CN102388633B - 紧急数据通信的车辆内系统(ivs)控制 - Google Patents

Abstract

一种车辆内系统(IVS)(图2)捕获数据，例如位置数据，并在紧急情况时经无线电信网络自动地向紧急受话者或PSAP发出呼叫(图3)。在建立语音呼叫会话之后，该IVS系统经该语音信道传输预定的控制信号。该控制信号引导该受话者系统准备接收数据。(图4)优选地，该控制信号包括至少一个音频频率音调。这可以在没有人类介入的情况下进行。如此，紧急信息被准确地并以最短时延传输。在传输必要信息之后，该IVS系统可以打开音频连接以用于实时的人类语音会谈(图2)。

Description

紧急数据通信的车辆内系统(IVS)控制

相关申请

本申请要求2009年3月3日提交的美国临时专利申请第61/156,968号的优先权，该临时专利申请以参引方式纳入本文。

版权声明

AIRBIQUITY INC.本专利文档公开内容的一部分含有受到版权保护的材料。版权所有者不反对任何人复制本专利文档或本专利公开内容，因其出现在专利和商标局专利文献或记录中，但在其他方面无论如何保留所有版权。37CFR§1.71(d)

技术领域

本发明涉及用于经无线电信网络向警察、消防、E911或其他公共安全机构传输紧急信息——包括车辆位置信息——的车辆内系统(in-vehicle system)，例如机动车辆系统。

背景技术

向警察、消防、医护和其他公共安全机构紧急呼叫对于几乎每个人都是重要的。公共安全答复设施，又称PSAP，例如E911服务，在美国几乎无处不在。在欧洲的大部分使用E112服务提供类似的服务。在所有情况中，相对于现有的陆线技术，无线电信例如蜂窝电话面临着独特的技术挑战。例如，当从陆线接收呼叫时，现有系统使得紧急操作员能够在数据库(ANI)中查找呼叫者的位置。当无线呼叫呼入时，呼叫者的位置是难以确定甚至不可能确定的。因此，及时地向正确位置派遣适当的紧急响应者和/或设备是一个挑战。

发明内容

为了提供对本发明的一些方面的基本理解，下面给出了本发明的概要。该概要并不旨在指出本发明的重要/关键元素或者勾画本发明的范围。该概要的唯一目的是，以简单的方式呈现本发明的一些概念，以引出随后呈现的更详细的描述。

在一个实施方案中，一种通信方法包括以下步骤：在移动系统中，检测可用的无线电信网络。该移动系统可以被实现在车辆例如机动车辆中。可用的无线网络的检测可以随着车辆的移动而周期性地重复。在最低限度，只有语音服务是必要的，下文将进一步解释。

该方法还要求：登录所检测到的载体；检测紧急事件；以及捕获和存储描述所述紧急事件的数据。该数据可以包括紧急情况的类型——例如气囊展开或火灾，并且优选地包括所述车辆的当前位置。接下来，该方法要求：在所述无线电信网络上向所选择的受话者服务发起无线语音呼叫会话。要呼叫的紧急号码可以是预先编程的。响应于所检测到的紧急情况的类型，可以选择几个PSAP号码中的一个。

在一个实施方案中，在建立所述语音呼叫会话后，该方法继续进行以自动地在所述语音信道中传输预定的控制信号，其中所述控制信号包括在人类语音范围内选择的至少一个音频频率音调(audiofrequency tone)，以避免由所述无线电信网络的语音编码元件导致讹误(corruption)。所述系统优选地从所选择的受话者服务接收如下确认信号(acknowledge signal)，所述确认信号指示所述服务已准备好接收数据。

最后，响应于所述确认信号，该方法要求：通过使用带内信令调制解调技术，在所述语音信道会话中传输所存储的数据，以避免由所述数字无线电信网络的语音编码元件导致讹误。

在一些实施方案中，在传输所存储的数据之后，所述系统可以传输第二控制信号，以指示所存储的数据的发送已完成。

本公开内容的另一个方面针对的是车辆内系统(IVS)，其被布置为在紧急情况时联系受话者，并通过带内发送控制信号——例如通过切换带内调制解调器——引导所述受话者系统准备接收数据来控制数据传输。本公开内容的另一个方面针对的是用于实现IVS的软件。

通过下文参考附图对优选实施方案的详细描述，将明了本发明的另一些方面和优势。

附图说明

图1是示出了移动电话手持机(mobile phone handset)以及位于模拟电话与数字无线基站之间的电信路径的实施例的简化方框图。

图2是示出了车辆内系统(IVS)的一个实施例的简化方框图。

图3是示出了一个实施方案中的IVS和PSAP(公共安全答复点)调制解调器的功能部件的简化方框图。

图4是示出了根据本公开内容的方法论的一个实施方案的简化消息流程图。

具体实施方式

图1是示出了用于无线语音呼叫——即无线电信网络上的电话呼叫——的典型话语路径(speech path)的简化方框图。上图示出了简化的移动电话手持机。来自麦克风的模拟语音信号被A/D转换器数字化，然后被馈至声码器编码算法(以每秒8000次的采样率)。该编码器产生压缩数据包(通常每20ms音频帧一个包)，并将此数据流馈至无线电收发机。在另一侧(下图)，无线电接收机将所述包传递给解码算法，然后该解码算法将原始语音信号(不完美地)重构成PCM流。该PCM流最终被转化为模拟电压，然后该模拟电压被施加至扬声器。

使用这种类型的系统，通过对频率、时序的细心选择以及对通过使信息“看起来像”人类语音数据来“欺骗”声码器传输信息的特殊技术的使用，可以“带内”传输适量的数据(这里指的是用户数据，而不是声码器话语数据)。这种类型的数据通信——其使用无线系统的语音信道——有时被称为“带内信令(in-band signaling)”。它可以被实现在被称作“带内信令调制解调器”的硬件和/或软件中，借用了传统“陆线”电信中常见的成熟术语“调制解调器”(调制器-解调器)。

下文描述车辆内“无线电信模块”。这种模块通常被内置在车辆中，从而可以在驾驶员或乘客看来没有实体地安装。在一个实施方案中，该无线电信模块对应于图2中所示的“嵌入式电话模块”。该无线模块可以在没有人类介入的情况下运行，例如发起紧急呼叫，稍后讨论。在一些实施方案中，该车辆内模块可以不具有麦克风或扬声器，但是仍然能够通过该车辆音频系统提供音频语音通信。

几个已授权专利公开了在无线电信网络的语音信道上传达数字数据的带内信令技术。在一个实施例中，输入端接收数字数据。编码器将该数字数据转化成音频音调(audio tone)，所述音频音调合成人类话语的频率特性。该数字数据还被编码，以防止该电信网络中的语音编码电路导致所合成的表示该数字数据的音频音调发生讹误。然后输出端将所合成的音频音调输出至数字无线电信网络的语音信道。在一些情况中，携带“音调”的数据是连同同时语音(simultaneousvoice)一起被发送的。所述音调可以被制成短的且相对不引人注意的。在其他一些实施方式——其有时被称作“空白和突发(blank andburst)”——中，当数据通过该语音信道传输时语音被切断。在又一些实施方式中，音频频率谱(audio frequency spectrum)的一些部分被用于语音，而其他部分被保留用于数据。这有助于接收侧的解码。

带内信令要求呼叫的两端都有适当的设施(例如带内调制解调器)。在检测何时打开和关闭该调制解调器时出现了挑战。即，一旦已连接呼叫(链路已建立)，接收系统应何时从语音运行模式(通常使用麦克风和扬声器)切换到数据模式——在数据模式中该接收系统恢复来自音频(语音)信道的数据。优选地，这应自动地进行，即没有人类介入。无线网络中的现有技术控制信令采用控制信道，其不是带内的。不同于语音信道，控制信道信令可以是该载体专有的，因此不是对所有客户端系统都可用的。

该技术的一个应用——其在本文中用于例示——是与机动车辆的通信。现今，许多车辆具有一些在无线网络上通信的能力。我们把这些车辆系统称作远程信息处理客户端系统(telematics clientsystem)。图2是一个示例性车辆内系统(IVS)的简化方框图。该图示出了典型的远程信息处理客户端系统的相关部分的一个实施例。该客户端系统包括被设计为在机动车环境中运行的嵌入式硬件和软件。

在图2中，远程信息处理软件包括“顾客应用”，其可以是几乎任何应用，尤其是采用了经无线网络数据传递的应用。例如，该顾客应用可以与导航或娱乐相关。在运行中，该顾客应用将数据(优选地是数据包)传送至带内信令调制解调器。该带内调制解调器将该数据(在适当的情况下连同包头(packet header)和其他报头(overhead))转化成音频频率音调，这在“PCM切换”处呈现。

近期，车辆内系统(IVS)正在被开发以实现一些目标。首先，现代IVS可以纳入车辆内置的无线电信设备，从而使得能够在紧急情况中进行通信，例如与PSAP通信，即使车中乘客都没有蜂窝电话可用。优选地，该IVS电信系统利用一个或多个可用的无线网络(PLWN)用于紧急通信。所述网络能够被配置为处理紧急呼叫，例如E112或E911，即使“呼叫者”(人或机器)不是其他网络服务的订购者。事实上，这在一些司法管辖区中是法律的要求。

其次，IVS能够被布置为在某些环境例如车祸中，当车辆操作者——例如由于受伤或失去意识——可能不能发出呼叫时，自动地发出呼叫。在这种情况下，即使不可能进行语音会话，如果有适当的信息——包括对车辆位置的一些指示——被成功地传输到PSAP，仍会得到救援。

为此，某些正在发展的标准，例如欧洲共同体中倡导的“eCall”，建议一种自动地或人工地发起的E112语音呼叫，其补充了包含车辆详情和高准确度位置信息的最小数据组(MSD)。使用该信息，紧急服务可以准确地定位事故受害者并向其提供更迅速的帮助，从而拯救更多的生命。关于E112呼叫，必须确保从车辆发送至PSAP的MSD的完整性。

图3是示出了一个实施方案中的IVS调制解调器和PSAP(公共安全答复点)调制解调器的功能部件的简化方框图。这里，该IVS调制解调器包括接收(Rx)部件和发送(Tx)部件。再者，该图是功能图，而不是实体图。所述Rx元件和Tx元件通常被实现为在同一处理器——例如DSP——中可执行的软件。PSAP或其他受话者设施具有类似的带内调制解调器布置，带有Rx元件和Tx元件。从该IVS调制解调器到该PSAP的传输可以被指定为上行链路(UL)信道，而相反方向被称作下行链路(DL)信道。在一个优选实施方案中，这些信道由无线语音会话实现，即在语音信道中实现，并且可以以全双工方式运行。

在一个实施方案中，从车辆内系统(IVS)——例如通过可用的2G或3G移动网络(MNO)——向公共安全答复点(PSAP)发送最小数据组(MSD)。可以使用各种信令选项，并且可以不假定有效的语音通信(在人说话的意义上)，尽管“语音信道”或“带内”通信处理仍然可以用于数据，下文进一步讨论。例如，语音信道呼叫可以由IVS自动地发起，并且该呼叫可以在另一位置由合适地装备的受话者系统/计算机自动地“答复”。

因此，在通往PSAP的无线网络上可以有至少两类紧急呼叫。在一个情况中，语音呼叫被发出，然后呼叫者(一个真人)使用话语与受话者(另一个真人)通信。在该情况中，当各方同意时可以随后传输数据，或者可以在语音呼叫期间并发地发送数据。在一些系统中，数据传输由PSAP服务器发起，该PSAP服务器向呼叫单元(IVS)发送信号以指示其“开始发送数据”。这是在该服务器使得调制解调器能够开始接收该数据——例如使用带内调制解调器——之后进行的。

本公开内容主要关注另一类呼叫，即在紧急情形中由IVS自动地发出的呼叫。这里，根据本公开内容，该IVS控制数据会话的开始。在一个实施方案中，它在各方开始人类语音会谈之前做此事。或者，可以根本没有实时会谈。在一个实施方案中，必要的数据——例如MSD——是在语音会谈开始之前在该PSAP处被接收的。在一个实施方案中，MSD可以被解码，并且在受话者中心被显示在屏幕上。该信息还可以在软件控制下被加载到消息中，用于传递到“第一响应者”——例如警察、消防或医护人员。通过自动地传递数据例如位置，排除了发生人为错误——例如地址或公路号的打字错误——的可能性。

通过令IVS——而不是受话者系统——发起数据传递，不需要人类介入并且使延迟最小化。令IVS发起数据传输的另一个优势是，PSAP能够区分常规E112/E911紧急呼叫和有MSD数据传输跟随的车辆紧急呼叫。现有的移动通信网络不会被此实施方式影响，同时PSAP可以一如既往地继续支持现有的E112/E911紧急呼叫而无需任何程序上的改变。

可以使用各种技术进行从IVS到PSAP服务器的用于开始紧急数据会话的信令。优选地，该控制信令是“带内”——这意味着在语音信道连接内——进行的。图4中示出了一个实施方案。该带内“开始数据会话”信令可以包括预定的音频信号或音调。该音频信号可以包括一个或多个音频频率(audio frequency)，并且可以包括各种波形。受话者设备(或服务器)被配置为识别选择了何信号。优选地，该信令的持续时间在几十或几百毫秒的数量级。该信令可以在较大的数据包内进行。该服务器侧的带内调制解调器被编程，以识别“开始数据会话”信令，并响应于它而开始捕捉数据。

在一些实施方案中，该服务器可以向该IVS发送确认信号(acknowledgement signal)，以证实(confirm)已接收到开始数据会话的命令。在其他一些实施方案中，该服务器可以仅接收数据，然后将确认信号发送回该IVS，以证实已成功接收到该数据。图4中示出了一个实施方案的简化通信图。

在传输紧急数据之后，该IVS可以终止该呼叫会话。在另一个实施方案中，该IVS向该服务器发送控制信号，以指示该会话结束。在这种情况中，该服务器可以确信该数据会话是成功的，并且取消该呼叫会话是安全的。因此，该数据会话可以由该IVS终止——如示出的，或者由该PSAP/服务器终止。优选地，这些附加的控制信号也可以使用音频音调在带内传输。再者，所述信号可以包括单个预定的频率音调，或者音调的组合。控制信号可以是消息或包的一部分。

上文描述的处理优选地被实现在车辆侧的软件中，例如，用于在车载处理器中执行。该车载处理器可以与实现带内信令调制解调器的处理器是同一处理器。该车载处理器可以是车辆中的无线NAD的一部分，或者联接至车辆中的无线NAD，所述无线NAD也用于其它服务，例如门房服务。在一个替代实施方案中，这里描述的处理可以在如下车辆中的软件中执行，所述车辆经短程无线协议例如蓝牙与用户的个人通信设备例如蜂窝电话通信以使得该用户的电话提供必要的无线电信信道。在接收或“受话者”侧，例如政府机关或“第一响应者”设施，前述方法论还优选地被实现在软件、PBX、计算机、服务器或一些其他处理器中。

这里，术语“软件”作一般理解，以指代机器或处理器可使用的程序或例程(routine)(子例程、对象、插件，等等)以及数据。如公知的，计算机程序通常包括存储在机器可读或计算机可读存储介质中的指令。本发明的一些实施方案可以包括存储在机器可读或计算机可读存储介质——例如数字存储器——中的可执行程序或指令。我们并不暗示在任何具体实施方案中都需要常规意义上的“计算机”。例如，在例如机动车辆的设备中可以使用各种处理器，无论是嵌入式的还是非嵌入式的。

用于存储软件的存储器也是公知的。在一些实施方案中，与给定处理器关联的存储器可以与该处理器被储存在同一物理设备中(“车载”存储器)；例如，被布置在集成电路微处理器或类似物中的RAM或FLASH存储器。在其他一些实施例中，该存储器包括独立设备，例如外部盘驱动器、存储阵列或便携式FLASH密钥卡(key fob)。在这些情况中，当该存储器与该数字处理器操作性地联接在一起或相互联通时，例如通过I/O端口、网络连接等等，该存储器变得与该数字处理器“关联”，以使得该处理器能够读取存储在该存储器上的文件。关联的存储器可以是被设计为(ROM)或依靠权限设置而成为“只读”的，或者不是只读的。其他实施例包括但不限于WORM、EPROM、EEPROM、FLASH，等等。这些技术常常被实现在固态半导体器件中。其他存储器可以包括运动部分，例如常规旋转盘驱动器。所有这种存储器都是“机器可读”或“计算机可读”的，并可以被用来存储可执行指令，以实现本发明的各种实施方案以用于邮件分类或相关操作。

“软件产品”或“计算机程序产品”指的是这样的存储设备，其中以机器可读形式存储有一系列可执行指令，以使得对该软件产品有适当访问权的合适的机器或处理器能够执行这些指令以做出由所述指令实现的处理。软件产品有时被用于发布软件。可以使用任何类型的机器可读存储器——包括但不限于上文总结的——来制造软件产品。即，也已知的是软件能够经电子传输(“下载”)来发布，在该情况中，通常在该传输的发送端或接收端或二者都具有相应的软件产品。

对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离本发明的基本原理的前提下，可以对上述实施方案的细节做出许多改变。因此，本发明的范围应该仅通过权利要求来确定。

Claims (24)

1.一种利用移动系统和受话者服务器的通信方法，所述方法包括：

使用所述移动系统，检测可用的无线电信网络；

使用所述移动系统，登录所检测到的载体；

使用所述移动系统，检测紧急事件；

使用所述移动系统，捕获和存储描述所述紧急事件的数据；

使用所述移动系统，在所述无线电信网络上向所选择的受话者服务器发起无线语音呼叫会话；

在建立所述语音呼叫会话之后，使用所述移动系统自动地在语音信道中传输预定的控制信号，其中所述控制信号包括在人类语音范围内选择的至少一个音频频率音调，以避免由所述无线电信网络的语音编码元件导致讹误；

使用所述受话者服务器，识别所述语音信道中的开始数据会话信号；

响应于识别所述开始数据会话信号，使用所述受话者服务器发送确认信号，所述确认信号指示所述服务器已准备好在所述语音信道上接收数据；

使用所述移动系统，接收所述确认信号；

响应于所述确认信号，使用所述移动系统，通过使用带内信令调制解调技术，在所述语音信道会话中传输所存储的数据，以避免由所述无线电信网络的语音编码元件导致讹误。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在传输所存储的数据之后，传输第二控制信号以指示所存储的数据的发送已完成。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在传输所存储的数据之后，使得能够在所建立的语音呼叫会话上进行实时的人类语音通信。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据正在使用的无线电信网络，为所述控制信号选择所述至少一个音频频率音调。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：如果在预定的时间内没有接收到所述确认信号，则将用于所述控制信号的音频频率音调选择改换到一个不同的频率，并使用所述不同的频率重新发送所述控制信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动系统包括车辆内系统。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所存储的数据包括所述移动系统的当前位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所传输的数据包括至少预定的最小数据组。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所存储的数据包括所检测到的紧急情况的类型的标识符。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述受话者服务器是响应于所检测到的紧急情况的类型而被自动地选择的。

11.一种用于车辆内平台的通信系统，包括：

用于检测车辆中的紧急事件的工具；

用于捕获和存储描述所述紧急事件的数据的工具；

用于在无线电信网络上向受话者服务器发起无线语音呼叫会话的工具；

用于在语音信道中自动地传输预定的控制信号的工具，其中所述控制信号包括在人类语音范围内选择的至少一个音频频率音调，以避免由所述无线电信网络的语音编码元件导致讹误，其中所述预定的控制信号包括信令，所述信令被配置为用信号通知受话者服务器准备在所述语音呼叫会话期间接收带内传输的数据；

用于在所述语音呼叫会话中接收确认信号的工具，所述确认信号指示所述受话者服务器已准备好接收数据；以及

用于响应于所述确认信号，通过使用带内信令调制解调技术，在所述语音信道会话中传输所存储的数据，以避免由所述无线电信网络的语音编码元件导致讹误的工具。

12.根据权利要求11所述的通信系统，还包括：用于将所述车辆的当前位置包括在所存储的数据中的工具。

13.根据权利要求11所述的通信系统，还包括：用于将预定的最小数据组包括在所传输的数据中的工具。

14.根据权利要求11所述的通信系统，还包括：用于将紧急情况的类型的标识符包括在所传输的数据中的工具。

15.根据权利要求11所述的通信系统，还包括：用于在传输所存储的数据之后，即使所存储的数据的传输没有成功，使得能够在自动地建立的语音呼叫会话上进行实时的人类语音通信的工具。

16.一种用于紧急通信的车辆内系统，包括：

数字处理器；

紧急事件检测器，其被布置为与所述处理器通信；

GPS接收器，其被布置为向所述处理器提供位置信息；

存储器，其联接至所述处理器，用于存储程序代码和/或数据；

无线电信模块，其被布置为用于作为移动终端单元与无线电信网络交互，并操作性地联接至所述处理器；

带内调制解调器，其联接至所述处理器或者在所述处理器上可执行，并操作性地联接至所述无线电信模块，用于在无线语音会话期间在所述语音信道中传输数据；以及

一个装置，其用于控制所述系统，以在所述语音信道中传输控制信号，所述控制信号被配置为用信号通知受话者服务器准备在所述语音呼叫会话期间接收带内传输的数据。

17.根据权利要求16所述的车辆内系统，还包括所述装置中的如下工具，所述工具使得，一旦所述语音呼叫会话在所存储的数据的传输之前结束，仍然能够从公共安全答复点回呼。

18.根据权利要求16所述的车辆内系统，其中所述装置被配置为基于预定的标准从可用的无线载体中做出选择，以响应于检测到紧急事件而进行无线呼叫。

19.根据权利要求16所述的车辆内系统，其中所述无线电信模块被配置为只有在所述处理器用信号通知紧急事件之后才登录无线载体。

20.一种用于紧急通信的方法，用于具有控制系统的机动车辆中，所述控制系统包括数字处理器、被布置为与所述处理器通信的紧急事件检测器、被布置为向所述处理器提供位置信息的GPS接收器、联接至所述处理器以用于存储程序代码和/或数据的存储器、以及被布置为用于作为移动终端单元与无线电信网络交互并操作性地联接至所述处理器的无线电信模块，所述用于紧急通信的方法包括以下步骤：

响应于检测到紧急事件，经由所述无线电信模块自动地向所选择的目标受话者服务器发起无线电话呼叫会话；

在建立所述呼叫会话之后，在语音信道中发送预定的控制信号，所述控制信号被配置为用信号通知所述受话者服务器准备接收数据；

然后，在所述语音信道中从所述机动车辆向所述受话者服务器发送包括车辆位置的紧急数据，其中所述数据由带内调制解调器编码成音频频率音调，所述带内调制解调器被布置以避免由语音编码导致所述数据讹误。

21.根据权利要求20所述的方法，包括：在传输所述控制信号之后，在发送所述紧急数据之前，等待来自所述受话者服务器的确认信号。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述紧急数据包括车辆身份、位置信息和时间戳。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述紧急数据在软件控制下被加载到消息中，用于传送至第一响应者。

24.根据权利要求20所述的方法，包括：等待来自所述受话者服务器的第二确认信号，证实所述紧急数据的接收，然后终止所述呼叫会话。