CN105794184A - 信息娱乐系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的信息娱乐系统，其可包括可控音频再现装置，所述音频再现装置被配置来固定于所述车辆中且在控制信号的控制下在声学上再现音频信号。其还可包括：便携装置，其可在所述车辆中自由地移动且被配置来为所述音频再现装置提供所述音频和控制信号；以及所述便携装置与所述音频再现装置之间的无线连接，其被配置来将所述音频和控制信号从所述便携装置传输至所述音频再现装置。所述音频再现装置具有放大率、静态功耗和最大输出功率，其中的至少一个可由所述便携装置经由所述控制信号控制。

Description

信息娱乐系统
技术领域
本文描述的实施方案涉及一种信息娱乐系统，特定来说，涉及一种用于车辆的信息娱乐系统。
发明背景
信息娱乐是指提供信息和娱乐的组合的一种媒体。有时称作“车载娱乐”或“车载信息娱乐”的车辆中的信息娱乐系统是安装于车辆或其它形式的交通工具中以提供包括(例如)收音机、电视、MP3、汽车导航或其它信号和信息处理(诸如环绕声)的音频或视听信息娱乐的硬件装置的集合。
有时称作“盖板”或“接收器”的头部单元是车辆中的信息娱乐系统或家庭影院系统的组件，其为电子媒体系统的多种组件提供统一硬件接口。头部单元是车辆声音系统的核心。头部单元给予用户对车辆娱乐媒体(诸如数字音频广播(DAB)收音机、模拟调幅/调频(AM/FM)收音机、MP3、全球定位系统(GPS)导航、蓝牙等等)的控制权。头部单元还将对详细音频功能(诸如音量、扬声器平衡、扬声器消退、低音、高音、均衡化(EQ)等等)的精确控制权提供给用户。许多公司正将更多前进系统整合至车辆头部单元中而可控制车辆功能(诸如门铃)且甚至提供车辆数据(诸如故障警报和里程表信息)；因此，这样的头部单元用作次级仪表面板。通常位于仪表盘中央的现代头部单元将固定于车辆中的电子封装与容纳图形用户界面的可拆卸面板密集地整合。因为头部单元较昂贵且因此是盗窃的常见目标，所以许多头部单元整合至车辆警报系统中。
发明概要
一种用于车辆的信息娱乐系统可包括可控音频再现装置，其被配置来固定于车辆中且在控制信号的控制下在声学上再现音频信号。其还可包括：便携装置，其可在车辆中自由地移动且被配置来为音频再现装置提供音频和控制信号；以及便携装置与音频再现装置之间的无线连接，其被配置来将音频和控制信号从便携装置传输至音频再现装置。音频再现装置具有放大率、静态功耗和最大输出功率，其中的至少一个可由便携装置经由控制信号控制。
其它系统、方法、特征和优点在所属领域技术人员检查下图和详细描述之后将是或将变得显而易见。旨在所有这样的额外系统、方法、特征和优点包括于这个描述中，在本发明的范围内且受以下权利要求书保护。
附图简述
可以参考以下附图和描述更好地理解系统。图中的组件并不一定按比例绘制，而是强调图示本发明的原理。而且，在图中，在全部不同视图中，相似参考数字指定对应部件。
图1是图示具有音频再现装置和便携装置的示例性信息娱乐系统的方块图。
图2是图示汽车中的图1的信息娱乐系统的应用的示意图。
图3是可应用于图1的信息娱乐系统的采用乘法器的示例性可控放大器的电路图。
图4是可应用于图1的信息娱乐系统中的示例性可控滤波器的电路图。
图5是可应用于图1的信息娱乐系统中的第一示例性功率驱动器级的电路图。
图6是可应用于图1的信息娱乐系统中的第二示例性功率驱动器级的电路图。
图7是图示用于控制图6的功率驱动器级的作为一段时间内的振幅的软化控制信号的示意图。
具体实施方式
参考图1，信息娱乐系统可以包括可以固定于车辆(未示出)中的可控音频再现装置1和可在车辆中自由移动的便携装置2。音频再现装置1旨在于控制信号CS的控制下在声学上再现音频信号AS，且便携装置2可以被配置来为音频再现装置1提供音频信号AS和控制信号CS。
可控音频再现装置1和便携装置2可以通过无线链路3彼此连接以将音频信号AS和控制信号CS从便携装置2传输至音频再现装置1。无线链路3可以包括传输器和接收器，其在本案例中实施为收发器4和5以建立还允许将信号从音频再现装置1传输至便携装置2的双向连接。如所示，收发器4可以整合至音频再现装置1中，且收发器5可以整合至便携装置2中。或者，收发器4和5的一个或两个可以分离于音频再现装置1和便携装置2配置。收发器4和5可以采用用于使用无线传输(诸如无线局域网(WLAN)、无线以太网(Wi-Fi)或蓝牙)在短距离内交换数据的任何已知方法和标准。
例如，蓝牙在全球免执照工业、科学和医疗(ISM)2.4GHz的短距离射频带中的2,400至2,483.5MHz的范围中操作。传输数据分为数据包且各个数据包在79个指定的蓝牙信道中的一个上传输。各个信道具有1MHz的带宽。第一信道开始于2,402MHz且以1-MHz步阶继续升至2,480MHz。蓝牙是具有主从结构的基于数据包的协议。一个主设备在微微网中可以与至多七个从设备通讯，所述微微网是所有装置共享主设备时钟的自组计算机网络。蓝牙提供在装置(诸如移动电话、电话、膝上型计算机、全球定位系统(GPS)接收器、音乐播放器等等)之间连接且交换信息的安全方法。可发现模式中的任何蓝牙装置按需传输装置名称、装置类别、服务列表和一些技术信息。任何装置可以执行任何查询以找到所连接的其它装置，且任何装置可以被配置来响应于这样的查询。但是，如果试图连接的装置知道装置地址，那么其总是响应于直接连接请求且传输以上提及的信息(如果请求的话)。装置服务的使用可能要求由其拥有者配对或接受，但是连接自身可由任何装置起始且保持直至其超出范围。一些装置每次只连接至一个装置；连接至以上装置防止其连接至其它装置或出现于查询中直至其与第一装置断开连接。每个装置具有唯一48位元地址。但是，这些地址一般未示出于查询中。
经由蓝牙提供的许多服务将允许连接方控制蓝牙装置。因为安全原因，有必要能够辨识特定装置且因此实现允许哪些装置连接至给定蓝牙装置的控制。同时，对于蓝牙装置有用的是(例如)能够只要其一在范围中，就在无用户干预下建立连接。为了解决这个冲突，蓝牙使用称作绑定的过程，且绑定通过称作配对的过程创建。配对过程由来自用户的创建绑定的特定请求触发或其在连接至其中因为安全原因，要求装置身份的服务时自动触发。这些两个案例分别称作“专用绑定”和“一般绑定”。配对一般涉及一些程度的用户交互。这个用户交互是确认装置身份的基础，一旦配对成功完成确认就结束，当绑定形成于两个装置之间时，可使那两个装置将来彼此连接而无需要求配对过程确认装置的身份。如果期望，那么稍后可由用户移除绑定。在配对过程期间，涉及的两个装置通过创建称为链路密钥的共享秘密来建立关系。如果链路密钥存储于两个装置中，那么这两个装置可称为配对或绑定。在本案例中，假设无线链路3是蓝牙连接且两个传输器4和5配对且绑定。
在可控音频再现装置1中，在本案例中为立体音频信号的音频信号AS和至少允许控制音频再现装置1的特性(诸如音频信号放大率、波普特性、静态功耗和最大输出功率)的控制信号CS由收发器4从接收的调制信号恢复。立体声音频信号AS供应至两个延迟线6A和6B，其在此处延迟了足够时间量以允许控制信号CS控制以上提及的特性。延迟音频信号AS供应至前置放大器7A和7B，其放大率可由控制信号CS控制。通过前置放大器7A和7B，可控制总放大率。通过连接于前置放大器7A和7B的下游的可控滤波器8A和8B，可以控制每个频率下的放大率。可控滤波器8A和8B可以具有至少两个可控频率范围(例如，低音和高音)或多个频率范围(信道)，诸如均衡器滤波器库。或者，可以经由可控滤波器8A和8B通过以相同方式控制所有滤波器范围来控制总放大率，使得可以省略可控前置放大器7A和7B。功率驱动器级9A和9B连接于可控滤波器8A和8B的下游以及扬声器10A和10B的上游。功率驱动器级9A和9B具有可由便携装置经由控制信号CS控制的静态功耗和最大输出功率。下文参考图3至图6更详细地解释示例性前置放大器、可控滤波器和可控功率驱动器级。
在本实例中，麦克风11经由可由传输器4通过控制信号CSM控制的麦克风前置放大器12连接。来自麦克风11的音频信号ASM由传输器4处理且经由无线链路3从可控音频再现装置1传输至便携装置2。
可控音频再现装置1还可包括可控开关13，其由传输器4控制且在传输器4的控制下连接前置放大器7A和7B、可控滤波器8A和8B、功率驱动器输出级9A和9B、麦克风11以及麦克风前置放大器12以供应本案例中称作参考电势的电压US、接地G。
便携装置2除了已经提及的收发器5之外可以包括：控制单元14；和图形用户界面(GUI)15，其包括显示器；键盘16；存储器17；远场射频收发器18，诸如GSM或类似物；和电池19，其为便携装置2提供电源供应。远场射频收发器18提供(例如)移动电话连接、移动因特网和其它移动服务。便携装置2可以额外地包括麦克风、扬声器和各自放大器，其因为为了本文讨论的目的不作要求，所以未示出。存储器17可以包含某些程序和过程可实施于控制单元14中所利用的软件19。软件19可以包括一个或多个软件应用程序且提供类似于常见车辆头部单元的服务和功能的服务和功能，诸如数字音频广播(DAB)收音机、模拟调幅/调频(AM/FM)收音机、MP3、全球定位系统(GPS)导航以及控制详细音频功能(诸如音量、扬声器平衡、扬声器消退)和频率特性(诸如，低音、高音、均衡化(EQ)等等)。
收发器4可以输出模拟或数字音频信号AS和模拟或数字控制信号CS。相应地，随后电路可以是模拟、数字或两者的混合。为了简单起见，未示出数字转模拟转换器，但是延迟线6A和6B、可控前置放大器7A和7B、可控滤波器8A和8B以及功率驱动器级9A和9B中的每一个均可相应地为模拟、数字或两者的混合。
现在参考图2，如上文连同图1图示的可控音频再现装置1可以固定于车辆21的仪表盘20中。或者，可控音频再现装置1可以安置于汽车中的任何其它位置中，例如，在座位下，在行李箱中或在中央控制台中或在中央控制台上或在后隔板下或在后隔板上或在后隔板中。便携装置2可以是其上头部单元功能通过一个或多个软件应用程序(还称为“app”)实施的专用装置或常见智能电话(如所示)。便携装置2可以从车辆21带离且因此提供免受盗窃的保护。此外，更新头部单元软件更简单，这是因为便携装置2易于携带且连接至(例如)家里的个人计算机来下载更新或特别对于智能电话而言，更新可以经由移动因特网在任何地方直接下载。
图3是可以用作类似图1的配置中的前置放大器7A和7B的可控前置放大器的模拟或数字乘法器22的示意图。乘法器22接收延迟音频信号AS且提供其倍数X(X·AS)来作为输出信号，其中X表示放大率/衰减率且为控制信号CS或由控制信号CS确定。
多个乘法器23、24和25连同对应频率选择性滤波器(诸如高通滤波器26、中频滤波器27、低通滤波器28和加法器29)可以如图4中所示用于实现可控滤波器，诸如可控滤波器8A和8B。信号X·AS供应至高通滤波器26、中频滤波器27和低通滤波器28，其在以上地方被高通滤波、中频滤波和低通滤波。相应滤波信号由乘法器23、24和25放大/衰减，以上乘法器的输出信号由加法器29相加。乘法器23、24和25接收信号YH(CS)、YM(CS)和YL(CS)且提供其各自倍数，其中YH(CS)、YM(CS)和YL(CS)由控制信号CS确定且表示各自频率范围中的放大率/衰减率。加法器29提供输出信号Y(f)·X·AS，其表示由放大率/衰减率X放大/衰减的音频信号AS和频率依赖型放大率/衰减率Y(f)。如上文提及，或者，可以通过同样地控制频率依赖型放大率/衰减率Y(f)来实现频率依赖型放大率/衰减率(诸如放大率/衰减率X)。除了控制振幅频率特性，还可以控制音频信号(音频功能)的其它声音性质，诸如延迟时间、静音、音量、扬声器平衡、扬声器消退、低音、高音、均衡化(EQ)等等。
图5图示功率驱动器级(诸如功率驱动级9A和9B)的电路图。图5的功率驱动器级具有拥有两个相同桥支路的全桥结构。各个分支包括操作放大器30A或30B，两者由供应电压US供应且参考接地G。操作放大器30A和30B的输出通过电阻器31A和31B连接至各自分支的输出，各个分支输出连接至扬声器10A或10B的一个供应线和其自身反相输入。操作放大器30A或30B的输出进一步连接至NPN晶体管32A或32B的基极线和PNP晶体管33A或33B的基极线，以上晶体管的发射极与分支输出连接。晶体管32A或32B的集电极线连接至供应电压US且晶体管33A或33B的集电极线连接至接地G。晶体管32A、32B、33A和33B形成双极发射极跟随器。
具有两个互补输出的前置放大器34连接于操作放大器30A和30B的上游。互补输出中的一个(+)连接至操作放大器30A的非反相输入，且另一者(-)连接至开关35，所述开关35将操作放大器30B的非反相输入与前置放大器34的另一(-)互补输出或与分压器的接头连接。分压器包括串联连接于供应电压US与接地G之间的两个电阻器36和37。电阻器36与37之间的节点形成分压器的接头。
如果开关35将操作放大器30B的非反相输入连接至前置放大器34的输出，那么图5中所示的驱动器操作为还称为H桥放大器的全桥放大器。术语H桥来源于这样的电路的典型图形表示。利用四个晶体管或开关构建H桥。当第一对对角开关或晶体管(例如，晶体管32A和33B)闭合且第二对对角开关或晶体管(例如，晶体管33A和32B)断开时，跨越扬声器10A(10B)的电压将为正。通过断开第一对且闭合第二对，跨越扬声器10A(10B)的电压反转而允许扬声器10A(10B)的反转操作。如果开关35将操作放大器30B的非反相输入连接至分压器的接头，那么晶体管32B和33B钳位至由分压器的接头处的电压定义且通常为供应电压US的一半的某个电压，从而电阻器36和37具有相同电阻。晶体管32B和33B形成具有由第二分支的输出设置的参考电势的半桥。如所见，半桥放大器提供为由全桥放大器提供的最大输出电压的一半的最大输出电压。因此，通过在控制信号CS的控制下切换开关35，最大输出功率可以增加或减少。
图6图示可应用为功率驱动器级9A和9B的另一功率驱动器级的电路图。图6的功率驱动器级包括操作放大器38，其经由电阻器39供应有正供应电压+US且经由电阻器40供应有负供应电压-US。操作放大器38的输出经由电阻器41连接至接地G且经由电阻器42连接至驱动器级的输出，所述驱动器级的输出连接至扬声器10A(10B)中的一条线和操作放大器38的反相输入。扬声器10A(10B)的另一条线连接至接地G。p沟道金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管43的栅极线经由电阻器44与电阻器39和操作放大器38之间的节点耦接。n沟道MOS场效应晶体管45的栅极线经由电阻器46与电阻器40和操作放大器38之间的节点耦接。晶体管44和45的漏极线连接至驱动器级的输出。晶体管43的源极连接至正供应电压+US，且晶体管45的源极线连接至负供应电压-US。两个进一步n沟道MOS场效应晶体管47和48使其源极线连接至正供应电压+US且使其漏极线连接至驱动器级的输出。晶体管47和48的基极线彼此连接，连接至n沟道MOS场效应晶体管53的漏极线且经由电阻器51连接至电阻器39与操作放大器38之间的节点。晶体管53的源极线连接至正供应电压+US。两个进一步p沟道MOS场效应晶体管49和50使其源极线连接至负供应电压-US且使其漏极线连接至驱动器级的输出。晶体管49和50的基极线彼此连接，连接至p沟道MOS场效应晶体管54的漏极线且经由电阻器52连接至电阻器40与操作放大器38之间的节点。晶体管54的源极线连接至负供应电压-US。晶体管53和54的基极线连接至前置放大器55的差分输出线，所述前置放大器55供应有正供应电压+US和负供应电压-US且经由电阻器电容器(RC)低通元件56接收控制信号CS。
在本实例中，控制信号CS允许软切换晶体管53和54，使得其将源极线与晶体管47和48的基极线短接且将源极线与晶体管49和50的基极线短接。这使得晶体管47、48、49和50在所有情形下为非作用。当晶体管47、48、49和50切断时，静态电流只由晶体管43和45产生。但是，当切换晶体管47、48、49和50接通时，静态电流由晶体管43、45、47、48、49和50产生。假设所有晶体管43、45、47、48、49和50相同，这意味着静态电流可以通过控制信号CS在全电流与其三分之一之间切，相应地正如静态功耗。
软切换指的是切换以被调适来在声学上再现的音频信号中产生不可听假象(这可以(例如)通过对切换信号(诸如控制信号CS)进行低通滤波实现)的切换斜率执行。切断和导通时的所得电压特性(时间t内的振幅A)示出于图7中。
虽然已描述本发明的多种实施方案，但是所属领域一般技术人员将了解在本发明的范围内，更多实施方案和实施是可行的。相应地，本发明除了依据随附权利要求书和其等效物之外并不受限制。

Claims (19)

1.一种用于车辆的信息娱乐系统，其包括：
可控音频再现装置，其被配置成固定于所述车辆中且在控制信号的控制下在声学上再现音频信号；
便携装置，其可在所述车辆中自由地移动且被配置来为所述音频再现装置提供所述音频和控制信号；和
所述便携装置与所述音频再现装置之间的无线连接，其被配置来将所述音频和控制信号从所述便携装置传输至所述音频再现装置；其中
所述音频再现装置具有放大率、静态功耗和最大输出功率，其中的至少一个可由所述便携装置经由所述控制信号控制。
2.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来在所述便携装置的控制下经由所述控制信号改变所述音频信号的声音性质。
3.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来在所述控制信号的控制下在至少两个不同静态电流之间切换以便控制所述功耗，所述至少两个不同静态电流中的每一个均具有大于零的安培数。
4.根据权利要求3所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来以被调适成不会在由所述音频再现装置提供的在声学上再现的音频信号中产生可听假象的切换斜率进行切换。
5.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置具有最大输出功率电平且被配置来在所述控制信号的控制下在至少两个不同最大输出功率电平之间切换以便控制所述功耗。
6.根据权利要求5所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来以被调适成不会在由所述音频再现装置提供的在声学上再现的音频信号中产生可听假象的切换斜率进行切换。
7.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来在所述控制信号的控制下导通和切断以便控制所述功耗。
8.根据权利要求7所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来以被调适成不会在由所述音频再现装置提供的在声学上再现的音频信号中产生可听假象的切换斜率进行切换。
9.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述便携装置被配置来形成所述信息娱乐系统的头部单元且包括基本信息娱乐功能。
10.根据权利要求9所述的信息娱乐系统，其中所述基本信息娱乐功能包括下列各项中的至少一个：导航系统、媒体播放器、免提电话和无线电接收器。
11.根据权利要求9所述的信息娱乐系统，其中所述便携装置还包括利用其输入和输出图形信息的图形用户界面，但是音频信号经由所述音频再现装置输出。
12.根据权利要求9所述的信息娱乐系统，其中所述便携装置是具有数字数据处理单元的智能电话且其中经由所述数字数据处理单元中的至少一个软件应用程序实施所述基本信息娱乐功能。
13.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述无线连接还被配置来将其他的音频信号从所述音频再现装置传输至所述便携装置。
14.根据权利要求13所述的信息娱乐系统，其还包括麦克风装置，其被配置成固定于所述车辆中且产生所述其他的音频信号。
15.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置包括至少一个可控音频放大器和连接至所述至少一个音频放大器的至少一个扬声器。
16.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述无线连接包括：
便携传输器，其连接至所述便携装置，和
接收器，其连接至所述音频再现装置且被配置成固定于所述车辆中。
17.根据权利要求16所述的信息娱乐系统，其中被配置来使所述音频信号延迟的音频信号延迟路径被连接在所述无线连接的所述接收器与所述音频再现装置之间。
18.根据权利要求1所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置来在所述控制信号的控制下在至少两个不同静态电流之间切换以便控制所述功耗，所述至少两个不同静态电流中的每一个均具有大于零的安培数。
19.根据权利要求18所述的信息娱乐系统，其中所述音频再现装置被配置成以被调适成不会在由所述音频再现装置提供的在声学上再现的音频信号中产生可听假象的切换斜率进行切换。
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