專利名稱：操作汽車中的語音支持的系統(tǒng)的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于操作汽車中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告(Sprech)/對講設備的方法以及設備，其中通過話筒裝置來接收語音信號并將該語音信號轉交給至少一個揚聲器。
這類方法在汽車中被用于語音支持的對講操作或者被用于支持語音輸入控制的電子或電氣組件。在這種情況下，主要問題是，在汽車中根據(jù)工作狀態(tài)存在相應的背景噪聲。這種背景噪聲覆蓋語音命令。汽車中的通告和對講設備主要在大汽車、小型公共汽車等上是有利的。可是，這些設備也可用在普通的客車上。在汽車中應用電氣部件的語音控制的輸入單元時，抑制背景噪聲或過濾出語音命令還是特別有意義的。
因此，從EP 0078014 B1中公知一種汽車的語音識別設備，其中通過傳感器向語音識別設備的放大器系統(tǒng)通告或輸送，發(fā)動機是否在工作和/或汽車是否運動。然后，電平影響(Pegelbeeinflussung)取決于此，利用該電平影響嘗試從背景噪聲中過濾出語音命令。
從WO 97/34290中公知一種濾波，其中過濾出周期性的干擾信號，其方式是確定該干擾信號的周期并且借助于發(fā)生器干涉出該周期，以致剩下語音信號。
從DB 197 05 471 A1中公知，借助于橫向濾波來支持語音識別。
從DE 41 06 405 C2中公知一種方法，在該方法中從語音信號中減去噪聲，其中應用多個話筒。DE 199 58 836 A1同樣公開一種具有多個話筒的對講設備。
從DE 39 25 589 A1中公知多話筒裝置的應用，其中在汽車中應用時在機艙中布置話筒之一并且在車廂中布置另一個話筒。然后，實現(xiàn)兩個信號的相減。在這種情況下不利的是，從車廂中的總信號中僅僅去除發(fā)動機噪聲或汽車自身的本來的工作噪聲。在這種情況下，未考慮特定的雜音。同樣缺少反饋抑制。在將話筒和揚聲器在聲學上可耦合地鄰近布置的任何地方，出現(xiàn)這樣的情況，即將在揚聲器上耦合輸出的聲學信號再度反向饋送到話筒中。得到所謂的反饋和緊隨其后的過激勵。從EP 1 077 013 B1、WO 02/069487 A1以及WO 02/21817A2中公知用于避免這種過激勵的解決方案。
因此，本發(fā)明所基于的任務是，如下擴展該類方法以及設備，即改善汽車乘客的口頭通信。
這個任務由此來解決，即，為了操作汽車中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告/對講設備，利用至少一個話筒和至少一個用于再現(xiàn)借助于話筒所產(chǎn)生的信號的揚聲器以及利用被布置在話筒和揚聲器之間的帶通濾波器來確定該信號的與頻率有關的功率，并且根據(jù)信號功率關于頻率的至少一個局部最大值來調整所述帶通濾波器。
當然，信號功率關于頻率的局部最大值可以包括信號功率關于頻率的全局最大值。
在本發(fā)明的有利的改進方案中，根據(jù)信號功率對頻率的導數(shù)、尤其是一階導數(shù)來確定信號功率的局部最大值。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，借助于信號功率對頻率的一階導數(shù)構成側面信號(Flankensignal)，該側面信號在信號功率對頻率的一階導數(shù)大于等于零時取第一二元值，并且該側面信號在信號功率對頻率的一階導數(shù)小于零時取第二二元值，其中根據(jù)側面信號的一階導數(shù)確定信號功率的局部最大值。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，只有當所述側面信號的一階導數(shù)小于零時，才假設存在信號功率的局部最大值。
此外，前述任務由此來解決，即，為了操作汽車中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告/對講設備，利用至少一個話筒和至少一個用于再現(xiàn)借助于話筒所產(chǎn)生的信號的揚聲器以及利用被布置在話筒和揚聲器之間的帶通濾波器來確定該信號的與頻率有關的功率，并且根據(jù)信號功率對頻率的導數(shù)來調整所述帶通濾波器。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，根據(jù)信號功率關于頻率的至少兩個局部最大值來調整所述帶通濾波器。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，根據(jù)信號功率對頻率的一階導數(shù)來調整所述帶通濾波器。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，借助于信號功率對頻率的一階導數(shù)構成側面信號，該側面信號在信號功率對頻率的一階導數(shù)大于等于零時取第一二元值，并且該側面信號在信號功率對頻率的一階導數(shù)小于零時取第二二元值，其中根據(jù)所述側面信號或該側面信號的一階導數(shù)來調整所述帶通濾波器。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，在一頻率范圍內確定所有局部最大值。在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，在所述頻率范圍內確定全局最大值。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整帶通濾波器，使得只有當-至少借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當超過時間比極限值(BinRatioTimeThreshold)的-至少借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上/或者借助話筒所產(chǎn)生的信號在與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的、借助話筒所產(chǎn)生的信號的多個頻率之一處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當超過時間比極限值(BinRatioTimeThreshold)的-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上/或者借助話筒所產(chǎn)生的信號在與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的、借助話筒所產(chǎn)生的信號的多個頻率之一處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上/或者借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率-所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率大于在同樣直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當超過時間比極限值(BinRatioTimeThreshold)的-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上/或者借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率
-所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率大于在同樣直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率-所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率大于在同樣直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助話筒所產(chǎn)生的信號的所有(至少主要的)其他(所檢驗的)頻率的借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當超過時間比極限值(BinRatioTimeThreshold)的-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率-所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且
-在所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率大于在同樣直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助話筒所產(chǎn)生的信號的所有(至少主要的)其他(所檢驗的)頻率的借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，所述反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatioThreshold)根據(jù)所述帶通濾波器的輸出信號加以確定。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，所述反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatioThreshold)位于20與50之間。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處具有局部最大值的其他頻率處的功率的平均值的比例大于附加功率極限值(RichContentThreshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，這樣調整所述帶通濾波器，使得只有當-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處具有局部最大值的所有其他(所檢驗的)頻率處的功率的平均值的比例大于附加功率極限值(RichContentThreshold)時，才截止借助話筒所產(chǎn)生的信號在截止頻率處的分量。
在前述發(fā)明的意義上，借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率和/或借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處具有局部最大值的頻率處的功率應可替換地或附加地也包括以下功率，該功率在與前述頻率緊密相鄰的頻率處具有信號，并且該功率(還)具有與各個最大值類似高的功率。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，所述附加功率極限值(RichContentThreshold)位于20與50之間，在本發(fā)明的特別有利的改進方案中，所述附加功率極限值(RichContentThreshold)位于30與40之間。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，所述帶通濾波器根據(jù)其輸出信號加以調整。
在本發(fā)明的此外有利的改進方案中，所述帶通濾波器是陷波濾波器或具有至少一個陷波濾波器的濾波器組。所述濾波器組例如包括10個陷波濾波器。
從下列實施例的說明中得到其他的優(yōu)點和細節(jié)。在此

圖1示出汽車，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的設備的實施例，圖3示出陷波濾波器，圖4示出濾波器組，圖5示出在決策邏輯中實施的流程圖的實施例，圖6示出功率頻率圖，圖7示出圖5中的詢問41的實施例，圖8示出功率頻率圖和圖9示出功率頻率圖。
圖1示出從上方來看的汽車1的內視圖。在此，參考符號2和3表示汽車的前排座位，而參考符號4、5和6表示汽車的后排座位。參考符號7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20表示揚聲器。參考符號21、22、23和24表示話筒。揚聲器7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20部分屬于音樂設備和部分屬于通信或通告/對講設備。它們也可以由兩種系統(tǒng)來使用。
在本實施例中，揚聲器9、17、18、19、20輸出由話筒21所產(chǎn)生的信號，揚聲器7、17、18、19、20輸出由話筒22所產(chǎn)生的信號，揚聲器7、9、19、20輸出由話筒23所產(chǎn)生的信號，而揚聲器7、9、17、18輸出由話筒24所產(chǎn)生的信號。以這種方式支持在汽車中進行口頭通信的可能性。在此，話筒21、22、23、24之一和揚聲器7、9、17、18、19、20之一之間的信號被放大得越強，原則上通信就越好。可是，通過可能的反饋效應，有條件地由借助于揚聲器7、9、17、18、19、20所發(fā)出的聲音限制這種放大的可能性，所述聲音通過話筒21、22、23、24來接收，并且隨后被放大以及通過揚聲器7、9、17、18、19、20發(fā)出。
為了減小這種反饋，根據(jù)圖2，在話筒30與揚聲器31之間設置帶通濾波器32，所述話筒30可以是話筒21、22、23、24之一，所述揚聲器31可以是揚聲器7、9、17、18、19、20之一。這個帶通濾波器32對由話筒30所產(chǎn)生的信號S進行濾波，并且提供所濾波的信號S′，其中過濾出某些頻率范圍，對于該頻率范圍，決策邏輯33已識別出反饋的危險。對此，所述決策邏輯33確定濾波器參數(shù)fc和Q，借助于該濾波器參數(shù)調整帶通濾波器32。
為了放大信號S和/或信號S′，可以設置未示出的放大器。可是，放大功能也可以由帶通濾波器來承擔。
圖3示出被實施為陷波濾波器的帶通濾波器的特性曲線，其中示出帶通濾波器關于頻率f的增益V。在此，fc表示帶通濾波器的中頻，而Q表示帶通濾波器的品質因數(shù)。為了濾波多個頻率范圍，帶通濾波器32以有利的方式被實施為濾波器組，如圖4所示。有利地，該濾波器組包括直至10個陷波濾波器。
圖5示出在決策邏輯33中所實施的流程圖的實施例。在此，首先在步驟40中分析信號S的頻率f，并且如示范性地在圖6中所示的那樣，確定在(例如192個)不同的、例如相互相距40Hz的檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8上的信號S的功率P。
已經(jīng)證明有利的是，對在檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8處的功率在時間上求平均，也就是說，構成關于時間的平均值，并且替代信號S在檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8上的當前功率，對該功率在時間上的平均值進行檢驗。因此，只要在說明書和權利要求中提及信號S的功率，這也可以包括在某一時期上構成的功率平均值。此外，功率的概念在本發(fā)明的意義上包括幅度或其在時間上的平均值。在本發(fā)明的意義上也應包括功率、幅度或其在時間上的平均值的其他的變形，如某些歸一化的量。這樣，信號S在檢驗頻率fn處的功率在本發(fā)明的意義上可以理解為信號S在這個檢驗頻率fn處的功率值除以信號S在所有檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8處的功率之和。
詢問41緊接著步驟40，詢問對于檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8是否存在反饋的危險。這個詢問的細節(jié)參考圖7來實施。只要對于檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8不存在反饋的危險，步驟40就緊接著詢問41?？墒?，只要對于檢驗頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8存在反饋的危險，詢問42就緊接著詢問41，詢問由話筒30所產(chǎn)生的信號S是否已經(jīng)借助于帶通濾波器減去了圍繞這個檢驗頻率的信號分量。
如果由話筒30所產(chǎn)生的信號S還沒有已經(jīng)借助于帶通濾波器減去了圍繞所述檢驗頻率的信號分量，則詢問43緊接著詢問42，詢問帶通濾波器是否可供支配。如果帶通濾波器可供支配，則步驟47緊接著詢問43，在該步驟47中選出帶通濾波器并且產(chǎn)生濾波器參數(shù)、也就是帶通濾波器的中頻fc和品質因數(shù)Q。所述中頻fc是在權利要求的意義上的截止頻率的例子。但是，在權利要求的意義上的截止頻率也可以特別是圍繞該中頻fc的頻率范圍，所述頻率范圍實際上被帶通濾波器從由話筒30所產(chǎn)生的信號S中過濾出。
中頻fc例如可以被設置為等于檢驗頻率，對于所述檢驗頻率已經(jīng)確定了反饋?？墒?，在本發(fā)明的可替換的改進方案中，中頻fc也可以是與校正頻率相加的檢驗頻率。例如根據(jù)借助話筒所產(chǎn)生的信號在檢驗頻率(在該檢驗頻率處，借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率為最大)處的功率以及根據(jù)借助話筒所產(chǎn)生的信號在至少一個位于該檢驗頻率附近的檢驗頻率處的功率來構成這個校正頻率。這樣，例如可以根據(jù)下式來構成校正頻率，即fkorr＝sign*fdist*Pmaxneigh/(Pmax+Pmaxneigh)其中-fkorr是校正頻率，
-fdist是借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率與直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率附近的、具有最大功率的檢驗頻率之間的間距，-Pmax是借助話筒所產(chǎn)生的信號在檢驗頻率處的功率，在所述檢驗頻率處，借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率是最大的，-Pmaxneigh是借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率附近的、具有最大功率的檢驗頻率處的功率，和-sign是符號，其中，如果直接在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率附近的、具有最大功率的檢驗頻率大于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率，則符號是正的，并且其中，否則符號是負的。
依照下列實例對此進行詳細說明假設192個檢驗頻率f1、f2、...、f192。f1等于40Hz。對于所有檢驗頻率，fdist為40Hz。此外，對于借助話筒所產(chǎn)生的信號在檢驗頻率f1、f2、...、f192處的功率，適用P(f1，f2，...，f94)＝1P(f95)＝4P(f96)＝16P(f97)＝2P(f98，f99，...，f192)＝1于是，適用fkorr＝(-)*40Hz*4/(16+2)＝-8Hz因此，借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率為3840Hz，而所述截止頻率為3832Hz。
所述校正頻率也可以按照下式來構成，即fkorr＝Δf*(Pneighright-Pneighleft)/(Pmax+|Pneighright-Pneighleft|)其中-fkorr是校正頻率，-Δf是兩個檢驗頻率之間的間距，-Pmax是借助話筒所產(chǎn)生的信號在檢驗頻率處的功率，在所述檢驗頻率處，借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率是最大的，-Pneighright是借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率之上的檢驗頻率處的功率，和-Pneighleft是借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率之下的檢驗頻率處的功率。
因此，在這種情況下，以前述的數(shù)字實例為基礎，適用fkorr＝40Hz*(2-4)/(16+|4-2|)＝-4.44Hz因此，借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率為3840Hz，而所述截止頻率為3835.56Hz。
品質因數(shù)Q被調整到預定的值、例如1/40Hz。
如果詢問43得出，沒有帶通濾波器可供支配，則步驟48緊接著所述詢問43，在步驟48中，將信號S的功率減小了減小因數(shù)，該減小因數(shù)有利地位于2dB和5dB之間、特別是基本上為3dB。
如果詢問42得出，由話筒30所產(chǎn)生的信號S已經(jīng)借助帶通濾波器被減去圍繞檢驗頻率的信號分量，則詢問44緊接著詢問42。借助于詢問44來詢問，通過以下方式是否可能低于預定的最小品質因數(shù)，即進一步擴寬帶通濾波器在其中截止的頻率范圍、亦即進一步減小帶通濾波器的品質因數(shù)Q。
如果通過進一步擴寬頻率范圍可能低于預定的最小品質因數(shù)，則步驟45緊接著所述詢問44，否則步驟46緊接著詢問44。在與步驟48相對應的步驟45中，將信號S的功率減小了減小因數(shù)，該減小因數(shù)有利地位于2dB和5dB之間、特別是基本上為3dB。在步驟46中，減小品質因數(shù)Q、也就是擴寬帶通濾波器。
步驟45、46、47和48之后為步驟49，在步驟49中，等待在0.1s與3s之間的時間。
圖7示出詢問41的實施例。在此，首先規(guī)定詢問61，詢問帶通濾波器32的輸出信號S′的功率是否超出輸出極限值。如果帶通濾波器32的輸出信號S′的功率超出所述輸出極限值，則在詢問61之后為詢問62，詢問例如-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率MaxBinPwrPlusNeighbor加上借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率處的功率-所述借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率直接與借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率相鄰，并且-在所述借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率處的功率大于同樣直接與借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率相鄰的檢驗頻率處的功率，與-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的所有其他檢驗頻率的借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率的平均值MeanBinPwrRemainder的比例PowerRatio3是否大于反饋功率極限值OutGrdRatio-Threshold。
有利地，借助于所述詢問62(如在這個實施例中規(guī)定的)來詢問，超過時間比極限值OutBinRatioTimeThreshold的-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的頻率處的功率MaxBinPwrPlusNeighbor加上借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率處的功率-所述借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率直接與借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率相鄰，并且-在所述借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的檢驗頻率處的功率大于同樣直接與借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率相鄰的檢驗頻率處的功率，與-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的所有其他檢驗頻率的借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率的平均值MeanBinPwrRemainder的比例PowerRatio3是否大于反饋功率極限值OutGrdRatio-Threshold。所述反饋功率極限值OutGrdRatioThreshold位于30與40之間。
有利地，進一步規(guī)定，只有當超過時間極限值OutGrdMaxBin-TimeThreshold的全局最大值位于檢驗頻率處時，所述詢問62才得到肯定的回答。
為了執(zhí)行所述詢問62，首先確定局部最大值。為此，首先(針對檢驗頻率)確定信號S的功率對頻率f的一階導數(shù)。接著，由信號S的功率對頻率f的一階導數(shù)構成側面信號，該側面信號在信號S的功率對頻率f的一階導數(shù)大于等于零時取第一二元值，而該側面信號在信號S的功率對頻率f的一階導數(shù)小于零時取第二二元值。接著，確定所述側面信號的一階導數(shù)。在此，在本發(fā)明的有利的改進方案中，只有當側面信號的一階導數(shù)小于極限值時，才假設存在信號S的功率關于頻率f的局部最大值。
在此，表1示出在用MatlabTM語言所編程的程序的實施例，所述程序確定該檢驗頻率的下標idx_vec，在該檢驗頻率處根據(jù)前述判據(jù)存在局部最大值。在此，x表示具有在單個檢驗頻率處的功率的向量，而flec_thresh表示在0與-1之間的值。
具有最大功率的局部最大值被視為全局最大值。
如果所述詢問62得到肯定的回答，則詢問63緊接著所述詢問62，否則步驟64緊接著所述詢問62。
借助于所述詢問63來詢問，信號S是否具有強諧波分量。為此，在示范性的有利的改進方案中詢問，-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率與-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處具有局部最大值的所有其他檢驗頻率處的功率的平均值的比例是否小于等于附加功率極限值RichContentThreshold。
如果所述詢問63得出，-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率與-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處具有局部最大值的所有其他檢驗頻率處的功率的平均值的比例小于等于附加功率極限值RichContentThreshold，則步驟64緊接著所述詢問63。否則假設存在反饋。
在步驟64中，流程停頓預定的停機時間、例如3s。在停機時間結束之后否定存在反饋。
如果所述詢問61得出，帶通濾波器32的輸出信號S′的功率未超出輸出極限值，則基本上對應于所述詢問62的詢問65緊接著所述詢問61?？墒?，在此應用另一個反饋功率極限值RatioThreshold，而不應用反饋功率極限值OutGrdRatioThreshold?？墒?，所述反饋功率極限值RatioThreshold有利地同樣位于30與40之間。
如果所述詢問65得到肯定的回答，則對應于所述詢問63的詢問66緊接著詢問65。否則否定存在反饋。
如果所述詢問66得出，-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率與-借助話筒30所產(chǎn)生的信號S在借助話筒30所產(chǎn)生的信號S的功率在其處具有局部最大值的所有其他檢驗頻率處的功率的平均值的比例小于等于附加功率極限值RichContentThreshold，則否定存在反饋。否則假設存在反饋。
根據(jù)本發(fā)明的反饋識別不限于上述的實施方案。所述反饋識別可以例如這樣來構造，使得只規(guī)定所述詢問65。所述反饋識別也可以這樣來構造，使得通過不精確(unscharf)的決策邏輯、亦即模糊邏輯或神經(jīng)元網(wǎng)絡來替換具有其二元決策邏輯的按照圖7的實施方案。
下面依照兩個在圖8和圖9中在功率頻率圖中示出的信號80和90來說明根據(jù)圖7的詢問63。信號80和90的功率P以dB為單位關于檢驗頻率的下標idx_vec被畫出。假設，所述詢問61針對兩個信號80和90得出，帶通濾波器32的輸出信號S′的功率超出所述輸出極限值，并且因此所述詢問62緊接著所述詢問61。此外假設，所述詢問62得到肯定的回答。圖8和圖9中的+符號表示借助于按照表1的程序被識別為局部/全局最大值的所有檢驗頻率。
在圖8中，參考符號81表示信號80的全局最大值。在圖9中，參考符號91表示信號90的全局最大值。檢驗頻率具有40Hz的間距。所述附加功率極限值RichContentThreshold為37。
-信號80在信號80的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率與-信號80在信號80的功率在其處具有局部最大值的所有其他檢驗頻率處的功率的平均值的比例大約為16，并由此明顯小于37。因此，所述詢問63可能得到肯定的回答，并因而否定存在反饋。
-信號90在信號90的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率與-信號90在信號90的功率在其處具有局部最大值的所有其他檢驗頻率處的功率的平均值的比例大約為73，并由此明顯大于37。因此，所述詢問63可能被否定，并因而假設存在反饋。
參考符號列表1 汽車2、3前排座位4、5、6 后排座位7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、31 揚聲器21、22、23、24、30 話筒32 帶通濾波器33 決策邏輯40、45、46、47、48、49、64 步驟41、42、43、44、61、62、63、65、66 詢問80、90 信號81、91 全局最大值BinRatioTimeThreshold 時間比極限值f 頻率fn、fn+1、fn+2、fn+3、fn+4、fn+5、fn+6、fn+7、fn+8、f1、f2、f44、f88、f94、f95、f97、f98、f192、f192頻率點fc中頻fdist 借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率與直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率附近的、具有最大功率的檢驗頻率之間的間距fkorr 校正頻率MaxBinPwrPlusNeighbor借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率，所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且在所述借助話筒所產(chǎn)生的信號的頻率處的功率大于在同樣直接與借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率MeanBinPwrRemainder 所有其他(所檢驗的)頻率的借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率的平均值Q 品質因數(shù)OutGrdRatioThreshold、RatioThreshold反饋功率極限值P 功率Pmax 借助話筒所產(chǎn)生的信號在借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率處的功率Pmaxneigh 借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率附近的、具有最大功率的檢驗頻率處的功率Pneighleft借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率之下的檢驗頻率處的功率Pneighright 借助話筒所產(chǎn)生的信號在直接位于借助話筒所產(chǎn)生的信號的功率在其處為最大的檢驗頻率之上的檢驗頻率處的功率PowerRatio3 功率比RichContentThreshold 附加功率極限值S 信號S′ 所濾波的信號sign 符號V 增益Δf 兩個檢驗頻率之間的間距
權利要求
1.用于操作汽車(1)中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告/對講設備的方法，所述語音支持的系統(tǒng)具有至少一個話筒(30)和至少一個用于再現(xiàn)借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號的揚聲器(31)以及具有被布置在所述話筒(30)與所述揚聲器(31)之間的帶通濾波器(32)，其中確定所述信號(S)的與頻率有關的功率，其特征在于，根據(jù)所述信號(S)的功率關于所述頻率(f)的至少一個局部最大值來調整所述帶通濾波器(32)。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的導數(shù)來確定所述信號(S)的功率的局部最大值。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)來確定所述信號(S)的功率的局部最大值。
4.按照權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，借助于所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)來構成側面信號，所述側面信號在所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)大于等于零時取第一二元值，并且所述側面信號在所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)小于零時取第二二元值，其中根據(jù)所述側面信號的一階導數(shù)確定所述信號(S)的功率的局部最大值。
5.用于操作汽車(1)中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告/對講設備的方法，所述語音支持的系統(tǒng)具有至少一個話筒(30)和至少一個用于再現(xiàn)借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的揚聲器(31)以及具有被布置在所述話筒(30)與所述揚聲器(31)之間的帶通濾波器(32)，其中確定所述信號(S)的與頻率有關的功率，其特征在于，根據(jù)所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的導數(shù)來調整所述帶通濾波器(32)。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)來調整所述帶通濾波器(32)。
7.按照權利要求5或6所述的方法，其特征在于，構成側面信號，所述側面信號在所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)大于等于零時取第一二元值，并且所述側面信號在所述信號(S)的功率對所述頻率(f)的一階導數(shù)小于零時取第二二元值，其中根據(jù)所述側面信號來調整所述帶通濾波器(32)。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述側面信號的一階導數(shù)來調整所述帶通濾波器(32)。
9.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在一頻率范圍中確定所有局部最大值。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述頻率范圍中確定全局最大值。
11.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-至少借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
12.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當超過時間比極限值(BinRatio-TimeThreshold)的-至少借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
13.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的、借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
14.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當超過時間比極限值(BinRatio-TimeThreshold)的-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的、借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
15.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率-所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率大于在同樣直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
16.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當超過時間比極限值(BinRatio-TimeThreshold)的-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率-所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率大于在同樣直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的其他頻率處的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
17.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率-所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率大于在同樣直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的所有其他頻率的借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
18.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當超過時間比極限值(BinRatio-TimeThreshold)的-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率加上借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率-所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰，并且-在所述借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的頻率處的功率大于在同樣直接與借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率相鄰的頻率處的功率，與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的所有其他頻率的借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率的平均值的比例大于反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatio-Threshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
19.按照權利要求12至18之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述帶通濾波器(32)的輸出信號(S′)來確定所述反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatioThreshold)。
20.按照權利要求12至19之一所述的方法，其特征在于，所述反饋功率極限值(RatioThreshold、OutGrdRatioThreshold)在20與50之間。
21.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處具有局部最大值的其他頻率處的功率的平均值的比例大于附加功率極限值(RichContentThreshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
22.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調整所述帶通濾波器(32)，使得只有當-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處為最大的頻率處的功率與-借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的功率在其處具有局部最大值的所有其他頻率處的功率的平均值的比例大于附加功率極限值(RichContentThreshold)時，才截止借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)在截止頻率處的分量。
23.按照權利要求21至22之一所述的方法，其特征在于，所述附加功率極限值(RichContentThreshold)在20與50之間。
24.按照權利要求23所述的方法，其特征在于，所述附加功率極限值(RichContentThreshold)在30與40之間。
25.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述帶通濾波器(32)的輸出信號(S′)來調整所述帶通濾波器(32)。
26.用于操作語音支持的系統(tǒng)的設備，其中所述設備具有-至少一個話筒(30)，-至少一個用于再現(xiàn)借助所述話筒(30)所產(chǎn)生的信號(S)的揚聲器(31)和-被布置在所述話筒(30)與所述揚聲器之間的帶通濾波器(32)，其特征在于，所述設備具有用于根據(jù)按照上述權利要求之一所述的方法來調整所述帶通濾波器(32)的決策邏輯。
27.按照權利要求26所述的設備，其特征在于，所述帶通濾波器(32)是具有至少一個陷波濾波器的濾波器組。
全文摘要
用于操作汽車(1)中的語音支持的系統(tǒng)、如通信設備和/或通告/對講設備的方法和設備，所述語音支持的系統(tǒng)具有至少一個話筒(30)和至少一個用于再現(xiàn)借助于話筒(30)所產(chǎn)生的信號的揚聲器(31)以及具有被布置在話筒(30)和揚聲器(31)之間的帶通濾波器(32)，其中確定信號(S)的與頻率有關的功率，和其中根據(jù)信號(S)的功率關于頻率(f)的至少一個局部最大值來調整帶通濾波器(32)。
文檔編號H04R3/02GK1826835SQ200480020741
公開日2006年8月30日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2003年7月18日
發(fā)明者B·M·芬, S·K·斯蒂恩哈根 申請人:大眾汽車有限公司