CN111343332B - 移动装置定位器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种确定移动装置在车辆座舱的区域中的位置的方法和设备。所述移动装置具有扬声器和至少一个麦克风。车辆具有包括至少两个扬声器的音频系统。所述移动装置检测分别通过第一车辆扬声器和第二车辆扬声器发射的第一声信号和第二声信号。所述声信号包括相应的检测模式。所述检测模式相互正交。可以将检测到的声信号与所述检测模式进行比较或相关，并且可以生成相应的经匹配声信号。可以基于第一经匹配声信号和第二经匹配声信号的到达时间差确定所述移动装置在所述车辆座舱的区域内的所述位置。可以根据所述移动装置的所述位置设置或改变所述移动装置的操作模式。

Description

移动装置定位器
技术领域
本公开涉及一种用于确定移动装置在车辆中的位置的方法和设备。
背景技术
车辆中的乘员可能经常使用如智能电话等移动装置。然而，开车时使用许多智能电话app被认为是极其危险的，并且在许多国家是严格禁止的。除了法律措施之外，还实施了新技术来防止开车期间发短信。
发明内容
在所附的权利要求中限定了本公开的各个方面。在第一方面，提供了一种被配置成包括在移动装置中的移动装置定位器，所述移动装置定位器包括：相关器，所述相关器被配置成：接收分别通过定位在车辆座舱中的第一扬声器和第二扬声器发射的第一声信号和第二声信号；将检测到的第一声信号和第二声信号与相应的预定的第一检测模式和第二检测模式进行比较；并且输出相应的第一经匹配声信号和第二经匹配声信号，其中所述第一检测模式和所述第二检测模式相互正交；到达时间差模块，所述到达时间差模块耦合到相关器输出并且被配置成确定所述第一经匹配声信号与所述第二经匹配声信号之间的到达时间差；以及位置区域指示器，所述位置区域指示器耦合到所述到达时间差模块并且被配置成基于所确定的到达时间差确定所述移动装置在所述车辆座舱的区域内的位置并且根据所确定的移动装置位置输出移动装置操作模式信号。
在一个或多个实施例中，所述移动装置定位器可以包括接收信号强度指示器，所述接收信号强度指示器耦合到所述相关器和所述位置区域指示器并且被配置成：根据所述第一经匹配声信号和所述第二经匹配声信号确定所述第一声检测模式和所述第二声检测模式的接收信号强度；并且其中所述移动装置定位器被另外配置成：基于所述接收信号强度和所述第一声检测模式和所述第二声检测模式的到达时间差确定所述移动装置位置。
在一个或多个实施例中，所述到达时间差模块可以被配置成：根据所述第一声信号和所述第一检测模式的互相关确定第一时间值；并且根据所述第二声信号和所述第二检测模式的互相关确定第二时间值；并且确定所述第一时间值与所述第二时间值之差。
在一个或多个实施例中，所述到达时间差模块可以被配置成确定所述第一时间值与所述第二时间值之差以及对应于发射所述第一检测模式与所述第二检测模式之间的延迟的时间偏移值。
在一个或多个实施例中，所述位置指示器可以被配置成通过确定与所述到达时间差乘以声速的一半相对应的距离值来确定所述座舱中所述移动装置所处的所述区域。
在一个或多个实施例中，所述相关器可以被配置成检测包括在由所述移动装置发射的检查声信号中的检查检测模式；所述接收信号强度指示器被配置成确定所述检查检测模式的接收信号强度，并且所述位置指示器被配置成响应于所述检查检测模式的所述接收信号强度低于预定阈值而指示故障。
所述移动装置定位器的一个或多个实施例可以包括在包括至少一个麦克风的移动装置中。所述至少一个麦克风可以耦合到所述移动装置定位器，并且所述移动装置可以被配置成根据所述移动装置操作模式信号设置移动装置操作模式。
在第二方面，提供了一种用于车辆的音频系统，所述音频系统被配置成发射用于确定移动装置在车辆座舱中的位置的声信号并且包括：音频处理器，所述音频处理器被配置成向一对立体声扬声器中的第一立体声扬声器输出第一音频信号并且向一对立体声扬声器中的第二立体声扬声器输出第二音频信号；检测模式发生器；车速传感器输入，所述车速传感器输入被配置成接收车速值；其中所述检测模式发生器被配置成生成第一声检测模式和第二声检测模式，所述第一声检测模式和所述第二声检测模式相互正交；并且其中响应于所述车速值超过预定阈值，所述音频系统被配置成将所述第一检测模式与所述第一音频信号组合并将所述第二检测模式与所述第二音频信号组合，并且通过一对立体声扬声器中的第一立体声扬声器输出包括所述第一声检测模式和所述第一音频信号的第一声信号并通过一对立体声扬声器中的第二立体声扬声器输出包括所述第二声检测模式和所述第二音频信号的第二声信号。
在一个或多个实施例中，所述第一声检测模式和所述第二声检测模式可以包括伪随机模式，所述伪随机模式具有相应的第一最大长度序列和第二最大长度序列。
在所述音频系统的一个或多个实施例中，所述第一声检测模式和所述第二声检测模式可以以预定的时间偏移按顺序生成。
在一个或多个实施例中，所述检测模式发生器可以包括伪随机数发生器、上采样器和希尔伯特变换器(Hilbert transformer)的串联布置，其中所述希尔伯特变换器的输出耦合到第一混频器输入，并且载波信号发生器耦合到第二信号输入，并且其中检测模式发生器输出耦合到混频器输出。
在一个或多个实施例中，所述音频系统可以另外包括麦克风输入，所述麦克风输入耦合到所述模式发生器并且被配置成耦合到定位在所述车辆座舱中的麦克风。所述音频系统可以被配置成根据所述车辆座舱的检测到的环境噪声水平改变所述第一检测模式和所述第二检测模式的幅度。
在一个或多个实施例中，所述音频系统可以另外包括麦克风输入，所述麦克风输入耦合到所述模式发生器并且被配置成耦合到定位在所述车辆座舱中的麦克风，其中所述模式发生器被另外配置成将所生成的模式与包括检测到的模式的检测到的声信号进行比较并且响应于所述检测到的模式的信号强度低于预定阈值而生成指示错误状况的信号。
所述移动装置定位器和所述音频系统的实施例可以包括在用于确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置的设备中。
在第三方面，提供了一种确定移动装置在车辆座舱的区域中的位置的方法，所述移动装置包括扬声器和麦克风，所述车辆座舱包括至少两个扬声器，所述方法包括：由所述移动装置麦克风检测分别通过第一扬声器和第二扬声器发射的第一声信号和第二声信号，所述第一声信号和所述第二声信号包括相应的第一检测模式和第二检测模式，其中所述第一检测模式和所述第二检测模式相互正交；将检测到的第一声信号和第二声信号与相应的预定的第一检测模式和第二检测模式进行比较，并输出相应的第一经匹配声信号和第二经匹配声信号；基于所述第一经匹配声信号和所述第二经匹配声信号的到达时间差确定所述移动装置在所述车辆座舱的区域内的位置；以及根据所述移动装置的所述位置设置所述移动装置的操作模式。
附图说明
在附图和说明书中，相似的附图标记指代相似的特征。现在仅通过举例详细描述通过附图示出的实施例，在附图中：
图1示出了根据实施例的移动装置定位器。
图2示出了当包括在智能电话中时，图1的移动装置定位器的操作的例子。
图3示出了根据实施例的确定移动装置在车辆的区域内的位置的方法。
图4示出了根据实施例的确定移动装置在车辆的区域内的位置的方法。
图5示出了根据实施例的确定移动装置在车辆的区域内的位置的方法。
图6示出了根据实施例的包括用于确定移动装置在车辆内的位置的检测模式发生器的声发射器。
图7示出了根据实施例的用于确定移动装置在车辆内的位置的检测模式发生器。
具体实施方式
图1示出了根据实施例的移动装置定位器100。移动装置定位器100可以具有连接到相关器104的声输入102。相关器输出106可以连接到接收信号强度指示器(RSSI)108。相关器输出106可以连接到到达时间差(TDOA)计算器116。RSSI输出110可以连接到比较器112。比较器输出114可以连接到位置区域指示器120。TDOA输出118可以连接到位置区域指示器120。位置区域指示器120可以在位置区域指示器输出122上输出指示车辆座舱的区域内的移动装置位置的信号。存储器132可以包括第一检测模式126和第二检测模式128。存储器132可以包括预定的RSSI阈值130。存储器输出124可以连接到相关器104和比较器112。存储器132可以包括检查检测模式134。
可以参考图2理解移动装置定位器100的操作，图2示出了包括移动装置定位器100的智能电话170。第一扬声器150(其可以是定位在车辆座舱中的一对立体声扬声器中的左侧扬声器)可以发射由车载音频或信息娱乐系统(未示出)生成的第一声信号152。第一声信号152可以包括对应于第一检测模式126的第一声检测模式以及来自车载音频系统(未示出)的其它音频内容。第二扬声器160(其可以是定位在车辆座舱中的一对立体声扬声器中的右侧扬声器)可以发射由车载音频或信息娱乐系统(未示出)生成的第二声信号162。第二声信号162可以包括对应于第二检测模式128的第二声检测模式以及来自车载音频系统(未示出)的其它音频内容。
第一声信号152和第二声信号162可以由智能电话170的一个或多个麦克风(未示出)检测，所述麦克风可以通过接口电路系统(未示出)连接到移动装置定位器100的声输入102。相关器104可以将第一检测模式126与第一声信号152相关，并将第二检测模式128与第二声信号162相关。相关器104可以实施为匹配滤波器。在其它例子中，可以使用不同的相关技术来确定接收到的信号是否包含检测模式。例如，可以使用与用于语音识别技术的机器学习技术类似的机器学习技术。来自相关器输出106的输出信号可以由RSSI检测器108接收，所述RSSI检测器108确定相应的第一声信号152和第二声信号162中的第一检测模式和第二检测模式的强度。比较器112可以将接收到的第一检测模式和第二检测模式的RSSI值与来自存储器132的相应的RSS阈值130进行比较。所得到的比较结果可以在比较器输出114上输出。位置区域指示器120可以根据比较器输出114确定智能电话170的初始位置区域，例如，汽车的前排座椅或汽车的后排座椅。
发明人已经了解到，如果扬声器定位在车辆的前部，并且两个扬声器的信号强度都低于预定义水平，则智能电话170可能定位在车辆座舱的后部，因为前排座椅可能阻挡检测模式。如果信号强度大于阈值，则智能电话170可能定位在车辆座舱的前部。相反，如果扬声器定位在车辆座舱的后部，并且两个扬声器的信号强度都低于预定义水平，则智能电话170可能定位在车辆座舱的前部。在一些例子中，例如，对于没有后排座椅的车辆，可以省略RSSI检测器108。
相关器104的输出信号可以由TDOA计算器116接收。TDOA计算器116可以确定接收到的第一检测模式和第二检测模式的最强互相关结果。最强互相关结果可以对应于所发射信号与移动装置定位器100之间的视线或最直接路径。TDOA计算器116可以仅确定所述两种模式的到达时间差，而不论其绝对到达时间如何。因此，不需要由第一扬声器150和第二扬声器160发射的所生成模式与移动装置定位器100之间的时间同步。在一些例子中，所述两种检测模式可以以某个时间偏移值t偏移(toffset)按顺序发射。已知所述两种检测模式的发射之间的时间偏移，可以根据以下公式计算TDOA：
TDOA＝tL-tR-t偏移 (1)
其中tL和tR分别是包含在声信号152和声信号162中的接收到的模式的时间延迟，所述时间延迟可以根据相关器104应用的互相关获得，并且t偏移是所述两种模式之间的发射时间偏移。在同时发射第一检测模式和第二检测模式的情况下，时间偏移为零，并且因此
TDOA＝tL-tR (2)
发明人已经另外了解到，在两个扬声器定位在任一侧处的车辆座舱中(情况通常如此)，通过假设移动装置100定位在所述两个扬声器之间的线154上，可以足够精确地确定定位。线164指示的距离d被定义为扬声器之间的中间位置158到移动装置100的位置156的符号距离(signed distance)。当d＜0时，电话位于中间位置158的左侧，并且当d＞0时，电话位于右侧。距离d根据TDOA值计算如下：
d＝TDOA*c/2；其中c是声音在空气中的速度。 (3)
根据TDOA计算器116的结果，位置区域检测器120可以确定对应于移动装置100所处的不同座椅的车辆区域。
位置区域检测器120的输出可以由智能电话170用于根据所确定区域设置操作模式。例如，如果移动装置100是定位在对应于驾驶员位置的区域中的智能电话，则移动装置100可以将操作模式设置为锁定或禁用屏幕。在其它例子中，如果随后检测到智能电话170位于乘客位置中，则智能电话170可以启用屏幕。在一些例子中，智能电话170可以根据移动装置定位器100所确定的移动装置在车辆座舱的区域内的位置启用或禁用各种软件应用或特征。典型的智能电话app可以例如使用如GNSS等卫星导航检测智能电话是否以汽车速度移动并锁定触摸屏。然而，这些app不会区分电话由驾驶员还是由同一车辆中的乘客持有。因此，这些app还可能阻止乘坐于移动车辆中的乘客的功能。
本公开的发明人已经了解到，车辆音频系统可以与包括移动装置定位器100的智能电话或其它移动装置一起使用，以便确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置。在许多车辆中，音频扬声器定位在车门上，或有时定位在仪表板的最左侧/最右侧。前排座椅处有至少2个扬声器，或在大多数现代汽车中，4个侧门上有4个扬声器。
检测模式可以是超声的，其频率可以高于18kHz，或优选地介于18.5kHz与22kHz之间。然后，可以将检测模式添加到如来自收音机或CD播放器的语音或音乐等正常音频中。只有当汽车以快于预定义速度的速度移动时，才可以生成检测模式。
因为超声听不见，所以对汽车音频系统的音频性能没有影响。可替换的是，约100Hz到Fs/2的整个音频频段可以用于检测模式，其中Fs是音频系统的采样率。对于消费品来说，Fs为44.1kHz、48kHz或96kHz。在这种情况下，应使音频频段中的幅度(通常小于18kHz)保持较小，使得其被发动机和道路噪声掩盖并且几乎听不见。
第一检测模式和第二检测模式相互正交，使得其互相关最小，而其自相关最大。这种模式的例子是啁啾、经过调制的伪随机噪声序列、经过调制的黄金码(gold code)等。调制方案可以是电信中使用的任何技术，包括但不限于相移键控、频移键控和直接序列扩频。
发明人已经了解到，即使车辆扬声器被指定处于可能介于20Hz到20kHz之间的音频范围内，所述扬声器也可以在某种程度上发射高达40kHz或更高的超声。可听范围通常高达18kHz或稍微更高。因此，当超声被添加到如语音或音乐等正常音频内容中时，超声是听不见的，并且所感知的音频质量不受影响。当超声内容被添加到音频中时，所述超声内容仍然可以通过正常扬声器发射到空气中，并且由移动装置定位器100检测到，所述移动装置定位器100可以将超声与音频分离并且如所描述那样处理超声信号。仅当车辆以超过预定速度的速度移动时，才可以发射检测模式。移动装置定位器100可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合实施，例如，通过在通常包括用于存储预定的第一检测模式126、第二检测模式128和RSSI阈值130的存储器的数字信号处理器(DSP)或其它微处理器上运行的软件实施。当包括在智能电话中时，移动装置定位器100可以与如发短信app等另一软件应用集成。
在一些例子中，移动装置定位器100可以包括与由移动装置本身发射的模式相对应的检查检测模式134。检查检测模式134可以不同于第一检测模式和第二检测模式。检查模式134可以是超声模式。检查模式的占空比可以是几秒到几十秒。相关器104可以将检测到的信号与检查检测模式134进行比较。RSSI检测器108可以确定检查检测模式134的RSSI值。如果接收到的检查检测模式的RSSI值低于阈值，则位置区域指示器120可以指示故障。包括移动装置定位器的移动装置可以设置显示警告消息或禁用发短信的模式。以此方式，移动装置定位器100可以防止篡改移动电话，例如，通过阻断麦克风以抑制如禁用在开车时发短信等安全功能。在这种情况下，电话将从第一声信号和第二声信号接收降低的声音水平，这可能避开RSSI检查。因此，移动装置定位器100可能错误地确定电话位于后排座椅上或位于汽车外部，并且因此将不会设置适当的模式，如启用屏幕阻断动作。在其它例子中，可以省略检查检测模式134。
移动装置定位器100包括用于存储检测模式和RSSI阈值的存储器132。应当理解的是，在其它例子中，这些值可以是预定的，并且作为相关器和RSSI检测器的一部分被包括在内。在这种情况下，可以省略单独的存储器132。
图3示出了根据实施例的确定移动装置200的位置的方法。移动装置包括屏幕和一个或多个麦克风或其它声换能器。在步骤202中，可以由包括在移动装置中的一个或多个麦克风接收从车辆座舱中的相应扬声器发射的第一声信号和第二声信号。所述一个或多个麦克风接收到的信号可以使用例如高通滤波器(HPF)以刚好低于以超声频率发射的检测模式的频段的下限的截止频率进行滤波。在此步骤202中，滤除可听信号，从而仅留下待通过的超声信号。
在步骤204中，将匹配滤波器(MF)应用于第一声信号和第二声信号。匹配滤波器的例子是互相关，其中检测模式的副本——模式L、模式R——以输入形式提供到匹配滤波器并且与第一声信号和第二声信号互相关。在步骤204之后，可以将接收到的超声信号与噪声和不想要的干扰分离，并且可以计算接收到的信号的延迟，所述延迟将在步骤214中使用。
在下一步骤206中，可以使用来自MF步骤204的结果通过应用接收信号强度指示器(RSSI)来确定信号强度。
在步骤208中，可以将检测模式中的每个检测模式的RSSI值与阈值进行比较。如果RSSI值小于阈值，则确定移动装置位置处于车辆座舱的后部，并且所述方法在步骤210处结束，不进行另外的动作。如果信号强度大于阈值，则确定移动装置位置处于车辆座舱的前部，并且所述方法进一步进行到选择步骤212。在选择步骤212中，选择来自两个麦克风的相应信号的左侧模式和右侧模式的最强互相关结果，并且所述方法进行到到达时间差(TDOA)步骤214。TDOA是用于仅计算所述两种模式的到达时间差，而不论其绝对到达时间如何的方法。因此，以此方式，不需要车辆音频系统与移动装置之间的时间同步。
在步骤214中，例如使用等式(1)计算TDOA值，并且所述方法移动到步骤216。在一些例子中，可以以预定的时间偏移按顺序发射检测模式。在一些例子中，可以同时发射检测模式。基于TDOA值，所述方法确定移动装置是否定位在驾驶员座椅的区域中。如果移动装置未定位在驾驶员座椅区域中，则所述方法移动到步骤218，并且不采取另外的动作。如果移动装置定位在驾驶员座椅区域中，则所述方法移动到步骤220，并且锁定屏幕。在其它例子中，可以采取不同的动作，例如，禁用各种软件应用或硬件特征，如发短信、视频流式传输或其它可能分散驾驶员注意力的应用。
图4示出了定位车辆座舱250中的移动装置的方法。在步骤252中，可以由移动装置检测第一声信号。第一声信号可以从定位在车辆座舱中的第一扬声器发射。在步骤254中，可以由移动装置检测第二声信号。移动装置可以具有一个或多个麦克风。第二声信号可以从定位在车辆座舱中的第二扬声器发射。在步骤256中，所述方法可以使用匹配滤波器或其它某种方法来检查第一声信号是否包括第一检测模式以及第二声信号是否包括第二检测模式。
如果未检测到第一检测模式和第二检测模式，则所述方法进行到步骤258，并且不采取另外的动作。如果检测到第一检测模式和第二检测模式两者，则所述方法进行到步骤260。
在步骤260中，可以确定第一检测模式和第二检测模式的到达时间差。在步骤262中，可以使用例如等式1到3来确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置。在步骤264中，可以根据所确定的位置生成操作模式信号。移动装置可以根据操作模式信号设置操作模式。
图5示出了定位车辆座舱300中的移动装置的方法。在步骤302中，可以由移动装置检测第一声信号和第二声信号。第一声信号和第二声信号可以分别由定位在车辆座舱前部的一对立体声扬声器发射。在步骤304中，可以由移动装置检测第三声信号和第四声信号。第三声信号和第四声信号可以分别由定位在车辆座舱后部的一对立体声扬声器发射。
在步骤306中，所述方法可以使用匹配滤波器或其它某种方法来检查第一声信号是否包括第一检测模式以及第二声信号是否包括第二检测模式。如果第一声信号和第二声信号分别不包括第一检测模式和第二检测模式，则所述方法进行到步骤308，并且不采取另外的动作。如果第一声信号和第二声信号分别包括第一检测模式和第二检测模式，则所述方法进行到步骤310。在步骤310中，可以确定第一信号检测模式和第二信号检测模式的RSSI值。
方法300然后进行到步骤312，以使用匹配滤波器或其它某种方法来检查第三声信号是否包括第三检测模式以及第四声信号是否包括第四检测模式。如果第三声信号和第四声信号分别不包括第三检测模式和第四检测模式，则所述方法进行到步骤316。如果第三声信号和第四声信号分别包括第三检测模式和第四检测模式，则所述方法进行到步骤314。
在步骤314中，可以确定第三检测模式和第四检测模式中的每个检测模式的RSSI值。
在步骤316中，可以确定第一检测模式和第二检测模式的到达时间差。在一些例子中，可替换的是或另外地，可以确定第三检测模式和第四检测模式的到达时间差。
在步骤318中，可以使用例如等式1到3和RSSI值来确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置。如果检测到第三检测模式和第四检测模式，则第三检测模式和第四检测模式的RSSI值可以用于更精确地确定移动装置定位在车辆座舱的前部区域还是后部区域中。
在步骤320中，可以根据所确定的位置设置移动装置的操作模式。
图6示出了用于定位车辆400内的移动装置的音频系统350。音频系统350包括音频处理器360和检测模式发生器390。音频处理器360可以接收左声道音频输入354和右声道音频输入352。音频处理器360可以具有连接到第一音频加法器或音频混频器368的第一输入的左声道音频输出370和连接到第二音频加法器或音频混频器362的第一输入的右声道音频输出356。检测模式发生器390可以具有通过第一开关374连接到第一音频加法器或音频混频器368的第二输入的第一检测模式输出378。检测模式发生器390可以具有通过第二开关364连接到第二音频加法器或音频混频器362的第二输入的第二检测模式输出372。第一开关374和第二开关364可以由速度传感器输入376控制。
在操作中，速度传感器输入376可以连接到车辆速度计402的输出。第一音频混频器输出366可以连接到左声道扬声器驱动器380的输入。左声道扬声器驱动器380的输出388可以连接到左侧扬声器386。第二音频混频器输出358可以连接到右声道扬声器驱动器382的输入。右声道扬声器驱动器382的输出384可以连接到右侧扬声器392。
音频系统350可以是车载信息娱乐系统的一部分。音频处理器360可以在左侧音频输入352和右侧音频输入354上接收音频源，并且可以例如通过应用音频均衡、平衡或音频增强中的一项或多项来处理信号。检测模式发生器390可以生成至少两种声模式或检测模式。检测模式发生器390可以在第一发生器输出378上输出第一检测模式，并且在第二发生器输出372上输出第二检测模式。第一检测模式和第二检测模式相互正交。示例模式可以包括啁啾、经过调制的伪随机噪声序列、经过调制的黄金码。调制方案可以是电信中使用的技术，如相移键控、频移键控或直接序列扩频。
检测模式发生器390可以实施为硬件模块或软件和硬件，例如，可在DSP或其它微处理器上执行的软件。音频系统350可以在速度传感器输入376上接收关于车辆速度的信息。当汽车以快于预定义速度(例如，5km/h或10km/h)的速度移动时，可以通过闭合第一开关368和第二开关362，使用第一加法器368和第二加法器362将检测模式添加到正常音频信道中。应当理解的是，开关功能可以以硬件或软件实施。
音频系统350可以将音频信号和检测模式组合，所述音频信号和检测模式随后发送到音频放大器380、382并且最终驱动车辆扬声器386、392。一个扬声器可以定位在驾驶员座椅旁边，并且另一个扬声器可以定位在乘客前排座椅旁边。
包括相应音频信号和检测模式的声信号可以例如由如图所示的智能电话170或实施本文所描述的方法的其它移动装置检测，所述移动装置可以检测所发射的检测模式并确定移动装置在车辆座舱的区域内的近似位置，并且在车辆移动时根据位置区域设置操作模式。
在一些例子中，音频系统(350)可以连接到麦克风(未示出)并且包括模式检测器(未示出)。模式检测器可以检测所发射的模式，并且如果未检测到模式，则音频系统可以生成可听警告或向车载显示器(未示出)发射信号以显示警告消息。在此例子中，音频系统可以检查所生成的模式是否被正确发射，以便检测故障或对音频系统进行的篡改。在其它例子中，音频系统可以连接到麦克风，并且根据车辆座舱中的环境噪声水平调节所生成的模式的幅度。这可以提高定位移动装置的准确性。
图7示出了检测模式发生器500的例子。伪随机噪声发生器502可以具有连接到上采样器506的输出504。上采样器输出508可以连接到希尔伯特变换器510。希尔伯特变换器输出512可以连接到混频器514的第一输入。载波频率发生器522可以具有连接到混频器514的第二输入的输出524。混频器输出516可以连接到逐减模块(tapering module)518。逐减模块输出可以连接到检测模式发生器输出520。
伪随机噪声发生器502可以生成伪随机噪声(PRN)模式，或具体地说PRN型最大长度序列(MLS)。PRN(包括MLS)具有噪声的随机性性质，因此其具有白频谱(white spectrum)526，但是其由将在某一时段后重复自身的确定性脉冲序列组成，因此可以在硬件或软件中以数字方式唯一地生成。MLS的重要特性在于，其具有非常高的自相关性和非常小的互相关特性。发明人已经意识到，生成具有不同MLS的PRN模式允许使用如匹配滤波等相关将其区分，甚至是所述模式被同时发射时也是如此。
在生成之后，MLS可以仅包含1位流，并且具有白频谱526。上采样器506可以将频谱压缩到有限带宽(BW)中，例如，BW＝1.5kHz，以生成18.5kHz到20kHz的频段模式。上采样器506可以以Fs/2/BW的比率对PRN输出504上的信号进行上采样，其中Fs是系统的采样率，BW是检测模式的期望带宽。上采样可以产生经过上采样的频谱528。随后，可以通过由希尔伯特变换器510应用的希尔伯特变换来去除经过上采样的信号的负部，从而产生频谱530。希尔伯特变换器510之后的信号是基带信号。混频器514将基带信号与载波频率(fc)混合。载波频率可以具有频谱536，所述频谱536是期望频率的上限，例如，20kHz。在通过混频器514进行混合之后，可以通过逐减模块518使所生成的模式逐渐减小。这种逐渐减小可以从所生成的模式的脉冲中去除pop噪声。可以使用如图基窗(Tukey window)等窗函数在对应于淡入和淡出的时域中使脉冲逐渐减小。在通过混频器514进行的混合之后，模式具有频谱532。时域图534示出了对应于所生成的检测模式的经过逐渐减小的信号脉冲的包络。在一些例子中，可以移除逐减模块518。
生成以供在不同扬声器上发射的模式可以按顺序或同时生成，并且所述生成可以以重复间隔为例如几秒到几十秒的占空比进行。此占空比可以对应于用于检查坐在驾驶员座位上的人是否使用发短信电话app的占空比。这种检查频率不需要很高，以减少电话上的功耗和计算资源。检查频率仍应足以防止app的持续和方便使用。如果按顺序发射，则模式之间的定时偏移可以是固定的和预定的。
描述了一种确定移动装置在车辆座舱的区域中的位置的方法和设备。所述移动装置具有扬声器和至少一个麦克风。车辆具有包括至少两个扬声器的音频系统。所述移动装置检测分别通过第一车辆扬声器和第二车辆扬声器发射的第一声信号和第二声信号。所述声信号包括相应的检测模式。所述检测模式相互正交。可以将检测到的声信号与所述检测模式进行比较或相关，并且可以生成相应的经匹配声信号。可以基于第一经匹配声信号和第二经匹配声信号的到达时间差确定所述移动装置在所述车辆座舱的区域内的所述位置。可以根据所述移动装置的所述位置设置或改变所述移动装置的操作模式。
在一些示例实施例中，上述一组指令/方法步骤被实施为被具体化为存储在非暂时性有形计算机可读存储介质上的一组可执行指令的功能和软件指令，所述功能和软件指令在通过所述可执行指令编程和控制的计算机或机器上实现。此类指令被加载以供在处理器(如一个或多个CPU)上执行。术语处理器包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器)或其它控制或计算装置。处理器可以指代单个组件或多个组件。
尽管所附权利要求针对特定特征组合，但是应当理解的是，本发明的公开范围还包括在本文中明确或隐含公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或其任何概括形式，而不论其是否涉及与任一权利要求中当前要求保护的发明相同的发明，并且无论其是否与本发明那样减轻了相同技术问题中的任何或所有问题。
在单独的实施例的上下文中所描述的特征还可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独提供或以任何适当的子组合提供。
申请人特此声明，在本申请或由其衍生的任何另外的申请的诉讼期间，可以针对这种特征和/或这种特征的组合制定新的权利要求。
为了完整起见，还指出，术语“包括”不排除其它要素或步骤，术语“一个或一种(a或an)”不排除多个，单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干装置的功能，并且权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种被配置成包括在移动装置中的移动装置定位器，其特征在于，所述移动装置定位器包括：
相关器，所述相关器被配置成：
接收分别通过定位在车辆座舱中的第一扬声器和第二扬声器发射的第一声信号和第二声信号；
将检测到的第一声信号和第二声信号与相应的预定的第一检测样式和第二检测样式进行比较；并且
输出相应的第一经匹配声信号和第二经匹配声信号，其中所述第一检测样式和所述第二检测样式相互正交；
到达时间差模块，所述到达时间差模块耦合到相关器输出并且被配置成确定所述第一经匹配声信号与所述第二经匹配声信号之间的到达时间差；
接收信号强度指示器，所述接收信号强度指示器耦合到所述相关器并且被配置成根据所述第一经匹配声信号和所述第二经匹配声信号确定所述第一声检测样式和所述第二声检测样式的接收信号强度；
比较器，所述比较器将接收到的第一声检测样式和第二声检测样式的接收信号强度与相应的阈值进行比较，从而得到比较结果；以及
位置区域指示器，所述位置区域指示器根据比较结果确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置，在确定移动装置位置处于车辆座舱的后部时不进行另外的动作，确定移动装置位置处于车辆座舱的前部时，基于所确定的到达时间差确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置，并且根据所确定的移动装置位置定位在驾驶员座椅区域中时输出相应的移动装置操作模式信号。
2.根据权利要求1所述的移动装置定位器，进一步地，其特征在于，所述到达时间差模块被进一步配置成：
根据所述第一声信号和所述第一检测样式的互相关确定第一时间值；并且
根据所述第二声信号和所述第二检测样式的互相关确定第二时间值；并且
确定所述第一时间值与所述第二时间值之差。
3.根据权利要求2所述的移动装置定位器，其特征在于，所述到达时间差模块被进一步配置成确定所述第一时间值与所述第二时间值之差以及对应于发射所述第一检测样式与所述第二检测样式之间的延迟的时间偏移值。
4.根据权利要求3所述的移动装置定位器，其特征在于，所述位置指示器被进一步配置成通过确定与所述到达时间差乘以声速的一半相对应的距离值来确定所述座舱中所述移动装置所处的所述区域。
5.根据在前的任一项权利要求所述的移动装置定位器，其特征在于，所述相关器被进一步配置成检测包括在由所述移动装置发射的检查声信号中的检查检测样式；所述接收信号强度指示器被配置成确定所述检查检测样式的接收信号强度，并且所述位置指示器被配置成响应于所述检查检测样式的所述接收信号强度低于预定阈值而指示故障。
6.一种用于车辆的音频系统，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的移动装置定位器，所述音频系统被配置成发射用于确定移动装置在车辆座舱中的位置的声信号并且包括：
音频处理器，所述音频处理器被配置成向一对立体声扬声器中的第一立体声扬声器输出第一音频信号并且向一对立体声扬声器中的第二立体声扬声器输出第二音频信号；
检测样式发生器；
车速传感器输入，所述车速传感器输入被配置成接收车速值；
其中所述检测样式发生器被配置成生成第一声检测样式和第二声检测样式，所述第一声检测样式和所述第二声检测样式相互正交；
并且其中响应于所述车速值超过预定阈值，所述音频系统被配置成将所述第一检测样式与所述第一音频信号组合并将所述第二检测样式与所述第二音频信号组合，并且通过一对立体声扬声器中的第一立体声扬声器输出包括所述第一声检测样式和所述第一音频信号的第一声信号并通过一对立体声扬声器中的第二立体声扬声器输出包括所述第二声检测样式和所述第二音频信号的第二声信号。
7.一种用于确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置的设备，其特征在于，所述设备包括根据权利要求1到5中任一项所述的移动装置定位器。
8.根据权利要求7所述的用于确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置的设备，包括至少一个麦克风以及其中所述至少一个麦克风耦合到所述移动装置定位器，并且所述移动装置被配置成根据所述移动装置操作模式信号设置移动装置操作模式。
9.一种确定移动装置在车辆座舱的区域中的位置的方法，其特征在于，所述移动装置包括扬声器和麦克风，所述车辆座舱包括至少两个扬声器，所述方法包括：
由所述移动装置麦克风检测分别通过第一扬声器和第二扬声器发射的第一声信号和第二声信号，所述第一声信号和所述第二声信号包括相应的第一检测样式和第二检测样式，其中所述第一检测样式和所述第二检测样式相互正交；
将检测到的第一声信号和第二声信号与相应的预定的第一检测样式和第二检测样式进行比较，并输出相应的第一经匹配声信号和第二经匹配声信号；
根据所述第一经匹配声信号和所述第二经匹配声信号确定所述第一声检测样式和所述第二声检测样式的接收信号强度；
将接收到的第一声检测样式和第二声检测样式的接收信号强度与相应的阈值进行比较，从而得到比较结果；
根据比较结果确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置，在确定移动装置位置处于车辆座舱的后部时不进行另外的动作，确定移动装置位置处于车辆座舱的前部时，基于所确定的到达时间差确定移动装置在车辆座舱的区域内的位置；并且
根据所确定的移动装置位置定位在驾驶员座椅区域中时输出相应的移动装置操作模式信号。
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