TW201531729A - 駕駛端位置偵測 - Google Patents

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TW201531729A
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Marwan Hannon
Peter Qiang Qu
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Driving Man Systems Inc
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
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Abstract

本發明揭示一種用於判定經定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之系統，該系統包括：一電路，其與該行動器件相關聯且經組態以造成自該行動器件傳輸一聲學信號；複數個聲學接收器，其中該複數個接收器之各者經組態以接收傳輸自該行動器件之該聲學信號，並將該聲學信號轉換成一電信號；及一處理器，其經組態以基於由該複數個聲學接收器所接收該聲學信號之時間來判定該行動器件之一位置，並判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區。

Description

駕駛端位置偵測 【相關申請案的交叉引用】
本申請案根據35 USC §119(e)規定主張於2013年11月7日申請之標題為「DRIVER SIDE LOCATION DETECTION」之美國臨時專利申請案第61/901,241號之權利，該案之全部揭示內容以引用方式併入本文中。
在現代社會中，行動器件(諸如無線器件，包含例如蜂巢式電話、智慧型手機、膝上型電腦、筆記型電腦、平板器件(例如，Apple®之iPad))已普遍存在。然而，在駕駛一車輛時使用此等行動器件可係危險的。缺乏經驗的車輛駕駛員(諸如剛學會開車的年輕人)使該問題惡化。其中涉及行動器件之車禍率在上升，尤其係青少年。在駕駛一移動車輛時發文字訊息可係危險的且與造成事故息息相關。更一般言之，在駕駛一車輛時操作任何鍵盤可係危險的。
因此，在駕駛時行動器件之廣泛採用及其普遍使用已引起關於駕駛員分心之擔憂。用一行動電話講話或發文字訊息之一駕駛員可變得在精神上無法專心駕駛且失去對他或她駕駛之車輛之控制。因此，常見用一行動器件講話或發文字訊息而非注意路況之一人員涉及一事故。如今，研究指出在駕駛一汽車時用行動電話講話之人員可如同一酒醉駕駛人員般能力減損。不僅駕駛員在精神上分心，且駕駛員之眼睛亦轉移到撥號、查看來電人員。
非常期望偵測一車輛內之一行動器件(諸如一無線器件)之存在且控制或禁止該行動器件之操作。
隨著行動技術之進展，吾人可始終保持聯繫。對於許多人員，在位於駕駛方向盤後方時亦不能阻止其等保持聯繫之欲望。在因行動技術分心時駕駛對駕駛員及公眾而言皆係一危害。本發明力圖藉由部分禁止原本可用於一移動車輛且在駕駛座附近之一行動器件之一功能而阻止分心駕駛。此文檔提供關於偵測行動器件是否在駕駛座上之技術之細節。
多數位置偵測技術依賴於兩種物理現象：到達時間及接收功率。到達時間(TOA)係一種位置偵測技術。若一遠端傳輸器發射一波，且接收器在稍後時間偵測到該波，則藉由公式d=V*t判定該傳輸器與該接收器之間的距離，其中V係該波之傳播速度，且t係該波到達該接收器處所花之時間。TOA偵測已廣泛配合聲波(諸如聲納)使用，此係因為相對較慢的聲速導致高位置偵測精確度。在正常的溫度、壓力及濕度下，聲波依每秒340米或近似每毫秒1英尺傳播。為了良好位置偵測，許多動物及現代儀器能夠依足夠精確度量測TOA。例如，已知一些海豚及蝙蝠使用超音波回聲來定位其獵物。此外，潛水艇使用聲納來偵測敵艦。此外，安裝於車輛上之倒車感測器使用超音波聲納來偵測障礙物。
TOA與電磁波之使用歸因於電磁波之高速度而受限。所有電磁波皆依光速(即，3*10^8m/s或近似每奈秒1英尺)傳播。若期望次米級位置精確度，則傳輸器與接收器之間的同步化及TOA之量測必須具有次奈秒級精確度。能夠量測奈秒或依高GHz頻率之電子系統通常係昂貴的。TOA與電磁波之一令人關注的實施方案係全球定位系統。GPS藉由使用原子鐘同步化多個GPS衛星且接著自該等衛星連續發送含有時 間戳記之GPS信號封包而部分規避奈秒級計時要求。如今，地面上的GPS接收器擺脫高精確度同步化之負擔，但仍必須精確量測多個GPS信號之間的相對延遲。僅在近十年內，GPS接收器之成本急劇下降，從而更多消費者負擔得起GPS。
一波之功率或信號強度隨接收器進一步遠離傳輸器移動而減弱。若傳輸器與接收器之間的距離係R，則藉由以下方程式(沃夫(Wolff))給定由該接收器所感測之功率密度：
其中Su係接收功率密度且Ps係來自傳輸器之功率。
許多現代技術運用此現象來執行距離偵測。雷達係多數熟知實例之一者，其中一雷達傳輸器發送一電磁波，且電磁波接收功率自該距離之一目標反射。在消費者電子技術中，已使用無線信號(諸如蜂巢、Wifi及藍芽)之接收信號強度(RSS)量測發展各種位置偵測技術。例如，由Google、Skyhook及Navizon推廣之Wifi定位技術使用量測之至已知Wifi存取點之RSS來判定行動器件之位置(Skyhook)。
用於位置偵測之接收功率法可具有限制因素，其等可包含：1)信號雜訊：來自各種源(諸如電子器件)之雜訊(熱雜訊、散粒雜訊、閃爍雜訊)可使量測之RSS之精確度降級；2)干擾：波之反射及折射可導致不太精確的量測。此外，若一個以上傳輸器共用相同頻譜，則擁擠效應使RSS量測進一步降級；及3)障礙物：若傳輸器與接收器之間存在任何障礙物，則接收功率不再僅取決於距離，且亦取決於障礙物大小。
在一實施例中，包括硬體及軟體之一系統將高頻聲波(舉例而言，諸如19kHz)之TOA用於駕駛座位置偵測。在一實施例中，本發明包括用作可安裝於行動器件(諸如一智慧型手機、平板電腦等)上之 一應用程式之軟體及安裝於車輛上且由麥克風、揚聲器及一嵌入式處理器組成之硬體。本發明提供兩種行動器件偵測方法。在一實施例中，主動偵測方法：多個麥克風放置於車輛內且用於偵測由一行動器件所發射之一高頻聲音信號。在另一實施例中，被動偵測方法：由一行動器件偵測由安裝於一汽車中之多個揚聲器所發射之一音訊信號。
100‧‧‧方法
101‧‧‧步驟
103‧‧‧步驟
105‧‧‧步驟
107‧‧‧步驟
109‧‧‧步驟
111‧‧‧步驟
113‧‧‧步驟
115‧‧‧步驟
117‧‧‧步驟
119‧‧‧步驟
121‧‧‧步驟
200‧‧‧方法
201‧‧‧步驟
203‧‧‧步驟
205‧‧‧步驟
207‧‧‧步驟
209‧‧‧步驟
211‧‧‧步驟
213‧‧‧步驟
300‧‧‧系統
301‧‧‧電路/控制模組
303‧‧‧行動器件
305‧‧‧聲學接收器/麥克風/硬體
307‧‧‧電子器件/處理器/硬體
309‧‧‧揚聲器
311‧‧‧天線
400‧‧‧車輛
401‧‧‧麥克風陣列/麥克風
403‧‧‧行動器件
405‧‧‧聲學信號/超音波脈衝
500‧‧‧介面
501‧‧‧訊息
503‧‧‧圖示
600‧‧‧方法
601‧‧‧步驟
603‧‧‧步驟
605‧‧‧步驟
607‧‧‧步驟
609‧‧‧步驟
611‧‧‧步驟
613‧‧‧步驟
615‧‧‧步驟
617‧‧‧步驟
619‧‧‧步驟
1800‧‧‧系統
1801‧‧‧電路/控制模組
1803‧‧‧行動器件
1805‧‧‧聲學傳輸器/揚聲器
1807‧‧‧電路
1809‧‧‧聲學接收器
1811‧‧‧天線
1813‧‧‧處理器
2001‧‧‧左揚聲器
2003‧‧‧右揚聲器
在隨附申請專利範圍中詳細陳述各項實施例之新穎特徵。然而，藉由參考結合如下隨附圖式進行之下文描述，可瞭解各項實施例之組織及操作方法兩者連同其優點。
圖1係根據本發明之一實施例之判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法之一流程圖。
圖2係根據本發明之另一實施例之判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法之一流程圖。
圖3係根據本發明之一實施例之用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一系統之一圖。
圖4係安裝於一車輛內之麥克風之一陣列之一繪示。
圖5係根據本發明之一實施例之一行動應用程式之一介面之一版本之一螢幕捕捉之一顯示圖。
圖6係根據本發明之一實施例之處理一聲學信號之一方法之一流程圖。
圖7係包括三個19kHz脈衝之一聲學信號之一繪示。
圖8係圖7中所示之一單個19kHz脈衝之一特寫繪示。
圖9係具有一單個19kHz峰值之一聲學信號之一傅立葉變換之一繪示。
圖10係包括兩個脈衝之一輸入聲音記錄之一繪示。
圖11係圖10中所示之兩個脈衝之音量擷取資料之一繪示。
圖12係根據本發明之一實施例之用於識別聲音脈衝之一開始時間之一方法之一流程圖。
圖13係一薩倫-凱(Sallen-key)濾波器之一顯示圖。
圖14係一狀態變數濾波器之一顯示圖。
圖15係一二階(Biquad)濾波器之一顯示圖。
圖16係一多回饋帶通濾波器之一顯示圖。
圖17係一雙放大器帶通(DAPB)濾波器之一顯示圖。
圖18係根據本發明之一實施例之用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一系統之一圖。
圖19係安裝於一車輛內之複數個揚聲器之一繪示。
圖20係根據本發明之一實施例之用於判定一行動器件之一相對位置之一計算程序之一繪示。
圖21係根據本發明之一實施例之一客製化電子硬體器件之組件之一繪示。
圖22係Ultiboard CAD軟體中之圖21中所示之硬體器件之機板設計之一螢幕捕捉。
圖23係圖21中所示之硬體器件之一傳感器板之一3D預覽。
圖24係圖21中所示之硬體器件之一傳感器板之一電路板佈局。
圖25係圖21中所示之硬體器件之一高階繪示。
圖26展示根據本發明之一實施例之使用LabView FPGA設計語言之一聲音記錄機之一實施方案。
圖27係根據本發明之一實施例之一聲音濾波器之雜訊減小行為之繪示。
圖28係根據本發明之一實施例之在一賽靈思(Xilinx)LX45 FPGA中之一聲音濾波器之一實施方案之一繪示。
圖29係圖28之聲音濾波器之LabView FPGA中之一濾波器實施方 案。
圖30係圖28之FIR帶通濾波器之一量值波德圖(Bode Plot)。
圖31係圖28之FIR帶通濾波器之步進回應。
圖32係圖28之IIR濾波器之步進回應。
圖33係根據本發明之一實施例之含有兩個脈衝之一輸入聲音記錄之一繪示。
圖34係圖33中所示之兩個脈衝之音量擷取資料之一繪示。
圖35係繪示根據本發明之一實施例之背景雜訊計算之一LabView實施方案。
圖36係在雜訊移除之前圖33中所示之兩個脈衝之音量資料之一繪示。
圖37係在雜訊移除之後圖33中所示之兩個脈衝之音量資料之一繪示。
圖38係根據本發明之一實施例之雜訊移除之一LabView實施方案之一繪示。
圖39係根據本發明之一實施例之一脈衝偵測演算法之一LabView實施方案之一繪示。
圖40係根據本發明之一實施例之脈衝淘汰選擇之一LabView實施方案之一繪示。
圖41係根據本發明之一實施例之一聲脈衝(ping)搜尋演算法之一LabView實施方案之一繪示。
圖42係根據本發明之一實施例之在一演示軟體測試期間所使用之揚聲器及麥克風之一設置之一繪示。
圖43係來自演示軟體之一螢幕截圖。
圖44係由演示軟體所使用之一超音波傳感器設置之一繪示。
圖45係由演示軟體所使用之一原始聲音記錄之一時間序列圖 表。
圖46係在由演示軟體使用一數位濾波器之後圖45之聲音記錄之一時間序列圖表。
圖47係含有由演示軟體所使用之兩個聲脈衝之一輸入聲音記錄之一繪示。
圖48係圖47中所示之兩個聲脈衝之音量擷取資料之一繪示。
圖49係在雜訊移除之前圖47中所示之兩個脈衝之音量資料之一繪示。
圖50係在雜訊移除之後圖47中所示之兩個脈衝之音量資料之一繪示。
各項實施例經描述以提供本文中所揭示之器件及方法之結構、功能、製造及使用之全面瞭解。在隨附圖式中繪示此等實施例之一或多項實例。一般技術人員將瞭解本文中具體描述及隨附圖式中所示之器件及方法係非限制性實施例且僅由申請專利範圍界定各項實施例之範疇。結合一實施例所示或所描述之特徵可與其他實施例之特徵全部或部分組合。此等修改及變動意欲於包含於申請專利範圍之範疇內。
本發明描述用於偵測一預定偵測區中之一行動器件(諸如一無線器件)之存在且在其被偵測到在該預定偵測區中時控制或禁止該行動器件之操作之一裝置、系統及方法之實施例。特定言之，本發明係關於用於偵測一車輛內之一預定偵測區中之一行動器件(諸如一無線器件)之存在且在其被偵測到在該預定偵測區中時停用該行動器件之功能之一些或所有之一裝置、系統及方法之實施例。更特定言之，本發明係關於自動防止一車輛之駕駛座中之一人員使用一行動器件發文字訊息及作出其他類似極度危險的活動。
應瞭解本發明不限於所描述之特定態樣或實施例，此係因為此 等態樣或實施例可變化。亦應瞭解本文中所使用之術語僅用於描述特定態樣或實施例之目的，且並非意欲於限制，此係因為僅由隨附申請專利範圍界定用於偵測一車輛內之一預定偵測區中之一行動器件(諸如一無線器件)之存在且在其被偵測到時控制該行動器件之操作之裝置、系統及方法之範疇。
本發明描述判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之兩種理論，其等通常被稱為主動偵測及被動偵測。如圖1中所示，根據本發明之一方法100包括：經由用於交換資料之一無線技術標準(例如經由藍芽)將一行動器件連接至獨立於該行動器件之一硬體組件101；判定該行動器件是否耦合至該硬體組件103；及若判定該行動器件未連接，則啟動一閒置計時器105以允許實施該連接。此外，該方法包括：判定是實施一主動偵測方法還是實施一被動偵測方法107；在判定實施一主動偵測方法109之後；判定該行動器件是否定位於一預定區(諸如一車輛之駕駛室中之一駕駛區域)內111；及在判定該行動器件定位於該預定區之後，起始該行動器件之一螢幕計時器113。此外，如圖1中所示，在判定實施一被動偵測方法115之後，該方法100進一步包括判定該行動器件是否定位於該預定區內111，及在判定該行動器件定位於該預定區內之後，起始該行動器件之一螢幕計時器113。一旦啟動一鎖定螢幕計時器，該方法包括基於一接收之控制或命令信號而判定是否鎖定該行動器件之螢幕119，使得禁止該行動器件之至少一功能，及在判定一適當命令或控制信號已接收之後，禁止該行動器件之至少一功能121。
在各項實施例中，一行動器件可實施為一手持型可攜式器件、電腦、行動電話(有時被稱為智慧型手機)、平板個人電腦(PC)、膝上型電腦或其任何組合。智慧型手機之非限制性實例包含例如Palm®產品，諸如Palm® Treo®智慧型手機(現為惠普公司或HP所有)、 Blackberry®智慧型手機、Apple® iPhone®、Motorola Droid®等。平板器件包含Apple®之iPad®平板電腦及更一般言之一類被稱為小筆電(netbook)之輕量級可攜式電腦。在一些實施例中，該行動器件可包括或實施為具有一自備電源(諸如電池)之任何類型之無線器件、行動台或可攜式計算器件，諸如一膝上型電腦、超級膝上型電腦、具有通信能力之個人數位助理(PDA)、蜂巢式電話、組合蜂巢式電話/PDA、行動單元、用戶台、使用者終端機、可攜式電腦、手持型電腦、掌上型電腦、可穿戴式電腦、媒體播放機、呼叫器、發訊器件、資料通信器件等。
據此，偵測行動器件之存在之系統及方法可基於由該行動器件所使用之無線技術通信標準而變化。可在美國使用之無線技術通信標準之實例可例如包含分碼多工存取(CDMA)系統、全球行動通信系統(GSM)系統、北美數位蜂巢(NADC)系統、分時多工存取(TDMA)系統、延伸TDMA(E-TDMA)系統、窄頻進階行動電話服務(NAMPS)系統、3G系統(諸如寬頻CDMA(WCDMA))、4G系統、CDMA-2000、通用行動電話系統(UMTS)系統、積體數位增強網路(iDEN)(一TDMA/GSM變體)等。一行動器件亦可利用不同類型之較短距離無線系統，諸如根據藍芽技術聯盟(SIG)系列協定操作之一藍芽系統，包含具有增強資料率(EDR)以及一或多個藍芽規範之藍芽規格版本v1.0、v1.1、v1.2、v1.0、v2.0等。其他實例可包含使用紅外技術或近場通信技術及協定(諸如電磁感應(EMI)技術)之系統。EMI技術之一實例可包含被動或主動射頻識別(RFID)協定及器件。一般技術人員瞭解此等無線通信標準。
一旦偵測到一適當命令或控制信號，則可依一或多種方式控制行動器件之操作。例如，在一實施例中，行動器件與停用或禁止該行動器件之至少一功能之操作之一控制模組相關聯且使得該行動器件不 可操作或僅可在一有限能力狀態下操作。據此，該控制模組能夠完全阻止用一行動器件接電話或打電話之能力，或充分干擾該行動器件之一功能以使行動器件使用不可取。在實施例中，該控制模組可停用該行動器件之特定組件或功能之操作。例如，一行動器件之一鍵盤部分可經停用以防止使用者使用該行動器件之一文字發訊功能或一電子郵件功能。在另一實施例中，該控制模組可將該行動器件之操作定向至一免手持操作。在另一實施例中，可禁止傳出通信功能，但可不禁止傳入通信功能。在另一實施例中，可在其中禁止該行動器件之一功能之一週期期間禁止自動回覆。
在實施例中，該控制模組可獨立於該行動器件且可僅在該行動器件之一主要通信頻道上與該行動器件通信或除在一或多個次要頻道上與該行動器件通信以外亦可在該行動器件之一主要通信頻道上與該行動器件通信。此外，在特定實施例中，只有滿足其他邏輯條件(諸如點火系統之狀態、一齒輪箱或其他感測器之一狀態)才可啟動該控制模組。據此，一觸發條件可係一開關(諸如一車輛之點火開關)之啟動或該車輛之一自動傳輸之一「停車」感測器(除了其他感測器外)之止動。在實施例中，當處於主動偵測時，該控制模組可允許應急功能，諸如911呼叫。
在實施例中，一命令或控制信號可本地化至車輛內之其他區域使得停用該區域中之一行動器件之操作，但使該區域外之其他行動器件可操作。在各項實施例中，一命令或控制信號之功率位準可經組態以使得該命令或控制信號準確遞送至預定偵測區。在一實施例中，此可運用定位於該車輛內之一定向天線來實施，其中該信號準確遞送至該預定偵測區。
在本文中所描述之實施例中，一預定偵測區可界定為一車輛中之一駕駛座之內或附近之一三維區。一預定偵測區可係一車輛(諸如 一客車)內之一區；然而，該預定偵測區不需要在一車輛內且可酌情係任何預定區。例如，該預定偵測區可係一建築物中之一房間內之一區域。
在本發明之一理論之一實施例(其可被稱為主動偵測)中，用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法包括：由該行動器件傳輸一聲學信號；在複數個聲學接收器之各者處接收傳輸自該行動器件之聲學信號；由一處理器基於該接收之聲學信號而判定該行動器件之一位置；判定該行動器件之位置是否匹配該預定偵測區；及在判定該行動器件之位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之至少一功能。該方法可進一步包括監控用於一控制或命令信號之一通信頻道及在接收該控制或命令信號之後禁止該行動器件之至少一功能。根據一實施例，該通信頻道可係一藍芽頻道或從屬於主要蜂巢式通信頻道之任何其他連接。
在圖2中所示之另一實施例中，用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法包括傳輸一聲學信號201，諸如集中於19kHz頻寬之一音訊信號。可在傳輸該聲學信號後實施一延遲203，以監控是否經由該行動器件之一無線通信頻道(諸如一藍芽連接)接收一鎖定訊息。可自安裝於一車輛之一駕駛室中之一硬體器件傳輸該鎖定訊息。如果未偵測到一鎖定訊息，方法200結束於205。該方法200進一步包括啟動一藍芽鎖定訊息接收器207及判定是否已經由該行動器件之藍芽連接接收一鎖定訊息209。若該鎖定訊息已接收，則該方法包括諸如藉由停用該行動器件之一螢幕而禁止該行動器件之一功能211。該鎖定訊息之接收指示該行動器件在該預定偵測區中，諸如該車輛之駕駛座區域或其他區。若該鎖定訊息未接收，則此指示該行動器件不在該預定偵測區中，且方法200結束於213。
圖3中展示用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存 在之一系統之一實施例。系統300包括：一電路301，其與一行動器件303相關聯；複數個聲學接收器305；及一電子器件307(諸如一處理器)，其經組態以判定該行動器件303之一位置。電路301可經組態以造成自行動器件303傳輸一聲學信號。在一實施例中，經由行動器件303之一揚聲器309，可自該行動器件之揚聲器309依高音量輸出該聲學信號。此外，複數個接收器305之各者可經組態以接收傳輸自行動器件303之聲學信號並將該聲學信號轉換成一電信號。此外，處理器307可經組態以基於由複數個聲學接收器305接收聲學信號之時間而判定行動器件303之位置並判定該行動器件303之位置是否匹配該預定偵測區。如圖3之實施例中所示，電路301可定位於行動器件303內或其可通信地耦合至行動器件303使得可在該電路301與該行動器件303之間交換控制及/或命令信號。
此外，在實施例中，電路301可包括與行動器件303相關聯之一控制模組，其中該控制模組301耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該控制模組301可操作以執行儲存於記憶體中之指令。該控制模組可操作以執行該等指令以造成將一聲學信號自行動器件303傳輸至複數個聲學接收器305，自一處理器307接收一命令信號(該處理器307經組態以基於由複數個聲學接收器305接收聲學信號之時間而判定該行動器件303之位置並判定該行動器件303之位置是否匹配該預定偵測區)，及在接收該命令信號之後禁止該行動器件303之至少一功能。在一實施例中，控制模組301可定位於該行動器件內。在另一實施例中，該電路可透過一通信網路(諸如一無線通信網路)與該行動器件通信。
控制模組301可經組態以在處理器307判定行動器件303之位置匹配預定偵測區之後禁止該行動器件之至少一功能。控制模組301亦可經組態以在處理器307判定行動器件303之位置匹配預定偵測區之後將 該行動器件303之至少一功能重新定向至一免手持交替系統。
在實施例中，系統300可使用聲學信號之到達時間(TOA)以偵測行動器件303並判定該行動器件是否在一車輛之一駕駛端位置中。該聲學信號可包括可為一超音波脈衝之至少一音波脈衝。在一實施例中，在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸至少一超音波脈衝。在另一實施例中，在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸至少一超音波脈衝。在另一實施例中，依19kHz傳輸至少一超音波脈衝。使用一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可允許積極的數位濾波以減弱背景雜訊。此外，一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可改良一頻率範圍內之本地化敏感度，此係因為一較寬頻寬可在定向至此一頻率範圍之一通頻帶中含有更多雜訊。此外，使用一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可允許依一較低聲學音量之傳輸。
一旦由處理器307作出關於行動器件303是否在預定偵測區內之一判定，則該處理器307可造成將一信號發送至該行動器件303以禁止該行動器件303之一功能。可經由行動器件303之一天線311接收該信號。天線311可係行動器件303之主要通信方案之一組件或該行動器件之一次要通信方案之一組件，諸如藍芽。一旦一適當信號已接收，則可依一或多種方式控制該行動器件之操作。例如，在一實施例中，行動器件303與停用或禁止該行動器件303之至少一功能之操作之控制模組301相關聯。因此，使得行動器件303不可操作或僅可在一有限能力狀態下操作。據此，控制模組301能夠完全阻止用一行動器件303接電話或打電話之能力，或充分干擾該行動器件303之一功能以使行動器件303使用不可取。在實施例中，控制模組301可停用行動器件之特定組件或功能之操作。例如，一行動器件303之一鍵盤部分可經停用以防止使用者使用該行動器件之一文字發訊功能或一電子郵件功能。在另一實施例中，控制模組301可將行動器件303之操作定向至一免手持 操作。在另一實施例中，可禁止傳出通信功能，但可不禁止傳入通信功能。在另一實施例中，可在其中禁止行動器件303之一功能之一週期期間禁止自動回覆。
在實施例中，處理器307可耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，且該處理器307可操作以執行該等指令。處理器307可操作以執行該等指令以自複數個聲學接收器305接收複數個電信號(其中各電信號基於由該複數個聲學接收器305之各者所接收之一聲學信號)，以基於由該複數個聲學接收器305接收該聲學信號之時間而判定行動器件303之一位置，並判定該行動器件303之位置是否匹配預定偵測區。在一實施例中，處理器307可操作以基於自行動器件303至複數個聲學接收器305之各者之一距離而判定該行動器件303之位置。此外，處理器307可操作以基於在複數個聲學接收器305之各者處接收聲學信號之一時間差而判定行動器件303至該複數個聲學接收器305之各者之距離，其中該聲學信號傳輸自該行動器件303。此外，在實施例中，處理器307之組件或功能可係行動器件303之部分或由行動器件303來執行。據此，行動器件可自處理器307接收提供關於在複數個聲學接收器305之各者處接收一聲學信號之一時間之資訊之一通信信號。
在其中處理器獨立於行動器件之實施例中，若在由一分開電源(諸如一車輛電源)所供電之專用硬體上執行信號處理，則該行動器件上之電池消耗可較低。該處理器亦可操作以接收由該行動器件所傳輸之一藍芽信號且將一信號傳輸至該行動器件。在一實施例中，一藍芽簡單串列規範SSP可用於將一通信信號提供至行動器件。
在一實施例中，複數個聲學接收器包括一麥克風陣列。該陣列401可安裝於如圖4中所示之一車輛400之一駕駛室內之多個位置中。系統300可經組態以透過該麥克風陣列401收聽一聲學信號405，諸如複數個超音波脈衝。由於麥克風401至行動器件403之距離不同，故超 音波脈衝405將在不同時間到達各麥克風401處。在一實施例中，將一固定臨限值用於初始偵測而偵測一脈衝之到達時間且接著應用一最優化常式以獲得該到達時間之一最佳估計。據此，可自一相對時間差計算行動器件403至麥克風401之各者之距離。一旦距離已知，則可判定行動器件403之位置。在一實施例中，經由三角量測判定該位置。此外，系統300可用於使用本文中所揭示之組件及方法同時偵測多個行動器件。
在一實施例中，一聲學接收器(諸如一麥克風)可在該麥克風之一放大器之前實施一高通濾波器使得多數聲能(諸如低於聲學信號頻率(諸如19kHz)之對話、音樂、道路雜訊)將被濾波。高通濾波器可確保在麥克風位置(諸如一車輛駕駛室)之一區域非常喧鬧時麥克風放大器不進入飽和狀態，此係因為若該麥克風放大器進入飽和狀態，則不能夠可靠地偵測行動器件之一位置。此外，可藉由首先估計背景雜訊之一量且接著自音訊信號移除該背景雜訊以防止錯誤偵測而完成背景雜訊移除。
此外，在實施例中，淡入淡出可應用於一聲學信號之一傳輸之開始及結束以在突然於揚聲器上播放一高音量聲音時最小化由該揚聲器線圈之瞬時充電及放電所造成之爆音及巨大聲音。在另一實施例中，在計算一行動器件之一物理距離時，系統可基於聲速(其基於環境中之濕度及溫度變更而變更)而調整溫度及濕度效應。
在實施例中，本發明之系統及方法可包括為硬體、軟體或其組合之組件。在一實施例中，軟體可係能夠安裝於一行動器件(諸如一智慧型手機、平板電腦等)上之一應用程式。在實施例中，一行動應用程式可經組態以在行動器件(諸如Android器件、iPhone及各種可穿戴式器件)上運行。
圖5顯示根據本發明之一實施例之經設計以在Android作業系統上 運行之一行動應用程式之一介面500之一版本之一螢幕捕捉。介面500包括關於一行動器件之訊息501，諸如一藍芽連接是否可用及是否建立此一連接。此外，介面500包括可允許一使用者與行動應用程式互動之圖示503。在其他實施例中，行動應用程式可埠接至額外行動作業系統，諸如iOS、Blackberry、Windows Mobile等。在實施例中，硬體可包括如所描述之至少三個聲學接收器(諸如麥克風)及一電子器件(諸如一處理器)。麥克風可安裝於一車輛之內部中且處理器可係安裝於該車輛中之一嵌入式處理器。此硬體可經設計以結合一行動應用程式運作以執行該行動器件之存在偵測、本地化及鎖定。參考圖3，在一實施例中，行動應用程式儲存於行動器件303之一記憶體中且經組態以透過該行動器件303之揚聲器309發送一聲學信號。透過多個麥克風305接收該聲學信號(其可係複數個19kHz脈衝)且處理器三角量測行動器件之位置。若判定行動器件303在駕駛區中，則硬體305、307經組態以透過一藍芽連接將一鎖定訊息發送至行動應用程式。行動應用程式經組態以在接收鎖定訊息之後鎖定行動器件303之螢幕。
本發明之系統及方法之優點包含：
1)智慧型手機上之超音波適用揚聲器的可用性-由於一消費者對來自一行動器件(諸如一智慧型手機)之揚聲器之高保真度聲音的期望，許多行動器件裝配有可輸出一高超音波音量的高性能揚聲器。
2)一行動器件上的最少軟體處理-在其中獨立於該行動器件實行處理器密集型位置偵測演算法之實施例中，一行動器件上之一軟體應用程式可要求最少資源。此允許系統在具有受限處理器及電池資源之器件上運行，舉例而言，諸如谷歌眼鏡(Google Glass)、智慧型手錶及低階智慧型手機。
3)穩健性-在其中一系統/方法實施一第一到達時間之實施例中，該系統/方法不太易於發生由障礙物、反射及多路徑效應所引發 之失真。
4)低干擾-一汽車駕駛室內之多數音訊干擾具有遠小於19kHz之頻率。道路、引擎及風雜訊為數百Hz，人類對話之頻率以約5kHz為中心，且音樂很少超過13kHz。由於高頻可聽範圍中之最小干擾，該系統/方法能夠達成較佳之信號對雜訊比，且因此達成較佳之偵測成功率。
5)無顯著性-多數成年人無法聽見高於15kHz之頻率。在一實施例中，多數駕駛員及乘客難以察覺由系統發射之一短聲音脈衝(1/10秒)。
如下提供主動偵測之實施例的額外描述。在實施例中，將由聲學接收器接收之聲學信號轉換至一電信號，且該電信號包括關於該聲學信號之聲學參數的資訊。在實施例中，對該電信號執行信號處理以判定行動器件之一位置。在實施例中，本發明之系統及方法可包括如下文所描述執行必需信號處理之特定功能之一聲音播放機、一聲音記錄機及/或一聲音濾波器。圖6中展示根據本發明之一實施例之處理一聲學信號之一方法600。
首先，在步驟601處，一聲音播放機可透過一行動器件之一外部揚聲器週期性地播放含有高音量之19kHz音訊聲學脈衝之一聲音檔案。在實施例中，該聲音播放機可係經組態以播放該聲學信號之一電路，其可係儲存於一行動器件上之一行動應用程式，或其可係儲存於與一行動器件通信之一器件上之一應用程式。此外，該聲音播放機可係該行動器件之一組件或與一行動器件通信之一器件之一組件。以下展示一聲音播放機之一實施例之例示性程式碼：
以上程式碼中所示之一聲音檔案(R.raw.ultrasound)含有脈衝或信號音，其等為10毫秒長且為在該等脈衝之間分開達190ms靜默時間之19kHz正弦信號。可使用44.1kHz取樣速率及32位元浮點數格式來記錄此聲音檔案。圖7繪示包括三個19kHz脈衝之一聲學信號。此外，圖8提供一單個19kHz脈衝之一特寫繪示。此外，圖9係具有一單個19kHz峰值之一聲學信號之一傅立葉變換之一繪示。
在步驟603處，一聲音記錄機可依一預定取樣頻率自一聲學接收器捕捉一短記錄。在一實施例中，該取樣頻率係44.1kHz。此外，在一實施例中，將該記錄之音訊轉換至雙倍精度浮點數之一陣列用於進一步分析。以下展示用於捕捉一記錄之一實施例之例示性程式碼：
此外，在步驟605處，一聲音濾波器可應用依19kHz為中心之一窄帶通濾波器以突顯聲學信號。在一實施例中，該聲音濾波器包括一巴特沃茲(Butterworth)無限脈衝回應濾波器(巴特沃茲型IIR濾波器)。以下展示一巴特沃茲型IIR濾波器之例示性程式碼：
此外，一IIR濾波器係濾波器實施方案之複數項不同實施例之一實施例。取決於一行動器件之一特定作業系統，可酌情選擇一軟體程式庫及/或一特定硬體資源；一種類型之IIR及/或有限脈衝回應(FIR)濾波器。
在一實施例中，一聲學接收器(諸如一麥克風)將聲學信號記錄為繞0軸之振盪。為了有效分析之目的，在步驟607處，可自聲音記錄擷取始終大於或等於0之一音量值。圖10及圖11繪示音量擷取程序之一實施例。圖10繪示包括兩個脈衝之一輸入聲音記錄且圖11繪示兩個脈衝之音量擷取資料。該記錄在圖10中被展示為具有歸因於一聲波之振盪性質之正值及負值。音量擷取可藉由計算音量之絕對值之7元素移動平均值而完成。以下展示音量擷取之一實施例之例示性程式碼：
歸因於可能干擾、濾波假訊、電子雜訊及傳感器失真，必需在步驟609處自音量資料移除背景雜訊。為了移除背景雜訊，可將一固定臨限值應用至音量資料之各元素。若該音量資料小於該臨限值，則其可被指派一值0。以下展示將一臨限值應用至音量資料之例示性程式碼：
具有明顯高於背景雜訊之一能量位準之聲音可被稱為脈衝、信 號音或峰值，且為用於在步驟611處識別脈衝之潛在候選。圖12演示用於識別聲音脈衝之開始時間之一方法。脈衝偵測方法可係根據以下所示之例示性程式碼之一固定臨限值技術：C++偽碼
以下係可根據圖12中所示之方法實施以用於脈衝偵測之例示性程式碼：
在步驟611處所執行之初始脈衝偵測之一程序可產生聲音脈衝之時間戳記之一清單。作為一先前步驟之部分，該清單可藉由根據在步驟613處所執行之一脈衝淘汰選擇程序消除非常接近於或非常遠離早先脈衝之聲音脈衝而進行過濾。在一實施例中，若一脈衝與一先前脈衝之間的一時間差或一先前脈衝不在由一最小值及最大值所指定之一範圍中，則可自該時間戳記清單消除該脈衝。據此，若一脈衝不在一預定範圍內，則可判定其為一早先脈衝而非一新脈衝之一混響。以下展示用於判定該清單中之脈衝之時間差之例示性程式碼：
接著，可在步驟615中使用以下公式以使用聲速計算行動器件之相對位置：
以下展示用於計算一行動器件之一相對位置之一實施例之例示性程式碼：int distInSamples = diff - midDist; double dist = distInSamples * (34 / 44.1); double time = diff / 44.1;以上所示之值「34」係以cm/ms為單位之聲速。值「44.1」係在1毫秒內依44.1kHz之取樣頻率之音訊取樣之次數。此外，存在可能時常導致錯誤計算距離之許多誤差源。為了消除統計極端值，在步驟617處，可基於可平均化當前值及一有限集之歷史值之一計算距離而應用距離濾波。一移動平均程序可改良精確度，但以較慢偵測速度(~10秒)為代價。以下例示性程式碼繪示一移動平均濾波計算之一實施例：
最終，在步驟619中作出關於一行動器件是否定位於一預定偵測區(諸如一駕駛區)中之一判定。對於以上所示之實施例，可認為在一相對位置大於0時，一行動器件在一預定偵測區中。在一實施例中，此意味著若一相對位移係至一車輛駕駛室之一中點左方，則可判定一行動器件在一駕駛座位置中。以下展示用於判定一相對位置之一實施例之例示性程式碼：
此外，根據一實施例，可針對一鎖定訊息監控一行動器件之一通信頻道。在一實施例中，可將一藍芽訊息傳輸至一行動器件。在一實施例中，可自車輛之一駕駛室內發送該訊息且若一鎖定訊息已接收，則該行動器件可開始用於禁止該行動器件之一功能之一程序。此可包括鎖定該器件之一螢幕。以下展示用於鎖定一行動器件之一訊息之一實施例之例示性程式碼：
在一實施例中，可在判定行動器件在預定偵測區內時連續傳輸鎖定訊息。此外，在一實施例中，與該行動器件相關聯之一計時器可經實施使得在該計時器完成計時時，作出該鎖定訊息是否已再次接收之一判定。據此，若該計時器完成計時且該鎖定訊息未再次接收，則此可係一行動器件已自一預定偵測區移動之一指示。接著，可恢復該行動器件之至少一功能。
此外，下文描述上文參考圖6之步驟605所論述之聲音濾波器之各項實施例。在實施例中，類比電子組件(諸如電容器、電阻器、感 應器及放大器)可用於建置帶通濾波器。無限脈衝回應(IIR)及有限脈衝回應(FIR)係兩種常見類型之數位濾波器。取決於一特定數學方程式，以下濾波器可用於產生所要帶通性質：1)巴特沃茲；2)切比雪夫(Chebyshev)；3)貝塞爾(Bessel)；或4)橢圓。
亦存在各種帶通濾波器之許多流行電路實施方案，包含：1)如圖13中所示之薩倫-凱濾波器；2)如圖14中所示之狀態變數濾波器；3)如圖15中所示之二階(Biquad)濾波器；4)如圖16中所示之多回饋帶通濾波器；及5)如圖17中所示之雙放大器帶通(DAPB)濾波器。
此外，可使用一微處理器場可程式化閘陣列(FPGA)或一數位信號處理器(DSP)實施聲音濾波器之實施例。
此外，下文描述上文所論述之音量擷取之實施例。由振幅調變(AM)無線電接收器所使用之一解調變程序可用於自一超音波脈衝擷取音量。據此，一AM無線電解調變器之各項類比實施方案可用於自一19kHz超音波載波頻率擷取音量資訊。以下係AM解調變技術之一清單：1)由整流器及低通濾波器組成之包絡偵測器；2)晶體解調變器；及3)乘積偵測器。
此外，一希爾伯特(Hibert)變換可用於音量擷取。此外，一專用特定應用積體電路或ASIC半導體晶片可用於偵測來自音訊信號之音量位準。一實例係由THAT公司所製造之一THAT 2252 RMS位準偵測 器晶片。
此外，下文描述如上文所論述之脈衝偵測之實施例。可認為脈衝偵測係跨各個學術領域所研究之一問題。該操作可係分開被稱為聲脈衝之一真實信號與雜訊。用於分開一聲脈衝與雜訊之脈衝偵測功能之一實施例係音量資訊超過固定倍數之背景雜訊時之實施例。根據本發明之脈衝偵測之另一實施例涉及使用一累積和(CUSUM)圖表。該CUSUM可用於在連續演進程序中區別顯著偏差與自然可變性。此外，可應用一Otsu臨限值以識別一聲脈衝(前景)與雜訊(背景)。該演算法假定一聲學信號遵循由聲脈衝(前景)及雜訊(背景)組成之一雙模直方圖。藉由將各時間片段劃分成兩個群組(聲脈衝及雜訊)，同時最小化各群組內之方差，可甚至在變化的雜訊位準下可靠地識別一聲脈衝。
此外，圖6中所示之方法之步驟6至9可使用一時間延遲交叉相關技術或相位相關進行全部或部分替換。可使用相位相關計算在各麥克風處所接收之聲學信號之一相對延遲或相位偏移。一旦判定麥克風之相位偏移，則可判定聲源之相對位移。
以下方程式闡釋來自兩個麥克風s1及s2之聲學資料之間的相位相關之計算：1)計算時間序列聲學信號s1、s2兩者之一傅立葉變換；2)計算一第二傅立葉變換信號S2之一複共軛，且接著將其乘以S1以計算一交叉功率頻譜R；3)將一反傅立葉變換應用於R；及4)歸因於傅立葉偏移定理，將相位偏移計算為R之一峰值。
一旦已判定相位偏移，則可藉由將該相位偏移乘以聲速而計算相對位置。
如圖18中所示，在本發明之一理論之一實施例(其可被稱為被動 偵測)中，用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一系統1800包括：複數個傳輸器1805，其中該複數個傳輸器1805之各者經組態以傳輸一聲學信號；一行動器件1803，其經組態以接收由該複數個傳輸器1805所傳輸之各聲學信號；及一處理器1813，其經組態以基於由該複數個傳輸器1805所傳輸且由該行動器件1803所接收之聲學信號而判定該行動器件1803之一位置並判定該行動器件1803之位置是否匹配該預定偵測區。處理器1813亦可經組態以在判定該行動器件1803之位置匹配該預定偵測區之後造成該行動器件1803禁止該行動器件1803之至少一功能。
在實施例中，系統1800可使用聲學信號之到達時間(TOA)以偵測行動器件1803並判定該行動器件1803是否在一車輛之一駕駛端位置中。聲學信號可包括可為一超音波脈衝之至少一音波脈衝。在一實施例中，在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸至少一超音波脈衝。在另一實施例中，在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸至少一超音波脈衝。在另一實施例中，依19kHz傳輸至少一超音波脈衝。使用一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可允許積極的數位濾波以減弱背景雜訊。此外，一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可改良一頻率範圍內之本地化敏感度，此係因為一較寬頻寬可在定向至此一頻率範圍之一通頻帶中含有更多雜訊。此外，使用一窄頻寬19kHz聲學脈衝或信號音可允許依一較低聲學音量之傳輸。
在實施例中，可經由電路1807以透過一無線頻道將超音波脈衝自行動器件1803傳輸至聲學傳輸器1805。聲學傳輸器1805及電路1807可實施為具有一多頻道環繞聲音系統之一車輛之音響系統。可經由行動器件1803之一天線1811傳輸該信號。天線1811可係行動器件1803之主要通信方案之一組件或行動器件1803之一次要通信方案之一組件，諸如藍芽。在此項實例中，不一定安裝專用揚聲器。
系統1800亦可包括可經組態以禁止行動器件1803之至少一功能之電路1801。處理器1813可與該行動器件之電路1801通信。如圖18之實施例中所示，電路1801可定位於行動器件1803內或其可通信地耦合至行動器件1803使得可在該電路1801與該行動器件1803之間交換控制及/或命令信號。類似地，如圖18之實施例中所示，處理器1813可定位於行動器件1803內或其可通信地耦合至行動器件1803使得可在該處理器1813與該行動器件1803之間交換控制及/或命令信號。
此外，在實施例中，電路1801可包括與行動器件1803相關聯之一控制模組，其中該控制模組1801耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該控制模組1801可操作以執行儲存於該記憶體中之指令。控制模組1801可操作以自一處理器1813接收一命令信號及在接收該命令信號之後禁止該行動器件1803之至少一功能。如圖18中所示，在一實施例中，控制模組1801可定位於行動器件1803內。在另一實施例中，控制模組1801可透過一通信網路(諸如一無線通信網路)與該行動器件通信。控制模組1801亦可經組態以在處理器1813判定行動器件1803之位置匹配預定偵測區之後禁止該行動器件1803之至少一功能。控制模組1801亦可經組態以在處理器1813判定行動器件1803之位置匹配預定偵測區之後將該行動器件1803之至少一功能重新定向至一免手持交替系統。
在被動偵測之實施例期間，各揚聲器1805可經組態以發射包括一高頻聲音信號之短脈衝之一聲學信號。行動器件1803可經組態以經由一聲學接收器1809(諸如該行動器件1803之一麥克風)捕捉聲學信號。處理器1813可經組態以計算聲學信號之一飛行時間且基於該飛行時間而判定行動器件1803相對於一預定偵測區之一位置。
一旦由處理器1813作出關於行動器件1803是否在預定偵測區內之一判定，則該處理器1813可造成將一信號發送至該行動器件1803以 禁止該行動器件1803之一功能。可經由行動器件1803之一天線1811接收該信號。一旦一適當信號已接收，則可依一或多種方式控制行動器件1803之操作。例如，在一實施例中，行動器件1803與停用或禁止該行動器件1803之至少一功能之操作之控制模組1801相關聯。因此，使得行動器件1803不可操作或僅可在一有限能力狀態下操作。據此，控制模組1801能夠完全阻止用一行動器件1803接電話或打電話之能力，或充分干擾該行動器件1803之一功能以使行動器件1803使用不可取。在實施例中，控制模組1801可停用行動器件之特定組件或功能之操作。例如，一行動器件1803之一鍵盤部分可經停用以防止使用者使用該行動器件之一文字發訊功能或一電子郵件功能。在另一實施例中，控制模組1801可將行動器件1803之操作定向至一免手持操作。在另一實施例中，可禁止傳出通信功能，但可不禁止傳入通信功能。在另一實施例中，可在其中禁止行動器件1803之一功能之一週期期間禁止自動回覆。
在實施例中，處理器1813可耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，且該處理器1813可操作以執行該等指令。處理器1813可操作以執行該等指令以自行動器件1803之一聲學接收器1809接收一電信號(其中各電信號基於由該聲學接收器1809所接收之各聲學信號)，以基於由該聲學接收器1809接收該等聲學信號之時間而判定行動器件1803之一位置，並判定該行動器件1803之位置是否匹配預定偵測區。在一實施例中，處理器1813可操作以基於自行動器件1803至複數個聲學傳輸器1805之各者之一距離而判定該行動器件1803之位置。此外，處理器1813可操作以基於自複數個聲學傳輸器1805之各者傳輸聲學信號之一時間差而判定行動器件1803至該複數個聲學傳輸器1805之各者之距離。在一實施例中，處理器1813係一行動應用程式處理器。此外，在一實施例中，處理器1813可定位於行動器件內且在另一實施例 中，處理器1813可獨立於行動器件1803且通信地耦合至該行動器件1803。此外，在實施例中，處理器1813之組件或功能可係行動器件1803之部分或由行動器件1803來執行。據此，行動器件可自處理器1813接收提供關於在該行動器件之聲學接收器1809處接收各聲學信號之一時間之資訊之一通信信號。
複數個傳輸器1805可係定位於一車輛之一駕駛室內之複數個聲學傳輸器，諸如揚聲器。圖19中展示揚聲器1805之一位置之一實施例。在製造車輛時，揚聲器1805可係專用揚聲器且與該車輛1900整合在一起，或該等揚聲器可添加至該車輛。在一實施例中，揚聲器1805可係針對高頻聲音傳輸最優化之專用揚聲器。在一實施例中，揚聲器1805可係經設計以產生高音訊頻率之一特殊類型之揚聲器(通常圓頂型或喇叭型)，諸如一高頻揚聲器。此外，系統1800可採用兩個或更多個揚聲器1805。在一實施例中，三個或更多個揚聲器可經實施以提供超音波脈衝或聲脈衝。
此外，用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法包括透過多個聲學傳輸器(例如複數個揚聲器1805)傳輸聲學脈衝之一序列。各脈衝可依19kHz傳輸且可與另一脈衝分開達一預定義量之時間延遲。可記錄在行動器件1803之聲學接收器處所接收之聲音。識別來自各揚聲器之聲學信號且分析各脈衝之間的時間差。基於脈衝之間的時間差，計算至各揚聲器之一相對距離且作出關於行動器件是否在駕駛區中之一判定。
提供被動偵測之實施例之額外描述。在實施例中，將由行動器件之聲學接收器所接收之聲學信號轉換至一電信號且該電信號包括關於該聲學信號之聲學參數之資訊。在實施例中，對該電信號執行處理以判定行動器件之一位置。在實施例中，本發明之系統及方法可包括如參考圖6所描述執行必需信號處理之特定功能之一聲音播放機、一 聲音記錄機及/或一聲音濾波器。在實施例中，可依相同於或類似於上文參考圖6至圖17所描述之被動偵測之實施例及相關聯描述之方式實施針對被動偵測所描述之信號處理組件及功能。此外，可由定位於行動器件內之一處理器器件或由與行動器件通信之一處理器器件實施所描述之信號處理組件及功能。
此外，正如主動偵測，在被動偵測中，可使用聲速計算一行動器件之一相對位置。下文闡釋一計算程序之一實施例。在圖20之實例中，展示兩個揚聲器：一左揚聲器2001及一右揚聲器2003。在時間t0=0，左揚聲器2001發射一脈衝。在時間t0+tpulse+tsilence=200ms，右揚聲器2003發射一脈衝。將tsilence設定等於190ms。
兩個揚聲器2001與2003之間的中點係距各揚聲器之一距離m。將行動器件至左揚聲器2001與右揚聲器2003之間的右中點之一距離計算為d。聲速係v。行動器件至右揚聲器2003之距離係(m-d)。行動器件至左揚聲器2001之距離係(m+d)。
對於來自左揚聲器之第一脈衝，其將係：首先在t=0+ (m+d)/v 偵測(第一脈衝之上升邊緣)
最後在t=tpulse+ (m+d)/v 偵測(第一脈衝之下降邊緣)=10+(m+d)/v
對於來自右揚聲器之第二脈衝，其將係：首先在t=0+tpulse+tsilence+ (m-d)/v 偵測(第二脈衝之上升邊緣)=0+10+190+ (m-d)/v=200+(m-d)/v
最後在t=0+tpulse+tsilence+tpulse+ (m+d)/v 偵測(第二脈衝之下降邊緣)=210+(m-d)/v
具體言之，自第一脈衝之下降邊緣至第二脈衝之上升邊緣，兩個脈衝之間的靜默時間被量測為：Tsilence=第二脈衝之上升邊緣-第一脈衝之下降邊緣 =200+(m-d)/v-(10+(m+d)/v)
Tsilence=190-2d/v
Tsilence-190=-2d/v
-0.5*(Tsilence-190)*v=d
因此，可藉由在兩個脈衝之間的靜默週期中找到小偏移而計算距中點之相對距離d：
在以上實例中，相對位移係-14cm或至兩個揚聲器2001與2003之間的右中點14cm。
此外，用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之一方法包括：由複數個傳輸器之各者將聲學信號傳輸至行動器件；由該行動器件接收由該複數個傳輸器所傳輸之各聲學信號；由一處理器基於由該複數個傳輸器所傳輸且由該行動器件所接收之通信信號而判定該行動器件之一位置；判定該行動器件之位置是否匹配預定偵測區；及在判定該行動器件之位置匹配預定偵測區之後禁止該行動器件之至少一功能。聲學信號之各者包括至少一19kHz超音波脈衝。
此外，判定行動器件之位置可包括基於自該行動器件至複數個接收器之各者之一距離而判定該行動器件之位置，且可基於在該複數個接收器之各者處接收傳輸自該行動器件之聲學信號之時間差而判定該行動器件至該複數個接收器之各者之距離。此外，判定該行動器件之位置包括基於三角量測而判定該行動器件之位置。
此外，可由複數個聲學傳輸器傳輸具有額外位置或識別資訊之一聲學信號以允許基於該聲學信號中所含之資訊而識別該等聲學傳輸器之各者。在一實施例中，使用脈衝壓縮以藉由調變傳輸之聲學信號 且接著使接收之信號與該傳輸之聲學信號相關而編碼資訊。可根據特定參數傳輸該調變之聲學信號使得依相同於或類以於上文所描述之程序完成信號處理。
一客製化電子硬體器件經建置以演示系統之可行性。該硬體器件係由電子主機板(包含一飛思卡爾(Frescale)PowerPC微處理器、一賽靈思(Xilinx)Sparta-6 FPGA及客製化分線板)及主控超音波麥克風及揚聲器之三個傳感器板組成。圖21係客製化電子硬體器件之組件之一繪示。
主機板包含以下組件：
1)400MHz飛思卡爾PowerPC微處理器
2)賽靈思Spartan-6 LX45 FPGA
a.43,576個正反器
b.27,288個LUT
c.58個DSP48
d.2,088千位元SRAM
e.5個DMA頻道
3)RS-232 DTE串列埠
a.230,400bps
b.5、6、7、8個資料位元
c.1、2個停止位元
d.奇數、偶數、Mark、空間或無同位
e.RTS/CTS、XON/XOFF、DTR/DST或無流程控制
4)漫遊網路/微晶片RN42SM藍芽模組
5)96個數位輸入/輸出
a.每頻道3mA最大電流
b.所有頻道內288mA總電流
c.VIL=0V最小；0.8V最大
d.VIH=2.0V最小；3.465V最大
e.VOH=2.4V最小；3.465V最大
f.VOL=0.0V最小；0.4V最大
6)16個單端(SE)或8個差動(DIFF)類比輸入
a.16位元ADC解析度
b.200kS/s最大聚合取樣速率
c.+-10V、+-5V、+-2V、+-1V輸入電壓範圍
d.輸入阻抗=1GΩ
e.在25℃下0.042%誤差，在-40至85℃下多達0.38%誤差
7)4個類比輸出
a.12位元DAC解析度
b.336kS/s最大更新速率
c.0至5V範圍
d.13Ω輸出阻抗
e.1mA驅動電流
圖22係Ultiboard CAD軟體中之客製化分線板之機板設計之一螢幕捕捉。此外，在客製化電子硬體器件中，存在經由電纜連接至各電子主機板之三個傳感器板。圖23係根據實施方案之一傳感器板之一3D預覽且圖24係根據實施方案之一傳感器板之一電路板佈局。在演示中，傳感器板安裝於車輛駕駛室內之三個分開位置中。傳感器板#1安裝於駕駛座左前方；傳感器板#2安裝於駕駛座右前方；且傳感器板#3安裝於駕駛座左後方。
圖25係使用主動偵測且類似於參考圖6所論述之方法之實施方案之一高階繪示。在Spartan-6 LX45 FPGA中實施一聲音記錄機之一實施例。圖26展示使用LabView FPGA設計語言之一例示性實施方案。 應注意，圖26中所示之實例繪示當一駕駛區之本地化可要求僅三個麥克風時，自四個麥克風之音訊信號的獲取。如所論述，在實施例中，亦可使用四個以上麥克風。額外麥克風可在一位置偵測演算法中提供冗餘。例如，即使一麥克風故障，系統仍可使用剩餘麥克風來正確偵測位置。
圖25中所示及實施方案中所提供之實施例的關鍵特性為：1)獲取速率係44.1kHz，或一40MHz FPGA時脈907次循環。根據一奈奎斯特-香農(Nyquist-Shannon)取樣定理，可依44kHz取樣頻率解析具有多達22kHz之頻率的聲音。實際上，聲音偵測受到可能具有大約20kHz之一上限之麥克風之敏感度的限制；2)將來自四個麥克風之資料平行讀取為固定點精度數；及3)接著，將讀取之資料交錯成一單個串流。
在FPGA中，實施聲音濾波器以保持19kHz音訊信號，同時減小來自其他頻率的音訊信號。圖27繪示實施方案之一聲音濾波器之雜訊減小行為。圖28繪示一賽靈思LX45 FPGA中之聲音濾波器之實施方案。該實施方案包含用於最大化雜訊減小之FIR帶通濾波器及IIR峰值濾波器之一級聯。圖29、圖30、圖31及圖32分別展示LabView FPGA中之濾波器實施方案、FIR帶通濾波器之一量值波德圖、FIR帶通濾波器之步進回應，及IIR濾波器之步進回應。
如所述，一麥克風可經組態以將聲波記錄為繞0軸之振盪。為了有效分析之目的，自聲音記錄擷取大於或等於0之音量值。圖33及圖34繪示用於實施方案之一音量擷取程序。圖33係含有兩個脈衝之一輸入聲音記錄。如圖33中所示，該記錄具有歸因於聲波之振盪性質的正值及負值。圖34繪示圖33中所示之兩個脈衝的音量擷取資料。
在FPGA中完成音量擷取，且實施以下步驟：1)對麥克風資料執行一絕對值運算； 2)對絕對值執行一7元素移動平均值運算；及3)保存結果並經由一直接記憶體存取(DMA)頻道將其傳遞至一處理器。
由於各種干擾、濾波假訊、電子雜訊及傳感器失真之存在；背景雜訊經量化且自音量資料移除。為了計算背景雜訊，判定記錄中之靜默週期，且接著計算在靜默週期期間音量之一平均值。圖35係繪示背景雜訊計算之一LabView實施方案。
自一音量陣列中前5000個元素計算背景雜訊。該5000個元素對應於初始靜默時間，且其當前係一硬編碼值，且可變更至一可組態參數。接著，自音量資料移除計算之背景雜訊，如圖36及圖37中所示。圖36係在圖33中所示之兩個脈衝之雜訊移除之前音量資料之一繪示且圖38係雜訊移除之一LabView實施方案且以下係一C++實施方案：
脈衝被定義為具有明顯高於背景雜訊之一能量位準之聲音，且因此係聲脈衝之潛在候選。脈衝偵測識別聲音脈衝之開始時間。脈衝偵測方法係具有圖12所示之演算法之固定臨限值技術。此外，圖39係脈衝偵測演算法之一LabView實施方案。
產生聲音脈衝之時間戳記之一清單且藉由使用脈衝淘汰選擇以 消除非常接近於早先脈衝之聲音脈衝而對該清單進行進一步過濾。具體言之，若一脈衝與一先前脈衝之間的時間差小於4.5ms或約2000次取樣，則自該清單消除該脈衝，此係因為其很可能係一早先脈衝而非一新脈衝之一混響。圖40係所使用之脈衝淘汰選擇之一LabView實施方案。
先前步驟提供為訊符超音波聲脈衝之潛在候選之脈衝之時間戳記之一清單。為了正確識別來自該清單之一脈衝，使用兩個聲脈衝之間的靜默間隔應近似190ms之已知事實。對該清單執行一基於最優化之搜尋以挑選一對時間戳記，使得其等之間的時間間隔最接近於190ms
表格1繪示所使用之聲脈衝搜尋之運算。脈衝之時間戳記之初始清單含有四個值。在該搜尋之後，425.3288ms及614.5351ms分別被識別為第一聲脈衝及第二聲脈衝之開始時間。兩個聲脈衝之間的時間差係189.2066ms，非常接近於190ms之期望值。
圖41係一聲脈衝搜尋演算法之一LabView實施方案且以下係所使用之例示性程式碼：
使用聲速以藉由檢查聲學信號音到達不同麥克風處時之輕微時間偏移而計算麥克風之相對位移。以下實例說明如何基於分別放置於左方及右方之兩個麥克風而判定相對位置。
首先，根據以下公式偵測脈衝：T L1、T L2、T L3、.......T Ln =自左麥克風偵測脈衝1、2、3...n時之時間戳記
T R1、T R2、T R3、......T Rn =自右麥克風偵測脈衝1、2、3...n時之時間戳記
接著，計算偵測時間戳記之間的平均時間差。此外，平均化程序可有助於減小結果中之雜訊之量。
相對距離被定義為距兩個麥克風之中心之位移。若揚聲器至左中心之距離係 d 且聲速係 v ，則左揚聲器在右揚聲器將偵測脈衝 d/v 之前偵測脈衝 d/v ，使得總時間差將係 t=2d/v 。因此，藉由 d=0.5*t*v 給定差 d 。
相對距離之正負號指示信號音源是在左中心還是右中心。若正負號係正，則意味著左偵測時間戳記大於右時間戳記。此指示脈衝花更長時間到達左麥克風，因此電話在右方。若正負號係負，則按照相同邏輯，電話在左方。
以上實例闡釋用於辨別左與右之一維距離計算。為了達成判定駕駛區在車輛左前方所必需之二維本地化(左方/右方、前方/後方)，計算距離之兩個集。x距離係指示在車輛駕駛室中間左方或右方之相對距離，且自左麥克風與右麥克風之間的相對時間偏移計算出。y距離係指示在駕駛員前方或後方之相對距離，且自前麥克風與後麥克風 之間的相對時間偏移計算出。基於x相對距離及y相對距離，可判定左方/右方及前方/後方之位置。
在上文所示之實施方案中，相對位移係-27cm，或至兩個麥克風之間的中點右方的27cm。
為了移除歸因於雜訊及其他不良機制之距離計算之波動，藉由執行一4元素移動平均濾波器對距離值進行濾波。基於實驗量測，實施用於判定行動器件是否在駕駛區中之以下準則：1)X距離<-15：行動器件至車輛駕駛室之中點左方達至少15cm；及2)Y距離<0：行動器件在空間之前半部分。
如果判定行動器件在駕駛區中，硬體經組態以透過一藍芽無線連接發送一「鎖定\n」訊息。
此外，為了演示一超音波位置偵測法之可行性，建置使用兩個揚聲器及一個麥克風來偵測左方及右方之相對位置之演示軟體。演示軟體依兩次測試成功地正確識別左方及右方之一相對位置。第一次測試在一安靜房間中進行，而第二側測試在引擎開啟之一車輛駕駛室中進行。圖42係在一演示軟體測試期間所使用之揚聲器及一麥克風之一設置之一繪示。此外，圖43係正確偵測到麥克風較接近於右揚聲器且至右方之相對距離近似37cm之演示軟體之一螢幕截圖。
演示軟體之第一部分係立體聲揚聲器上之超音波脈衝之一播放。超音波脈衝或聲脈衝之集含有表格2中所概述之聲音資訊。
表格2
圖44中展示聲脈衝播放之一圖式繪示。
對於放置於兩個揚聲器之間的正中點處之一麥克風，左脈衝與右脈衝之間的靜默間隔將係190ms。若該麥克風之位置偏離該中點，則可自量測之脈衝之間的靜默間隔之長度計算偏離距離：
演示軟體之第二部分係記錄及分析一超音波聲脈衝之接收器部分。該軟體之接收器部分係由藉由表格3所概述之10個處理步驟組成：
聲音記錄與揚聲器上之聲脈衝播放之開始同步。該記錄係在音效卡信號處理關閉下依44kHz之取樣速率完成。根據奈奎斯特-香農取樣定理，可依44kHz取樣頻率解析具有多達22kHz之頻率之聲音。實際上，聲音偵測受通常具有大約20kHz之一上限之麥克風之敏感度限制。
接著，對聲音記錄進行過濾使得僅保留具有近似19kHz之頻率之聲能。圖45及圖46繪示數位帶通濾波器之性能。圖45係原始聲音記錄之一時間序列圖表。分別依近似0.42秒及0.62秒定位聲脈衝。一喧鬧音樂播放機在麥克風附近播放以模擬一車輛駕駛室中之喧鬧聲學環 境。干擾效應清晰可見。圖46展示在數位濾波之後相同聲音記錄之時間序列圖表。多數干擾被移除且聲脈衝清晰可見。
麥克風將聲波記錄為繞0軸之振盪。為了有效分析之目的，自聲音記錄擷取始終大於或等於0之音量值。圖47及圖48繪示音量擷取程序。圖47係含有兩個聲脈衝之輸入聲音記錄。該記錄具有歸因於聲波之振盪性質之正值及負值。圖48繪示兩個聲脈衝之音量擷取資料。
歸因於干擾、濾波假訊、電子雜訊及傳感器失真之存在，背景雜訊首先經量化且接著自音量資料移除。為了計算背景雜訊，判定記錄中之靜默週期，且接著計算在靜默週期期間音量之平均值。
接著，自音量資料移除表格3之步驟4中所計算之背景雜訊，如由圖49及圖50所示。脈衝被定義為具有明顯高於背景雜訊之能量位準之聲音，因此係聲脈衝之潛在候選。此步驟識別聲音脈衝之開始時間。脈衝偵測方法係具有圖12中所示之演算法圖之一固定臨限值技術。此外，表格3之步驟6產生聲音脈衝之時間戳記之一清單。表格3之步驟7藉由消除非常接近於早先脈衝之聲音脈衝而對該清單進行進一步過濾。具體言之，若一脈衝與一先前脈衝之間的時間差小於5ms，則自該清單消除該脈衝，此係因為其很可能係一早先聲脈衝而非一新聲脈衝之一混響。
步驟7提供為訊符超音波聲脈衝之潛在候選之脈衝之時間戳記之一清單。為了正確識別來自該清單之聲脈衝，使用兩個聲脈衝之間的靜默間隔應近似190ms之事實。在步驟8中，對該清單執行一基於最優化之搜尋以挑選一對時間戳記，使得其等之間的時間間隔最接近於190ms。
表格4繪示聲脈衝搜尋演算法之運算。脈衝之時間戳記之初始清單含有四個值。在該搜尋之後，分別將425.3288ms及614.5351ms識別為第一聲脈衝及第二聲脈衝之開始時間。兩個聲脈衝之間的時間差 係189.2066ms，非常接近於190ms之期望值。
使用聲速計算麥克風之相對位移：
在此實例中，相對位移係-27cm，或至兩個揚聲器之間的右中點27cm。存在可能時常導致錯誤計算距離之許多誤差源。為了消除統計極端值，平均化八個值之計算距離。移動平均程序明顯改良精確度，但以較慢偵測速度(~10秒)為代價。
可結合經酌情設計以執行本文中所描述之功能之一適當處理器器件、一數位信號處理器(DSP)、一特定應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任何組合實施或執行結合本文中所揭示之實施例所描述之各種闡釋性功能元件、邏輯區塊、模組、電路及處理器。如本文中所描述，一處理器可係一微處理器，但替代地，該處理器可係經設計以執行適當功能之任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。一處理器可係一計算系統之部件，該計算系統亦具有與一使用者介面通信且接收由一使用者所輸入之命令之一使用者介面埠，具有儲存包含在該處理器之控制下操作且經由該使用者介面埠通信之一程式之電子資訊之至少一記憶體(例如，硬碟或其他類似儲存裝置及隨機存取記憶體)，及經由任何種類之視訊輸出格式產生其輸出之一視訊輸出。
可透過專用硬體以及能夠聯合適當軟體執行軟體之硬體之使用執行結合本文中所揭示之實施例所描述之各種功能元件、邏輯區塊、模組及電路元件之功能。當由一處理器提供時，可由一單個專用處理器、一單個共用處理器或複數個個別處理器(可共用該等處理器之一些)提供該等功能。此外，術語「處理器」或「模組」之顯式使用不應被解釋為專指能夠執行軟體之硬體，且可隱式地包含(不限於)DSP硬體、用於儲存軟體之唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)及非揮發性儲存裝置。亦可包含其他硬體(習知的及/或客製化的)。類似地，圖式中所示之任何開關僅係概念性的。其等功能可透過程式邏輯之運算、透過專用邏輯、透過程式控制及專用邏輯之互動或甚至手動地實行，可由實施者選擇特定技術，如自內容脈絡更具體瞭解。
結合本文中所揭示之實施例所描述之各種功能元件、邏輯區塊、模組及電路元件可包括用於執行軟體程式指令以對本文中所描述之系統及方法提供計算及處理操作之一處理單元。一處理單元可負責在行動器件與一適當系統之其他組件之間執行各種語音及資料通信操作。儘管該處理單元可包含一單個處理器架構，但可明白其可包含根據所描述之實施例之任何合適處理器架構及/或任何合適數目個處理器。在一實施例中，可使用一單個積體處理器實施該處理單元。
結合本文中所揭示之實施例所描述之各種功能元件、邏輯區塊、模組及電路元件之功能亦可在電腦可執行指令(諸如由處理單元所執行之軟體、控制模組、邏輯及/或邏輯模組)之一般內容脈絡下實施。通常，軟體、控制模組、邏輯及/或邏輯模組包含經配置以執行特定操作之任何軟體元件。軟體、控制模組、邏輯及/或邏輯模組可包含執行特定任務或實施特定抽象資料類型之常式、程式、物件、組件、資料結構等。軟體、控制模組、邏輯及/或邏輯模組及技術之一實施方案可儲存於電腦可讀媒體上及/或跨某種形式之電腦可讀媒體 傳輸。就此而言，電腦可讀媒體可係可用於儲存資訊且可由一計算器件存取之任何可用媒體。一些實施例亦可在其中由透過一通信網路鏈接之一或多個遠端處理器件執行操作之分散式計算環境中實行。在一分散式計算環境中，軟體、控制模組、邏輯及/或邏輯模組可定位於本地電腦儲存媒體及遠端電腦儲存媒體兩者(包含記憶體儲存裝置)中。
此外，應明白本文中所描述之實施例闡釋例示性實施方案，且可依與該等所描述之實施例一致之各種其他方式實施功能元件、邏輯區塊、模組及電路元件。此外，由此等功能元件、邏輯區塊、模組及電路元件所執行之操作可針對一給定實施方案組合及/或分開且可由更大數目個或更少數目個組件或模組執行。在讀取本發明時，熟習此項技術者將明白，在不背離本發明之範疇之情況下，本文中所描述及所示之個別實施例之各者具有可容易與其他若干態樣之任何一者之特徵分開或組合之離散組件及特徵。可依所列事件之次序或依邏輯上可行之任何其他次序實行任何所列方法。
值得注意的是「一項實施例」或「一實施例」之任何引用意味著在至少一實施例中包含結合該實施例所描述之一特定特徵、結構或特性。本說明書中片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」之出現不一定皆指代相同實施例。
除非另有特別說明，否則可明白諸如「處理」、「計算(computing)」、「計算(calculating)」、「判定」等指代經設計以執行本文中所描述操控表示為暫存器及/或記憶體內之物理量(例如，電子物理量)之資料及/或將該資料變換成類似地表示為記憶體、暫存器或其他此類資訊儲存裝置、傳輸或顯示器件內之物理量之其他資料之一電腦或計算系統或類似電子計算器件(諸如一通用處理器、一DSP、ASIC、FPGA或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散 硬體組件或其任何組合)之動作及/或程序。
值得注意的是可使用詞語「耦合之」或「連接之」連同其衍生詞描述一些實施例。此等術語並非意欲為彼此之同義詞。例如，可使用術語「連接之」及/或「耦合之」描述一些實施例以指示兩個或更多個元件彼此直接實體接觸或電接觸。然而，術語「耦合之」亦可意味著兩個或更多個元件彼此不直接接觸，但仍彼此協作或互動。對於軟體元件，例如，術語「耦合之」可指代介面、訊息介面、應用程式介面(API)、交換訊息等。
將明白熟習此項技術者將能夠設計各種配置，儘管本文中未明確描述或展示，但該等配置具體實施本發明之原理且包含在本發明之範疇內。此外，本文中所列之所有實例及條件式語言主要意欲於協助讀者瞭解本發明中所描述之原理及專用於增進技術之概念，且應被解釋為不限於此等具體列舉之實例及條件。此外，本文中列舉原理、態樣及實施例以及其特定實例之所有敘述意欲於涵蓋其結構等效物及功能等效物兩者。此外，希望此等等效物包含當前已知之等效物及未來發展之等效物兩者，即，執行相同功能而不管結構如何之任何發展之元件。因此，本發明之範疇並非意欲於限於例示性態樣及本文中所示及所描述之態樣。而是，由隨附申請專利範圍具體實施本發明之範疇。
除非本文中另有指示或內容脈絡明確反駁，否則本發明之內容脈絡中(尤其係在下文申請專利範圍之內容脈絡中)所使用之術語「一」及「一個」及「該」及類似項應被解釋為涵蓋單數及複數兩者。本文中之值之範圍之列舉僅意欲於用作個別參考落於該範圍內之各分開值之一速記方法。除非本文中另有指示，否則各分開值如同其在本文中個別列舉般併入本說明書中。除非本文中另有指示或內容脈絡另有明確反駁，否則可依任何合適次序執行本文中所描述之所有方 法。本文中所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」、「在此情況中」、「舉例而言」)之使用僅意欲於更佳地闡明本發明且不對依其他方式主張之本發明之範疇強加一限制。本說明書中之語言不應被解釋為指示本發明之實行必不可少之任何非主張元件。進一步應注意，申請專利範圍可經草擬以排除任何可選元件。如此，此敘述意欲於用作結合申請專利範圍元件之列舉單獨使用、僅使用此專用術語等或使用一消極限制之前置基礎。
本文中所揭示之替代元件或實施例之分群不應被解釋為限制。可個別地或結合該群組之其他成員或本文中存在之其他元件參考及主張各群組成員。預期出於便利性及/或專利性之原因，一群組之一或多個成員可包含於一群組內或自一群組刪除。
雖然實施例之特定特徵已如上文描述般闡釋，但熟習此項技術者現將想到許多修改、替換、變更及等效動作。因此，應瞭解隨附申請專利範圍意欲於涵蓋如落於所揭示之實施例之範疇內之所有此等修改及變更。
在以下編號條款中描述各項實施例：
1.一種用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之系統，該系統包括：與該行動器件相關聯之一電路，其中該電路經組態以造成自該行動器件傳輸一聲學信號；複數個聲學接收器，其中該複數個接收器之各者經組態以接收傳輸自該行動器件之該聲學信號並將該聲學信號轉換成一電信號；及一處理器，其經組態以基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間而判定該行動器件之一位置並判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區。
2.一種用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之裝置，該裝置包括：與一行動器件相關聯之一電路，其中該電路耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該電路可操作以執行該 等指令以：造成將一聲學信號自該行動器件傳輸至複數個聲學接收器；自一處理器接收一命令信號，該處理器經組態以基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間而判定該行動器件之一位置並判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區；及在接收該命令信號之後，禁止該行動器件之至少一功能。
3.如條款2之裝置，其中該電路定位於該行動器件內。
4.如條款3之裝置，其中該電路經組態以在該處理器判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之至少一功能。
5.如條款3之裝置，其中該電路經組態以在該處理器判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，將該行動器件之至少一功能重新定向至一免手持交替系統。
6.如條款2之裝置，其中該聲學信號包括至少一超音波脈衝。
7.如條款6之裝置，其中在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
8.如條款7之裝置，其中在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
9.如條款8之裝置，其中依19kHz傳輸該至少一超音波脈衝。
10.一種用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之裝置，該裝置包括：一處理器，其耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該處理器可操作以執行該等指令以：自複數個聲學接收器接收複數個電信號，其中各電信號基於由該複數個聲學接收器之各者所接收之一聲學信號；基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間而判定一行動器件之一位置； 判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區。
11.如條款10之裝置，其進一步包括該複數個聲學接收器，其中該複數個接收器之各者經組態以接收傳輸自該行動器件之該聲學信號並將該聲學信號轉換成該電信號。
12.如條款11之裝置，其中該複數個聲學接收器包括至少三個麥克風器件。
13.如條款10之裝置，其中該聲學信號包括至少一超音波脈衝。
14.如條款13之裝置，其中在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
15.如條款14之裝置，其中在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
16.如條款15之裝置，其中依19kHz傳輸該至少一超音波脈衝。
17.如條款10之裝置，其中該處理器可操作以基於自該行動器件至該複數個聲學接收器之各者之一距離而判定該行動器件之該位置。
18.如條款17之裝置，其中該處理器可操作以基於在該複數個聲學接收器之各者處接收該聲學信號之一時間差而判定該行動器件至該複數個聲學接收器之各者之該距離，其中該聲學信號傳輸自該行動器件。
19.如條款10之裝置，其中該處理器經組態以基於三角量測而判定該行動器件之該位置。
20.如條款10之裝置，其中該處理器可操作以接收由該行動器件所傳輸之一藍芽信號。
21.一種用於判定定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之方法，該方法包括：由該行動器件傳輸一聲學信號；在複數個聲學接收器之各者處接收傳輸自該行動器件之該聲學信號；由一處理器基於該接收之聲學信號而判定該行動器件之一位置；判定該行動器件之 該位置是否匹配該預定偵測區；及在判定該行動器件之位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之至少一功能。
22.一種用於判定定位於一車輛內之一預定偵測區中之一行動器件之一存在之系統，該系統包括：複數個傳輸器，其等定位於該車輛內，其中該複數個傳輸器之各者經組態以傳輸一聲學信號；一行動器件，其經組態以接收由該複數個傳輸器所傳輸之各聲學信號；及一處理器，其經組態以基於該複數個傳輸器所傳輸且由該行動器件所接收之該等聲學信號而判定該車輛內之行動器件之一位置，以判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區，且以在判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，造成該行動器件禁止該行動器件之至少一功能；且其中該等聲學信號之各者包括至少一19kHz超音波脈衝。
23.如條款22之系統，其中該處理器係一行動應用程式處理器。
24.一種用於判定定位於一車輛內之一預定偵測區中之一行動器件之一存在之方法，該方法包括：由定位於該車輛內之複數個傳輸器之各者將聲學信號傳輸至該行動器件；由該行動器件接收由該複數個傳輸器所傳輸之各聲學信號；由一處理器基於由該複數個傳輸器所傳輸且由該行動器件所接收之通信信號而判定該車輛內之行動器件之一位置；判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區；及在判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之至少一功能；且其中該等聲學信號之各者包括至少一19kHz超音波脈衝。
25.如條款24之方法，其中該複數個傳輸器係複數個揚聲器器件。
26.如條款24之方法，其中各聲學信號包括至少一超音波脈衝。
27.如條款26之方法，其中依19kHz傳輸該至少一超音波脈衝。
28.如條款24之方法，其中判定該行動器件之該位置包括基於自該行動器件至該複數個聲學接收器之各者之一距離而判定該行動器件 之該位置。
29.如條款28之方法，其中基於在該複數個接收器之各者處接收傳輸自該行動器件之該聲學信號之時間差而判定該行動器件至該複數個接收器之各者之該距離。
30.如條款29之方法，其中判定該行動器件之該位置包括基於三角量測而判定該行動器件之該位置。
300‧‧‧系統
301‧‧‧電路/控制模組
303‧‧‧行動器件
305‧‧‧聲學接收器/麥克風/硬體
307‧‧‧電子器件/處理器/硬體
309‧‧‧揚聲器
311‧‧‧天線

Claims (21)

  1. 一種用於判定經定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之系統，該系統包括：與該行動器件相關聯之一電路，其中該電路經組態以造成待自該行動器件傳輸一聲學信號；複數個聲學接收器，其中該複數個接收器之各者經組態以接收傳輸自該行動器件之該聲學信號，並將該聲學信號轉換成一電信號；及一處理器，其經組態以基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間來判定該行動器件之一位置，並判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區。
  2. 一種用於判定經定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之裝置，該裝置包括：與一行動器件相關聯之一電路，其中該電路經耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該電路係可操作以執行該等指令以：造成將一聲學信號待自該行動器件傳輸至複數個聲學接收器；自一處理器接收一命令信號，該處理器經組態以基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間來判定該行動器件之一位置，並判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區；及在接收該命令信號之後，禁止該行動器件之至少一功能。
  3. 如請求項2之裝置，其中該電路係定位於該行動器件內。
  4. 如請求項3之裝置，其中該電路經組態以在該處理器判定該行動 器件之該位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之該至少一功能。
  5. 如請求項3之裝置，其中該電路經組態以在該處理器判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，將該行動器件之至少一功能重新定向至一免手持交替系統。
  6. 如請求項2之裝置，其中該聲學信號包括至少一超音波脈衝。
  7. 如請求項6之裝置，其中在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
  8. 如請求項7之裝置，其中在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
  9. 如請求項8之裝置，其中依19kHz傳輸該至少一超音波脈衝。
  10. 一種用於判定經定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之裝置，該裝置包括：一處理器，其經耦合至儲存可執行指令之一非暫時性記憶體，其中該處理器可操作以執行該等指令以：自複數個聲學接收器接收複數個電信號，其中各電信號係基於由該複數個聲學接收器之各者所接收之一聲學信號；基於由該複數個聲學接收器接收該聲學信號之時間來判定一行動器件之一位置；判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區。
  11. 如請求項10之裝置，進一步包括該複數個聲學接收器，其中該複數個接收器之各者經組態以接收傳輸自該行動器件之該聲學信號，並將該聲學信號轉換成該電信號。
  12. 如請求項11之裝置，其中該複數個聲學接收器包括至少三個麥克風器件。
  13. 如請求項10之裝置，其中該聲學信號包括至少一超音波脈衝。
  14. 如請求項13之裝置，其中在15kHz至25kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
  15. 如請求項14之裝置，其中在18kHz至20kHz之一範圍內傳輸該至少一超音波脈衝。
  16. 如請求項15之裝置，其中依19kHz傳輸該至少一超音波脈衝。
  17. 如請求項10之裝置，其中該處理器係可操作以基於自該行動器件至該複數個聲學接收器之各者之一距離來判定該行動器件之該位置。
  18. 如請求項17之裝置，其中該處理器係可操作以基於在該複數個聲學接收器之各者處接收該聲學信號之一時間差來判定該行動器件至該複數個聲學接收器之各者之該距離，其中該聲學信號係傳輸自該行動器件。
  19. 如請求項10之裝置，其中該處理器經組態以基於三角量測來判定該行動器件之該位置。
  20. 如請求項10之裝置，其中該處理器係可操作以接收由該行動器件所傳輸之一藍芽信號。
  21. 一種用於判定經定位於一預定偵測區中之一行動器件之一存在之方法，該方法包括：由該行動器件傳輸一聲學信號；在複數個聲學接收器之各者處，接收傳輸自該行動器件之該聲學信號；由一處理器基於該接收之聲學信號來判定該行動器件之一位置；判定該行動器件之該位置是否匹配該預定偵測區；及在判定該行動器件之該位置匹配該預定偵測區之後，禁止該行動器件之至少一功能。
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