用于相对于车辆定位移动设备的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种使用机械波和调制技术相对于车辆定位移动设备的系统和方法。利用提供精确定位的低频基带信号对人类通常听不见的高频载波进行调制以便生成调制信号。与电磁(EM)波相反，调制信号是机械波或压力波，调制信号由一个或多个扬声器发射且由一个或多个麦克风接收。在一个实例中，调制信号从移动设备(例如，智能手机)上的扬声器发射到安装在车辆上以特定距离分开的多个麦克风，以便于建立多个定位路径，这些路径的相位差能够用于确定移动设备相对于车辆的位置。

Methods and systems for positioning mobile devices relative to vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于相对于车辆定位移动设备的方法和系统
本专利技术总体涉及相对于车辆定位移动设备，如当携带移动设备的用户在停车场或具有多个其它车辆的停车结构中接近该车辆时。
技术介绍
对于许多现有车辆，用户可使用如智能手机或秘钥卡的移动设备来控制某些车辆功能。例如，众所周知，用户使用智能手机或秘钥卡上的应用程序来解锁车门或远程启动车辆。对于一些应用程序，如车辆使用接近用户的到达方向(DOA)来激活一些车辆功能的应用程序，可能需要确定移动设备相对于车辆的位置。这有时被称为“定位”。为了精确地确定接近的移动设备的位置，可使用低频波。然而，低频波通常是人类可听到的，且因此是破坏性的。另一方面，高频波通常是人类听不见的，但是在移动设备的位置方面，特别是在相关的扬声器/麦克风没有足够紧密地间隔时，会产生一定量的不定性。本文公开的方法和系统解决了这些问题。
技术实现思路
根据一个方面，提供了一种相对于车辆定位移动设备的方法，该方法包括以下步骤：从载波和基带信号生成调制信号，其中调制信号是机械波，载波具有平均载波频率，且基带信号具有小于平均载波频率的平均基带频率；使得调制信号从位于移动设备或车辆上的一个或多个扬声器发射；使得从扬声器发射的调制信号经由多个定位路径在位于移动设备或车辆的另一个上的一个或多个麦克风处被接收；解调在多个定位路径的每一个定位路径的麦克风处接收的调制信号，以获得多个解调信号；以及处理多个解调信号以确定移动设备相对于车辆的位置。根据另一方面，提供了一种车辆移动设备定位系统，其包括：一个或多个机械波输入/输出(I/O)设备，其安装在车辆上；电子控制单元(ECU)，其安装在车辆上且通信地耦合到一个或多个机械波I/O设备，ECU包含处理器和存储计算机指令的存储器；其中当由ECU的处理器结合存储在移动设备上的计算机指令执行时，计算机指令使得车辆移动设备定位系统：使用安装在车辆上的一个或多个机械波I/O设备经由多个定位路径发射调制信号，其中所发射的调制信号由载波和基带信号生成且为机械波，载波具有平均载波频率且基带信号具有小于平均载波频率的平均基带频率；或在安装在车辆上的一个或多个机械波I/O设备处经由多个定位路径接收调制信号，其中所接收到的调制信号由载波和基带信号生成且为机械波，载波具有平均载波频率且基带信号具有小于平均载波频率的平均基带频率，且其中车辆移动设备定位系统解调多个定位路径中的每一个定位路径的调制信号以获得多个解调信号，且随后处理多个解调信号以确定移动设备相对于车辆的位置。附图说明下文将结合附图描述本专利技术的一个或多个实施例，其中相同的标记指示相同的元件，且其中：图1是车辆移动设备定位系统的实施例的示意性框图；图2是车辆移动设备定位系统的另一实施例的示意性框图；图3A是描绘用于相对于车辆定位移动设备的方法的一部分(特别是生成和发射调制信号的步骤)的实施例的流程图；图3B是描绘用于相对于车辆定位移动设备的方法的另一部分(特别是接收和解调调制信号的步骤)的实施例的流程图；图4是通信系统的示意性框图，其可用于执行本文描述的方法的一个或多个实施例；且图5是描绘可结合图3A和3B的方法使用的可选安全过程的实施例的流程图。具体实施方式本文描述的系统和方法提供了使用机械波和调制技术相对于车辆定位移动设备。在一个实例中，利用提供精确定位的低频基带信号对人类通常听不见的高频载波进行调制以便生成调制信号。与电磁(EM)波相反，调制信号为机械波或压力波，调制信号由一个或多个扬声器产生或发射且由一个或多个麦克风接收。例如，通过将调制信号从移动设备上的扬声器发射到安装在车辆上且特别间隔开的多个麦克风，方法和系统能够建立多个定位路径，这些定位路径随后可用来确定移动设备相对于车辆的位置。本文使用的术语“定位路径”是指由机械波从扬声器传播到麦克风的路径。在一些实施例中，扬声器是移动设备的一部分而麦克风安装在车辆上，而在其它实施例中，这是相反的，从而使得扬声器安装在车辆上且麦克风是移动设备的一部分。在一些实施例中，存在单个扬声器和多个麦克风，而其它实施例具有多个扬声器和单个麦克风或者甚至多个扬声器和多个麦克风。只要建立了多个定位路径，方法和系统可使用扬声器和麦克风的任何合适组合来发射、接收和处理沿着不同定位路径传播的机械波，以便确定移动设备相对于车辆的相对位置。尽管以下描述是在单个扬声器位于移动设备上且多个麦克风位于车辆上的实例的背景下提供的，但应当理解的是，本申请案不限于此实例，这是因为可以替代地使用前述实例或其它实例中的任一个。尽管可听见频率范围会基于如人的年龄等因素而波动，但大多数人的可听见频率范围在大约20Hz与19kHz之间延伸。本方法和系统使用如频率等于或大于15kHz的高频载波的高频载波，从而使得所获得的调制信号对于附近的大多数人来说通常是听不见的或以其它方式觉察不到的。然而，为了达到期望的定位精度，位于车辆上的麦克风必须具有小于相关的信号的波长的一半(1/2λ)的间距。通过利用例如频率小于或等于500Hz的低频基带信号的低频基带信号调制高频载波，半波长间隔要求变得更容易满足。为了说明，假设空气中的声速通常为大约340m/s(这些波是机械波)。例如，由于频率为19kHz的高频载波的波长为大约0.018m，所以车辆上的麦克风将必须以小于大约0.009m(0.9cm)的距离间隔开，以便满足半波长间隔要求；对于大多数车辆上安装的麦克风来说，此类严格的设计限制将非常难以经济地实现。使用相同的假设，频率为500Hz的低频基带信号的波长为大约0.68m，这产生更易于管理的0.34m(34cm)的阈值，以满足半波长间隔要求。以这种方式，本方法和系统将高频载波的听不见的益处与低频基带信号的提高的定位精度相结合，以生成用于确定移动设备相对于车辆的位置的调制信号。图1和2说明了可用于实施所公开方法的车辆移动设备定位系统10、10'的两个可能实施例。虽然相对于系统10、10'论述了本文描述的方法和方法论，但是本领域普通技术人员将理解的是，此类系统仅仅是两个实例，且在许多方面，为了便于解释，已经简化这些附图的示意性框图。当然可以替代地使用其它配置和实施例，这是因为本文描述的车辆移动设备定位系统和方法仅表示可能性中的一些。图1的车辆移动设备定位系统10和图2的车辆移动设备定位系统10'是相似的，其中例外的是，系统10包含安装在车辆12外围部分处的机械波输入/输出(I/O)设备，而系统10'包含安装在位于车辆12的中心位置处的单个机械波I/O阵列模块22内的机械波I/O设备。车辆移动设备定位系统10、10'可利用车辆12和移动设备30两者上的设备、硬件、软件等的不同组合来执行本文描述的方法。根据一个实例，系统10包含电子控制单元(ECU)14、无线通信模块(WCM)16、车辆系统模块(VSM)18、安装在车辆上的机械波输入/输出(I/O)设备20a-20d、作为移动设备的一部分的机械波I/O设备32和作为移动设备的一部分的无线通信模块(WC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相对于车辆定位移动设备的方法，所述方法包括以下步骤：/n从载波和基带信号生成调制信号，其中，所述调制信号是机械波，所述载波具有平均载波频率且所述基带信号具有小于所述平均载波频率的平均基带频率；/n使得所述调制信号从位于所述移动设备或所述车辆上的一个或多个扬声器发射；/n使得从所述扬声器发射的所述调制信号经由多个定位路径在位于所述移动设备或所述车辆的另一个上的一个或多个麦克风处被接收；/n解调在所述多个定位路径中的每一个定位路径的所述麦克风处接收到的所述调制信号，以获得多个解调信号；以及/n处理所述多个解调信号以确定所述移动设备相对于所述车辆的位置。/n

【技术特征摘要】
20181002 US 16/1496001.一种相对于车辆定位移动设备的方法，所述方法包括以下步骤：
从载波和基带信号生成调制信号，其中，所述调制信号是机械波，所述载波具有平均载波频率且所述基带信号具有小于所述平均载波频率的平均基带频率；
使得所述调制信号从位于所述移动设备或所述车辆上的一个或多个扬声器发射；
使得从所述扬声器发射的所述调制信号经由多个定位路径在位于所述移动设备或所述车辆的另一个上的一个或多个麦克风处被接收；
解调在所述多个定位路径中的每一个定位路径的所述麦克风处接收到的所述调制信号，以获得多个解调信号；以及
处理所述多个解调信号以确定所述移动设备相对于所述车辆的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射步骤进一步包括使得所述调制信号从位于所述移动设备上的单个扬声器发射，且所述接收步骤进一步包括使得从所述移动设备上的所述单个扬声器发射的所述调制信号在位于所述车辆上的多个麦克风处被接收。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述移动设备是具有智能手机扬声器的智能手机，且所述发射由运行在所述智能手机上的软件应用程序引起，所述软件应用程序指示所述智能手机扬声器将所述调制信号发射到所述车辆。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理步骤使用由于所述不同定位路径导致的所述多个解调信号的相位的差异来确定所述移动设备相对于所述车辆的所述位置。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成步骤包含生成多个调制信号，所述多个调制信号具有共同载波频率和多个不同的基带频率。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个基带频率包含单音基带频率、窄带基带频率和宽带基带频率。


7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法进一步包含通过一组调制方案旋转来生成所述多个调制信号。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·蒂泽凯尔汉考克，N·沙巴泰，N·拉维，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US