输入设备、具有该输入设备的车辆及该车辆的控制方法与流程

本发明涉及一种输入设备，一种具有该输入设备的车辆以及控制该车辆的方法。

背景技术：

车辆具有驾驶相关性能和变量，例如车辆速度、发动机RPM、燃料量、冷却水等，车辆也可包括除了这些基本驾驶性能和变量之外的其他性能，例如音频、视频、导航、空调、座椅控制和车灯控制性能。

各种输入设备可用于控制和/或操作车辆的多种性能，并且进行与输入设备有关的研究来更容易调用和执行车辆的性能。

技术实现要素：

本发明提供一种通过收集操作按键时产生的声音信号来向要被控制的主体发送控制命令的输入设备、包括该输入设备的车辆以及用于控制该车辆的方法。

根据本发明的一方面，提供了一种输入设备。该输入设备包括：输入单元，其具有布置成当被压下时产生声音信号的至少一个按键；声音收集器，其用于收集从按键产生的声音信号；存储器，其存储对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令信息；以及，控制器，其基于存储在存储器中的信息确定对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体。

上述按键可形成为产生预设声音信号。

上述输入单元可包括：第一按键，其产生第一声音信号；以及，第二按键，其产生具有与第一声音信号不同的频率的第二声音信号。

上述按键可包括：按键框(button frame)，其构成按键的键体；按键引导件，其支承按键框，并在按键引导件内侧安装有固定器；压轴，其安装成从按键框的后侧向后突出，并且具有位于压轴的侧面突出部； 以及，复位弹簧，其靠在按键引导件弹性地支承按键框。

当压轴(pressing shaft)沿着第一轴(first axis)移动时，上述突出部可形成为通过与固定器接触来产生声音信号。

上述按键可以以能够拆卸的方式布置。

无论所述按键位于何处，上述控制器可配置成基于存储在存储器中的信息确定对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体。

上述控制器可配置成将通过声音收集器收集的声音信号转换成频率信号，并且按频率区域将该频率信号进行分类。

如果已分类的频率信号的幅值超过第一阈值，则控制器可配置成确定输入声音信号具有所分类区域的频率。

如果在多个频率区域中检测到频率信号，并且各个已检测的频率信号的幅值都超过第一阈值时，控制器将配置成将输入声音信号分类为噪声。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆。该车辆包括：输入设备，其中输入设备包括：输入单元，其具有布置成当被压下时产生声音信号的至少一个按键；声音收集器，其用于收集从按键产生的声音信号；存储器，其存储对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令信息；以及，控制器，其基于存储在存储器中的信息确定对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体。

上述按键可形成为产生预设的声音信号。

上述输入单元可包括：第一按键，其产生第一声音信号；以及第二按键，其产生具有与第一声音信号不同的频率的第二声音信号。

上述按键可包括：按键框，其构成按键的键体；按键引导件，其支承按键框，并在按键引导件内侧安装有固定器；压轴，其安装成从按键框的后侧向后突出，并且具有位于该压轴的侧面的突出部；以及，复位弹簧，其靠在按键引导件弹性地支承按键框。

当由于压轴沿着第一轴移动而导致突出部与固定器接触时，压轴可形成位产生声音信号。

上述按键可以以能够拆卸的方式布置。

无论按键位于何处，控制器可配置成基于存储在存储器中的信息确定对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制车辆的方法，该车辆包括布置成产生声音信号的至少一个按键，用于收集从按键产生的声音信号的声音收集器，以及用于存储对应于从按键产生的声音信号的频率的控制命令信息的存储器，该方法包括：收集从按键产生的声音信号；对于已收集的声音信号执行信号处理；基于存储在存储器中的信息确定对应于声音信号的控制命令；以及，将控制命令发送至要被控制的主体。

对于已收集的声音信号执行信号处理的步骤可包括：将声音信号转换成频率信号；并且，按频率区域将频率信号进行分类。

对于已收集的信号执行信号处理的步骤可包括：如果已分类的频率信号的幅值超过第一阈值，则确定输入声音信号具有所分类区域的频率。

对于已收集的声音信号执行信号处理的步骤可包括：如果在多个频率区域中检测到频率信号，并且各个已检测的频率信号的幅值都超过第一阈值时，确定该输入声音信号对应于噪声。

从下文结合公开本发明的示例性实施例的附图进行的详细描述中，本发明的其他方面、优势和显著特征将对于本领域的技术人员而言变得显而易见。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述及其他特征和优势将更加显而易见，其中：

图1示出根据本发明的实施例的车辆的外部；

图2示出根据本发明的实施例的车辆的内部；

图3示出根据本发明的实施例的安装在车辆中的输入设备；

图4示出根据本发明的另一实施例的安装在车辆中的输入设备；

图5示出根据本发明的实施例的示意性的输入设备；

图6是根据本发明的实施例的输入设备的控制框图；

图7示出根据本发明的实施例的按键的结构；

图8和图9示出在输入模块中产生声音的原理；

图10至图12示出根据本发明的实施例的输入设备的按键的替代布局；以及

图13和图14是示出根据本发明的实施例的控制车辆的操作的流程图。

贯穿附图，相同的附图标记将被理解成指代相同的部件、组件和结构。

具体实施方式

现在将参考附图描述输入设备、包括该输入设备的车辆，以及用于控制该车辆的方法的实施例。

图1示出根据本发明的实施例的车辆100的外部。

参考图1，车辆100可以包括：主车体1，其构成车辆100的外型；前玻璃窗30，其允许车辆100内部的驾驶员看见车辆100的前方；车轮51、52，其用于移动车辆100；驱动系统60，其用于转动车轮51、52；车门71，其将车辆100的内部与外界隔开，以及侧后视镜81、82，其帮助驾驶员看见车辆100的后方以及侧面的区域。

前玻璃窗30，也称为挡风玻璃，其置于主车体1的前顶部，用于确保在车辆100内的驾驶员的前方视野。

车轮51和52包括前车轮51和后车轮52，并且驱动系统60可向前车轮51或后车轮52提供转向力来将车辆100向前或向后移动。驱动系统60可使用根据从蓄电池(未示出)提供的电力产生转向力的电动机，或使用燃烧燃料来产生转向力的内燃发动机(未示出)。

车门71可枢转(pivotally)地附接至主车体1的左侧和右侧，并且为驾驶员和乘客进出车辆100而开启，并且为将车辆100的内部与外部隔开而关闭。车门71可以具有安装于其上的车窗72，驾驶员和乘客通过车窗72看向内部或看向外部。在某些实施例中，车窗72可安装成仅有一侧可见和/或安装成可开启和关闭。

侧后视镜81和82包括分别置于主车体1的左侧和右侧的左侧后视镜81和右侧后视镜82，其用于帮助驾驶员获得车辆100后方和侧面 的视野。

图2示出根据本发明的实施例的车辆100的内部，并且图3示出了安装在图2的车辆100中的输入设备200的示例。

参考图2，车辆100可包括驾驶员和乘客所乘坐的座椅110，以及具有变速箱(gear box)120、仪表中央盒(center fascia)130和方向盘140的仪表板(dashboard)150。

在变速箱120中，可安装用于车辆100换档的换档杆121、用于控制车辆100的功能的触摸板122，并且在某些实施例中，可有选择性地安装拨盘控制器123。

方向盘140是用于控制车辆100的行驶方向的工具，其包括由驾驶员持握的轮缘141以及连接至车辆100的转向系统的轮辐142，其用于将轮缘连接至用于转向的旋转轴的轮毂。在实施例中，可在轮辐142上形成用于控制各种设备，例如音频系统的控制设备142a、142b。

在仪表中央盒130中，可安装输入设备200来从用户接收用于车辆100的各种功能的控制命令。例如，输入设备200可从用户接收控制命令来控制包括空调、音频系统等在内的车辆100的各种功能或系统。

输入设备200可安装在仪表中央盒130的音频视频导航(AVN：Audio Video and Navigation)系统134的下方。然而，安装输入设备200的位置不限于此，并且输入设备200也可安装在变速箱120、方向盘140上等。

在另一示例中，参考图4，输入设备200也可安装在商用车辆的仪表板上。输入设备200可从用户接受控制命令来控制包括空调、音频系统、内部车灯系统、蓝牙系统、车门开闭系统等在内的商用车辆的各项功能或系统。

除如图1至图4所示的车辆100之外，输入设备200还可安装在飞机的座舱、发电机控制室、广播站的演播控制台(混录室)等中。为了便于解释，在假定输入设备200安装在如图1至图3所示出的车辆100中的条件下更详细地描述输入设备200。

图5示意性地示出了根据本发明的实施例的输入设备200，并且图6是根据本发明的实施例的输入设备200的控制框图。根据本发明的实 施例，车辆100可包括输入设备200，并且下文实施例的描述将集中在输入设备200上。

参考图5和图6，输入设备200可包括输入单元210、声音收集器220、存储器230和控制器240。

输入单元210可包括至少一个按键B。输入单元210可包括单个按键，或多个按键。为了便于描述，在下文描述中，输入单元210的示例具有第一按键B1至第四按键B4。按键的数量、大小、和形状不限于在图5中所示出的数量、大小、和形状，并且可根据设计者的意图进行改变。

当用户按下按键B时，按键B可被形成为产生声音信号。更具体的，各个按键B可产生相应的特有的声音信号。例如，第一按键B1可产生第一声音信号，第二按键B2可产生第二声音信号，第三按键B3可产生第三声音信号，并且第四按键B4可产生第四声音信号。

第一声音信号至第四声音信号可具有不同的频率。即，从按键B产生的声音信号具有预设的频率，在下文中称作按键B的特有频率。

按键B可具有图7中示出的结构。

图7示出根据本发明的实施例按键B的结构。

参考图7，根据实施例的按键B可包括：按键框250，其构成按键B的键体；按键引导件255，其支承按键框250，并且具有安装在按键引导件255的内侧的固定器270；安装成从按键框250的后侧向后突出的压轴260，该压轴260具有在其侧面形成的突出部；以及复位弹簧265，其靠在按键引导件255，弹性地支承按键框250。

按键框250可具有凸的正面，并且一定高度的开口背面，来构成按键B的键体(body)。在按键框250上，可形成有辨别按键B的功能的功能图标。

在按键框250的后方，压轴260可形成为从按键框250向后突出。在压轴260的一侧，可形成突出部280来根据压轴260的移动产生按键B的特有声音信号。

按键引导件255可包括：构成键体的引导框架256，在引导框架256中形成有接收按键框250的按键接收槽；固定板257，其具有形成用于使压轴260插入其中并且支承的通孔；以及可拆卸部件258，其形 成为将固定板257可拆卸地固定至引导框架(guide frame)256上。在某些实施例中，可拆卸部件258可被省略，并且引导框架256和固定板257可集成为一个单元。

吸声构件290可布置在引导框架256的内侧。吸声构件290可形成为最小化通过按键B的操作产生的声音信号和从输入设备200的外部产生的声音信号之间的干扰。在下文中，从输入设备200的外部产生的声音信号可被称为噪声。吸声构件290可以由例如聚氨酯纤维的材料形成，但是不限于此。

固定器270可布置在引导框架256的内侧。当固定器与在压轴260上形成的突出部280接触时，固定器270可产生声音信号，并且该声音信号的频带可基于固定器270的厚度、长度、宽度和材质确定。突出部280的厚度、长度、宽度以及材质也可以影响声音信号的频带，因此固定器270的参数的下文描述也对应于突出部280的参数。

各个参数对于声音信号的频带的影响可由下列等式进行表示：

f＝a*h/(t*b) (1)

其中，f指的是频率，a指的是材料参数，h指的是固定器270的长度，t指的是固定器270的厚度，并且b指的是固定器270的宽度。

从等式1能看出，固定器270的具有小参数值、短长度，厚厚度或大宽度的材料可导致产生低频带的声音信号。相反，可以看出，固定器270的具有大参数值、长长度、薄厚度或是小宽度的材料将导致产生高频带的声音信号。

图8和图9示出在输入模块中产生声音的原理。

参考图8和图9，当开始按下按键框250时，在压轴260上形成的突出部280靠近在引导框架256的内侧形成的固定器270。随着持续施压，突出部280和固定器270将彼此连接，并且在突出部280和固定器270之间的摩擦将产生声音信号。

更具体地，当用户按下按键框250时，其将沿着第一轴A在第一方向D1上移动。在此情况下，在压轴260上形成的突出部280与在引导框架256的内侧形成的固定器270接触，从而产生声音信号。

当用户释放按键框250时，按键框250可沿着第一轴A在第二方向D2上移动。第二方向D2是与第一方向D1相反的方向。在此情况 下，在压轴260上形成的突出部280再次与在引导框架256的内侧形成的固定器270接触，从而产生声音信号。

声音收集器220可收集从按键B产生的声音信号，并且将已收集的声音信号输出至控制器240。

声音收集器220可包括用于收集常见声音频带的声音信号，约16H至20kHz。例如，声音收集器220可应用麦克风，压电传感器和声差传感器(scoustic differential sensor)中至少一者，但是不限于此。

声音收集器220可使用单个传感器来收集从多个按键B，例如B1、B2、B3和B4产生的声音信号。相比于使用多个传感器，这有利于节省成本。声音收集器220的配置不限于此，而为了提高声音识别的准确性，可使用多个传感器来收集从多个按键B，例如B1、B2、B3和B4产生的声音信号。

存储器230可存储用于驱动和控制输入设备200的各种数据、程序或应用。更具体地，由生产商初始提供的用于控制输入设备200的控制程序，专用应用程序或从外部下载的通用应用程序等可存储在存储器230。

例如，存储器230可存储设计成将通过声音收集器220收集的模拟声音信号转换为数字格式，将数字转换的声音信号转换成频域来分析数字声音信号，按频率区域将频率信号进行分类，通过分析分类的频率信号来确定在信号中是否存在噪声，确定对应于声音信号的频率的控制命令，并且将控制命令发送至要被控制的主体300的应用或程序。

存储器230可存储通过声音收集器220收集的声音信号，并且存储用于声音信号的频率区域信息。此外，存储器230可存储每个频率区域的信号信息，并且也存储对应于特定频率信号的控制命令信息。

例如，存储器230可存储通过声音收集器220收集的第一声音信号，并且，如果将第一声音信号从时域转换为频域，则存储频域中的第一声音信号的频率信号。此外，存储器230可存储与第一声音信号的频域匹配的第一控制命令信息。

存储器230可包括闪存，硬盘，多媒体卡微型存储器，卡型存储器(例如，SD或XD存储器)，随机存取存储器(RAM)，静态随机 存取存储器(SRAM)，只读存储器(ROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可编程只读存储器(PROM)，磁性存储器，磁盘和光盘中的至少一种类型的存储介质。然而，存储器不限于此，而是可以本领域中的技术人员已知的任意其他形式实施。

控制器240可控制输入设备200的一般操作以及在输入设备200的内部组件之间的信号流，并且处理数据。在接收到通过输入设备200的声音收集器220收集的声音信号时，控制器240可为输入设备200执行存储在存储器230中的控制程序或相关应用。

控制器240可包括处理器241、存储控制输入设备200的控制程序或应用的只读存储器(ROM)243、以及存储通过声音收集器220收集的声音信号或声音信号的频率信息、或用作由输入设备200执行的各种任务的存储区域的随机存取存储器(RAM)242。本文中应当注意的是，控制器240的ROM 243和RAM 242都对应于存储器230的ROM和RAM。

控制器240可包括：声音识别处理器，其用于处理和分析通过声音收集器220收集的声音信号。控制器240可包括：声音识别处理板，其在电连接至控制器240的单独的电路板上具有声音识别处理器、RAM或ROM。处理器、ROM和RAM可通过内部总线彼此相连。

在接收到来自声音收集器220的声音信号时，控制器240可控制声音识别处理器来执行对声音信号的信号处理，从而确定对应于该声音信号的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体300。要被控制的主体300可包括安装在车辆100内的空调系统、音频系统、室内车灯系统、蓝牙系统、车门开闭系统等。然而，要被控制的主体300不限于此。

具体地，一旦从声音收集器220接收模拟形式的声音信号，控制器240将控制模拟-数字转换器(ADC)来将模拟声音信号转换成数字形式。

为了分析声音信号，控制器240可执行信号处理来将数字转换的声音信号从时域转换成频域。可通过快速傅里叶变换(FFT)信号处理方案的方式来将声音信号从时域转换成频域，但不排除其他方式。

控制器240通过滤波器组(filter bank)按频率区域将频域内的信 号进行分类。滤波器组可指代划分声音信号频带的一组不同带通滤波器，并且使用来自滤波器组的输出来分析声音信号，可通过约15至30个滤波器来划分频带，但是不限于此。基于听觉上的音频分辨率，每个带通滤波器的频带对于低频带可设置成较窄，并且对于高频带可设置成较宽。

控制器240可确定通过滤波器组分类的频率信号的幅值是否超过第一阈值，并且如果通过滤波器组分类的频率信号的幅值超过第一阈值，则确定输入声音信号具有所分类区域的频率。

如果在多个滤波器组区域内检测到频率信号，并且已检测的频率信号各自的幅值均超过第一阈值，控制器240确定输入声音信号对应于噪声，并且随后终止对声音信号的信号处理过程。利用该过程，控制器240能够防止主体300由于外部噪声的干扰而导致故障。

控制器240可基于由滤波器组分类的频率信号确定对应于在对应频率区域内的声音信号的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体300。

如上所述，根据本发明的实施例的输入设备200可配置成使单个传感器来收集通过按键B的操作实现的多个按键B，例如B1、B2、B3和B4产生的声音信号。换句话说，由于控制命令是基于从按键B产生的特有频率(唯一频率)确定的，因此无论按键B位于何处，都将执行同样的功能，并且因此，按键B的布局能够容易地改变。

图10至图12示出根据本发明的实施例的输入设备200的按键B的布局的变化。

参考图10，输入设备200可自由地改变位于输入设备200中的单个按键B的位置。在输入设备200安装在车辆100的仪表中央盒中的某些实施例中，用户可根据其偏好将频繁使用的按键B布置在车辆100内的易于使用的位置上。

参考图11，输入设备200可自由地改变或替换位于输入设备200中的多个按键中的一者。

输入设备200的按键上的标签，符号等将随着时间的推移而磨损，并且频繁使用的按键比其他按键更快磨损。因此，需要按键的周期替换。在实施例中，输入设备200将以如下方式管理按键的状态，所述 方式为：如果需要一个按键的替换，可以只将该按键用新按键B替换。

此外，如果将单个按键按用户的偏好改变，则通过仅用新的按键替代该按键来将按键的布局维持在用户的喜欢的状态。

参考图12，可自由地调整安装输入设备200的位置。例如，在第一输入设备200-1和第二输入设备200-2安装在仪表中央盒中的情形中，用户可将第一输入设备200-1和第二输入设备200-2按其偏好来改变。在某些实施例中，用户可移除第一输入设备200-1并且在第一输入设备200-1被移除的相同的位置上放置第三输入设备(未示出)。

至此已经描述根据实施例的输入设备200和包括该设备的车辆100。现将描述根据实施例的用于控制车辆100的方法。为了便于描述，在假定结合图5和图6进行描述的输入设备200安装在车辆100内部的条件下描述用于控制车辆的方法。

图13和图14是示出根据本发明的实施例的用于控制车辆的操作的流程图。

参考图13和图14，根据本发明的实施例的用于控制车辆100的方法包括：在操作410中收集从按键产生的声音信号，在操作420中对已收集的声音信号执行声音处理，在操作440中确定对应于已收集的声音信号的控制命令，并且在操作450中将控制命令发送至要被控制的主体300。

收集从按键B产生的声音信号的操作可包括：通过布置在按键B周围的声音收集器220收集声音信号。在操作410中，声音收集器220可将已收集的声音信号输出至控制器240。

在接收到声音信号时，在操作420中，控制器240可对已收集的声音信号执行信号处理。对声音信号执行信号处理的步骤可进一步地包括：在操作422、424中，将声音信号转换成频率信号，并且在操作426中按频率区域将频率信号进行分类。在某些实施例中，该方法还可以包括在操作428中分析已分类的频率信号，并且在操作430中确定在信号中是否存在噪声。

将声音信号转换成频率信号的操作可包括：在操作422中将模拟格式的声音信号转换成数字格式，并且在操作424中将数字转换的声音信号从时域转换成频域。

按频率区域对频率信号进行分类的操作可包括：在操作426中，以滤波器组的方式按频率区域将频率信号进行分类。滤波器组与上文所述对应，因此此处将省略其描述。

一旦将频率信号进行分类，在操作428中，可执行分析已分类的频率信号的处理。分析已分类的频率信号的处理可包括：如果已分类的频率信号的幅值超过第一阈值，则确定该输入声音信号具有该所分类区域的频率。

一旦分析已分类的频率信号，则在操作430中将执行确定声音信号中是否存在噪声的处理。

如果在多个频率区域中检测到频率信号，并且已检测的频率信号各自的幅值都超过第一阈值时，该输入声音信号可被分类为噪声。一旦该声音信号被分类为噪声，将终止声音信号的信号处理。

在另一方面，如果在声音信号中不存在噪声，则在操作440和450中，控制器240可确定对应于声音信号的控制命令，并且将该控制命令发送至要被控制的主体300。

至此已经描述根据各种实施例的输入设备、具有该设备的车辆，以及用于控制该车辆的方法。

根据本发明的实施例的输入设备、具有该输入设备的车辆以及用于控制该车辆的方法能够通过分析从为输入设备形成的按键所产生的声音信号来操作按键。因此，对于每个按键无需具有附加硬件，并且按键的布局可容易地改变。

在上文已经描述了若干实施例，但是本领域的普通技术人员应当理解和意识到的是，在不违背本发明的范围的情况下，能够做出各种修改。因此，对于本发明的普通技术人员而言，本发明不限于仅为示例性目的所提供的所描述的实施例。