专利名称：用单钮激活的紧急电话机的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及具有单启动按钮用以建立与紧急响应中心的蜂窝网电话联系的紧急电话机。本发明尤其涉及便携式蜂窝网设备，该设备产生声音警报，建立与主报警基站的无线通信，建立与紧急响应中心的全双工语音通信并向紧急响应中心提供便携式蜂窝网设备的位置。
利用911紧急响应系统的先有技术设备的主要缺点之一就是需要与紧急响应中心联系的电话机终端。如果在遥远地区发生紧急情况，向紧急响应系统发出呼叫常常是不可能的。然而，随着蜂窝网电话技术的出现，携带允许紧急呼叫者从几乎任何地方与紧急响应中心联系的蜂窝网电话机现在是可能的了。蜂窝网系统的主要缺点是蜂窝网设备的高成本以及不能使紧急响应中心自动地确定呼叫者的位置。
已提供了仅限于紧急使用的蜂窝网设备和服务。这些设备有若干按钮，允许召唤多种应急服务，如火灾、医疗和警察。通过将蜂窝网电话机的使用限于紧急情况，用户能够避免或扣存与全服务的蜂窝网电话相关的一些花费。然而，这些设备有多个按钮和功能，在紧急情况下可能造成混淆。由于通常与紧急情况有关的紧张，如此复杂的紧急通信设备的操作者可能不能正当地召唤到应急人员。此外，这些紧急通信设备不能使蜂窝网设备的功能与家用报警系统相结合，而这是该设备的用户可以具有的。而且，所述设备不具备召唤在其周围的最近区域内可能提供援助的个人。
发明揭示本发明通过提供用于与紧急响应中心的应急人员联系并建立全双工语音通信的简化的紧急通信设备，消除先有技术的错漏、困难以及缺点。该设备包括单个启动按钮，当首次按压时，就启动下面的功能(1)从电源向蜂窝网发射机和接收机提供电力，(2)启动蜂窝网接收机搜索可用的蜂窝网系统信道，以及(3)启动蜂窝网发射机建立与紧急响应中心的通信。由于通过按压单启动按钮启动了所有这些功能，即使在紧张的情况下，也可以简便而快速地建立与紧急响应中心的通信。
本发明包括一在其中包含蜂窝网发射机的硬外壳。当启动时，发射机可以仅与紧急响应中心建立通信，从而减少或消除与非紧急情况蜂窝网电话服务相关的花费。蜂窝网接收机接收来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号并调节该输入蜂窝网信号以产生输入语音信号。扬声器接收该输入语音信号并产生基于它的可听声音。所述设备还包括用于根据操作者的可听话音产生呼出语音信号的麦克风，借此操作者可以响应来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号。根据呼出语音信号，蜂窝网发射机产生呼出蜂窝网信号用于向紧急响应中心广播。
通过将紧急电话的使用限于紧急情况，用户应该能预定到大大降低费用的蜂窝网服务。实际上，当前的FTC规则禁止向911紧急响应中心发出的呼叫收取费用或拒绝连接。从而，当前可以使用紧急电话而完全不承担任何订户费用。更重要的是在紧急电话机上仅设置单个大启动按钮使得联系紧急响应中心非常简便。使用本发明的紧急电话机建立911紧急呼叫仅要求单次按压启动按钮。相反，常规蜂窝网电话机需要至少按6次4个不同按钮以发出911呼叫。因此，即使在极度紧张的紧急情况下，也几乎不可能错误地操作紧急电话机。而且，所述紧急电话机的简单性使它尤其适合于年轻孩子和身体上和精神上受伤害的人。
另一方面，本发明提供了一种在便携式蜂窝网通信设备和紧急响应中心间建立全双工蜂窝网电话通信的方法，其中所述便携式蜂窝网通信设备包括布置于活动保护盖之下的单个启动按钮、蜂窝网发射机、蜂窝网接收机、微处理器、存储设备、麦克风、扬声器以及电池。所述方法包括打开保护盖以露出所述单个启动按钮，以及在第1时间对启动按钮施加压力并保持该压力一最小的时间间隔。当以一最小的时间间隔施压于所述启动按钮时，就启动下面的步骤，至少其中有些可以同时发生从电池向微处理器、接收机和发射机供电；从存储设备取回与紧急响应中心相关的电话号码；确定该便携式蜂窝网通信设备是否处于蜂窝网电话系统的通信范围之内；以及发出一呼出蜂窝网信号以建立与紧急响应中心的蜂窝网通信。所述方法进一步包括接收来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号以响应呼出蜂窝网信号，根据输入蜂窝网信号产生输入语音信号，将该输入语音信号提供给扬声器，并根据所述输入语音信号从扬声器产生可听声音。所述方法还包括向麦克风讲话以响应来自扬声器的声音，根据所讲的话从麦克风产生呼出语音信号，将该呼出语音信号提供给蜂窝网发射机，并基于所述呼出语音信号将呼出蜂窝网信号发送到紧急响应中心。如此，所述方法提供了通过一次按压单个启动按钮来建立与紧急响应中心的全双工语音通信。
实现本发明的方式参考
图1和图2，示出了用于在紧急情况下召唤帮助的紧急通信设备10的实施例。所述紧急通信设备10(在这里也被称作紧急电话机10)的内部部件包含于一硬外壳12之中。该硬外壳12最好用耐用材料构成，以经得起连续不断地被携带于个人的口袋或钱包之中。较佳的是，用一对铰链16将活动顶盖14连接到硬外壳12。在一个实施例中，所述活动顶盖14折叠于所述硬外壳之上，并且在由弹键15保持在适当的位置上的关闭位置下受到弹簧加压。当压弹键15时，所述活动顶盖被释放并被弹开以展露硬外壳12的顶部。在所述活动顶盖14的外部提供一夹子18，以允许在用户的腰带或皮带上携带所述紧急电话机10。
当处于关闭位置时，所述活动顶盖14覆盖了一单个大启动开关或按钮20，从而防止所述启动按钮20被意外地按压。当按压所述单个启动按钮20时，它就启动紧急电话机10。为了在紧急情况下召唤帮助，用户首先打开活动顶盖14以露出所述按钮20。在一个实施例中，一当打开所述活动顶盖，所述紧急电话机10就开始搜索蜂窝网提供者。一旦蜂窝网提供者向紧急电话机10分配了通信信道，按压所述单个启动按钮20将使所述紧急电话机10自动地联系诸如熟悉的911服务的紧急响应中心。装配在所述活动顶盖14上的射频天线21被用于发射和接收蜂窝网通信。所述天线21最好是可伸缩的，使得所述紧急电话机10得以紧凑并且可以方便地存放于口袋或钱包中而无需担心损坏所述天线21。位于紧急电话机10的硬外壳12上的扬声器22和麦克风24使所述紧急电话机10的操作者能够与紧急响应中心的人员建立全双工语音通信。在备择实施例中，所述麦克风24位于所述活动顶盖14的外部，而所述扬声器22被置于该操作者耳中的有线耳机替代。
为了使支持它所必须的蜂窝网服务的成本减至最小，严格限制所述紧急电话机10仅可用于紧急情况。由于蜂窝网服务提供者能够肯定仅在紧急情况下使用所述紧急电话机10，服务提供者将乐于以降低的速率提供蜂窝网服务。而且，即使呼叫者不是蜂窝网服务的订户，政府的规定禁止蜂窝网服务提供者拒绝向911紧急响应中心呼叫。将紧急电话机10的使用限于用单个启动按钮20联系紧急响应中心的另一主要好处是由此引起的操作简化。所述单个启动按钮20最好是直径为1.5英寸的四分之一。即使是很年轻的孩子和上了年级的用户也能教授他们如何用所述紧急电话机10召唤应急人员。此外，召唤应急人员所需的时间被保持为绝对的最小值。几乎一按压所述启动按钮，紧急响应中心人员就具有到紧急情况现场的口头通信链路。而且，如下面更详细地描述的那样，所述紧急电话机10可以包括一使用全球定位系统(GPS)和蜂窝网定位系统的定位器功能，以向紧急响应中心提供所述紧急电话机10的位置。
除了与紧急响应中心建立蜂窝网联系之外，可以将所述紧急电话机10配置成启动用户的家用安全系统。由于所述紧急电话机10的无线通信范围是有限的，当该紧急电话机10接近家用安全系统时，它仅能联系用户的家用安全系统。较佳的是，所述紧急电话机10的无线通信范围延伸至离家用安全系统至少500英尺。所述家用安全系统能够以多种方式对紧急电话机的信号作出反应。在较佳实施例中，所述家用安全系统打开和关闭住宅的灯，并启动任何该家用安全系统使用的声音报警器。出于若干原因，打开和关闭住宅的灯以及使家用安全系统的声音报警器发声可能是有利的。首先，当紧急电话机10在住宅附近时，只有按压紧急电话机10才会启动家用安全系统报警器。因此，如果紧急情况涉及入侵者或攻击者，打开灯并使报警器发声可吓跑这些人。其次，打开灯并使报警器发声将警告任何处于住宅之中或周围的人在住宅中或周围有紧急情况发生。此外，通过紧急电话机10发出的信号能够触发任何各种由家用安全系统执行的其它功能。
还给出了联系用户的汽车报警器的紧急电话机10的实施例。以对联系用户的家用安全系统所述类似的方式，所述紧急电话机10发射启动汽车报警器的信号。当启动紧急电话机10时，只有当用户在汽车附近时，所述紧急电话机10才能使汽车报警器发声。因此，所述汽车警报将有助于引起对发生紧急情况的地区的注意。如果所述紧急情况在停车场发生，这就可能特别有利。而且，如果车刚刚被盗，发出汽车警报将引起对小偷和被盗汽车的注意。
在图1和图2所描述的实施例中，所述扬声器22还被用作声音报警器或声响发生器，以警告最接近的人发生了紧急情况。在此实施例中，通过按压紧急电话机10的活动顶盖14上的按钮26启动声响发生器。一旦按压按钮26，扬声器22将开始发出警报类型的声音。可产生的不同声音的数量是无限的，但是所产生的声响最好类似于汽车报警器产生的声响。在此实施例中，当打开活动顶盖14时，声响报警器就停止产生声响。当打开活动顶盖14时停止声响报警器防止声响报警器在联系紧急响应中心时掩盖操作者的声音。在备择实施例中，通过再按一次声响报警按钮26来停止声响报警器。
同样位于活动顶盖14上的是一可视报警按钮28，它启动活动顶盖14上的闪光源30。闪光源30和声响报警器提供相同的功能。一方面，它们用来吓跑攻击者，另一方面它们用来引起对正在请求紧急援助的人的注意。由于可以在任何可利用蜂窝网服务的地方启动紧急电话机10，对于紧急响应人员来说呼叫者的确切位置是未知的。从而，通过引起对紧急电话机10及其操作者的注意，闪光源30和声响发生器非常有助于紧急响应人员定位召唤他们的人。
一组指示灯32、34和36最好位于所述硬外壳12的前端，以向紧急电话机10的操作者提供关于该紧急电话机10是否在蜂窝网站的通信范围内，该紧急电话机10是否已被启动以及该紧急电话机的电源是否快用完的信息。在一个实施例中，当无线电话载波向紧急电话机10分配一信道时，蜂窝网范围指示灯32是绿的，而当无可能服务时，该指示灯是红的。较佳的是，当紧急电话机未被启动时，启动指示灯36是关闭位置，而当所述电话机10被启动时则变红。当电源正当地运行时，电源指示灯34关闭并且当所述电源指示灯34变黄时则指示低电力供应。
如上所述，本发明的较佳实施例包括一定位器功能。在紧急电话机10被启动时，所述定位器功能向紧急响应中心提供紧急电话机10的位置。在本发明的不同实施例中以各种方式实现所述定位器功能。一个实施例涉及到使用GPS接收机。GPS接收机利用来自绕地球轨道的卫星的信号确定接收机的位置。当按压所述单个启动按钮20时，GPS接收机确定紧急电话机10的位置。然后所述紧急电话机10自动地把其位置信息发送到紧急响应中心。本发明的另一实施例使用蜂窝网定位系统通过三角测量确定紧急电话机10的位置。该蜂窝网定位系统使用来自不同蜂窝网站的蜂窝网设备的信号的强度和/或相对相位来确定蜂窝网设备的位置。在紧急情况中定位信息是非常有用的，因为它允许紧急响应中心确定呼叫者的位置而无需呼叫者的任何输入。
现在参考图3，示出了紧急电话机10的较佳实施例的电子部件的功能框图。所述紧急电话机10的电子部件由微处理器44控制。由电源45对所述紧急电话机10的电子部件提供电力。在较佳实施例中，所述电源45是由4个可更换的AAA碱性电池组成的直流电源。碱性电池是较佳的，因为它们允许至少30分钟的连续通话时间，并且它们较便宜、可方便替换并且在使用间隔之间具有较长保存期限。虽然常规蜂窝网电话机一般选择锂电池和镍镉电池，但是这样的电池需要恒定的再充电以保持可用的电压电平。较佳的是不把这样的电池用作紧急电话机10的电源45，因为它们在长期不使用期间不能保持电荷。由于所述紧急电话机10可以在使用间隔内长期保存在诸如汽车工具箱中，故在本发明的较佳实施例中使用长寿命的碱性电池。
所示的实施例具有3个用户输入按钮26、40和20。虽然以按钮形式示出并讨论用户输入26、40和20，但是应该知道输入26、40和20可以是开关、接触式传感器或其它类似于按钮起作用的类似设备。
给出声响报警按钮26，以启动声响报警器46。当按压声响报警按钮26，一声响报警信号就被发送到微处理器44。该微处理器44接收所述声响报警信号并产生发送到声响报警器46的声响报警器启动信号。在此实施例中，所述声响报警器46最好由汽笛类型的扬声器组成以产生高分贝声响。较佳的是，可以通过简单地第2次按压声响报警按钮26或打开活动顶盖14，来停止所述声响报警器46。
在备择实施例中，还提供了闪光源30。启动该闪光源30以响应按压声响报警按钮26或启动按钮20。所述闪光源30有助于警告最接近的人发生了紧急情况。此外，一旦召唤来了应急人员，所述闪光源30能够帮助应急人员定位紧急电话机10，从而定位召唤援助的个人。
还提供了家用安全报警按钮40。当按压家用报警按钮40时，一家用警报信号就被发送到微处理器44。该微处理器44产生发送到射频发射机48的启动信号以响应所述家用警报信号。所述射频发射机48调节所述启动信号并在天线21上将其广播出去。较佳的射频发射机工作在310MHz。所述家用安全系统检测广播的启动信号并相应地响应。如上面较详细的描述那样，所述响应最好至少包括打开和关闭住宅的外部灯并产生声音警报。
在一个实施例中，当按压启动按钮20时，启动按钮20使微处理器44启动一自动拨号器52，并且该自动拨号器52拨打紧急响应中心的电话号码。所述电话号码最好存储于自动拨号器52自身中。然而，在备择实施例中，提供存储器54用于存储所述电话号码。蜂窝网接收机56接收来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号并调节该输入蜂窝网信号以产生输入语音信号。所述蜂窝网接收机56可以将该语音信号直接或如图2所示通过微处理器44提供给扬声器22。紧急电话机10的操作者能够通过向麦克风24说话来响应来自紧急响应中心的输入信号。所述麦克风24将操作者的话音转换成由微处理器44接收的呼出语音信号。然后微处理器44将该呼出语音信号发送到蜂窝网发射机62，该发射机基于所述呼出语音信号产生呼出蜂窝网信号。在备择实施例中，直接将来自麦克风24的呼出语音信号发送到蜂窝网发射机62。
将紧急电话机10设计成使用提供最全面覆盖可能的蜂窝网通信技术。使用提供最大可能覆盖区域的蜂窝网技术是合乎需要的，因为当紧急情况发生时它使紧急电话机10的操作者处于蜂窝网通信范围之外的可能性降至最低。虽然数字蜂窝网服务提供者的覆盖范围不断增长，但是使用模拟调制技术的服务提供者提供最大的蜂窝网覆盖量。因此，在较佳实施例中，蜂窝网接收机56和蜂窝网发射机62使用模拟调制技术。而且，由于实际用于与紧急电话机10通信的时间量可能是很小的，将所述蜂窝网接收机56和所述蜂窝网发射机62部件设计成最大范围和最小通话时间。
在另一备择实施例中，将紧急电话机10设计成对数字蜂窝网提供者扫描。如果定位了数字蜂窝网服务提供者，所述紧急电话机10将与所述数字服务提供者建立数字通信。如果没有定位数字服务提供者，那么所述紧急电话机10就试图与模拟服务提供者建立模拟蜂窝网通信。
在图3所示的实施例中，当按压启动按钮20时，微处理器44促使GPS接收机64确定紧急电话机10的位置。一旦GPS接收机64已确定了紧急电话机10的坐标，所述GPS接收机64就把该坐标提供给微处理器44。然后所述微处理器44将该坐标发送到蜂窝网发射机62。所述蜂窝网发射机62通过蜂窝网电话网络将所述位置坐标发送到紧急响应中心。所述位置坐标允许紧急响应中心派遣应急人员到发出呼叫的地点而甚至无需询问呼叫者。
所述微处理器44还控制一组指示灯32、34和36。该组指示灯32、34和36向紧急电话机10的操作者提供关于电话机10的运行状态的信息。如先前所讨论的，指示灯32、34和36最好包括蜂窝网范围指示灯32、低电力指示灯34和启动指示灯36。然而，应该知道可以提供多种不同的指示灯32、34和36而不背离本发明的精神。
图4-8描述了紧急电话机10的最佳实施例。如图4和图6所示，所述单个启动按钮20最好仅是布置于盖14之下的唯一控制按钮。从而，当关闭时，盖14就防止启动按钮20的意外按压，这将无意地向紧急响应中心发出呼叫。在此实施例中，当盖14被关闭时，可以启动电话机10提供的其它功能，如声音报警器46和使紧急灯30闪光。
参考图4-7，所述保护盖14的一侧通过铰链16与外壳12活动地链接。在所述盖14对面一侧是一插销接头15a，在所述盖14处于关闭位置时该接头与所述外壳上的插销插头15b接合。较佳的是，可以通过施加轻微的拉力于所述盖14使插销插头15b从插销接头15a脱离来打开所述盖14。
如图4和图5中所示，当所述盖14处于打开位置(图4)和处于关闭位置(图5)时，此最佳实施例的麦克风24和扬声器22是无覆盖且是起作用的。该特点允许用户即使在盖14关闭时也能与紧急响应中心的人员保持通话。在许多情况中，在按压启动按钮20之后关闭盖14可能是有利的，从而当呼叫在进行中时防止按钮20的意外按压。如下文中更详细的描述那样，当呼叫进行中按压按钮20会终止该呼叫。因此，在始发呼叫之后关闭盖14有助于避免过早的终止。
在本发明的最佳实施例中，通过同时按压两个报警按钮26a和26b启动声音报警器46。如图4-7所示，这些按钮26a和26b位于所述外壳12的任一侧。参考图8，微处理器44监控一对报警开关27a和27b的状态，当用户按压报警按钮26a和26b时所述开关改变状态。当微处理器44检测到报警开关27a-b在同一时刻改变了状态，所述微处理器44就启动声音报警器46。如上所述，当被激活启动时，声音报警器46发出类似汽笛声的音频报警信号。扬声器25将该音频报警信号转换成声音。
图9描述了从图5中箭头A-A指出的方向看到的紧急电话机10的较佳实施例。如图9所示，该电话机10包括可从外壳12之外进入的接口端口60。如下面更详细的描述那样，所述接口端口60向微处理器44提供编程和数据传送接口。
如图4和图5所示，所述最佳实施例的电话机10包括3个指示灯70、72和74。3个灯最中心的一个是低信号指示灯70，它最好是红色发光二极管(LED)。右边的一个是高信号指示灯72，它最好是绿色LED，以及左边的是“使用中”指示灯74，它最好是黄色LED。下文中更详细地描述了这些灯的每一个照亮的特定情况。
图10A和10B描述了当按压启动按钮20以发出紧急呼叫时启动的一系列事件的流程图。为了可以使用启动按钮20，用户必须首先打开保护盖14(步骤100)。当盖14处于打开位置时(如图4和图6所示)，用户按压启动按钮20并保持按钮20上的压力至少最小的时间间隔，如1秒钟(步骤102)。然后用户可以关闭盖14(步骤104)以防止意外地终止呼叫，如果不经意地再次按压按钮20就会发生该情况。当然，如果盖14保持在打开位置，紧急电话机10也能完成呼叫。
对于此描述，假设电话机10在步骤102前处于断电模式下。换句话说，蜂窝网发射机62、蜂窝网接收机56以及微处理器44最好是没有从电源45汲取电力。当首次按压按钮20并保持至少最小的时间间隔，电话机10就被加电(步骤106)。较佳的是，在向接收机56和发射机62提供电力之前，微处理器44首先加电并开始执行预编指令。作为备择，当按压按钮20并保持时，微处理器44、接收机56和发射机62同时接收电力。在任何一种情况下，当微处理器44加电后，它就开始从存储设备54取回系统操作参数(步骤108)。这些操作参数最好包括A/B优先级参数，指示哪个蜂窝网系统A或B较为可取。
如本领域的普通技术人员将理解到的那样，A和B蜂窝网系统每个包括21个蜂窝网信道，其中A系统信道占据一个频率范围而B系统信道占据另一频率范围。如FCC规则所要求的那样，在大城市地区可利用这些系统提供蜂窝网服务提供者间的竞争。在一些地理区域中，仅可利用这些系统之一。如果常规蜂窝网电话机正接收到来自A系统上操作的服务提供者的蜂窝网服务，该电话机将优先使用A系统而不是B系统并且将首先扫描可用的A系统信道。如果A系统信道不可用，那么所述常规电话机将扫描B系统信道。如果B系统信道可用，常规电话机将以通常被称为“漫游”模式使用该可用的B系统信道。当漫游时，优选A系统的用户使用B系统信道每次呼叫一般要花更多的费用。
由于本发明的紧急电话机10不要求任何蜂窝网服务提供者签订蜂窝网服务协议，该电话机10不必认为哪个蜂窝网系统比另一个更优先。因此，该紧急电话机10可在或者A系统或者B系统中搜索可用的信道。
参考图10A，所述较佳实施例的接收机56首先进行扫描B系统信道(步骤110)寻找具有足够强度的信号来支持蜂窝网呼叫(步骤112)。在步骤108用从存储器中调用的A/B优先级参数确定B系统的优先级。如果在B系统信道中没有发现强度大于最低阈值的信号，那么接收机56扫描蜂窝网A系统信道(步骤114)。如果在A系统信道中没有发现强度大于最低阈值的信号，就点亮低信号指示灯70(步骤116)，并且所述接收机56再次扫描B系统信道(步骤110)。该过程持续进行直到在A或B系统信道中找到具有足够强度的信号为止。
当在B系统信道(步骤112)或在A系统信道(步骤118)中找到具有足够信号强度的可用信道时，点亮高信号指示灯72(步骤120)。如果找到不止一条具有大于最低阈值的信号强度的信道，就为该呼叫选择具有最高信号强度的信道(步骤122)。
应该理解到根据存储于存储器54中的优先级参数，电话机10可以首先在A系统上搜索可用信道，如果A系统中没有发现具有足够强度的信号，就搜索B系统。从而，可以通过选择在存储于存储器54中的优先级参数的值，在制造电话机时设置A/B优先级。如下面更详细的描述那样，还可以在制造电话机10之后对此参数进行再编程。
如图10B所示，在选择信道之后，微处理器44从存储设备54取回存储于其中的紧急响应中心的电话号码(步骤124)。较佳的是，存储于存储器54中的号码是“911”，该号码与美国的所有公众紧急响应中心相关。然而，应该理解到本发明不限于呼叫911中心。例如，可以在存储器54中存储私人应急响应中心的电话号码而不是911。
当从存储器54中取回了紧急响应中心的电话号码，蜂窝网发射机62在经选择的蜂窝网信道上发送呼出蜂窝网信号(步骤126)并且“使用中”指示灯74开始闪烁(步骤128)。
注意到通过按压所述单个启动按钮20就启动了到目前为止所有呼叫过程中发生的事件(步骤106-128)。从而，一旦通电，微处理器44执行其预编指令自动地扫描可用信道，取回电话号码，并发出蜂窝网呼叫而不进行用户端的任何进一步动作。
在这一点上，紧急响应中心通过发送在这里被称为输入蜂窝网信号的蜂窝网信号来回答紧急电话机10的呼叫。如图10B所示，接收机56接收该输入蜂窝网信号(步骤130)，并且所述“使用中”指示灯74保持常开(步骤132)，以指示用户已经建立了与紧急响应中心的通信。较佳的是，随后启用麦克风24和扬声器22(步骤134)。
根据来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号，接收机56产生输入语音信号(步骤136)，该信号最好是电子音频信号。将所述输入语音信号提供给扬声器22以产生可听声音(步骤138)。一般地，此时扬声器产生的的可听信号将是在紧急响应中心询问紧急事件性质的人的声音。
继续参考图10B，紧急电话机10的用户向麦克风24讲话以将紧急事件的性质转播给紧急响应人员(步骤140)。麦克风24接收用户声音的可听声音并根据该声音产生呼出语音信号(步骤142)。将所述呼出语音信号提供给蜂窝网发射机62(步骤144)，并且所述发射机62根据该呼出语音信号将一呼出蜂窝网信号发送到紧急响应中心(步骤146)。
当用户希望终止对紧急响应中心的呼叫，该用户第2次按压按钮20并保持按钮20至少最小的时间间隔，如1秒钟。当微处理器44确定按钮20被按压并保持，而电话机10却加有电源时，微处理器44就使电话机10断电。要求按压按钮20保持所述最小的时间，防止由于不经意地按压按钮20而意外地终止紧急呼叫。
从而，如图10A和图10B的流程图所指出的那样，通过单次按压紧急电话机10上的所述单个启动按钮20，就得以完成向紧急响应中心发出紧急电话呼叫中所涉及的全部步骤。这就使被紧张情况所迷惑或在某些方面部分丧失能力的人能更简便地在危机期间发出紧急呼叫。
通过比较，使用常规蜂窝网电话机向911紧急响应中心发出呼叫要求用户按压至少4个分开的控制按钮按1次电源按钮，按1次“9”按钮，按2次“1”按钮，按1次“发送”按钮(或等效按钮)。结束使用常规蜂窝网电话机的呼叫，用户一般必须按1次“结束”按钮(或等效按钮)，并且然后按1次电源按钮。因此，使用常规蜂窝网电话机建立并结束911紧急呼叫要求至少按压7次5个不同的按钮。而本发明的紧急电话机10仅要求按压2次所述单个启动按钮20。
再次参考图8，诸如RS232接口的接口端口60允许紧急电话机10的处理器44与外部设备通信。在本发明的一个实施例中，所述外部设备是地理定位设备，如外部GPS单元66。在此实施例中，所述GPS单元66通过接口端口60向电话机10提供位置的坐标数据。然后可以把该位置数据发送到紧急响应中心，向紧急响应人员给出电话机10的确切位置。较佳的是，所述GPS单元66处在较小的模块化外壳之中，它可以诸如通过插销机构可拆卸地与外壳12连接。所述GPS单元66的模块化外壳包括与接口连接器，当GPS单元66与电话机外壳12连接时，它与所述接口端口60紧密接合。作为备择，所述GPS单元66可以通过接口电缆的方式与接口端口60通信。
如图8所示，所述GPS单元66最好包括模块化的映射卡80。该映射卡80是一存储设备使一般由GPS系统提供的纬度/经度坐标与以英尺或英里表示的X-Y(直角的)坐标系相关联。较佳的是，所述由映射卡80提供的X-Y坐标系与某些本地界标相关。这样，紧急响应人员可以更简单地使用由电话机10发送到紧急响应中心的位置数据来映射紧急电话机10的确切位置。
在以编程为目的提供接入微处理器46和存储器54时，接口端口60也是有用的。例如，可以使用接口端口60改变或更新存储于存储器54中的呼出紧急电话号码。对于再编程目的来说，此功能是尤其重要的，因为没有诸如一般在常规蜂窝网电话机上使用的小键盘。如图8所示，诸如掌上型电脑或膝上型电脑的电话号码编程单元68可以连接到接口端口60向处理器46提供命令以将呼出电话号码存储于存储器54之中。
本领域的普通技术人员将理解到接口端口60还可用于更新处理器44在启动按钮20被按压之时执行的软件指令。例如，可以更新上述的A/B蜂窝网系统扫描顺序以利用可能影响服务提供者如何处理紧急呼叫的蜂窝网服务提供者程序或未来FCC规则中的未来变化。同样地，经接口端口60可以更新存储于存储器54中的系统参数。例如，可以改变A/B系统优先级参数以A系统信道优先于B系统信道，从而将首先扫描A系统信道。
如图7所示，本发明的较佳实施例包括安全地咬接于所述外壳12上的电池盒盖76。如图11所示，移去该电池盒盖76就显露出电池盒78。在所述电池盒78中最好是4个诸如AAA碱性电池的电池45a、45b、45c和45d，它们组成电源45(见图3)。除了先前描述的优点之外，优选这些类型的电池来对紧急电话机10供电，是因为它们可以如此方便地在大多数的百货商店、五金店、杂货店和便利店中购买到。与此相反，考虑到常规蜂窝网电话机要求尺寸定制的电池组，这些电池组仅与一种型号的电话机相配。一般仅能在诸如电话机备件店或电子供应店的专门店中找到常规蜂窝网电话机用的更换电池组。因此，由于能较简便地找到替换电池，所述紧急电话机10较之常规蜂窝网电话机还具有另一显著优点。
紧急电话机10的电池盒78和电池盒盖76的设计还使紧急电话机10比常规蜂窝网电话机更结实。在大多数常规蜂窝网电话机中，电池组构成电话机外壳的相当一部分。通常，常规蜂窝网电话机的电池组被集成于单个模块单元，该模块单元与电话机外壳咬合以形成电话机外壳的一部分。如果跌落或击中常规电话机，常规电池组容易从电话机外壳脱落。如果在紧急呼叫期间发生了这种情况，将失去与紧急响应中心的通信。
与此相反，即使跌落或震动电话机10，所述紧急电话机10的较佳实施例也明显不易遭受到电池故障。首先，电池盒盖76给电池盒78中的电池45a-45d提供了保护。此外，由于电池45a-45d与盖76分开，可能使盖76脱落的碰撞将不会使电池45a-45d脱落。因此，即使电池盒盖76脱落，紧急电话机10仍然保持运行。
图12说明了紧急电话机10的又一有利特点。当保护盖14处于打开位置时，所述盖14内表面上的操作说明80是对用户可见的。较佳的是，这些操作说明80包括书写的或图解的说明，说明如何使用电话机10向紧急响应中心发出紧急呼叫以及如何启动声音报警器46。这些说明80可以直接丝网印刷在塑料盖14的内表面，或较佳的是印刷在粘贴于所述盖14的内表面的标签上。
当然，由于仅使用一个按钮20来启动电话机并发出呼叫，所述说明80是相当简单而直接了当的。然而，用户首次实际需要使用电话机10可能是在紧张、混乱或危险之中。在这样的情况下，具有提供于盖14上的操作说明80能够节省宝贵的时间。同样的，由于所述紧急电话机10指定仅为紧急使用，在使用间隔间可能经过相当多的时间。因为可能不经常使用所述电话机10，即使用户以前用过该电话机10，当用户在紧张情况下也可能忘记如何操作。因此，所述操作说明80提供了垂手可得的快速的提示。
虽然详细描述了本发明，但是将清楚地认识到对于相关领域中的普通技术人员来说本发明可以被修改而不背离本发明的精神是显而易见的。可以对本发明进行各种形式、设计或配置的更改而不背离本发明的精神和范围。因此，上述的说明应被认为是示例性的而不是限制的，而下面的权利要求中所规定的则是本发明的真正范围。
权利要求
1.一种用于联系紧急响应中心并且在其操作者与紧急响应中心的应急人员之间建立全双工语音通信的紧急通信设备，其特征在于所述紧急通信设备包括用于容纳所述紧急通信设备的硬外壳；包含于所述硬外壳中的用于发送呼出蜂窝网信号的蜂窝网发射机，当启动时，所述发射机可以仅与紧急响应中心建立通信，从而减少或消除与非紧急情况蜂窝网电话服务相关的花费；用于接收来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号并调节该输入蜂窝网信号以产生输入语音信号的蜂窝网接收机；用于接收所述输入语音信号并根据该输入语音信号产生可听声音的扬声器；用于根据操作者的可听话音产生呼出语音信号的麦克风，从而操作者可以响应来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号；所述蜂窝网发射机进一步用于接收所述呼出语音信号并根据该信号产生呼出蜂窝网信号以向紧急响应中心广播；用于向所述紧急通信设备提供电力的电源；附着于所述硬外壳的单个启动按钮，当首次按压按钮时，使得来自电源的电力向蜂窝网发射机和接收机提供，启动激活所述蜂窝网接收机去搜索可用的蜂窝网系统信道，以及启动激活所述蜂窝网发射机以建立与紧急响应中心的通信，从而使在紧张的情况下与紧急响应中心的通信简化；以及所述蜂窝网发射机随着接收机接收所述输入蜂窝网信号而可运行以发送呼出蜂窝网信号，并且所述接收机随着所述发射机发送呼出蜂窝网信号而可运行以接收输入蜂窝网信号，从而所述紧急通信设备的操作者和所述紧急响应中心的人员可以进行全双工语音通信。
2.如权利要求1所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括根据执行一组操作指令控制所述紧急通信设备的微处理器；启动按钮，当首次按压该按钮时，使电源向微处理器供电，从而使微处理器通电，以开始执行所述一组操作指令。
3.如权利要求2所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括根据执行一组操作指令控制所述蜂窝网接收机的微处理器；启动按钮，当首次按压该按钮时，使电源向蜂窝网接收机供电，从而使蜂窝网接收机通电；根据所述微处理执行的所述一组操作指令从可用的蜂窝网系统信道中扫描出最强的蜂窝网信号的蜂窝网接收机。
4.如权利要求3所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括微处理器和接收机，用于当首次按压所述启动按钮时，从B蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的B蜂窝网信号，用于确定所述最强B蜂窝网信号是否具有大于最低阈值的信号强度，以及用于当所述最强B蜂窝网信号具有小于最低阈值的信号强度时从A蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的A蜂窝网信号。
5.如权利要求3所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括微处理器和接收机，用于当首次按压所述启动按钮时，从A蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的A蜂窝网信号，确定所述最强A蜂窝网信号是否具有大于最低阈值的信号强度，以及用于当所述最强A蜂窝网信号具有小于最低阈值的信号强度时从B蜂窝网系统信道所发现的蜂窝网信号中确定最强的B蜂窝网信号。
6.如权利要求1所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括单个启动按钮，用于当紧接着第1次按压之后第2次按压所述单个启动按钮时使所述紧急通信设备终止与所述紧急响应中心的通信。
7.如权利要求6所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括单个启动按钮，用于仅当在所述单个启动按钮上保持压力长于一最小时间间隔时，才使所述紧急通信设备终止与所述紧急响应中心的通信，从而防止所述设备意外停止以及与紧急响应中心的通信的无意终止。
8.如权利要求3所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括附着于所述外壳上的低信号指示灯；以及微处理器，用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度小于所述最低阈值就点亮所述低信号指示灯。
9.如权利要求3所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括附着于所述外壳上的高信号指示灯；以及微处理器，用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度大于所述最低阈值就点亮所述高信号指示灯。
10.如权利要求3所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括存储设备，用于存储与所述紧急响应中心相关的紧急电话号码；微处理器，用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度大于所述最低阈值就从所述存储设备中取出所述紧急电话号码并启动所述蜂窝网发射机；以及蜂窝网发射机，用于当被所述微处理器启动后发送蜂窝网电话信号以试图与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网通信。
11.如权利要求10所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括微处理器，用于确定是否已成功建立与所述紧急响应中心的蜂窝网通信，并且如果未成功建立与所述紧急响应中心的蜂窝网通信，就等待一预定时间周期并然后启动所述蜂窝网发射机再次试图与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网通信。
12.如权利要求1所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括单个启动按钮，用于仅当在所述单个启动按钮上保持压力长于最小时间间隔时使所述紧急通信设备启动以与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网语音通信，从而防止所述设备的意外启动以及与所述紧急响应中心的意外通信。
13.如权利要求1所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括用于防止所述紧急通信设备的意外启动的启动防止装置，所述启动防止装置包括硬盖构件，所述硬盖构件活动地附着于所述硬外壳上并且可从所述硬盖构件覆盖所述单个启动按钮的关闭位置变动到所述硬盖构件不覆盖所述单个启动按钮的打开位置；以及当所述硬盖构件处于关闭位置时配置于所述硬盖构件之下的唯一控制按钮的单个启动按钮。
14.如权利要求13所述的紧急通信设备，其特征在于所述启动防止装置进一步包括具有第1边缘以及相反的第2边缘的硬盖构件；布置于所述盖构件的第1边缘的用于啮合所述外壳以在那里形成铰接连接的铰链构件；以及布置于所述盖构件的第2边缘的用于当所述盖构件处于关闭位置时与所述外壳进行插销连接的插销构件。
15.如权利要求13所述的紧急通信设备，其特征在于在建立了所述紧急通信设备和所述紧急响应中心间的通信之后，所述麦克风、发射机、接收机和扬声器可运行以支持用户与紧急响应中心间的全双工语音通信而所述硬盖构件处于关闭位置，从而所述硬盖构件防止所述设备意外停止以及与紧急响应中心的通信的无意终止。
16.如权利要求2所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括与所述微处理器电气连接并可通过所述外壳进入的接口端口；以及可通过所述接口端口与外部设备进行交换信号的微处理器。
17.如权利要求16所述的紧急通信设备，其特征在于进一步包括与所述接口端口电气连接用于提供指示所述紧急通信设备的实际位置的位置信号的定位器装置；用于从所述定位器装置接收位置信号并将所述位置信号提供给所述微处理器的接口端口；以及用于从所述接口端口接收所述位置信号并将所述位置信号提供给所述蜂窝网发射机以传送到所述紧急响应中心的微处理器。
18.如权利要求17所述的紧急通信设备，其特征在于所述定位器装置进一步包括全球定位卫星系统接收机。
19.如权利要求1所述的紧急通信设备，其特征在于所述电源进一步包括用于在其中保持多个可替换的电池的电池盒，所述电池盒由所述硬外壳中的空腔形成，从而所述多个电池置于所述外壳的凹处；布置于所述电池盒中的多个可替换的电池；以及可活动地附着于所述硬外壳上并封闭所述电池盒的电池盒盖，从而保护所述多个可替换的电池。
20.如权利要求19所述的紧急通信设备，其特征在于所述多个可替换的电池进一步包括碱性电池。
21.一种用于联系紧急响应中心并且在其操作者与紧急响应中心的应急人员之间建立全双工语音通信的紧急通信设备，其特征在于所述紧急通信设备包括用于容纳所述紧急通信设备的硬外壳；附着于所述硬外壳的单个启动按钮，当首次按压按钮并保持长于最小时间间隔时，使所述紧急通信设备启动以与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网语音通信，并且当接着第1次之后而第2次按压所述按钮并保持长于最小时间间隔时，使所述紧急通信设备终止与所述紧急响应中心的通信；包含于所述硬外壳中的用于发送呼出蜂窝网信号的蜂窝网发射机，当按压启动按钮时，所述发射机可运行以便仅与紧急响应中心建立通信，从而减少或消除与非紧急情况蜂窝网电话服务相关的花费；用于接收来自紧急响应中心的输入蜂窝网信号并调节该输入蜂窝网信号以产生输入语音信号的蜂窝网接收机；用于接收所述输入语音信号并根据该输入语音信号产生的可听声音的扬声器；用于根据操作者的可听话音产生呼出语音信号的麦克风，从而操作者可以响应来自紧急响应中心的输入语音信号；所述蜂窝网发射机可运行以便随着接收机接收到来自所述紧急响应中心的所述输入蜂窝网信号而发送呼出蜂窝网信号，并且所述接收机可运行以便随着所述发射机发送呼出蜂窝网信号而接收输入蜂窝网信号，从而所述紧急通信设备的操作者和所述紧急响应中心的人员可以进行全双工语音通信；用于根据执行一组操作指令控制所述蜂窝网接收机和所述蜂窝网发射机的微处理器；用于向所述微处理器、所述蜂窝网接收机以及所述蜂窝网发射机提供电力的至少一个碱性电池；启动按钮，当首次按压该按钮时，促使所述电源与所述微处理器、所述蜂窝网接收机以及所述蜂窝网发射机连接，从而使所述微处理器、所述蜂窝网接收机以及所述蜂窝网发射机通电；根据所述微处理执行的所述一组操作指令从可用蜂窝网系统信道中扫描出最强的蜂窝网信号的蜂窝网接收机；用于当首次按压所述启动按钮时，从B蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的B蜂窝网信号，用于确定所述最强B蜂窝网信号是否具有大于最低阈值的信号强度，以及用于当所述最强B蜂窝网信号具有小于最低阈值的信号强度时从A蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的A蜂窝网信号的微处理器；附着于所述外壳的低信号指示灯；附着于所述外壳的高信号指示灯；用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度小于所述最低阈值就点亮所述低信号指示灯，以及用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度大于所述最低阈值就点亮所述高信号指示灯的微处理器；用于存储与所述紧急响应中心相关的紧急电话号码的存储设备；用于当首次按压所述启动按钮时如果所述最强信号的信号强度大于所述最低阈值就从所述存储设备中取出所述紧急电话号码并启动所述蜂窝网发射机的微处理器；用于当被所述微处理器启动后发送蜂窝网信号以试图与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网通信的蜂窝网发射机；用于确定是否已成功建立与所述紧急响应中心的蜂窝网通信，并且如果未成功建立与所述紧急响应中心的蜂窝网通信，就等待一预定时间周期，然后启动所述蜂窝网发射机再次试图与所述紧急响应中心建立全双工蜂窝网通信的微处理器；用于防止所述紧急通信设备的意外启动的启动防止装置，所述启动防止装置包括硬盖构件，所述硬盖构件活动地附着于所述硬外壳上，并且可从所述硬盖构件覆盖所述单个启动按钮的关闭位置变动到所述硬盖构件不覆盖所述单个启动按钮的打开位置；以及当所述硬盖构件处于关闭位置时配置于所述硬盖构件之下的唯一控制按钮的单个启动按钮。
22.一种在便携式蜂窝网通信设备与紧急响应中心间建立全双工蜂窝网电话通信的方法，其中所述便携式蜂窝网通信设备包括配置于可活动保护盖之下的单个启动按钮、蜂窝网发射机、蜂窝网接收机、微处理器、存储设备、麦克风、扬声器以及电池，其特征在于所述方法包括以下步骤(a)打开保护盖，从而露出所述单个启动按钮；(b)在进行步骤(a)之后，第1次向所述启动按钮施加压力并保持该压力一段最小的时间间隔，从而启动下面的步骤，其中至少一些步骤可以同时发生(b1)从所述电池向所述微处理器供电；(b2)从所述存储设备取回与所述紧急响应中心相关的电话号码；(b3)从所述电池向所述蜂窝网接收机供电；(b4)确定所述便携式蜂窝网通信设备是否位于蜂窝网电话系统的通信范围之内；(b5)从所述电池向所述蜂窝网发射机供电；(b6)发送呼出蜂窝网信号以与所述紧急响应中心建立蜂窝网通信；(c)接收来自所述紧急响应中心的输入蜂窝网信号以响应所述呼出蜂窝网信号；(d)根据来自所述紧急响应中心的输入蜂窝网信号产生输入语音信号，并将该输入语音信号提供给扬声器；(e)根据所述输入语音信号从扬声器产生可听声音；(f)向麦克风说话以响应发自扬声器对应于所述输入语音信号的声音；(g)根据所说的话从所述麦克风产生呼出语音信号；(h)将所述呼出语音信号提供给所述蜂窝网发射机；(i)根据所述呼出语音信号将呼出蜂窝网信号发送到所述紧急响应中心，从而与所述紧急响应中心建立全双工语音通信。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述步骤(b4)进一步包括在A或B蜂窝网系统信道中扫描蜂窝网信号；从A或B蜂窝网系统信道中所发现的蜂窝网信号中确定最强的蜂窝网信号；确定该最强的蜂窝网信号的信号强度是否大于最低阈值。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于进一步包括通过第2次向所述启动按钮施加压力并保持该压力一段最小的时间间隔来终止与所述紧急响应中心的通信。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于进一步包括在进行步骤(b)之后关闭保护盖，从而覆盖所述单个启动按钮以防止意外地按压该按钮而终止与所述紧急响应中心的通信。
全文摘要
一种仅用于紧急情况的蜂窝网电话机(10)使用本地麦克风(24)和扬声器(22)通过按压一单个启动按钮(20)来联系和建立与紧急响应中心的全双工语音通信。
文档编号H04M1/18GK1419746SQ01807350
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月28日 优先权日2000年3月29日
发明者B·M·博林, M·C·伯恩斯坦, N·A·纳塔尔 申请人:安全警报器股份有限公司