CN110999325B

CN110999325B - 用于对听力设备进行适配的方法和系统

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Publication number: CN110999325B
Application number: CN201780093839.6A
Authority: CN
Inventors: A·德贝里
Original assignee: Sonova AG
Current assignee: Sonova Holding AG
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2037-08-11
Also published as: US20200213789A1; EP3665909B1; US11218821B2; WO2019029828A1; DK3665909T3; EP3665909A1; CN110999325A

Abstract

提供了一种通过使用适配站来对听力设备(10)进行适配的方法，其中，在配对期间，将长期密钥(LTK)作为共享秘密提供给所述适配站和所述听力设备；生成产生和解析所述适配站的设备地址所需的适配站的身份辨别密钥(IRK)，并将其提供给所述听力设备；产生和解析所述听力设备的设备地址所需的所述听力设备的IRK被提供给所述适配站；包括LTK、适配站IRK和听力设备IRK的配对数据被存储在与所述第一适配站连接的数据库(22)中。所述LTK和所述适配站IRK被存储在所述听力设备中；并且经由适配站和听力设备之间的安全连接进行适配。

Description

用于对听力设备进行适配的方法和系统

技术领域

本发明涉及通过使用至少一个适配站来对听力设备进行适配的方法，其中，所述听力设备和(一个或多个)适配站通过无线通信接口进行通信。

背景技术

通常，在适配会话期间，适配站(其可以是运行特定适配软件的PC或平板电脑)经由无线通信接口而被连接到且听力设备(其也称为“适配设备”)，以便根据用户或患者的个人需求(例如个人听力损失)来调整听力设备。无线接口可以利用例如蓝牙协议。出于安全原因，期望对适配站与助听器之间的通信进行加密，即，使用在助听器与适配站之间共享的长期密钥对交换的数据进行编码，并且使适配站和听力设备听力设备仅与经过身份验证的设备通信。

“安全连接”是交换数据的连接，在所述连接中使用共享密钥对数据进行加密，或者其中，共享密钥用于验证经由连接交换的数据(通常是未加密的数据)，即，消息的接收方可以验证消息是由授权方发送的。

当首次使用蓝牙技术连接两个设备时，必须将要配对的两个设备置于可配对模式，这需要在两个设备上执行配对手势，例如输入个人识别码(PIN)。然而，由于例如耳朵级听力设备是具有非常有限的用户接口的相对较小的设备，所述用户接口通常包括难以操作的小按钮，因此期望尽可能避免用户手势的需求。

WO 2015/132419 A2涉及一种使用蓝牙协议来安装听力设备的方法，其中，适配软件和助听器被预先配置有长期密钥，以便在首次将助听器连接到特定适配站时不需配对手势。

US 2016/0088424 A1涉及一种用于便于网状网络中的通信的系统，其中，网状网络中的一个或多个设备可以作为路由节点参与，以为网状网络中的任何其他设备提供范围扩展，并且其中，低功耗蓝牙(BTLE)可用作网状网络的物理传输。

US 2016/0157078 A1涉及一种在两个蓝牙设备之间建立安全关系的方法，其中，第一无线载体和第二无线载体用于交换设备地址和寻呼响应消息。

US 2016/0262193 A1涉及用于使得两个设备根据需要无缝地构建或解构蓝牙经典连接的方法，其中，使用现有的BTLE连接。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于适配听力设备的方法，即使适配会话涉及多于一个适配站，所述方法对于用户也是方便的。

根据本发明，所述目标通过本发明的方法来解决。

在一些实施方式中，本公开的有益之处在于，通过将配对数据(包括长期密钥(LTK)，适配站的身份辨别密钥(IRK)和听力设备的IRK)以及适配站与听力设备之间的关联存储在连接到适配站的数据库中，这样的配对数据可以在后续验配会话中由另一个适配站检索。因此，这样的其他适配站可以在后续的适配会话中与听力设备建立安全连接，而无需用户(例如，听力保健专业人员或听力设备的最终用户)进行配对手势。

附图说明

在下文中定义了本公开的一些实施方式。在下文中，通过参考附图来说明本公开的示例，其中，

图1是用于适配听力设备的系统的示例的示意图；

图2是图1的系统的部件的示意性框图的示例；

图3是示意性地示出可以利用图1的系统的适配过程的示例的流程图。

图4是图1的系统中的适配站与助听器的配对处理的流程图的示例。并且

图5至图11是图1的系统的各种使用情况的示意图。

具体实施方式

附图不一定按比例绘制。类似地，出于讨论本公开的一些实施例的目的，一些部件和/或操作可以被分离成不同的块或被组合成单个块。此外，尽管本公开可接受各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了具体的实施方式，并且在下面对其进行详细描述。然而，其目的不是将本公开限制为所描述的特定实施例。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本公开范围内的所有修改、等价方案和替代方案。

“长期密钥”(“LTK”)是可以用作适配站和听力设备中的共享秘密以在适配站与听力设备之间建立安全连接的数字密钥。

“身份辨别密钥”(“IRK”)是可以用于根据IRK和随机数来生成设备地址(例如随机可解析地址)的数字密钥。

听力设备与患者之间的“关联”是听力设备与患者之间的逻辑连接或关系；例如，患者可以是听力设备的所有者。听力设备与适配站之间的“关联”是指听力设备与适配站之间的逻辑连接或关系。例如，适配站可能已经使用或应当至少使用一次来适配助听器。

图1是用于进行根据所公开的技术的适配方法的系统的示例的示意图，所述系统包括经由蓝牙链路30彼此连接的第一适配站40和听力设备10。适配站40通常是计算机设备，例如PC或平板电脑，在其上运行特定的适配软件，并且经由网络18与包括患者数据库22的办公室管理系统连接。所述系统还包括生产设施24，所述生产设施24用于生产和预配置在适配站40和听力设备10上运行的适配软件。适配站40能够经由蓝牙链路30与助听设备10进行通信以进行验配会话，从而根据助听设备10的用户的个体偏好和需要来个体地调整助听设备10。这样的适配会话可以包括在佩戴助听设备10时来自用户的反馈。

通常，助听设备10可以与若干适配站通信，例如与第一适配站40和第二适配站41通信。这种情况可能发生在听力保健提供者的较大办公室中，或者在运营多个办公室的听力保健提供者中。适配站40、41通过网络连接18而连接到同一办公室管理系统(数据库22)。对于这样的包括多个适配站40、41的系统，典型的情况是，第一适配会话是经由第一适配站40执行的，并且之后的第二适配会话(即后续适配会话)是经由在同一办公室或不同办公室中的第二适配站40执行的，其中涉及相同的助听设备10。

图2示出了适配站40和助听设备10的框图示例，其中，助听设备10是助听器，其包括用于从环境声音中捕获音频信号的麦克风装置12，用于处理捕获的音频信号的音频信号处理单元14和用于根据经处理的音频信号来刺激用户听力的电声输出换能器(扬声器)16。

助听器10还包括无线接口20，所述无线接口20包括天线26和收发器28。提供接口20以使得能够经由无线链路在第一助听设备10与其他设备(例如双耳系统的第二助听器，音频流设备或远程麦克风)之间进行无线数据交换。接口20还被提供用于经由无线链路30与包括或连接到无线接口20的适配站40、41进行数据交换。适配站40、41的无线接口20也可以称为适配设备20。

在一些实施方式中，接口20可以适于在0.38GHz至5.825GHz的频率范围内操作。在一些实施方式中，接口20可以在工业、科学和医学(ISM)频带中以大约2.4GHz的频率操作。在一些实施方式中，接口20是蓝牙接口，诸如BTLE接口。

助听器10还包括：控制器38，其用于控制助听器10的操作，其中控制器38作用于信号处理单元14和收发器28；以及存储器36，其用于操作存储助听器10所需的数据以及操作接口20所需的数据，例如配对/网络数据。

听力设备通常是耳朵级设备，并且形成双耳听力系统的一部分。例如，听力设备可以是助听器，例如BTE(在耳朵后)，ITE(在耳朵内)或CIC(完全在耳道中)助听器，或听觉假体，例如耳蜗植入物。替代地，助听设备可以是无线耳机，所述无线耳机在个体调节的意义上需要或能够适配。

图3的流程图示意性地图示了可以在图1的系统中利用的用于经由适配站40、41中的一个来对听力设备进行适配的过程的示例。首先，通过发起适配站与助听器之间的配对来发起适配会话。将长期密钥(LTK)作为共享密钥提供给适配站和助听器，所述LTK适用于在适配站与助听器之间建立无线安全连接。生成适配站的身份辨别密钥(IRK)，并将其提供给所述听力设备；生成和解析适配站的设备地址需要此IRK。此外，听力设备的IRK被提供给适配站；生成和解析听力设备的设备地址需要此IRK。包括LTK、适配站的IRK和助听器IRK的配对数据，以及第一适配站与听力设备之间的关联，被存储在连接到适配站的数据库中。适配站的LTK和IRK也被存储在助听器中。在一些实施方式中，分别存储在数据库和听力设备上的这种数据可以是持久的。经由无线通信接口经由第一适配站与听力设备之间的安全连接来进行适配会话。适配结束时，适配站和听力设备断开连接。

在图4中找到图1的系统中的适配站与听力设备配对过程的更详细说明。

在能够与助听设备10进行适配之前，需要将适配站40与助听设备10配对。

当特定听力设备10首次与特定适配站40一起使用时，必须先将适配站40与听力设备10配对，然后才能执行适配会话。配对过程可以由听力保健专业人员(HCP)11发起，所述专业人员在听力设备10开始通知(“进行配对模式”；“通知”)时在听力设备10上执行配对手势(图4中的“执行配对手势”)和并且在适配站40上执行配对手势(“连接”)，使得其可以由适配站40经由接口/适配设备20发现(“发现”；“扫描”；“发现(左ID)”；“存在(左HD)”)。然后，HCP 11可以选择所发现的听力设备10以进行配对(“选择(左HD)”；“配对(左HD)”，以便在适配站40和助听设备10之间执行蓝牙配对程序50(图4示意性地图示了这种配对程序的一些元素)。

这样的配对过程包括生成长期密钥(LTK)(“计算(LTK”))，所述长期密钥用作适配站40和听力设备10中的共享秘密，并且可以用于在适配站40和听力设备10两者之间建立安全连接。

配对程序还用于在适配站40与听力设备10之间交换身份辨别密钥(IRK)。通常，IRK用于生成设备地址，例如根据IRK和随机数生成的随机可解析地址。例如，可以通过将听力设备的IRK传递给BTLE的“初始化”功能来生成听力设备10的设备地址。随机可解析地址是在运行时动态生成的，并且是BTLE隐私特征的基础；这样的设备地址可能会经常更改-即使在连接的生命周期内-以避免设备被未知的扫描设备识别和跟踪。实际上，只有拥有使用专用可解析地址的设备分发的IRK的其他设备才能解析该地址，从而使其能够识别该设备。听力设备10的IRK可以在带外提供给听力设备10，例如在生产设施24处的制造期间。在配对过程50期间，一旦已经建立了使用LTK的安全连接，听力设备10的IRK就可以从听力设备10传输到适配站40(“交换身份信息_REQ(适配设备蓝牙地址，适配设备IRK”)“交换身份信息_CONF(左蓝牙地址，左IRK)”)。

适配站40的IRK可以由适配站在由HCP 11初始化新的适配会话时生成，其中，使用随机数生成器。在配对程序50期间，由适配站40生成的IRK经由使用LTK的安全连接被传输到听力设备10。

除了共享LTK和交换IRK之外，公共蓝牙(“BT”)地址也可以在配对过程50中在适配站40与听力设备10之间交换。

适配站40的IRK是适配会话特异的，因为该IRK不仅要在初始适配会话中使用，而且还要在与同一听力设备10有关的任何后续适配中使用(在此方面，初始适配会和后续适配会被视为构成同一适配会话的一部分)。

为了初始化适配会话，HCP 11还创建了听力设备10与特定用户/患者之间的关联。包括患者信息的这种关联与配对数据一起被存储在数据库22中，所述适配站40经由网络连接18连接到所述数据库22，所述配对数据包括LTK、适配站的IRK、听力设备的IRK 10和适配站40和听力设备10之间的关联(“安全存储(适配会话ID，适配设备蓝牙地址，适配设备IRK，左蓝牙地址，左IRK，LTK)”)。

此外，适配站40的LTK和IRK被存储在听力设备10中(“安全存储(适配设备蓝牙地址，适配设备IRK，LTK)”)。适配站40可以在配对之前将其自身标识为针对听力设备10的适配站，使得可以将适配站10的IRK和LTK存储在听力设备10的保留用于适配站的配对表的特殊位置(在图5至图11中用36-1来指示存储器36的该区域)。

一旦配对过程完成，就可以在适配站40与助听设备10之间建立使用LTK的安全连接的同时进行适配会话。一旦HCP 11不需要进一步继续适配会话，适配站40和听力设备10就断开。

图5至图11是类似于图1的系统的各种使用情况的示意图。

图5是听力设备10首次与包括接口/适配装置20-1的适配站40连接的情况的图示，其中，HCP通过配对手势60初始化配对，这导致建立无线连接30-1。

图6图示了配对完成后的情况，其中，适配站40的IRK和LTK被存储在听力设备存储器26的适配站配对表26-1中。听力设备10的IRK、适配站40的IRK、LTK以及适配站40与助听设备10之间的关联被存储在适配站40连接到的数据库22的部分22-1中。

图7说明了如下的情况，其中，听力设备10将进行后续适配，其中，然而，听力设备10要被连接至第二适配站41，所述第二适配站41包括或被连接至无线接口/适配设备20-2，以便在第二适配站41与听力设备10之间建立无线安全连接30-2。第二适配站41连接到数据库22，并且从数据库22中检索第一适配站40的初始/第一适配会话使用的配对数据。这样检索到的配对数据包括第一适配站40的IRK、听力设备10的IRK以及LTK。因此，由于第二适配站41和听力设备10均拥有LTK并且拥有相应的另外设备的IRK，因此不需要配对手势即可连接第二适配站41和听力设备10。特别地，听力设备10通过使用适配站40的IRK，能够解析由第二适配站41发送的随机可解析设备地址，并且第二适配站41能够通过使用听力设备10的IRK解析由听力设备10发送的随机可解析设备地址(随机可解析设备地址是通过使用各自的IRK在适配器41和听力设备10中先前生成的)。

例如，听力设备10通过使用其IRK来生成其设备地址，并通过使用如存储在配对站点26-1中的第一适配站40的IRK来解析从第二适配站点41接收的设备地址，并且第二适配站41使用从数据库22中检索的第一适配站40的IRK来生成其设备地址，并使用从数据库22中检索的听力设备10的IRK来解析从听力设备10接收到的设备地址。

一旦由此建立了安全连接30-2，就可以进行后续的适配会话。为了终止后续适配会话，可以将第二适配会话41和听力设备10断开。

因此，通过使用数据库22，实际上可以将第一适配站40与助听设备10之间的配对传送到第二适配站41，而无需再次在助听设备10上执行配对手势。只要硬件和软件要求与规定相对应，这实际上就可以替换第一适配站40-或重新组装第一适配站40。

图8示出了图7所示的后续适配会话之后的情况，其中，将第一适配会话的配对数据作为第二适配会话的数据写入数据库。

在图9和图10中图示了如下的情况，其中，未连接到数据库22的第三适配站42用于初始化与听力设备10的适配会话，这需要在听力设备10上执行配对手势以使听力设备10与第三适配站42配对从而以建立安全连接30-3。如图11所示，一旦在听力设备10中的第三适配站42之间完成配对，关于该配对的配对数据被写入连接到第三适配站42的数据库25，并且第三适配站42的IRK以及根据与第三适配站42配对而得到的LTK被存储在听力设备10的适配站配对表26-1中。

图11图示了如下的情况，其中，听力设备10将再次连接到第一适配站40，以便进行后续的适配会话。在这种情况下，如在与图7和图8所示的第二适配站41的连接的情况下一样，不需要在听力设备10上执行配对手势，因为所有配对数据在听力设备10中在配对站配对表26-1中可用并且在第一配对站41中从数据库22检索。

尽管已经针对一个听力设备10描述了上述适配方法，但是应当理解，所述过程可以以顺序的方式应用于包括一对听力设备的双耳系统。

此处介绍的技术可以使用专用硬件(例如，电路)实现为合适地编程有软件和/或固件的可编程电路，或者实现为专用和可编程电路的组合。因此，实施方式可以包括其上存储有指令的机器可读介质，所述指令可以用于对计算机(或其他电子设备)进行编程以执行处理。机器可读介质可以包括光盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、ROM、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存或适用于存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。机器可读介质包括存储指令的非瞬态计算机可读介质(CRM)，所述指令可以由处理器执行以操作或控制设备。在一些实施例中，图1和图2中公开的设备执行图3至图11中描述的一些或全部操作。

短语“在一些实施方式中”，“根据某些实施方式”，“在所示的实施方式中”，“在其他实施方式中”，通常表示该短语之后的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施方式中，并且可以被包括在多于一个实施方式中。另外，这些短语不一定指相同的实施例或不同的实施方式。

上面对本公开的示例的详细描述并非旨在穷举或将本公开限制为以上公开的精确形式。尽管以上出于说明性目的描述了本公开的特定示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本公开的范围内可以进行各种等效修改。例如，虽然以给定的顺序显示了流程或框，但替代实施方式可能以不同顺序执行具有步骤的例程，或者采用的框的系统，并且某些流程或框可能会被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改以提供替代或子组合。这些过程或方框中的每一个可以以各种不同的方式来实现。而且，虽然有时将过程或框示出为顺序执行，但是这些过程或框可以代之以并行地执行或实施，或者可以在不同的时间执行。此外，本文中提到的任何特定数字仅是示例：替代实施方式可以采用不同的值或范围。

Claims

1.一种对听力设备（10）进行适配的方法，包括：

通过发起第一适配站（40）与听力设备之间的配对来发起适配会话，所述听力设备与所述第一适配站中的每个具有使用通信协议的无线通信接口（20、20-1）；

将长期密钥LTK作为共享秘密提供给所述第一适配站和所述听力设备，所述LTK适合用于经由所述无线通信接口来在所述第一适配站与所述听力设备之间建立安全连接；

生成所述第一适配站的身份辨别密钥IRK，所述第一适配站的所述身份辨别密钥是生成和解析所述第一适配站的设备地址所需要的；

向所述听力设备提供所述第一适配站的IRK；

将所述听力设备的IRK提供给所述第一适配站，所述听力设备的IRK是生成和解析所述听力设备的设备地址所需要的；

将包括所述LTK、所述第一适配站的IRK和所述听力设备的IRK的配对数据以及所述第一适配站与所述听力设备之间的关联一起存储在连接到所述第一适配站的数据库（22）中；

将所述LTK和所述第一适配站的IRK存储在所述听力设备中；

通过经由所述无线通信接口的在所述第一适配站与所述听力设备之间的安全连接进行适配会话；以及

断开所述第一适配站与所述听力设备的连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信协议为低功耗蓝牙。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述听力设备（10）的所述设备地址是随机可解析地址。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过将所述听力设备的IRK传递给所述低功耗蓝牙初始化功能来生成所述听力设备（10）的设备地址。

5.根据权利要求2至4中的一项所述的方法，其中，所述第一适配站（40）的设备地址是随机可解析地址。

6.根据权利要求2至4中的一项所述的方法，其中，在配对期间，所述第一适配站（40）和所述听力设备（10）的公共蓝牙地址在所述第一适配站与所述听力设备之间被交换。

7.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述听力设备（10）的IRK在带外被提供给所述听力设备。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述听力设备（10）的IRK在制造期间被提供给所述听力设备。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述听力设备（10）的IRK经由所述无线通信接口之间的安全连接而被从所述听力设备提供给所述第一适配站（40）。

10.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一适配站（40）的IRK由所述第一适配站利用随机数生成器来生成。

11.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一适配站（40）的IRK经由所述无线通信接口之间的安全连接而被从所述第一适配站提供给所述听力设备（10）。

12.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，在配对之前所述第一适配站（40）将自己识别为所述听力设备（10）的配对站，其中，所述第一适配站的IRK和所述LTK被存储在所述听力设备的配对表中的为适配站保留的专用位置（26-1）中。

13.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述听力设备（10）与用户之间的关联被存储在所述数据库（22）中。

14.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一适配站（40）与所述听力设备（10）之间的配对通过在所述第一适配站和所述听力设备上的用户手势（60）而被发起。

15.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述LTK是在配对期间生成的。

16.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括通过以下步骤使用所述通信协议在包括无线通信接口（20-2）的第二适配站（41）上发起后续适配会话：

将所述第二适配站连接到所述数据库（22）；

由所述第二适配站从所述数据库中检索所述配对数据；

在所述第二适配站中，通过使用所述第一适配站的IRK来生成所述第二适配站的设备地址，并在所述听力设备中，通过使用所述听力设备的IRK来生成设备地址；

在所述第二适配站与所述听力设备之间交换设备地址；

在所述第二适配站中，通过使用所述听力设备的IRK来解析从所述听力设备接收到的设备地址，并在所述听力设备中通过使用所述第二适配站的IRK来解析从所述第二适配站接收的设备地址；

通过使用检索到的配对信息和解析后的设备地址，经由所述第二适配站的所述无线通信接口和所述听力设备的所述无线通信接口来连接所述第二适配站与所述听力设备；

使用LTK，通过经由所述第二适配站的所述无线通信接口和所述听力设备的所述无线通信接口的在所述第二适配站与所述听力设备之间的安全连接来进行后续适配会话；以及

断开所述第二适配站与所述听力设备的连接。

17.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一适配站（40）包括PC和连接到所述PC的适配设备并且包括所述无线通信接口（20）。

18.一种耦合到处理器的非瞬态计算机可读介质，其中，当所述处理器执行根据权利要求1所述的方法时，所述处理器使设备执行根据权利要求1所述的方法。