CN101855120A - 用于在车辆中接收可听输入的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的方向盘系统。所述方向盘系统包含安装在方向盘中的第一麦克风和安装在所述车辆中的第二麦克风。所述第一和第二麦克风各自经配置以接收可听输入。所述可听输入包含口头命令组分和噪声组分。所述方向盘系统还包含控制器，其经配置以通过确定在所述第一麦克风处接收到的所述噪声组分与在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分异相而识别所述噪声组分。所述控制器经配置以从所述可听输入中消除所述噪声组分。

Description

用于在车辆中接收可听输入的系统和方法

相关申请案的交叉参考

本申请案是2008年6月20日申请的第12/213,591号美国专利申请案的部分接续申请案，且还主张(2007年11月13日申请的)第60/996,351号和(2008年1月4日申请的)第61/006,298号美国临时申请案的优先权和权益，上述申请案中的每一者以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及用于在车辆中接收可听输入的系统和方法的领域。更具体来说，本发明涉及具有至少一个麦克风且经配置以处理可听输入的方向盘。

背景技术

已部署通信方向盘装置，其中可主要通过图标向驾驶者显示多种信息消息。这些消息包含多种警告消息、关于即将到来的地标的信息消息和导航命令等。举例来说，参看美国公开申请案US20060070795和WIPO公开案W02006076903以及W02006076904(所有三个申请案均以引用的方式并入本文中)。

车辆可包含麦克风以使用语音辨识算法提供或控制额外特征(例如，免提电话使用、导航控制等)。业界中十分关注于改进并精细化语音辨识，但在使此些系统充分可靠用于汽车使用仍存在显著挑战。举例来说，汽车内或外部的其它语音和噪声源可混淆对驾驶者的语音的检测。当前，输入装置(麦克风)可包含在车辆的仪表面板(IP)或顶篷内。需要一种用于过滤掉道路噪声、汽车噪声、其它占用物和其它噪声以用于语音辨识的系统和方法。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种用于车辆的方向盘系统。所述方向盘系统包含安装在方向盘中的第一麦克风和安装在所述方向盘或所述车辆中的所述第一麦克风相对附近处的其它位置中的第二麦克风。所述第一和第二麦克风各自经配置以接收可听输入。所述可听输入包含口头命令组分和噪声组分。所述方向盘系统还包含控制器，其经配置以通过确定在所述第一麦克风处接收到的所述噪声组分与在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分异相而识别所述噪声组分。所述控制器经配置以从所述可听输入中消除所述噪声组分。

本发明的另一实施例涉及一种用于消除由经配置以接收口头命令的车辆系统接收到的噪声的方法。所述车辆系统包含第一麦克风、第二麦克风和控制器。所述方法包含在所述第一麦克风处接收可听输入以及在所述第二麦克风处接收可听输入的步骤。所述可听输入包含口头命令组分和噪声组分。所述方法还包含通过确定在所述第一麦克风处接收到的所述噪声组分与在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分异相而识别所述噪声组分的步骤。所述方法还包含使用所述控制器从所述可听输入中消除所述噪声组分的步骤。

将理解，上述一般描述和以下详细描述仅为示范性的和阐释性的，且不限制所主张的本发明。

附图说明

通过以下描述、所附权利要求书和下文简要描述的图式中所展示的随附示范性实施例，将明白本发明的这些和其它特征、方面和优点。

图1是根据示范性实施例的车辆驾驶舱的透视图。

图2是根据示范性实施例的包含显示器的方向盘的示意图。

图3是根据示范性实施例的图2的显示器的更详细示意图。

图4是根据示范性实施例的从各种源接收可听输入的图2的方向盘的示意图。

图5是根据示范性实施例的方向盘系统的框图。

图6是根据示范性实施例的在图5的方向盘系统中消除噪声的方法的流程图。

图7是根据另一示范性实施例的在图5的方向盘系统中消除噪声的方法的更详细流程图。

图8是根据另一示范性实施例的在图5的方向盘系统中消除噪声的方法的流程图。

具体实施方式

参看图1，车辆驾驶者可从驾驶舱10操作车辆。驾驶舱10包含方向盘12和控制器14。所述驾驶者可旋转所述方向盘以转动车辆车轮且在所要方向上将所述车辆转向。方向盘12还可经配置以例如在一个或一个以上麦克风处接收可听输入，包含口头命令。可由控制器14使用语音辨识软件来解析并解译或辨识所述口头命令。控制器14可随后将表示所述口头命令的电子信号发送到车辆系统(例如，音频系统、导航系统、车辆总线接口、仪表面板电子元件等)，或发送到经由有线或无线连接耦合到车辆的电子装置(例如，蜂窝式电话、个人导航装置(PND)、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器等)。电子信号可致使车辆系统或电子装置执行特定任务或操作。举例来说，用户可提供口头命令来在耦合的蜂窝式电话上拨打电话号码、将目的地信息提供到导航系统或个人导航装置、调整便携式媒体播放器或音频系统的音量或媒体等。

方向盘12还可经配置以将与车辆状态或耦合的电子装置有关的消息(例如，视觉消息、可听消息等)提供到驾驶者。控制器14可基于与口头命令相关的数据和/或从车辆系统或电子装置接收到的数据而产生消息。所述消息还可为与导航有关(例如如何通过或操纵拐角、何处转向等)、与免提电话呼叫有关、与音频系统有关等的消息。根据各种示范性实施例，方向盘12可为可由驾驶者使用以将车辆转向且能够从驾驶者接收命令和/或向驾驶者提供消息的任何方向盘。根据各种示范性实施例，控制器14可为模拟控制器、数字控制器、软件控制器或其任何组合。根据某些示范性实施例，控制器14可集成到方向盘12中。

参看图2到图3，根据某些示范性实施例，方向盘12可包含显示器16，以用于向驾驶者提供消息。显示器一般包含显示器部分18、20和22。

显示器部分18经配置以显示或照明图标24以指示驾驶者应操纵或转向车辆的方向。图标24可具有固定的形状和尺寸或指示转向角的可变形状和尺寸。可变形状的图标可随着车辆接近或前进通过操纵而改变形状。图标24可具有单个色彩、用户可配置的色彩或基于操纵的程度或激烈度而变化的多个色彩。举例来说，绿色图标可指示可以当前速度实现操纵，黄色图标可指示以当前车辆速度操纵可能为不安全的，且红色图标可指示以当前速度操纵不安全。图标24可具有固定的光强、用户可配置的光强，或随着操纵的程度或激励度而变化的光强。举例来说，较不强烈的图标可指示可以当前速度实现操纵，而较强的图标可指示应降低速度。

虽然显示器部分18展示为包含单个图标，但根据其它示范性实施例，可显示多个图标。根据其它示范性实施例，显示器部分18可经配置以向驾驶者提供与车辆系统的状态或附接的电子装置有关的图形和/或文本消息(例如，媒体回放信息、更详细的导航信息、电话呼叫信息等)。显示器部分18可包含多个LED(有机或无机)、LCD显示器、TFT显示器、白炽灯、等离子体显示器，和/或CRT显示器。

根据某些示范性实施例，可经由通过有线或无线车辆网络(CAN总线或其它任何其它车辆总线)之间的连接发送在方向盘12与车辆系统或电子装置之间交换的信息。现在常规上在汽车应用中支持蓝牙无线技术以用于“免提”电话和其它电子装置连接，且存在可使用的若干其它无线协议，包含WiFi标准或另一有限距离、低功率标准。

一旦已启用手机或PDA，驾驶者便可使用方向盘12与手机或PDA交互以接收呼叫/作出呼叫，而不与手机进行直接触觉交互。手机(或具有蓝牙收发器的例如袖珍手机、PDA或PND的后继市场装置)可建置于汽车中。所述装置可经由手机网络进行无线连接，且可处置所有传入和传出的呼叫。同样，到导航装置的连接可促进驾驶者在无任何触觉交互的情况下的免提使用。驾驶者可通过在麦克风26处接收到的口头命令的语音辨识而起始呼叫或接受呼叫。麦克风26可定位在方向盘12上的任何地方。

根据某些示范性实施例，导航系统可收容在方向盘12内。导航系统可向车辆的驾驶者提供逐向方向。可通过在麦克风26处接收到的口头命令将目的地信息输入到导航系统中，而无需在方向盘12上放置键盘、跟踪球或不便的额外开关。将数据输入在手机或PDA上，且随后通过蓝牙或其它无线链路传输到方向盘12。或者，导航装置无需完全集成到方向盘12中。其也可为从手机/PDA接收目的地信息的独立的后继市场导航装置。因此，手机/PDA将通过方向盘12使用双向无线系统链接到单独的PND。到手机的链路可在显示器16上提供呼叫者ID信息，或可使驾驶者能够通过手机/PDA/黑莓经由口头命令接受或拒绝电话呼叫。

还可从其它车辆传感器将信息提供到导航系统。举例来说，从车辆传感器确定的主车辆偏航率和速度数据可提供到导航系统(内部导航系统或后继市场导航系统)以供导航系统使用。举例来说，导航系统可在GPS数据不再可用的情况下使用车辆传感器数据对车辆位置进行推算定位型分析。车辆传感器和导航系统两者均可连接到CAN总线，使得可经由数据总线将信息传递到导航系统且从导航系统传递信息。或者，车辆传感器数据可经由汽车网络(例如，数据总线)传递到CSW，且使用无线协议(例如，蓝牙)与导航系统进行传输/交换。

方向盘12的一个示范性实施例在方向盘转向远离垂直或12点竖直位置时使显示器16渐暗。可调整或改变显示器16的亮度以向驾驶者提供关于即将到来的转向或需要引起驾驶者注意的其它问题的提示。当转动盘时可使显示器16渐暗以减少驾驶者的分心，且当方向盘返回到笔直或垂直的位置时，提高显示器的光强。可通过使用转向角传感器、转向角速率传感器、倾角传感器或其它惯性传感器来作出对转动方向盘的检测。

从车辆内或外部的所有其它语音和噪声源中检测驾驶者语音可具挑战性。将麦克风26放置在驾驶者在一般的驾驶期间(即，驾驶者看着道路)面向的位置中可导致来自驾驶者的语音命令基于驾驶者的嘴与麦克风之间的视线而具有最高可能的振幅(语音强度)。

参看图4，方向盘可包含多个麦克风28和30以提供立体声输入且使得方向盘12能够提供或控制额外的特征。大体上与方向盘12的中心线等距定位的两个麦克风28、30的使用可进一步改进检测到的语音振幅。如果驾驶者32面向前且转向角处于典型的驾驶范围(几乎0度)内，那么到达每一麦克风28、30处的口头命令34在相位上非常接近。然而，对于在麦克风28、30中的每一者处接收到的其它声音，例如来自乘客38的噪声36和其它噪声40(例如，来自道路、引擎、风扇、风等)，相位是不同的，因为噪声源是不等距地导向麦克风28、30。立体声噪声消除技术可用于从立体声麦克风28、30净化驾驶者32的语音或口头命令34，以改善输入到控制器14的语音辨识软件中的可听输入。因为噪声36、40被检测为异相，且口头命令34被检测为同相，所以控制器14可从口头命令34消除或除去噪声36、40的至少一部分。

参看图5，框图进一步说明在方向盘12中使用立体声麦克风28、30以接收含有口头命令34组分和噪声36、40组分的可听输入42。控制器14在信号处理模块46处从每一麦克风28、30接收表示可听输入42的电信号。信号处理模块44比较输入组分的相位以识别口头命令34组分和/或噪声36、40组分。一旦识别口头命令34和噪声36、40，信号处理模块44可至少部分消除噪声36、40组分，且产生表示口头命令34的电信号46。语音辨识模块48接收信号46并基于信号46确定待执行的任务或操作。

根据一个示范性实施例，语音辨识模块48可使用无线通信模块50经由无线通信链路(例如，蓝牙、WiFi等)与电子装置52(例如，手机、PDA、PND、便携式媒体装置等)介接和通信。语音辨识模块可指令电子装置52执行操作，例如与电话呼叫(例如，拨打、挂断、发送/接收文本消息等)、媒体回放(例如，选择媒体、调整回放等)、数据管理(例如，口述备忘录或笔记、更新/检视日历、建立因特网连接等)、或导航(例如，输入目的地、请求关注点等)有关的操作。

根据另一示范性实施例，语音辨识模块48可使用车辆总线接口54以经由车辆总线(例如，CAN总线)与车辆系统或装置56(例如，导航系统、音频系统、仪表面板电子元件等)介接和通信。语音辨识模块可指令车辆系统或装置56执行操作，例如与媒体回放(例如，选择媒体、调整回放、调整音量等)或导航(例如，输入目的地、请求关注点等)有关的操作。

当以较高角度转动方向盘12时，两个麦克风28、30可能不再与驾驶者32等距，且语音辨识模块48可能难以检测到口头命令34，因为到每一麦克风28、30的输入不再同相。车辆一般包含电子稳定控制(ESC)系统，且许多ESC系统使用转向角传感器58来辅助计算车辆稳定性。来自转向角传感器58的转向角信息可用于补偿驾驶者与每一麦克风28、30之间的导致口头命令34异相的范围距离。基于转向角，信号处理模块44可确定口头命令34的预期相位差，且使预期相位差与可听输入42的组分匹配，以识别口头命令34组分并消除噪声36、40组分。虽然所描述的转向角传感器58是ESC系统的一部分，但根据其它示范性实施例，转向角传感器58可为独立的转向角传感器。

应注意，根据各种示范性实施例，信号处理模块、语音辨识模块48、无线通信模块50和车辆总线接口54可各自包含模拟电路、数字电路和/或软件。虽然麦克风28、30和控制器14展示为包含在方向盘12中，但根据其它示范性实施例，控制器14可处于方向盘12的外部，或麦克风28、30可定位在方向盘12的外部。如果麦克风28、30不定位在方向盘12上，那么控制器14可基于定位来确定口头命令的预期相位差。

参看图6，展示用于从由方向盘12接收到的可听输入42中消除噪声36、40的方法600。在步骤602处，麦克风28、30中的一者接收可听输入42，且在步骤604处，麦克风28、30中的另一者接收可听输入42。应注意，虽然麦克风28、30被说明为在不同时期接收可听输入42，但每一麦克风28、30可大体上同时接收可听输入42。控制器接收表示可听输入42的电子信号。在步骤606处，控制器14随后通过确定在第一麦克风处接收到的噪声组分的相位不同于在第二麦克风处接收到的噪声组分的相位而识别噪声36、40组分。在步骤608处，控制器从可听输入42中至少部分消除所识别的噪声36、40组分，从而留下口头命令34组分。应注意，根据其它示范性实施例，可通过非常低的差异来识别口头命令34组分(而不是识别噪声36、40组分)，且控制器14可消除掉所有其它组分。

参看图7，展示用于从由方向盘12接收到的可听输入42中消除噪声36、40的方法700。在步骤702处，麦克风28、30中的一者接收可听输入42，且在步骤704处，麦克风28、30中的另一者接收可听输入42。应注意，虽然麦克风28、30被说明为在不同时期接收可听输入42，但每一麦克风28、30可大体上同时接收可听输入42。控制器接收表示可听输入42的电子信号。在步骤706处，控制器14确定接收到的口头命令34的相位。在步骤708处，控制器14比较两个相位以找出非常小的差异且识别接收到的组分是口头命令34。在步骤710处，控制器14确定接收到的噪声36、40的相位。在步骤712处，控制器14比较两个相位以找出差异且识别接收到的组分是噪声36、40。在步骤714处，控制器14随后基于步骤708和712的比较而识别噪声36、40组分。在步骤716处，控制器从可听输入42中至少部分消除所识别的噪声36、40组分，从而留下口头命令34组分。

应注意，根据其它示范性实施例，可通过非常低的差异来识别口头命令34组分(而不是识别噪声36、40组分)，且控制器14可消除所有其它组分。根据其它示范性实施例，方法700可仅确定和比较口头命令34或噪声36、40的相位。应注意，虽然控制器14被说明为在噪声36、40之前确定和比较口头命令34的相位信息，但控制器14可以任何次序或同时地确定和/或比较口头命令34和噪声36、40的相位信息。

参看图8，展示用于从由方向盘12接收到的可听输入42中消除噪声36、40的方法800。在步骤802处，麦克风28、30中的一者接收可听输入42，且在步骤804处，麦克风28、30中的另一者接收可听输入42。应注意，虽然麦克风28、30被说明为在不同时期接收可听输入42，但每一麦克风28、30可大体上同时接收可听输入42。控制器接收表示可听输入42的电子信号。在步骤806处，控制器从转向角传感器58接收转向角信号。来自转向角传感器58的转向角信号可用于补偿驾驶者与每一麦克风28、30之间的导致口头命令34异相的范围距离。基于转向角，信号处理模块44可确定口头命令34的预期相位差，且使预期相位差与可听输入42的组分匹配，以识别口头命令34组分并消除噪声36、40组分。在步骤808处，控制器14随后通过确定在第一麦克风处接收到的噪声组分的相位不同于在第二麦克风处接收到的噪声组分的相位而识别噪声36、40组分。在步骤810处，控制器从可听输入42中至少部分消除所识别的噪声36、40组分，从而留下口头命令34组分。应注意，根据其它示范性实施例，可通过非常低的差异来识别口头命令34组分(而不是识别噪声36、40组分)，且控制器14可消除所有其它组分。还应注意，转向角传感器58还可用于图7的方法700中。

作为上文所描述的那些示范性实施例的替代性实施例，所述系统可包含定位在方向盘的毂或中心线附近的单个麦克风。或者，一个或一个以上麦克风可定位在方向盘的轮缘上。根据制造和操作问题，麦克风可定位在方向盘上的任何合适位置处。

根据另一示范性实施例，例如图1中所展示的以及例如图6和图7中所提及的第一和第二麦克风可定位在车辆的不同组件上。举例来说，根据一个示范性实施例，一个或一个以上麦克风可定位在方向盘上，且一个或一个以上麦克风可定位在仪表面板或车辆占用者附近的其它便利安装位置上。因此，用于消除噪声组分的系统和方法可基于定位在不同车辆组件上的麦克风。

已参考示范性实施例描述了本发明，然而，所属领域的技术人员将认识到，在不脱离所主张的标的物的精神和范围的情况下，可作出形式和细节上的改变。举例来说，虽然可能已将不同的实例实施例描述为包含提供一个或一个以上益处的一个或一个以上特征，但预期在所描述的实例实施例中或在其它替代性实施例中，所描述的特征可彼此交换或彼此组合。因为本发明的技术相对复杂，所以不可预见技术上的所有改变。参考实例实施例而描述且在所附权利要求书中陈述的本发明显然希望尽可能广。举例来说，除非另有规定，否则叙述单个特定元件的权利要求也涵盖多个此类特定元件。

还重要的是应注意到如优选和其它示范性实施例中所展示的元件的构造和布置仅是说明性的。虽然在本发明中仅已详细描述了一定数目的实施例，但检视本发明的所属领域的技术人员将容易了解，在本质上不脱离所叙述的标的物的新颖教示和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状以及比例、参数值、安装布置、材料的使用、色彩、方位等上的变化)。举例来说，展示为一体形成的元件可能由多个零件构造，或展示为多个零件的元件可能一体形成，可颠倒或以其它方式改变组合件的操作，可改变系统的结构和/或部件或连接器或其它元件的长度或宽度，可改变在元件之间提供的调整或附接位置的性质或数目。应注意，系统的元件和/或组合件可由提供充分强度或耐用性的广泛多种材料中的任一者构造。因此，希望所有此些修改包含在本发明的范围内。在不脱离本标的物的精神的情况下，可在优选和其它示范性实施例的设计、操作条件和布置中作出其它替代、修改、改变和省略。还应注意，可在多种步骤或步骤序列中的任一者中执行所揭示的方法，且所揭示的方法可包含比所说明的方法多或少的步骤。

Claims (20)

1.一种用于车辆的方向盘系统，其包括：

第一麦克风，其安装在方向盘中；

第二麦克风，其安装在所述车辆中，所述第一和第二麦克风各自经配置以接收可听输入，所述可听输入包括口头命令组分和噪声组分；以及

控制器，其经配置以通过确定在所述第一麦克风处接收到的所述噪声组分与在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分异相而识别所述噪声组分，所述控制器经配置以从所述可听输入中消除所述噪声组分。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二麦克风安装在所述方向盘上，且所述第一和第二麦克风与所述方向盘的中心是等距的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述噪声组分来自车辆乘客、道路噪声、引擎噪声、风扇噪声、风噪声和所述车辆外部的其它噪声中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述口头命令是用于控制电子装置的命令。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述电子装置是蜂窝式电话、个人导航装置、便携式媒体播放器和个人数字助理中的至少一者。

6.根据权利要求4所述的设备，其中所述电子装置是车辆控制系统。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述车辆控制系统是集成音频系统、集成导航系统、车辆总线接口和仪表面板电子元件中的至少一者。

8.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制器经由无线连接与所述电子装置通信。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器基于来自转向角传感器的输入而消除所述噪声组分。

10.一种用于从由经配置以接收口头命令的车辆系统接收到的可听输入中消除接收到的噪声的方法，所述车辆系统包含第一麦克风、第二麦克风和控制器，所述方法包括以下步骤：

在所述第一麦克风处接收所述可听输入；

在所述第二麦克风处接收所述可听输入，所述可听输入包括口头命令组分和噪声组分；

使用所述控制器通过确定在所述第一麦克风处接收到的所述噪声组分的相位不同于在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分的相位而识别所述噪声组分；以及使用所述控制器从所述可听输入中消除所述噪声组分。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述车辆系统是方向盘。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一和第二麦克风与所述方向盘的中心是等距的。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述噪声组分来自车辆乘客、道路噪声、引擎噪声、风扇噪声、风噪声和所述车辆外部的其它噪声中的至少一者。

14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括以下步骤：

使用所述控制器基于所述口头命令而产生电子控制信号；以及

经由通信链路将所述电子信号从所述控制器发送到电子装置，所述控制信号用于控制所述电子装置的功能。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述电子装置是蜂窝式电话、个人导航装置、便携式媒体播放器和个人数字助理中的至少一者。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述电子装置是车辆控制系统。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述车辆控制系统是集成音频系统、集成导航系统、车辆总线接口和仪表面板电子元件中的至少一者。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述通信链路是无线通信链路。

19.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括以下步骤：

在所述控制器处从转向角传感器接收转向角信号，所述转向角信号用于消除所述噪声组分。

20.根据权利要求10所述的方法，其中所述识别所述噪声组分的步骤包括以下步骤：

使用所述控制器确定在所述第一麦克风处和在所述第二麦克风处接收到的所述口头命令组分的相位；

使用所述控制器比较在所述第一麦克风处和在所述第二麦克风处接收到的所述口头命令组分的所述相位；

使用所述控制器确定在所述第一麦克风处和在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分的相位；以及

使用所述控制器比较在所述第一麦克风处和在所述第二麦克风处接收到的所述噪声组分的所述相位；以及

使用所述控制器确定所述噪声组分的所述经比较的相位是不同的。

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