CN110476192A - 使用激光监听器的语音激活 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于车辆的语音激活系统。用于车辆的语音激活系统具有至少一个声音面板，该声音面板能够将来自车辆的外部的用户语音的振动提供至车辆的内部区域。激光监听设备可操作地连接至所述面板以接收来自用户语音的振动。控制器接收来自激光监听器的用户的预先识别的命令并响应于所述预先识别的命令来在车辆中操作动作。

Description

使用激光监听器的语音激活
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月16日提交的美国临时申请第62/459,914号的权益。上述申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于车辆的准确地检测来自车辆外部的操作者命令的语音激活系统。
背景技术
语音命令设备在当今社会中发现了更多用途，例如：用于呼叫和控制电话；通过网络连接设备在互联网上搜索；等等。车辆已经利用这种技术用于将数据输入到导航系统以及如今乘客车辆中常见的“智能”无线电系统并且控制导航系统以及如今乘客车辆中常见的“智能”无线电系统中的数据。
这些语音命令设备通常位于车辆的受控内部，其中有效操作语音受控设备所需的麦克风和电子设备处于已知的声音和天气保护环境中。因为车辆外部的区域在天气和声音两方面都是不可预测的，所以即使控制诸如打开车门、启动车辆、开启和关闭操作及安全灯的活动，也不容易实现来自车辆外部的语音控制；因此紧急警报或可能需要从车辆外部进行控制的其他命令是期望的。此外，安装在车辆外部用于语音激活的麦克风易受水、灰尘和污垢的影响，这将影响麦克风的寿命和性能。这增加了使用来自车辆外部的语音命令的复杂性。
因此，本领域仍然需要解决这些问题，并且提供对于来自车辆外部的车辆功能的语音控制可靠的用于语音控制的机制。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于车辆的语音激活系统。用于车辆的语音激活系统包括提供具有至少一个声音面板的车辆，该声音面板能够将来自车辆外部的用户语音的振动提供至车辆的内部区域。激光监听设备可操作地连接至所述面板以接收来自用户语音的振动。控制器用于接收用户的预先识别的命令并且响应于所述预先识别的命令来在车辆中操作动作。
根据下文提供的详细描述，本发明的其他应用领域将变得明显。应当理解的是，尽管详细描述和具体示例指示了本发明的优选实施方式，但是这些详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并不意在限制本发明的范围。
附图说明
图1描绘了具有相对于车辆的窗口面板定位的激光监听设备的车辆的俯视示意图。
图2示出了由控制器接收的不同信号的示意图。
图3是具有位于车辆的外部的激光监听设备的车辆后部的侧视图。
图4描绘了具有安装在车顶内衬上的激光监听设备的车辆的内部乘客室的内部透视图。
图5是语音激活系统的替选实施方式的示意图。
具体实施方式
优选实施方式的下述描述本质上仅是示例性的，并且决不意在限定本发明、其应用或用途。
根据本发明，提供了用于车辆12的语音激活系统10。语音激活系统10具有至少一个声音面板，该声音面板被描绘为驾驶员侧窗14、乘客侧窗14'、前风挡14"以及后窗14"'。对于作为乘客室13的任意窗口的至少一个声音面板在本发明的范围内。对于作为外部车辆车身面板诸如门板、升降门、行李箱或任何其他外部面板的至少一个声音面板也在本发明的范围内。至少一个声音面板能够将来自车辆12的外部的用户语音的振动回响至车辆12的内部区域中。
在图1中存在分别与驾驶员侧窗14、乘客侧窗14'、前风挡14"和后窗14"'中的一个相关联的激光监听设备16、16'、16"、16"'。每个激光监听设备16、16'、16"、16"'被安装在乘客室13的内部的使激光监听设备16、16'、16"、16"'与各自的至少一个声音面板之间的视线清楚的位置处。安装位置的示例包括但不限于车顶内衬、头枕、镜壳体、门板、仪表面板等。
激光监听设备16、16'、16"、16"'使用从激光源投射的激光束18、18'、18"、18"'以检测由至少一个声音面板回响的来自用户语音的振动。激光监听设备16、16'、16"、16"'包括接收离开至少一个声音面板的反射束22、22'、22"、22"'的光传感器20、20'、20"、20"'，所述反射束22、22'、22"、22"'由光传感器20、20'、20"、20"'接收。反射出至少一个声音面板的角度理想地为90度或垂直于至少一个声音面板，然而，根据特定的设计要求，可以使用其他角度诸如45度、70度、25度或任何其它合适的角度。激光监听设备16、16'、16"、16"'然后生成至控制器24的激光监听信号23、23'、23"、23"'，激光监听信号23、23'、23"、23"'指示由激光监听设备16、16'、16"、16"'检测到的振动。激光监听信号23、23'、23"、23"'可以是基于使用比较器26、26'、26"、26"'对激光束18、18'、18"、18"'与反射束22、22'、22"、22"'进行比较的信号，所述比较器26、26'、26"、26"'是激光监听设备16、16'、16"、16"'硬件的一部分。可替选地，激光监听信号23、23'、23"、23"'包括两个数据组，一个数据组是对于激光束18、18'、18"、18"'的值，并且第二个数据组是对于反射束22、22'、22"、22"'的值，所述两个数据组然后由控制器24接收并且由控制器24进行解读。
图1描绘了与单个声音面板相关联的一个激光监听设备16、16'、16"、16"'。然而，一个激光监听设备使用多个激光束和光传感器与多个声音面板相关联在本发明的范围内，前提是单个激光监听设备位于提供与多个声音面板的足够视线的位置处。
控制器24使用激光监听信号23、23'、23"、23"'以确定用户的预先识别的命令的存在，并且然后响应于预先识别的命令来操作车辆12中的致动器30。致动器30的类型可以包括但不限于门解锁、门打开、窗打开、车辆点火、车辆灯、打开后部升降门或行李箱以及诸如鸣喇叭和闪烁车灯的紧急功能。命令的类型可以由控制器24使用编程入控制器24中的设置软件来预设或学习，并且将包括诸如“开始”、“打开升降门”、“解锁”、“锁定”、“点亮”、“熄灭”、“帮助”、“开窗”、“关窗”的口头语或任意类型口语中的任何其他口头命令。为了提供额外的安全性，语音激活系统10可选地被编程为仅在距车辆12的预定距离内，图1中描绘为车辆12周围的周界圆27内检测到钥匙坠或其他识别设备28诸如智能手机时操作。这将确保被检测到的语音命令是车主的语音命令。
在图1中，控制器24被描绘成接收来自多个激光监听设备16、16'、16"、16"'的激光监听信号23、23'、23"、23"'。控制器24具有编程在控制器24上的语音激活软件，该语音激活软件预先编程有不同的命令或学习不同的命令。语音激活软件还可以执行对每个激光监听信号23、23'、23"、23"'的分析以便确定在声音面板中的每一个处的振动变化，从而滤除可能被解读为错误命令信号的环境噪声。图2描绘了以分贝绘制的由控制器24接收的每个激光监听信号23、23'、23"、23"'随时间的图。如图所示，激光监听信号23具有比针对激光监听信号23'、23"、23"'的线高的若干个峰。跨图水平地绘制线32以说明线32下方的分贝读数是环境噪声读数，语音激活软件程序将滤除环境噪声并且作为环境噪声忽略，同时关注激光监听信号23的峰值以确定是否给出了真正的命令。图2仅包含由控制器24使用编程在控制器24上的语音激活软件来执行的过滤操作的一个示例。可能的是，控制器可以执行其中存在更复杂的交叠信号值的其他过滤操作。对于控制器与驻留在车辆中的诸如车辆电子控制单元、娱乐单元或其他控制单元中的其他硬件上的预先存在的车载语音识别软件通信并且利用预先存在的车载语音识别软件也在本发明的范围内。
在图1所示的本发明的另一方面中，语音激活系统10包括安装在车辆12的外部的麦克风34。麦克风34如所示的安装至侧视镜并且“监听”车辆12的外部的声音。对于将麦克风34安装至车辆12的外部表面上的其他位置或者车辆12的内部表面的位置处，例如可以将麦克风34安装至保险杠、扰流板或者在车辆12的实际车身面板中也在本发明的范围内。麦克风34向控制器14提供麦克风信号36，利用其他数据对麦克风信号36进行解读以滤除环境噪声，从而提高语音激活系统的准确度。此外，麦克风与在车辆中其他位置处的激光监听设备16、16'、16"、16"'结合使用，而不仅仅是在车辆外部使用。例如，在图3中，麦克风34'安装在可移动的升降门36的内表面上，因为当升降门36摆动打开时，激光监听设备16"'可能无法工作，这是因为后窗14"'已经被摆动出激光束18"'的视线。在这种情况下，麦克风34'将能够“监听”来自用户的命令，例如现在可以检测到关闭升降门36的命令。
图3中还示出了安装至车辆12的外部表面的激光监听设备38。在该实施方式中，将激光监听设备38安装至悬于后窗14"'之上的后扰流板40。将激光监听设备定位在车辆12的其他外部表面上的悬于至少一个声音面板之上或延伸经过至少一个声音面板的其他位置处在本发明的范围内。附加的可能位置包括但不限于扰流板、中央高位刹车灯壳体、备用摄像装置壳体、门把手、侧视镜以及一个外部门面板。
图4描绘了安装至车辆12的内侧乘客室13上的车顶内衬38的激光监听设备16"'的透视图。激光监听设备16"'将激光束18"'投射至车辆升降门36的后窗14"'上。激光束18"'被反射，创建由光传感器20"'检测的反射束22"'。还示出了激光监听设备40在头枕42中的替选放置，该头枕42将激光束投射在后窗14"'上并且接收反射束。这种放置可以用于期望不同反射束反射角度的应用中。
图5是语音激活系统100的替选实施方式的示意图。该特定实施方式具有可选的封闭系统，其中可选地存在壳体102，其中声音面板104以声音面板104能够对来自外部环境的振动进行回响的方式连接至壳体102。为了辅助使声音面板104振动，在声音面板104与壳体102的凸缘之间存在弹簧或橡胶垫圈106。声音面板104可以由允许声音通过声音面板104回响的任何合适的材料制成，并且可以包括玻璃、塑料、金属或任何其他材料。在壳体102的与声音面板104相对的一端处，存在激光监听设备116，其具有激光束源117，激光束源117以类似于上述实施方式的方式朝向声音面板104的表面投射激光束118。激光束118撞击声音面板104的表面并且反射出声音面板104的表面，从而创建反射束122。反射束122由作为激光监听设备一部分的光传感器120检测。来自光传感器120和激光束源117的信号可选地被发送至比较器126，比较器126然后生成激光监听信号123，激光监听信号123被传送至控制器124。激光监听信号123是基于激光束118与检测到的反射束122的比较。
本领域技术人员现在可以从前面的描述中理解，本发明的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然已经结合本发明的特定示例对本发明进行了描述，但是本发明的实际范围不应被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改对于本领域从业者而言将变得明显。

Claims (21)

1.一种用于车辆的语音激活系统，所述语音激活系统包括：
车辆，所述车辆包括能够对来自所述车辆的外部的用户语音的振动进行回响的至少一个声音面板；
安装至所述车辆的激光监听设备，所述激光监听设备：产生投射至所述至少一个声音面板上的激光束，所述激光监听设备使用所述激光束以检测由至少一个面板回响的来自用户语音的振动；并且生成指示由所述激光监听设备检测到的所述振动的激光监听信号；以及
控制器，所述控制器用于接收所述激光监听信号并且确定所述用户的预先识别的命令的存在，并且响应于所述预先识别的命令来在所述车辆中操作动作。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述控制器为连接至所述车辆的计算机设备，并且包括编程在所述控制器上的语音激活软件。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述控制器还包括操作地连接至所述车辆的控制硬件，所述控制硬件用于在所述车辆中控制至少一个动作。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述至少一个动作为选自包括门解锁、门打开、窗打开、车辆点火、车辆灯、打开后部升降门或行李箱以及紧急情况的组中的一个。
5.根据权利要求1所述的语音激活系统，其中，所述激光监听设备还包括光传感器，所述光传感器用于通过检测离开所述至少一个声音面板的所述激光束的反射来检测所述至少一个声音面板的移动。
6.根据权利要求1所述的语音激活系统，其中，所述激光束以约90度的角度反射出所述至少一个声音面板。
7.根据权利要求1所述的语音激活系统，其中，所述激光监听设备安装在车辆乘客室的车顶内衬中，并且所述至少一个声音面板为所述车辆乘客室的窗。
8.根据权利要求1所述的语音激活系统，其中，所述激光监听设备安装在所述车辆的外部表面上，并且所述至少一个声音面板为所述车辆的窗。
9.根据权利要求8所述的语音激活系统，其中，所述激光监听设备安装至扰流板、中央高位刹车灯壳体、备用摄像装置壳体以及侧视镜壳体中的一个。
10.根据权利要求1所述的语音激活系统，还包括安装至所述车辆的外部的麦克风，所述麦克风被配置成检测来自所述车辆的外部的声音并且生成至所述控制器的监听信号，其中，所述控制器接收麦克风监听信号和所述激光监听信号二者，并且执行比较以滤除来自所述车辆外部的环境噪声。
11.一种用于车辆的语音激活系统，所述语音激活系统包括：
车辆，所述车辆包括多个窗面板，每个窗面板具有暴露于所述车辆的外部的外表面和暴露于所述车辆的乘客室的内部的内表面；
位于所述乘客室的内部的多个激光监听设备，其中，所述多个激光监听设备中的每一个相对于所述多个窗面板中的相应一个的内部表面能够操作地定位成使得所述多个激光监听设备中的每一个能够将激光束投射至所述多个窗面板中的相应一个的所述内表面上，使得所述多个激光监听设备使用所述激光束以检测被回响至所述内表面的来自用户语音的振动，其中，所述多个激光监听设备中的相应一个生成指示由所述多个激光监听设备中的相应一个检测到的所述振动的激光监听信号；以及
控制器，所述控制器用于接收来自所述多个激光监听设备中的每一个的所述激光监听信号并且确定所述用户的预先识别的命令的存在，并且响应于所述预先识别的命令来在所述车辆中操作动作。
12.根据权利要求11所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述控制器对每个激光监听信号进行比较以确定在所述多个窗面板中的每一个处的振动变化，并且过滤来自所述车辆的外部的环境噪声。
13.根据权利要求11所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述控制器为连接至所述车辆的计算机设备，并且包括编程在所述控制器上的语音激活软件。
14.根据权利要求13所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述控制器还包括操作地连接至所述车辆的控制硬件，所述控制硬件用于在所述车辆中控制至少一个动作。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的语音激活系统，其中，所述至少一个动作为选自包括门解锁、门打开、窗打开、车辆点火、车辆灯、打开后部升降门或行李箱以及紧急情况的组中的一个。
16.根据权利要求11所述的语音激活系统，其中，所述激光监听设备还包括光传感器，所述光传感器用于通过检测离开所述至少一个声音面板的所述激光束的反射来检测所述多个窗面板中的相应一个的移动。
17.根据权利要求11所述的语音激活系统，其中，所述激光束以约90度的角度反射出所述多个窗面板中的相应一个。
18.根据权利要求11所述的语音激活系统，其中，所述多个激光监听设备中的每一个安装在所述车辆乘客室的内部的车顶内衬上。
19.根据权利要求11所述的语音激活系统，其中，所述多个激光监听设备中的每一个安装在所述车辆的外部表面上。
20.根据权利要求19所述的语音激活系统，其中，所述多个激光监听设备中的每一个安装至扰流板、中央高位刹车灯壳体、备用摄像装置壳体以及侧视镜壳体中的一个。
21.根据权利要求11所述的语音激活系统，还包括安装至所述车辆的外部的麦克风，所述麦克风被配置成检测来自所述车辆的外部的声音并且生成至所述控制器的监听信号，其中，所述控制器接收麦克风监听信号和来自所述多个激光监听设备中的每一个的所述激光监听信号二者，并且执行比较以滤除来自所述车辆的外部的环境噪声。
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