冲搜寻算法的LabView实施方式，且以下是所使用的示例性代码：
[0258] double differeiice_from_targ€t=Q; // this calculate the difference between any two values in the array fiItered_cross such that the difference is closet to target interval sample for (i=0;i<sizeof(fiitered_crossover_points);i+H-){ for (j=0;j<sizeof(filtered crossover points);j++{ difference_frorn_target=abs((filetered_crossover_points[j|-filtered_ crossoverpoin ts|i|)*44.1- target interval); if ( differerice_from_target<found_interval){ found intervaN difference from target; ) }
[0259] 使用声速以通过检查声学信号音到达不同麦克风处时的轻微时间偏移来计算麦 克风的相对方位。以下示例解释了如何基于分别放置于左侧和右侧的两个麦克风来确定相 对位置。
[0260]首先，根据以下公式检测脉冲：
[0261] TL1、TL2、TL3........TLn =从左麦克风检测到脉冲1、2、3. ? .n时的时间戳
[0262] TR1、TR2、TR3.......TRn =从右麦克风检测到脉冲1、2、3. . .n时的时间戳
[0263] 然后，计算检测时间戳之间的平均时间差。此外，平均化过程可以有助于减小结果 中的噪声量。
[0265] 相对距离被定义为距两个麦克风的中心的位移。如果扬声器至中心左方的距离是 d且声速是V，则在右扬声器将检测脉冲d/v时之前左扬声器将检测脉冲d/v，使得总时间差 将是t = 2d/v。因此，通过d = 0.5*t*v给出差d。
[0266] 相对面离
[0267] 相对距离的符号指示信号音源是在中心左方还是右方。如果符号是正，则意味着 左方的检测时间戳大于右方的时间戳。这指示脉冲花更长时间到达左麦克风，因此电话在 右侧。如果符号是负，则按照相同的逻辑，电话在左侧。
[0268] 以上示例说明了用于辨别左方与右方的一维距离计算。为了实现确定车辆左前方 的驾驶区所必需的二维定位(左方/右方、前方/后方），计算两组距离。x距离是指示在车辆 驾驶室中间左方或右方的相对距离，且从左麦克风与右麦克风之间的相对时间偏移来计 算。y距离是指示在驾驶员前方或后方的相对距离，且从前麦克风与后麦克风之间的相对时 间偏移来计算。基于X相对距离和y相对距离，可以确定左方/右方和前方/后方的位置。
[0269] 在以上所示的实施方式中，相对方位是-27cm，或者在两个麦克风之间的中点右方 的27cm。
[0270] 为了去除因噪声和其他不良机制导致的距离计算上的波动，通过执行4元素移动 平均滤波器来对距离值进行滤波。基于实验测量，实施用于判断移动设备是否在驾驶区中 的以下准则：
[0271] 1)X距离〈-15:移动设备在车辆驾驶室的中点左方至少15cm;以及
[0272] 2)Y距离〈0:移动设备在空间的前半部分中。
[0273] 如果确定移动设备在驾驶区中，则硬件被配置为通过蓝牙无线连接来发送"锁定\ n"消息。
[0274] 此外，为了演示超声波位置检测方法的可行性，构建使用两个扬声器和麦克风来 检测左方和右方的相对位置的演示软件。演示软件以两次测试成功地正确识别左方和右方 的相对位置。第一次测试在安静房间中进行，而第二次测试在引擎开启的车辆驾驶室中进 行。图43是在演示软件测试期间所使用的扬声器和麦克风的设置的图示。此外，图44是正确 检测到麦克风较接近于右扬声器且至右方的相对距离约为37cm的演示软件的屏幕截图。
[0275] 演示软件的第一部分是立体声扬声器上的超声波脉冲的回放。一组超声波脉冲或 声脉冲包含表2中所概述的声音信息。
[0277]
[0278] 表 2
[0279] 图45中示出声脉冲回放的图解图示。
[0280] 对于放置于两个扬声器之间的正中点处的麦克风，左脉冲与右脉冲之间的静默间 隔将是190ms。如果麦克风的位置偏离该中点，则可以从测量到的脉冲之间的静默间隔的长 度来计算偏离距离：
[0282]演示软件的第二部分是记录和分析超声波声脉冲的接收器部分。该软件的接收器 部分由通过表3所概述的10个处理步骤组成：
[0284] 表 3
[0285] 声音记录与扬声器上的声脉冲回放的开始同步。在声卡信号处理关闭的情况下， 记录以44kHz的采样率完成。根据奈奎斯特-香农采样定理，可以以44kHz采样频率解析具有 多达22kHz的频率的声音。实际上，声音检测受到通常具有约20kHz的上限的麦克风的敏感 度的限制。
[0286] 然后，对声音记录进行滤波，使得仅保留具有近似19kHz的频率的声能。图46和图 47图示数字带通滤波器的性能。图46是原始声音记录的时间序列图表。分别在近似0.42秒 和0.62秒处定位声脉冲。喧闹音乐播放器在麦克风附近播放，以仿真车辆驾驶室中的喧闹 声学环境。干扰效应清晰可见。图47示出数字滤波后的相同声音记录的时间序列图表。多数 干扰被去除，而声脉冲清晰可见。
[0287] 麦克风将声波记录为绕0轴的振荡。为了有效分析的目的，从声音记录中提取始终 大于或等于〇的音量值。图48和图49图示音量提取过程。图48是包含两个声脉冲的输入声音 记录。该记录具有因声波的振荡性质而导致的正值和负值。图49图示两个声脉冲的提取的 音量数据。
[0288] 由于干扰、滤波伪影、电子噪声以及传感器失真的存在，背景噪声首先被量化，然 后从音量数据中去除。为了计算背景噪声，确定记录中的静默时段，然后计算在静默时段期 间音量的平均值。
[0289] 然后，从音量数据中去除在表格3的步骤4中所计算的背景噪声，如由图50和图51 所示。脉冲被定义为具有明显高于背景噪声的能量水平的声音，因此是声脉冲的潜在候选。 该步骤识别声音脉冲的开始时间。用于脉冲检测的方法是利用图12中所示的算法图的固定 阈值技术。此外，表格3的步骤6产生声音脉冲的时间戳的列表。表格3的步骤7通过消除非常 接近于早先脉冲的声音脉冲来对列表进行进一步滤波。具体地，如果脉冲与先前脉冲之间 的时间差小于5ms，则从列表中消除该脉冲，因为其很可能是早先声脉冲的混响，而非新的 声脉冲。
[0290] 步骤7提供是标记超声波声脉冲的潜在候选的脉冲的时间戳的列表。为了正确识 别来自列表的声脉冲，使用两个声脉冲之间的静默间隔应近似190ms的事实。在步骤8中，对 列表执行基于最优化的搜寻以挑选一对时间戳，使得它们之间的时间间隔最接近于190ms。
[0291] 表4图示声脉冲搜寻算法的运算。脉冲的时间戳的初始列表包含四个值。搜寻之 后，425.3288ms和614.5351ms分别已被识别为第一声脉冲的开始时间和第二声脉冲的开始 时间。两个声脉冲之间的时间差是189.2066ms，非常接近于190ms的期望值。
[0294] 表 4
[0295] 使用声速来计算麦克风的相对方位。
[0298] 在该示例中，相对方位是-27cm，或者至两个麦克风之间的中点右方的27cm。存在 可能时常导致错误计算距离的许多误差源。为了消除统计异常值，对八个值取平均得到计 算距离。移动平均过程以较慢检测速度(~10秒)为代价来显著地改善精确度。
[0299] 可以适当利用被设计为执行本文所描述的功能的适当的处理器设备、数字信号处 理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散 门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行结合本文中公开的实施例所描 述的各种说明性功能元件、逻辑块、模块、电路以及处理器。如本文中所描述的，处理器可以 是微处理器，但可选地，处理器可以是被设计为执行适当功能的任何传统处理器、控制器、 微控制器或状态机。处理器可以是计算系统的部件，该计算系统还具有与用户接口通信且 接收由用户输入的命令的用户接口端口，具有储存包括在处理器的控制下操作且经由用户 接口端口通信的程序的电子信息的至少一个存储器(例如，硬盘或其他类似储存器和随机 存取存储器），以及经由任何种类的视频输出格式产生其输出的视频输出。
[0300]可以通过使用专用硬件以及能够联合适当软件执行软件的硬件来执行结合本文 所公开的实施例所描述的各种功能元件、逻辑块、模块以及电路元件的功能。当由处理器提 供时，可以通过单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器(多个单独的处理器 的一些可以被共享)来提供这些功能。此外，术语"处理器"或"模块"的明显使用不应被解释 为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括(不限于)DSP硬件、用于储存软件的只读 存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)以及非易失性储存器。还可以包括其他硬件(传统和/ 或定制）。类似地，附图中所示的任何开关仅是概念性的。其功能可以通过程序逻辑的运算、 通过专用逻辑、通过程控和专用逻辑的交互或甚至手动地实现，可由实施者选择特定技术， 如从上下文中具体理解的那样。
[0301]结合本文所公开的实施例所描述的各种功能元件、逻辑块、模块以及电路元件可 以包括处理单元，其用于执行软件程序指令来对本文中所描述的系统和方法提供计算和处 理操作。处理单元可以负责在移动设备与适当系统的其他组件之间执行各种语音和数据通 信操作。尽管该处理单元可以包括单个处理器架构，但可以理解的是，其可以包括根据所描 述的实施例的任何合适的处理器架构和/或任何合适数目的处理器。在一个实施例中，可以 使用单个集成处理器来实施处理单元。
[0302]结合本文中所公开的实施例所描述的各种功能元件、逻辑块、模块和电路元件的 功能也可以在计算机可执行指令(诸如由处理单元执行的软件、控制模块、逻辑和/或逻辑 模块)的一般环境下实施。通常，软件、控制模块、逻辑和/或逻辑模块包括被布置来执行特 定操作的任何软件元件。软件、控制模块、逻辑、和/或逻辑模块可以包括执行特定任务或实 施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。软件、控制模块、逻辑、和/或逻 辑模块以及技术的实施方式可以被储存在某种形式的计算机可读介质上和/或跨某种形式 的计算机可读介质来传输。就此而言，计算机可读介质可以是可用于储存信息且由计算设 备访问的任何可用介质。一些实施例也可以在分布式计算环境中实践，在该分布式计算环 境中，由通过通信网路链接的一个或更多个远程处理设备来执行操作。在分布式计算环境 中，软件、控制模块、逻辑、和/或逻辑模块可以位于本地计算机储存介质和远程计算机储存 介质两者(包含存储器储存设备）中。
[0303] 此外，要理解的是，本文中所描述的实施例说明了示例性实施方式，且可以以与所 描述的实施例一致的各种其他方式来实施功能元件、逻辑块、模块和电路元件。此外，由这 些功能元件、逻辑块、模块和电路元件执行的操作可以针对给定实施方式组合和/或分开， 并且可以由更大数量或更少数量的组件或模块来执行。在阅读本公开时，对于本领域技术 人员将明显的是，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中所描述和所示的各个实施例中 的每个具有可以容易与其他若干方面的任何一个的特征分开或组合的离散组件和特征。可 以以所列事件的次序或以逻辑上可行的任何其他次序来实行任何所列方法。
[0304] 值得注意的是，"一个实施例"或"实施例"的任何引用意味着关于实施例所描述的 特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。本说明书中的词组"在一个实施例中" 或"在一个方面"的出现不一定全都指代相同的实施例。
[0305]除非另有特别说明，否则可以理解的是，诸如"处理"、"计算（computing)"、"计算 (calculating)"、"判断"等的术语指计算机或计算系统或类似电子计算设备(诸如，通用处 理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任 何组合)的动作和/或过程，这些设备被设计为执行本文中所描述的功能:操控被表示为寄 存器和/或存储器内的物理量(例如，电子物理量)的数据和/或将该数据变换成与被表示为 存储器、寄存器或其他这类信息储存器、传输或显示设备内的物理量类似的其他数据。
[0306] 值得注意的是，可以使用词语"耦接"或"连接"连同其衍生词来描述一些实施例。 这些术语并非意在是彼此的同义词。例如，可以使用术语"连接"和/或"耦接"来描述一些实 施例以指示两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。然而，术语"耦接"也可以意味 着两个或更多个元件彼此不直接接触，但仍彼此合作或互动。对于软件元件，例如，术语"耦 接"可以指接口、消息接口、应用程序接口（API)、交换消息等。
[0307] 将理解的是，本领域技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确描述或示 出，但是这些布置实施本公开的原理，并且被包括在本发明的范围内。此外，本文中所列的 所有示例和条件式语言主要意在帮助读者理解本公开中所描述的原理和有助于促进技术 的概念，且应被解释为不限于这种具体列举的示例和条件。此外，本文中列举原理、方面和 实施例以及其特定示例的所有叙述意在涵盖其结构等同和功能等同两者。此外，希望这种 等同包括当前已知的等同和未来发展的等同（即，执行相同功能而不管结构如何的任何发 展的元件)两者。因此，本公开的范围并非意在局限于示例性方面和本文中所示和所描述的 方面。更确切地说，由所附权利要求来体现本公开的范围。
[0308] 除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾，否则本公开的上下文(尤其是所附权 利要求的上下文中）所使用的术语"一"、"一个"（"a"、"an"）和"该"和类似所指要被解释为 涵盖单数和复数两者。本文中的值的范围的列举仅意在用作个别参考落入该范围内的每个 单独值的速记方法。除非本文中另有指示，否则各单独值如同其在本文中个别列举那样并 入说明书中。除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾，否则可以以任何合适的次序来执 行本文中所描述的所有方法。本文中所提供的任何和所有示例或示例性语言（例如，"诸 如"、"在这种情况下"、"举例"）的使用仅意在更好地阐明本公开，而不是对另外要求保护的 本公开的范围造成限制。本说明书中的语言不应被解释为指示实现本公开必不可以少的任 何未要求保护的元件。还注意的是，可以起草权利要求来排除任何可选元件。照此，该叙述 意在用作结合要求保护的元件的列举而单独使用、仅使用这种专用术语等，或使用消极限 制的前置基础。
[0309] 本文中所公开的可选元件或实施例的分组不应被解释为限制。可以独立地或结合 该组的其他成员或本文中找到的其他元件来参考和要求保护每个组成员。预期的是，出于 便利性和/或专利性的原因，组的一个或更多个成员可以被包括在组内或从组中删除。
[0310] 虽然实施例的特定特征已如上文描述那样说明，但是对本领域技术人员来说，将 会出现许多修改、替换、变化和等同。因此，要理解的是，所附权利要求意在涵盖如落在所公 开的实施例的范围内的所有这种修改和变化。
[0311] 在以下编号条款中描述各种实施例：
[0312] 1. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系统，该系统包括:与移 动设备相关联的电路，其中，所述电路被配置为使声学信号从移动设备传输;多个声学接收 器，其中，所述多个接收器中的每个被配置为接收从移动设备传输来的声学信号以及将声 学信号转换成电信号；以及处理器，被配置为基于由所述多个声学接收器接收声学信号的 时间来确定移动设备的位置，以及判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配。
[0313] 2. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的装置，该装置包括:与移 动设备相关联的电路，其中，电路耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其中，电路可 操作以执行指令来:使声学信号从移动设备传输至多个声学接收器;从处理器接收命令信 号，所述处理器被配置为基于所述多个声学接收器接收声学信号的时间来确定移动设备的 位置以及判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配；以及在接收到命令信号时禁止移动 设备的至少一种功能。
[0314] 3.如条款2所述的装置，其中，电路位于移动设备内。
[0315] 4.如条款3所述的装置，其中，电路被配置为在处理器确定移动设备的位置与预定 检测区匹配时禁止移动设备的至少一种功能。
[0316] 5.如条款3所述的装置，其中，电路被配置为在处理器确定移动设备的位置与预定 检测区匹配时将移动设备的至少一种功能重新定向至免提交替系统。
[0317] 6.如条款2所述的装置，其中，声学信号包括至少一个超声波脉冲。
[0318] 7.如条款6所述的装置，其中，在15kHz至25kHz的范围内传输所述至少一个超声波 脉冲。
[0319] 8.如条款7所述的装置，其中，在18kHz至20kHz的范围内传输所述至少一个超声波 脉冲。
[0320] 9.如条款8所述的装置，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。
[0321] 10. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的装置，该装置包括：
[0322]处理器，耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其中，处理器可操作以执行指 令来：
[0323] 从多个声学接收器接收多个电信号，其中，每个电信号基于由所述多个声学接收 器中的每个接收到的声学信号；
[0324] 基于所述多个声学接收器接收声学信号的时间来确定移动设备的位置；
[0325] 判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配。
[0326] 11.如条款10所述的装置，还包括:所述多个声学接收器，其中，所述多个接收器中 的每个被配置为接收从移动设备传输来的声学信号以及将声学信号转换成电信号。
[0327] 12.如条款11所述的装置，其中，所述多个声学接收器包括至少三个麦克风设备。
[0328] 13.如条款10所述的装置，其中，声学信号包括至少一个超声波脉冲。
[0329] 14.如条款13所述的装置，其中，在15kHz至25kHz的范围内传输所述至少一个超声 波脉冲。
[0330] 15.如条款14所述的装置，其中，在18kHz至20kHz的范围内传输所述至少一个超声 波脉冲。
[0331] 16.如条款15所述的装置，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。
[0332] 17.如条款10所述的装置，其中，处理器可操作以基于从移动设备至所述多个声学 接收器中的每个的距离来确定移动设备的位置。
[0333] 18.如条款17所述的装置，其中，处理器可操作以基于在所述多个声学接收器中的 每个处接收声学信号的时间差来确定移动设备至所述多个声学接收器中的每个的距离，其 中，声学信号从移动设备传输来。
[0334] 19.如条款10所述的装置，其中，处理器被配置为基于三角测量来确定移动设备的 位置。
[0335] 20.如条款10所述的装置，其中，处理器可操作以接收由移动设备传输来的蓝牙信 号。
[0336] 21. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的方法，该方法包括：由移 动设备传输声学信号；在多个声学接收器中的每个处接收从移动设备传输来的声学信号； 由处理器基于接收到的声学信号来确定移动设备的位置;判断移动设备的位置是否与预定 检测区匹配；以及在确定移动设备的位置与预定检测区匹配时禁止移动设备的至少一种功 能。
[0337] 22.-种用于确定位于车辆内的预定检测区中的移动设备的存在的系统，该系统 包括:多个发射器，所述多个发射器位于车辆内，其中，所述多个发射器中的每个被配置为 传输声学信号;移动设备，被配置为接收由所述多个发射器传输来的每个声学信号；以及处 理器，被配置为基于由所述多个发射器传输来的且由移动设备接收到的声学信号来确定车 辆内的移动设备的位置，判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配，以及在确定移动设 备的位置与预定检测区匹配时使移动设备禁止所述移动设备的至少一种功能；以及其中， 声学信号中的每个包括19kHz的至少一个超声波脉冲。
[0338] 23.如条款22所述的系统，其中，处理器是移动应用处理器。
[0339] 24.-种用于确定位于车辆内的预定检测区中的移动设备的存在的方法，该方法 包括:通过位于车辆内的多个发射器中的每个将声学信号传输至移动设备；由移动设备接 收由所述多个发射器传输来的每个声学信号；由处理器基于由所述多个发射器传输来的且 由移动设备接收到的通信信号来确定车辆内的移动设备的位置;判断移动设备的位置是否 与预定检测区匹配；以及在确定移动设备的位置与预定检测区匹配时禁止移动设备的至少 一种功能；以及其中，声学信号中的每个包括19kHz的至少一个超声波脉冲。
[0340] 25.如条款24所述的方法，其中，所述多个发射器是多个扬声器设备。
[0341] 26.如条款24所述的方法，其中，每个声学信号包括至少一个超声波脉冲。
[0342] 27.如条款26所述的方法，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。
[0343] 28.如条款24所述的方法，其中，确定移动设备的位置包括:基于从移动设备至所 述多个接收器中的每个的距离来确定移动设备的位置。
[0344] 29.如条款28所述的方法，其中，基于在所述多个接收器中的每个处接收从移动设 备传输来的声学信号的时间差来确定移动设备至所述多个接收器中的每个的距离。
[0345] 30.如条款29所述的方法，其中，确定移动设备的位置包括:基于三角测量来确定 移动设备的位置。
【主权项】
1. 一种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的系统，所述系统包括： 与移动设备相关联的电路，其中，电路被配置为导致声学信号从移动设备传输； 多个声学接收器，其中，所述多个接收器中的每个被配置为接收从移动设备传输来的 声学信号以及将声学信号转换成电信号；以及 处理器，被配置为基于所述多个声学接收器接收声学信号的时间来确定移动设备的位 置，以及判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配。2. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的装置，所述装置包括： 与移动设备相关联的电路，其中，电路耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其 中，电路可操作以执行指令来： 导致声学信号从移动设备传输至多个声学接收器； 从处理器接收命令信号，处理器被配置为基于所述多个声学接收器接收声学信号的时 间来确定移动设备的位置以及判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配;以及 在接收到命令信号时，禁止移动设备的至少一种功能。3. 如权利要求2所述的装置，其中，电路位于移动设备内。4. 如权利要求3所述的装置，其中，电路被配置为在处理器确定移动设备的位置与预定 检测区匹配时禁止移动设备的至少一种功能。5. 如权利要求3所述的装置，其中，电路被配置为在处理器确定移动设备的位置与预定 检测区匹配时，将移动设备的至少一种功能重新定向至免提交替系统。6. 如权利要求2所述的装置，其中，声学信号包括至少一个超声波脉冲。7. 如权利要求6所述的装置，其中，在15kHz至25kHz的范围内传输所述至少一个超声波 脉冲。8. 如权利要求7所述的装置，其中，在18kHz至20kHz的范围内传输所述至少一个超声波 脉冲。9. 如权利要求8所述的装置，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。10. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的装置，所述装置包括： 处理器，耦接至储存可执行指令的非暂时性存储器，其中，处理器可操作以执行指令 来： 从多个声学接收器接收多个电信号，其中，每个电信号基于由所述多个声学接收器中 的每个接收到的声学信号； 基于所述多个声学接收器接收声学信号的时间来确定移动设备的位置； 判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配。11. 如权利要求10所述的装置，还包括所述多个声学接收器，其中，所述多个接收器中 的每个被配置为接收从移动设备传输来的声学信号以及将声学信号转换成电信号。12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述多个声学接收器包括至少三个麦克风设备。13. 如权利要求10所述的装置，其中，声学信号包括至少一个超声波脉冲。14. 如权利要求13所述的装置，其中，在15kHz至25kHz的范围内传输所述至少一个超声 波脉冲。15. 如权利要求14所述的装置，其中，在18kHz至20kHz的范围内传输所述至少一个超声 波脉冲。16. 如权利要求15所述的装置，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。17. 如权利要求10所述的装置，其中，处理器可操作以基于从移动设备至所述多个声学 接收器中的每个的距离来确定移动设备的位置。18. 如权利要求17所述的装置，其中，处理器可操作以基于在所述多个声学接收器中的 每个处接收声学信号的时间差来确定移动设备至所述多个声学接收器中的每个的距离，其 中，声学信号从移动设备传输来。19. 如权利要求10所述的装置，其中，处理器被配置为基于三角测量来确定移动设备的 位置。20. 如权利要求10所述的装置，其中，处理器可操作以接收由移动设备传输来的蓝牙信 号。21. -种用于确定位于预定检测区中的移动设备的存在的方法，所述方法包括： 由移动设备传输声学信号； 在多个声学接收器中的每个处接收从移动设备传输来的声学信号； 由处理器基于接收到的声学信号来确定移动设备的位置； 判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配；以及 在确定移动设备的位置与预定检测区匹配时，禁止移动设备的至少一种功能。22. -种用于确定位于车辆内的预定检测区中的移动设备的存在的系统，所述系统包 括： 多个发射器，所述多个发射器位于车辆内，其中，所述多个发射器中的每个被配置为传 输声学信号； 移动设备，被配置为接收由所述多个发射器传输来的每个声学信号；以及 处理器，被配置为基于由所述多个发射器传输来的且由移动设备接收到的声学信号来 确定车辆内的移动设备的位置，判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配，以及在确定 移动设备的位置与预定检测区匹配时，使移动设备禁止移动设备的至少一种功能；以及 其中，声学信号中的每个包括19kHz的至少一个超声波脉冲。23. 如权利要求22所述的系统，其中，处理器是移动应用处理器。24. -种用于确定位于车辆内的预定检测区中的移动设备的存在的方法，所述方法包 括： 由位于车辆内的多个发射器中的每个将声学信号传输至移动设备； 由移动设备接收由所述多个发射器传输来的每个声学信号； 由处理器基于由所述多个发射器传输来的且由移动设备接收到的通信信号来确定车 辆内的移动设备的位置； 判断移动设备的位置是否与预定检测区匹配；以及在确定移动设备的位置与预定检测 区匹配时，禁止移动设备的至少一种功能；以及 其中，声学信号中的每个包括19kHz的至少一个超声波脉冲。25. 如权利要求24所述的方法，其中，所述多个发射器是多个扬声器设备。26. 如权利要求24所述的方法，其中，每个声学信号包括至少一个超声波脉冲。27. 如权利要求26所述的方法，其中，以19kHz传输所述至少一个超声波脉冲。28. 如权利要求24所述的方法，其中，确定移动设备的位置包括:基于从移动设备至所 述多个接收器中的每个的距离来确定移动设备的位置。29. 如权利要求28所述的方法，其中，基于在所述多个接收器中的每个处接收从移动设 备传输来的声学信号的时间差来确定移动设备至所述多个接收器中的每个的距离。30. 如权利要求29所述的方法，其中，确定移动设备的位置包括:基于三角测量来确定 移动设备的位置。
【文档编号】H04M1/66GK105917248SQ201480061398
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】马尔旺·翰农, 彼得·强·奎
【申请人】驾驶管理系统公司, 马尔旺·翰农, 彼得·强·奎