专利名称：车辆通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆通信系统，及涉及一种用于控制该车辆通信系统的语音输出的方法。
背景技术：
在近几年，车辆中通信系统的使用快速增加。在当前的车辆中，通常结合有通信模块。这些通信模块通常包括几个设置在车辆中的预定位置的麦克风。可能出现将一个麦克风用于一个车座位置，以获取用户的音频信号。此外，可对一个车座位置使用一个麦克风阵列。通过这样的麦克风阵列，可获取车辆乘客的某些方向的音频信号。这些方向限制信号获取也通过术语“波束形成”而已知。最普通的应用是与车辆外的通信对方进行通信的免提电话。
车辆中的通信系统可用于不同的目的。首先，可使用人声来通过语音命令控制预定电子装置。此外，电话会议中的电话通话可与车辆内的两个或多于两个的用户进行。在该实例中，坐在前座的人和坐在后座之一的人可使用车辆中的免提通信系统与线路另一端的第三人对话。此外，还可使用车辆内的通信系统以让不同车辆乘客相互通信。当坐在车辆中不同位置的人使用相同的通信系统时，在车辆中设置的不同的麦克风拾取不同乘客的音频信号。混音器将不同的麦克风的不同音频信号分量合并，以生成语音输出信号。为此，通信系统必须对不同的麦克风所检测到的不同信号分量进行加权，从而产生语音输出信号。信号分量的加权通常取决于时间，并取决于音频信号被记录的乘客的语音活动。在本领域已知的系统中，通过对用于某个车辆座位的麦克风或麦克风阵列所检测的音频信号进行处理而确定各个车辆座位的语音活动。在这些系统中，在通信系统的使用过程中对某个车辆座位的语音活动进行控制。可能乘客在会谈开始时没有讲话，但是在会谈过程中开始与其他人进行沟通。在所有的这些情况中，在整个会谈过程中系统需要确认是否可检测到某个车辆座位的语音信号。
由于某个麦克风会检测到其他车辆乘客的语音信号，所以这会导致语音信号的错误检测。这样的错误检测通常降低了实际上说话的乘客的权重，导致了语音输出信号的信号质量降低。另外，不同车辆座位的权重不设为零，从而避免经由通信系统传送乘客的自然发声。如果将预定车辆座位的权重设为零，那么将不会发送发声的起始部分。这是在已知的通信系统中，车辆座位的语音信号没有零权重的原因。
发明内容
从而，存在改进车辆通信系统的需求，使得语音输出信号反映车辆内的乘客的实际存在。该需求通过独立权利要求的特征而满足。在从属权利要求中，对本发明的优选实施例进行了说明。
根据本发明的第一方面，车辆通信系统包括适于检测不同车辆乘客的语音信号的多个麦克风。此外，设置了混音器，以将不同麦克风的音频信号分量进行合并，以产生语音输出信号。加权单元确定了产生的语音输出信号的音频信号分量的权重。根据本发明，加权单元根据关于车辆乘客的存在的非声音信息而确定信号分量的权重。非声音信息以高概率确定车辆乘客是否存在于某个车辆座位上。在现有技术的系统中，仅使用声学信息以确定不同信号分量的权重。然而，这些声学信息不能高概率地提供某个音频信号是否地来自预定车辆位置的信息。通过考虑非声音信息，可以确定车辆座位是否被占用。根据乘客是否出现在座位上，可通过考虑来自该车辆座位的信号分量或不考虑该车辆座位的信号分量而生成合成的语音输出信号。
根据本发明的实施例，使用了车辆座位压力传感器，并且加权单元根据来自该压力传感器的信号而确定音频信号分量的权重。压力传感器可以非常准确地确定乘客是否坐在车辆座位上。当预定车辆座位的压力传感器确定没有人坐在该座位上时，将该座位的信号分量的权重设置为零。在该实施例中，系统确定空座位并控制权重单元，将空座位的信号分量设置为零。
此外，可使用图像传感器提供的非声学信号。根据本发明的实施例，可使用图像传感器，权重单元根据来自图像传感器的信号而确定音频信号分量的权重。例如，可用相机为不同车辆座位照相。当在车辆座位上没有检测到乘客时，可将该车辆座位的麦克风的权重设置为零。可根据所检测到的声学信息而调节检测到乘客的车辆位置的权重。因此，由于没有语音信号的信号分量不用于产生合成输出信号，所以可提高合成语音输出信号的质量。当使用照相机时，还可控制照相机，以生成活动图像。这样，可从照相机的照片中确定人的语音活动，例如通过检测嘴唇的活动。该信息可用于检测被拍摄图片中的乘客的语音活动。由于区分乘客说话的时刻和乘客没有说话的时刻之间的区别更加容易，所以当通过图像信号确定座位上的乘客没有说话时，可以更有效的方式来抑制噪音。
根据本发明的另一方面，可将车辆通信系统的扬声器设置成适应于车辆乘客的存在。如果使用多个扬声器，那么可通过在不同扬声器发出的信号中引入时间延迟而将发出的声音指向特定方向。如果系统已知某个车辆座位没有被占用，则可为车辆中的一位乘客或多位乘客而优化车辆通信系统的扬声器。可通过扬声器所发出的任何音频信号完成音频信号的波束形成，可以是音乐或在与第三人通信的情况下的声音信号。
在车载通信系统中，将设置于靠近乘客的扬声器用于为该乘客回放信号。如果该座位没有被乘客占用，那么不需要车载通信系统的相应扬声器上播放该信号。因此，大大地降低了啸声的危险并提高了系统稳定性。
环绕音响系统用于为不同座位优化声音质量和声音效果。由于将效果展现给所有座位，所以通常质量上会有折衷。如果座位上没有乘客，那么不需要为该座位优化声音质量。因此，可进一步优化其它座位位置的质量。
通常将麦克风阵列用于检测不同车辆座位的音频信号。例如，可将两个或四个麦克风的麦克风阵列设置在车辆的前部，以获取来自驾驶员和前排座位其他乘客的语音信号。这些由一个麦克风阵列检测到的不同的信号被提供至波束形成单元，该波束形成单元结合从麦克风阵列检测到的信号，生成与每个车辆座位相关的车辆座位语音信号。
根据本发明的另一方面，提供了用于控制车辆通信系统的语音输出的方法，包括以下步骤。使用多个麦克风检测至少一位车辆乘客的语音信号。此外，为不同麦克风所检测到的不同语音信号分量进行加权，且将已加权的语音信号合并成为合成语音输出信号。根据本发明，根据关于车辆乘客的存在的非声音信息而确定不同语音信号分量的权重。例如，可使用座位压力传感器的信号来检测不同车辆座位位置上的乘客的存在和/或使用图像传感器的信号来检测不同车辆座位位置上的乘客的存在。当检测到预定车辆座位位置上没有乘客时，将该车辆座位位置的信号分量设为零。由于仅考虑有乘客的车辆座位位置的信号分量，所以这有助于提高所产生的语音输出信号的信号质量。
优选地，当使用麦克风阵列时，确定该车辆座位位置的音频信号分量，确定信号分量的权重，且为该车辆位置形成语音信号束。接着为不同座位方向执行波束形成。当检测到预定车辆位置上没有乘客时，将该未被占用的车辆位置的权重设为零。
根据在下文中说明的实施例，本发明的这些和其它方面将更加明显。
图1示出了考虑到非声音信息的车辆通信系统的示意图；图2是示出了用于确定增强的输出信号的不同步骤的流程图；和图3示出了为实际存在的车辆乘客优化声音输出的方法的流程图。
具体实施例在图1中，示出了车辆通信系统，其中使用关于乘客的出现的非声音信息而产生语音输出信号。通信系统包括用于获取乘客的音频信号的几个麦克风。例如，在本情况中，在车辆前方将四个麦克风设置成麦克风阵列110，用于检测驾驶员座位和其它前排乘客座位的语音信号。另外，麦克风111设置成检测坐在后排左侧的乘客的语音信号，并且麦克风112设置成获取坐在后排右侧的乘客的语音信号。阵列110的四个麦克风在波束形成器120中形成驾驶员的语音信号x1(t)。在波束形成器120中，将四个麦克风的信号进行处理，主要使用原自驾驶员的方向的信号。对于其它前排座位进行同样的处理，其中阵列110的四个麦克风的信号用于确定前排座位的波束形成器121的信号x2(t)。麦克风111和112分别获取后排的左侧和右侧座位的语音信号。在该情况中，仅将一个麦克风用于后座，因此不需要波束形成器单元。在降噪单元122，通过降噪算法而处理后排右手侧的语音信号。在降噪单元123，对麦克风111所检测到的语音信号进行相同的处理。
对于每个不同的车辆位置，确定累计的座位相关语音信号。在所示的实施例中，可检测四个不同的位置的语音信号。对于每位乘客，计算信号xp(t)。使用以下等式通过不同乘客信号xp(t)而计算产生的语音输出信号y(t)y(t)=Σp=1Pap(t)xp(t)]]>参与通信的乘客的最多数目是P，因子ap(t)作为通信系统的不同乘客的权重。从上面的等式可以看出，由于合成的输出信号应该由实际上发言的乘客的信号分量而产生，所以权重取决于时间。在加权单元130中确定不同信号分量的权重。在加权单元130中，计算不同信号分量的权重ap(t)，并将其提供给混音器140，混音器140混合不同的车辆座位语音信号，从而生成合成语音输出信号y(t)。此外，设置了乘客检测单元150，其使用与不同车辆座位位置的车辆乘客的存在相关的非声音信息。乘客检测单元可使用不同的传感器160，其检测在不同车辆座位上的乘客的存在。例如，传感器160可以是压力传感器，其通过在该座位上的重量而检测乘客的存在。此外，其可以使用相机，以从不同的车辆座位获取照片。当使用照相机时，可使用视频信息，用于通过检测嘴唇的运动而检测乘客的语音活动。当嘴唇运动且乘客说话时，该乘客的信号的权重增大，而实际上没有说话的乘客的权重减小。如图所示，当检测到对于前座右侧和后座左侧，车辆座位上没有乘客，那么可将与座位相关语音信号xp(t)的权重系数设为零。在所示的实施例中，这意味着将信号x2(t)和x4(t)的权重设为零，从而这些车辆座位的信号分量不用于输出信号y(t)。将空座位的信号分量的权重设为零。
结合图2，对计算改进的输出信号y(t)所需的不同的步骤进行说明。处理从步骤210开始。在步骤220，使用在车辆中设置的不同麦克风来检测语音信号。在步骤230，将麦克风110至112所检测到的音频信号进行合并，以生成每个车辆座位的与车辆座位相关的语音信号xp(t)(步骤230)。此外，在步骤240检测不同车辆座位的占用状态。在步骤250，根据该占用状态，将没有检测到乘客的信号分量设为零。这有助于避免使用麦克风所检测到的没有乘客就座的位置的信号分量。在将与座位相关的语音信号分量设为零之后，在步骤260将剩下的与座位相关的语音信号合并，并根据不同乘客的语音活动而分配权重。处理在步骤270结束。
结合图3，对如何利用关于车辆座位上的乘客的存在的信息来改进扬声器(图1中未示出)的音频信号输出进行了描述。在步骤310开始进行处理之后，可在320使用压力传感器或照相机或两者来检测不同车辆位置的占用状态。对于没有乘客占用的车辆位置，扬声器不产生声音输出。当使用几个扬声器时，可形成指向车辆座位中的一个的声束。当已知车辆座位中的一个没有被占用时，如，与驾驶员相邻的座位，那么可控制扬声器，以将声束指向被占用车辆座位(步骤330)。使用该波束形成，可将声音聚焦在车辆座位上就座的人。可将为空座位形成声束的权重设置为零。这还具有其它的优点，由于声音更精确地指向乘客的头部，所以用于获取距离通常为30至70厘米的乘客的语音信号的麦克风较少地从扬声器获取发出的声音。在步骤340，处理结束。
总而言之，由于能够可靠地排除没有乘客存在的信号分量，本发明提供了具有增强的语音输出信号的系统以及方法。不需要检查与没有乘客占用的车辆座位相邻设置的麦克风所检测的信号分量。因此，仅需考虑较少的信号以计算输出信号，并可避免使用其他乘客的麦克风所检测到的信号分量。
权利要求
1.一种车辆通信系统，包括多个麦克风(110、111、112)，其适于检测不同车辆乘客的语音信号，混音器(140)，其将不同麦克风的音频信号分量合并成为合成语音输出信号，加权单元(130)，其确定所述合成语音输出信号的所述音频信号分量的权重，其中所述加权单元考虑关于车辆乘客存在的非声音信息而确定信号分量的权重。
2.根据权利要求1的车辆通信系统，其特征在于还包括车辆座位压力传感器(160)，其中所述加权单元考虑来自所述压力传感器的信号而确定所述音频信号分量的所述权重。
3.根据权利要求1或2的车辆通信系统，其特征在于还包括图像传感器，其中所述加权单元考虑来自所述图像传感器的信号而确定所述音频信号分量的所述权重。
4.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的车辆通信系统，其特征在于还包括用于输出音频信号的多个扬声器，不同扬声器的使用取决于关于所述车辆乘客的存在的所述信息。
5.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的车辆通信系统，其特征在于所述图像传感器检测车辆乘客的所述语音活动。
6.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的车辆通信系统，其特征在于还包括波束形成单元，所述波束形成单元对从车辆座位上就座的一位乘客获取语音信号的多个麦克风所检测的信号进行合并而生成车辆座位语音信号。
7.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的车辆通信系统，其特征在于如果在预定车辆座位位置没有检测到乘客的存在，则所述加权单元将所述车辆位置的所述信号分量的权重设为零。
8.一种车辆通信系统，包括多个麦克风，其适于检测不同车辆乘客的语音信号，混音器，其将不同麦克风的音频信号分量合并成为合成语音输出信号，座位占用检测单元，其检测未被占用的车辆座位的存在，加权单元，其确定所述合成语音输出信号的所述音频信号分量的权重，其中所述加权单元将未被占用的座位的音频信号分量的权重设为零。
9.一种车辆通信系统的语音输出的控制方法，包括以下步骤使用多个麦克风(110、111、112)来检测至少一位车辆乘客的语音信号，对不同麦克风所检测到的语音信号分量进行加权，将加权的语音信号分量合并成为合成语音输出信号，其中考虑关于车辆乘客的存在的非声音信号而确定不同语音信号分量的权重。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括确定不同车辆座位乘客位置的音频信号分量的步骤，其中为不同车辆座位位置确定信号分量的权重。
11.根据权利要求10所述的方法，其中当检测到预定车辆座位位置上没有乘客时，将所述车辆座位位置的所述信号分量的权重设置为零。
12.根据权利要求9至11中任一权利要求所述的方法，其中所述合成语音信号用于车辆部件的语音控制操作，外部用户以及至少两位车辆乘客的电话会议，和/或不同车辆乘客彼此之间的通信。
13.根据权利要求9至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包括将所述麦克风所检测到的不同的加权信号分量加到所述合成语音输出信号的步骤。
14.根据权利要求9至13中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包括根据关于预定车辆位置的车辆乘客的存在的非声音信息而控制经由多个扬声器的音频信号输出的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于对于已经确定乘客位于该位置的所述车辆座位位置，优化经由所述扬声器的音频信号输出。
16.根据权利要求9至15中任一权利要求所述的方法，其中对座位压力传感器的信号进行检测，用于检测乘客的存在。
17.根据权利要求9至16中任一权利要求所述的方法，其中对图像传感器的信号进行检测，用于检测乘客的存在。
18.根据权利要求9至17中任一权利要求所述的方法，其特征在于还包括考虑来自所述图像传感器的信号而检测车辆乘客的语音活动的步骤。
19.一种用于对车辆通信系统的语音输出进行控制的方法，包括以下步骤使用多个麦克风(110、111、112)检测至少一位车辆乘客的语音信号，对不同麦克风所检测到的语音信号分量进行加权，将加权的语音信号分量合并成为合成语音输出信号，检测未被占用的座位的存在，其中将所述未被占用的座位的信号分量的权重设置为零。
全文摘要
本发明涉及车辆通信系统，包括多个麦克风(110、111、112)，其设置成检测不同车辆乘客的语音信号；混音器(140)，其将不同麦克风的音频信号分量结合为合成语音输出信号；加权单元(130)，其为合成语音输出信号确定音频信号分量的权重，其中所述加权单元考虑关于车辆乘客存在的非声音信息而确定信号分量的权重。
文档编号H04R3/00GK101064975SQ200710104708
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月25日 优先权日2006年4月25日
发明者M·布克, T·豪利克, G·U·施密特 申请人:哈曼贝克自动系统股份有限公司