经由短程无线连接继电器的通信集成的制作方法

本发明涉及用于机动车辆内的信息娱乐系统和便携式电子设备之间的通信的方法和系统。

背景技术：

诸如智能手机和平板电脑的移动设备使得互联网、信息和娱乐随时随地被用户可用。这些设备的用户可能希望使它们与内置于机动车辆中的信息娱乐系统相连接。这样做允许使用信息娱乐系统在车辆内播放或呈现音频、照片、视频或网站(其每一种都是“内容”或“多媒体内容”的类型)，而无论信息娱乐系统是中央信息娱乐系统(例如，前仪表板屏幕或车辆音频系统)或仅是个人信息娱乐系统(例如，头枕或座椅靠背安装的视频屏幕)。乘客车厢的多于一个乘客可以具有移动设备，并且所有移动设备可以尝试与一个或多个信息娱乐系统通信。使这种通信问题复杂化的事实是机动车辆内的任何一个乘客都可以具有这些设备中的一个或多个。

这些设备中的每一个可能需要与机动车辆的信息娱乐系统“配对”。配对协议对于机动车辆的乘客车厢中的乘客往往是麻烦的。安全措施需要在设备之间共享加密密钥-这导致通常被发现对设备用户造成混乱或有问题的过程。这个问题不仅与一种类型的电子通信相关，因为关于连接的每个协议包括某种形式的安全性，如果不防止未经授权的使用，则防止可能消耗有价值带宽的部分的无意连接。

技术实现要素：

根据本发明的实施例，提供了一种用于在手持移动设备和机动车辆的嵌入式车辆系统之间提供无线通信的方法，其中车辆包括通信模块，该通信模块配置为使用第一通信信道来执行与移动设备的无线通信并且使用第二通信信道来执行与嵌入式车辆系统的无线通信。该方法包括以下步骤：

(a)使用机动车辆的通信模块检测车辆中的移动设备的存在；

(b)使用根据第一协议的在通信模块和移动设备之间的无线通信建立与移动设备的第一通信信道，该第一协议支持通过第一通信信道传输包括(i)命令、(ii)信息、(iii)媒体内容，或(i)、(ii)和(iii)的任何组合的数据；

(c)使用根据第二不同的协议的无线通信在通信模块与嵌入式车辆系统之间建立第二通信信道，该第二不同的协议支持通过第二通信信道传输数据；以及

(d)经由使用第一协议通过第一通信信道在通信模块和移动设备之间的通信并且经由使用第二不同的协议通过第二通信信道在通信模块和嵌入式车辆系统之间的通信，在移动设备和嵌入式车辆系统之间传送至少一些数据。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在移动设备和机动车辆的信息娱乐系统之间提供无线通信的方法，其中车辆包括通信模块，该通信模块配置为使用利用第一协议的第一通信信道来执行与移动设备的无线通信并且使用利用第二不同的协议的第二通信信道来执行与信息娱乐系统的无线通信。该方法包括以下步骤：

使用第一协议在移动设备和机动车辆的通信模块之间建立第一通信信道；

使用第一通信信道在通信模块处获取移动设备的标识符；

使用第二通信信道将移动设备的标识符从通信模块传送到信息娱乐系统；

使用从通信模块接收到的移动设备的标识符来授权移动设备与信息娱乐系统一起使用；以及

基于授权使用信息娱乐系统与移动设备进行无线通信。

根据本发明的又一实施例，提供了一种用于在移动设备和机动车辆之间提供无线通信的通信模块。通信模块包括电子硬件模块，其包括分别使用不同的第一协议和第二协议通过相应的第一通信信道和第二通信信道进行无线通信的第一通信设备和第二通信设备。第一通信设备包括具有无线发射器和接收器电路的第一短程无线通信(srwc)电路，其利用第一srwc技术，并且配置为经由第一通信信道使用第一协议发送和接收的数据通信。第二通信设备包括具有无线发射器和接收器电路的第二srwc电路，其利用第二srwc技术，并且配置为经由第二通信信道使用第二协议发送和接收数据通信。第一srwc电路具有比第二srwc电路更短的操作范围距离。第一通信设备和第二通信设备被硬连线在一起以将通过第一通信设备和第二通信设备之一无线接收的数据通过硬连线连接传送到第一通信设备和第二通信设备中的另一个。通过第一通信信道和第二通信信道中的一个从移动设备和机动车辆中的一个无线接收的数据通过第一通信信道和第二通信信道中的另一个无线传送到移动设备和机动车辆中的另一个。

附图说明

以下将结合附图描述本发明的一个或多个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是包括信息娱乐系统并且临时容置多个手持移动设备的机动车辆的乘客车厢的透视图；

图2是在图1的系统中使用的通信模块的一个实施例的截面侧视图；

图3是由图1和图2的系统执行的用于手持移动设备和信息娱乐系统之间的通信的方法的实施例的流程图；以及

图4是在图3的方法中建立的中断通信的方法的流程图。

具体实施方式

下面描述用于在手持移动设备和机动车辆的嵌入式车辆系统之间提供无线通信的系统和方法的实施例。通常，所公开的实施例使得能够使用至少两个不同的短程无线通信(srwc)技术来促进乘客的智能电话或其他移动设备与诸如车辆信息娱乐系统的嵌入式车辆系统的通信和/或配对。这包括使用诸如近场通信(nfc)的超短程通信技术来在移动设备和位于由移动设备使用的超短程通信技术的操作范围之外的嵌入式车辆系统之间进行通信。例如，该系统和方法可以使用位于邻近移动设备的通信模块来传递移动设备和信息娱乐系统之间的通信。为此，通信模块可以利用例如与移动设备的nfc通信以及另一srwc技术(例如蓝牙^tm)来与信息娱乐单元进行通信。从通信模块到信息娱乐系统的这种二次无线连接的使用使得能够在移动设备和信息娱乐系统之间进行通信，而不需要通信系统和信息娱乐系统之间的附加有线连接。

为了从移动设备向信息娱乐系统提供媒体内容，或者将命令传递到移动设备或从移动设备传递到信息娱乐系统，可以使用通信模块来完成这种数据传递。可替代地，其可以用于通过由移动设备支持的第二srwc技术(例如蓝牙^tm)来初始配对移动设备与信息娱乐系统。一旦配对，移动设备和信息娱乐系统就可以彼此直接通信。

尽管可以使用任何合适的srwc技术来与移动设备进行通信，但是启用nfc的设备变得越来越常见，因为它可以帮助简化客户设备彼此之间的交互方式。在13.56兆赫兹下操作，并且以高达424千比特每秒传输数据，nfc在电子设备之间提供直观、简单和可靠的通讯。nfc是“读”技术和“写”技术两者。两个nfc兼容设备之间的通信发生在它们彼此靠近时-通常在约两厘米到四厘米内。设备的简单波形或触摸可以建立nfc连接。nfc技术的底层遵循国际标准化组织(iso)的普遍实施的标准。由于传输范围非常短，因此启用nfc的通信本质上是安全的。此外，设备与读取器的物理接近性使用户能够确保控制该过程。

参考图1，示出了通过由两个a柱14、16、挡风玻璃18(部分切除)、方向盘20和仪表板22表示的机动车辆(总体表示为12)的乘客车厢10的前视图。仪表板22容置有信息娱乐系统24，信息娱乐系统24是包括信息娱乐hmi显示器25的嵌入式车辆系统，信息娱乐hmi显示器25在车辆中是可见的并且可接近的以被乘客使用。还示出了驾驶员座椅26和乘客座椅28。换档器30延伸穿过中央控制台31，允许驾驶员(未示出)将机动车辆12的变速器换档到期望的驾驶位置，以通过机动车辆12的传动系统(未示出)选择性地传递动力。驾驶员的移动设备32被示出为储存在驾驶员座椅26和抵靠车厢壁35的乘客座椅28之间的储存箱34中。乘客36正握住第二移动设备38和第三移动设备40，平板电脑被图示地表示为由坐在机动车辆12的乘客车厢10的后座(未示出)中的某人(未示出)使用。这些移动设备32、38、40中的每一个具有短程无线通信(srwc)电路，其允许它们与车辆12和/或其他类似功能的电子设备进行无线通信(由弧形波42图示表示)。

信息娱乐系统24包括用于根据一个或多个协议的由弧形波44表示的无线通信的srwc电路。例如，它可以包括用于根据802.11和/或其他wi-fi协议的srwc以及诸如蓝牙^tm(无论是作为蓝牙低功耗(ble)还是其他现有的或未来的蓝牙^tm标准)的其他srwc技术的电路。在至少一些实施例中，信息娱乐系统24可以使用该srwc与可能存在于乘客车厢10内的任何一个或多个移动设备32、38、40进行直接通信。对于配备有用于与车辆外部的设备和系统进行无线通信的远程信息处理单元的车辆，例如经由蜂窝通信到plmn或其他无线电话系统，信息娱乐系统可以通过硬连线或无线连接向远程信息处理单元发送数据以及从远程信息处理单元接收数据。

储存箱34是设计用于支持诸如智能电话的手持移动设备的手持移动设备保持器。在所示的实施例中，移动设备保持器34包括被布置为保持器34的一部分的车厢壁35，使得当移动设备被放置在保持器中时，其位于移动设备32附近或邻近移动设备32。例如，如图2更好地示出，车厢壁35可以被定位成使得当放置在保持器34中时，移动设备32抵靠在壁上。位于车厢壁35的另一侧的是通信模块43，其可以作为制造车辆12的一部分被包括，或者可以作为售后设备添加。通信模块43配置用于位于保持器34中的移动设备32以及信息娱乐系统24两者的srwc。通信模块43可以附接到壁上或者可以分开地安装。在其他实施例中，它可以位于与保持器34足够接近的不同位置处以在用于在移动设备32和通信模块43之间通信的srwc技术的操作范围内。

在使用超短程无线技术(例如nfc)的情况下，车厢壁可以被设置有最小化以限制无线通信的衰减的厚度，同时仍然提供足够的结构完整性，以防止在车辆的预期使用寿命内由车辆操作员在服务中使用时所期望的正常条件下被破坏。根据所使用的材料，这可以涉及具有一定厚度或其在通信模块处的一部分具有一定厚度(小至3mm)的车厢壁。所用的nfc或其他srwc技术的合适的材料和壁厚度将是本领域技术人员已知的。

通信模块43包括第一通信设备45和第二通信设备46。第一通信设备45使用第一srwc协议通过第一通信信道与移动设备32无线通信。第二通信设备45使用第二srwc协议通过第二通信信道与信息娱乐系统24进行无线通信。在所示实施例中，第一通信设备45是nfc模块，并且第二通信设备46是蓝牙^tm低功耗(ble)模块。nfc模块45设置成紧邻移动设备保持器34的车厢壁35。ble模块46位于nfc模块45的正后方，从而将nfc模块定位成靠近在保持器34中的移动设备位置。nfc模块45在功能上连接到ble模块46，使得可以在模块之间传递数据。这可以通过经由电导体48的模块45、46之间的硬连线连接来完成，或者可以无线地完成。

第一通信设备和第二通信设备(模块45和模块46)可以是物理上和/或功能上分离的设备，或者可以是物理上和/或功能上集成的设备。例如，它们可以是具有分离的壳体和电路的物理上分离的单元。或者，它们可以在物理上被集成在一起以形成作为单个封装件的通信模块43，但是具有单独的电路，或者可以使用相同的电路在物理上和功能上完全集成在一起，所述相同的电路包括收发器和配置为使用nfc和蓝牙^tm两者进行通信的电子元件。例如，通信模块43可以包括：单个处理器连同存储一个或多个程序的非瞬态计算机可读存储器，以通过模块43执行通信的传递；以及单独的接收器和发射器(例如，收发器)，其具有自己的天线以根据相应的nfc和蓝牙^tm协议来执行实际的nfc和蓝牙^tm无线通信。

在所示的实施例中，nfc和ble模块45和46在物理上集成在一起，但具有基本上分离的电路。nfc模块45包括：nfc电路，其包括可以包括微处理器或其他电子处理器的mcu54；以及存储用于操作nfc模块的程序/数据的非瞬态计算机可读存储器。它还包括nfc收发器55和天线56。收发器55可以被实现为单独的发射器和接收器(其可以利用单独的天线或共享公共天线56)。nfc天线56可以是lc环形天线，并且所示的nfc电路和各个组件的构造和操作对于本领域技术人员将是已知的。

ble模块46包括：蓝牙^tm电路，其包括可以包括微处理器或其他电子处理器的处理器57；以及存储用于操作ble模块的程序/数据的非瞬态计算机可读存储器。它还包括收发器58和天线59。收发器58可以被实现为单独的发射器和接收器(其可以利用单独的天线或共享公共天线59)。蓝牙^tm电路和所示的各个组件的构造和操作对于本领域技术人员将是已知的。此外，模块45和模块46之间的互连和数据的通信容易地在本领域技术水平之内。

如将理解的，通过将通信模块43定位在移动设备保持器24处，当移动设备定位在中央控制台或乘客车厢内的其他方便位置处时，即使信息娱乐系统位于移动设备的nfc或其他超短程无线技术的操作范围之外，也可以使车辆的信息娱乐系统24能够使用超短程无线技术(例如由移动设备支持的nfc)。并且这可以通过将通信模块43定位在移动设备的nfc或其他srwc技术的操作范围内并且在信息娱乐系统的蓝牙^tm或其他srwc技术的操作范围内的位置处来实现，如所示实施例所示。该位置可以在如图所示的移动设备保持器34处或乘客车厢10内的其他地方。这种布置进一步避免了在车辆中额外布线的必要性，否则将增加重量和费用。

此外，如由机动车辆12的制造商设计的那样，在特定乘客车厢10中可以存在多于一个通信模块43。例如，可以将通信模块43定位在乘客车厢10的后座区域中的某处，以允许坐在后座上的那些乘客容易地与信息娱乐系统24配对或以其他方式通信。通信模块应位于正在使用的srwc技术的操作范围内的位置处，并且优选地在足够接近的范围内，以避免使用期间的通信丢失。

如图2所示，信息娱乐系统24包括其自己的通信设备52，通信设备52使用第二srwc协议来建立与ble模块46的第二通信信道。为此，信息娱乐通信设备52可以是具有与上述ble模块46的结构和操作相同的结构和操作的ble模块。因此，根据本领域技术人员已知的标准化ble协议，ble模块46和ble模块52如由相应的弧形波50和弧形波44所指示的进行无线通信。信息娱乐ble模块52可以被容置在仪表板22后面的信息娱乐系统24中，或者位于附近并且硬连线到系统24。

参考图3，示出了由图1和图2所示的各种设备执行的方法60的流程图。流程图示出在用于标识事件发生的相对时间以及通过什么设备创建或作用于事件的矩阵中。在一些情况下，重复相同的流程图要素以示出它们被多于一个要素作用。这些重复的流程图要素在每个情况下将具有相同的附图标记。例如，方法60的第一要素是“车辆制造”。由于车辆用信息娱乐系统24和通信模块43两者来建立，因此在该流程图中表示该要素两次，但该要素的每个表示被标识为62。

因此，该方法开始于在62处将信息娱乐系统24和通信模块43并入车辆中。一旦车辆建立，车辆及其信息娱乐系统24和通信模块43在步骤64处上电。ble模块46配置成在上电时变为可以发现蓝牙^tm。信息娱乐系统24的ble模块52在步骤66处找到并且与ble模块46配对。该系统现在准备好由购买、租赁或以其他方式使用车辆的客户使用。因此，在步骤68处一旦用户接收机动车辆12，则在步骤70处用户对用户的移动设备32启用nfc能力(如果还没有完成)。此后，用户可以将移动设备32放置在中央控制台31的保持器34中，从而将移动设备32定位成靠在壁35上并且邻近nfc模块45。这在步骤72处完成，并将移动设备带到nfc模块45的nfc操作范围内，从而允许nfc模块45接收由移动设备32发射的nfc业务。

一旦就位，则在步骤74处，在移动设备32和通信模块43之间建立第一通信信道；特别地，建立利用nfc协议的nfc通信信道，从而允许nfc业务由nfc模块45接收。然后，由ble模块46使用接收到的nfc业务来启动ble模块46和信息娱乐系统24的ble模块52之间的第二通信信道。为此，在步骤76处，ble模块46首先使用其ble电路和协议为nfc业务做广告。然后，在步骤78处，由信息娱乐系统的ble模块52接收这些ble广告。作为响应，ble模块52使用第二(蓝牙^tm)协议与ble模块46建立蓝牙^tm连接作为第二通信信道。这在步骤80处示出。如果ble连接不成功，则如步骤82处所示，该方法循环回到步骤72，并且继续尝试建立ble连接重复多次或一定时间量，或者直到移动设备32从保持器34移走并且到nfc模块45的范围之外为止。

如果确实发生了蓝牙^tm连接，则在84处nfc业务被传送作为蓝牙^tm有效载荷。因此，通过移动设备使用nfc和通过信息娱乐系统使用蓝牙^tm，在移动设备32和信息娱乐系统24之间已经建立了通信。在移动设备32和信息娱乐系统24之间传送的数据可以包括(i)命令、(ii)信息、(iii)媒体内容或这些的任何组合，所有这些都由nfc和ble协议支持。例如，移动设备可以包括通过通信模块43向信息娱乐系统发送诸如音乐或其他媒体内容的数据的应用程序(app)，并且信息娱乐系统24的hmi单元可以用于从用户(例如歌曲或音乐播放列表的选择)接收命令，其中该命令经由通信模块43发送到移动设备以由移动设备上的应用程序执行。

可以替代地用于使用蓝牙^tm将移动设备32直接与信息娱乐系统24进行初始配对，而不是使用通信模块43来传递数据以用于移动设备32和信息娱乐系统24之间的通信。这然后直接在移动设备32和信息娱乐系统24之间建立第三通信信道，使得使用通信模块43的第一通信信道和第二通信信道可以被终止。在车辆12和移动设备32之间建立自动、安全、pin保护的配对时，该过程可能是有用的。例如，在步骤72-80的过程中执行的nfc和ble通信可以替代地包括将来自移动设备32的配对pin提供给信息娱乐ble模块52(或反之亦然)，然后其用于授权移动设备与车辆的配对。pin可以至少临时存储在信息娱乐系统处，并且然后当移动设备被置于由信息娱乐ble模块52检测的蓝牙^tm可发现模式下时用于随后的配对过程中，并且用于自动直接配对移动设备与ble模块52，而没有任何用户交互，而不是将移动设备32放置在保持器34中或附近并且可能地使用户通过设备32或信息娱乐系统的hmi单元确认配对应当进行。以这种方式，移动设备与车辆的初始、安全配对可以自动发生，而用户不必自己输入pin。此后，移动设备32和信息娱乐系统24可以不使用通信模块43而彼此直接通信。

该方法可以根据需要或特定实现方式所需而变化。例如，在步骤74中建立第一(nfc)通信信道可以在步骤80中建立第二(ble)通信信道之后执行，例如其中在车辆上电时初始建立第二通信信道并且在车辆的操作期间被保持，而独立于是否建立与通信模块43的任何nfc信道。可替代地，可以响应于建立第一(nfc)通信信道或者响应于经由nfc业务或其他方式检测车辆中的移动设备的存在来建立第二通信信道。

在一个实施例中，移动设备的标识符通过nfc模块45从移动设备32被接收，并且经由ble模块46和52经由第一通信信道和第二通信信道传递到信息娱乐系统24。该标识符然后可以由信息娱乐系统以各种方式使用；例如，在hmi显示器25上显示标识符，以允许用户验证哪个设备被连接并且向信息娱乐系统提供数据或其他内容。信息娱乐系统24还可以使用该移动设备标识符来授权移动设备与信息娱乐系统一起使用，例如通过将标识符与存储的授权标识符列表进行比较，或者通过在hmi显示器25上显示标识符并且接收指示该设备被授权向在车辆乘客车厢10中呈现的信息娱乐提供内容的标识符的用户选择。此后，信息娱乐系统24可以经由通信模块43或者直接经由ble或某些其他srwc技术与移动设备32无线通信。

现在转向图4，示出了当用户从保持器34移除移动设备32时可以执行的断开过程的流程图。一旦图3的过程已经被执行并且经由通信模块43在移动设备32和信息娱乐系统24之间建立通信，则可以根据要求或需要来回发送数据。然后，当用户从保持器34移除移动设备32或者以其他方式禁用nfc通信时，如步骤86和步骤88处所示，通信模块43在步骤90处检测nfc业务不再存在或不可能，并且nfc通信信道因此不再存在。响应于此，ble模块在步骤92处切断(终止)ble通信信道，并且然后在步骤96处等待或监视作为移动设备32或另一支持nfc的移动设备被放置在nfc模块45的范围内的结果的新的nfc业务。此外，信息娱乐设备24的ble模块52返回到从ble模块46或其他地方扫描ble广告。在通信模块43用于提供从移动设备至信息娱乐系统的初始配对pin的情况下，接着步骤94之后，ble模块52然后可以发现移动设备32ble传输并且使用所存储的pin来执行自动配对。然后可以开始移动设备32和信息娱乐系统24之间的直接蓝牙^tm通信。

应当理解，前述内容是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由所附的权利要求限定。此外，上述描述中包含的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或权利要求中使用的术语的定义的限制，除了上面明确定义的术语或短语之外。各种其他实施例和对所公开的实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得明显。所有这些其他实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。

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