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WO2008135672A1 - Adaptateur 'mains libres' de voiture pour téléphone portable à émetteur fm incorporé, avec gestion des requêtes incidentes selon l'état de concordance avec la fréquence du radiorécepteur associé - Google Patents

Adaptateur 'mains libres' de voiture pour téléphone portable à émetteur fm incorporé, avec gestion des requêtes incidentes selon l'état de concordance avec la fréquence du radiorécepteur associé Download PDF

Info

Publication number
WO2008135672A1
WO2008135672A1 PCT/FR2008/000401 FR2008000401W WO2008135672A1 WO 2008135672 A1 WO2008135672 A1 WO 2008135672A1 FR 2008000401 W FR2008000401 W FR 2008000401W WO 2008135672 A1 WO2008135672 A1 WO 2008135672A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
reference signal
user
microphone
frequency
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/000401
Other languages
English (en)
Inventor
Guillaume Pinto
Original Assignee
Parrot
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Parrot filed Critical Parrot
Publication of WO2008135672A1 publication Critical patent/WO2008135672A1/fr

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/60—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers
    • H04M1/6033—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers for providing handsfree use or a loudspeaker mode in telephone sets
    • H04M1/6041—Portable telephones adapted for handsfree use
    • H04M1/6075—Portable telephones adapted for handsfree use adapted for handsfree use in a vehicle
    • H04M1/6083—Portable telephones adapted for handsfree use adapted for handsfree use in a vehicle by interfacing with the vehicle audio system
    • H04M1/6091—Portable telephones adapted for handsfree use adapted for handsfree use in a vehicle by interfacing with the vehicle audio system including a wireless interface
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/53—Arrangements specially adapted for specific applications, e.g. for traffic information or for mobile receivers
    • H04H20/61—Arrangements specially adapted for specific applications, e.g. for traffic information or for mobile receivers for local area broadcast, e.g. instore broadcast
    • H04H20/62—Arrangements specially adapted for specific applications, e.g. for traffic information or for mobile receivers for local area broadcast, e.g. instore broadcast for transportation systems, e.g. in vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
    • H04M1/72403—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality
    • H04M1/72442—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality for playing music files
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/02—Details of telephonic subscriber devices including a Bluetooth interface

Definitions

  • the invention relates to an interfacing device (hereinafter "adapter") for coupling, on the one hand, a source of audio signals with, on the other hand, a radio receiver.
  • an interfacing device hereinafter "adapter” for coupling, on the one hand, a source of audio signals with, on the other hand, a radio receiver.
  • the invention applies very advantageously to the coupling of a mobile phone to a car radio of a motor vehicle.
  • This application is however not limiting of the invention, which can be used as well (i) with other types of audio sources, for example with an MP3 player or any other analog or digital source, (ii) with d other types of receivers than a car radio, for example a portable receiver or a stereo, and (iii) in other contexts than the passenger compartment of a motor vehicle, for example at home.
  • both the ergonomics and performance of the device of the invention are particularly suitable for use on board a moving vehicle, to ensure a "hands-free" operation of a mobile phone.
  • a hands-free adapter that it is desired to couple to a car radio to allow the reproduction of the voice through the speakers of the vehicle
  • the first type includes permanently integrated adapters to the vehicle, original equipment or later.
  • the adapter is in the form of a housing, generally inaccessible to the user, which is connected to a microphone and the car radio directly by a wiring harness.
  • the wired connection then makes it possible to send control signals to the car radio to put the radio / audio operation on standby in the event of telephone communication, and relay the conversation to the loudspeakers of the vehicle.
  • the second type corresponds to an adapter that does not require permanent installation in the vehicle.
  • the main advantage of this adapter is that it requires no connection or installation and can therefore be installed immediately, and by the user himself. Otherwise, being removable, the same adapter can be used on several different vehicles of the same user.
  • the coupling is effected by a low power FM radio transmitter built into the adapter, this radio signal being picked up by the car radio and reproduced on the radio. the speakers, in the same way as any station in the FM band.
  • EP-A-0 920 170 A2 describes such an adapter in the form of a plug-in housing on the connector of a mobile phone and comprising an FM transmitter modulated by the signal from the mobile phone.
  • the tuning of the frequencies with the car radio is performed by automatic scanning of the FM frequency, the carrier being modulated by a brief repetitive pulse.
  • the adapter is also equipped with a "high frequency" microphone capable of sensing the presence or absence of the impulse in the sound environment of the passenger compartment of the vehicle. When the frequencies of the adapter and car radio match, then the pulse is recognized by the microphone, and the adapter stops scanning the FM frequency and locks to the frequency at which it is then flown. .
  • the principle of using an FM transmitter to couple to a car radio has the great advantage of not requiring any physical connection between the two devices and of ensuring a very good quality of sound reproduction, but suffers from a constraining disadvantage of the radio. makes the need for a frequency agreement between the two devices.
  • the user will choose on the car radio a frequency not occupied by a local radio station.
  • the frequency of the car radio will then most often set to demodulate a radio station. In this way, in practice, the transmission frequency of the adapter and the frequency of reception of the car radio will be mostly different, and frequently modified.
  • EP-AO 920 170 does not take into account the behavior of the user who frequently changes the settings of the car radio.
  • the adapter With the device described in this document, once the calibration step has been carried out, the adapter remains locked on a given transmission frequency, and for the device to remain operational the tuning of the car radio must not be amended.
  • the adapter will transmit at the frequency on which it was locked and no signal will be restored by the car radio due to the change of setting. And the user will have no way to be warned why his car radio is silent and the speakers do not return the phone conversation.
  • Another difficulty that does not take into account the system proposed by EP 0 920 170 is the particularly noisy environment of a moving motor vehicle.
  • the noise level will be relatively moderate and the microphone will be able to detect the presence of the pulse in the audio signal returned by the loudspeakers.
  • This simple technique will become difficult or impossible to implement in the case of a moving vehicle, with an acoustic environment having both a high relative noise level, making it difficult to extract the useful signal embedded in the noise, and non-stationary spectral characteristics, that is to say, which evolve unpredictably according to the driving conditions (passage on deformed or paved roads, crossing of noisy vehicles, etc.).
  • the closed and confined volume of a car interior generates a multitude of complex secondary propagations which are superimposed and strongly scramble the signal picked up by the microphone (multiple echoes phenomenon).
  • the US 2004/204158 A1 describes an adapter operating on the same principle, that is to say with an automatic and prior scanning of the frequency of the adapter, and subject to the same disadvantages, namely the lack of robustness to the noise, poor ergonomics and the fact that the signal relayed by the adapter is superimposed on the signal already picked up by the radio on the frequency found by the adapter.
  • none of the adapters described above provides an intuitive interface for reacting in a simple way to a request (for example an incoming telephone call, or the reading of an audio stream) involving a reaction of the user - typically, the acceptance or denial (explicit or implicit) of the incoming call.
  • a request for example an incoming telephone call, or the reading of an audio stream
  • the invention is placed - unlike the techniques described in the aforementioned documents - in a context where (i) the adapter is tuned to a given frequency, where (ii) the car radio is also , tuned to a given frequency, but where (iii) this latter frequency is not necessarily the same as that of the adapter.
  • the reproduction chain (source -> adapter -> car radio) will therefore be operative, or inoperative, depending on whether or not the tuning frequencies of the adapter and the car radio match.
  • One of the aims of the invention is to have an adapter capable of an "intelligent" reaction in the event of an incidental request involving a reaction from the user (typically, the acceptance or refusal of an incoming call ), with or without matching of the transmission frequency of the adapter with the reception frequency of the car radio, and appropriate management of the situation as the case may be.
  • the adapter of the invention is an interface device of the type disclosed in the aforementioned EP-AO 920 170, that is to say a device for relaying the audio signals from a source to a radio receiver for restitution by the means of acoustic reproduction of the latter, and comprising: means for coupling to the source of audio signals,
  • generating means for producing a reference signal means for modulating said radio signal by said reference signal or by the audio signals received by the coupling means;
  • a microphone for picking up the acoustic signals present in the environment of the device
  • said coupling means are bidirectional coupling means capable of receiving from the source a request for activation of the interfacing device and to issue in response a signal of acceptance, or not, of this request, and
  • control means capable of recognizing an action, acceptance or refusal, performed voluntarily by the user to the device and also able, upon receipt of said request, to perform the following operations: a) by said generating means, production of the reference signal; b) by the analysis means, execution of an algorithm for detecting a known signal in a noisy environment, able to recognize the presence or absence of the reference signal in the acoustic signals picked up by the microphone; c) if so, sending said acceptance signal to the source of audio signals, this emission being conditioned to the recognition of an acceptance action performed by the user voluntarily; d) if not, activation of a buzzer and / or visual signal for the user, and reiteration of step b).
  • the device when the request is sent (for example when the radiotelephone detects a cross-call), two things one: there is, or not, agreement between the tuning frequency of the adapter and that of of the car radio.
  • the device In the first case (there is concordance), the device must first verify that this match is effective, and this verification must be performed by a process having a high robustness to noise. If the match is confirmed, the adapter authorizes the continuation of the process and then takes two actions:
  • the second case is where there is no match between the tuner frequency of the adapter and the tuning frequency of the car radio.
  • the reproduction chain is therefore inoperative, and the adapter then takes two actions:
  • the audio signal source is a radiotelephone
  • the request is sent on detection by the radiotelephone of an incoming call.
  • operation c) also comprises the production of a ring signal and the application of this ringing signal to the means for modulating the radio signal;
  • the device is housed in a housing having at least one button available to the user, and said action performed voluntarily by the user is a maneuver of said button; - The device further comprises voice recognition means, and said action performed voluntarily by the user is a voice command spoken by the user;
  • Operation c) also includes the production of a stall command, and the transmission of this command to the radiotelephone.
  • the operation d) can comprise at least one reiteration of the algorithm of the operation b).
  • the device is advantageously housed in a housing comprising at least one button, available to the user, for changing said radio transmission frequency, and the control means are able to recognize a maneuver of the button to change the radio frequency. Frequency executed voluntarily by the user, and conditioning the repetition of the algorithm of the operation b) to the recognition of such a maneuver.
  • Operation d) may furthermore comprise the production of a stall command and the transmission of this command to the radiotelephone.
  • the reference signal is a repetitively transmitted pulse signal, in particular a musical signal whose energy is concentrated in the frequencies above 2 kHz such that a signal chosen from a sinusoidal signal, a DTMF type signal, or a telephone ring type signal;
  • the algorithm of operation b) implements the evaluation of a correlation between the acoustic signal picked up by the microphone and the reference signal generated by the device;
  • this correlation is a statistical correlation, evaluated for a plurality of delay values applied to the reference signal produced by said generating means, with a search for a maximum among the different correlations and comparison of this maximum with a predefined threshold, to determine the presence or absence of the reference signal in the signals picked up by the microphone;
  • the statistical correlations in question may be calculated by recursively evaluating the variances and covariances of the signals present;
  • the algorithm of the operation b) also implements the application to the signal picked up by the microphone of a noise reduction processing, in particular a processing including the determination of the weighted average energy spectrum of a noise signal captured between the periods of production of the reference signal, and subtraction of this spectrum of the signal picked up by the microphone during these periods of production of the reference signal;
  • control means comprise means for terminating the generation of the reference signal of the operation a), and the execution of the detection algorithm of the operation b), at the end of a predetermined delay time.
  • Figure 1 is a perspective view of a preferred example of an adapter according to the invention.
  • Figure 2 is a top view of the adapter of Figure 1.
  • Figure 3 shows schematically the various functional elements for interfacing between a mobile phone or a player of audio content, and the car radio of a motor vehicle.
  • FIG. 4 shows, in the form of block diagrams, the functions implemented by the algorithm for extracting the signal embedded in the noise, the presence or absence of which is to be detected.
  • Figure 5 is a general flowchart describing the sequence of the various operations and illustrating the ergonomics of the device of the invention, according to a first aspect of the invention.
  • Figures 6 and 7 are timing diagrams illustrating the evolution over time of the different signals transmitted or received, respectively when the transmission and reception frequencies are granted and when they are not.
  • Figure 8 is a counterpart of Figure 5 for a second aspect of the invention.
  • FIGs 1 and 2 there is illustrated in 10 an example of adapter 10 according to the invention.
  • This adapter is in the form of an independent housing 12, plugged into the cigarette lighter socket of a vehicle by a plug 14 carrying supply contacts 16 and 18.
  • This housing comprises wired coupling means or , very advantageously, wirelessly with a mobile phone, for example via a Bluetooth type radio link (registered trademark of Bluetooth SIG, Inc.).
  • the Bluetooth specifications provide for the possibility of remote control over a bidirectional wireless link all functions of a mobile phone such as unhooking, hang-up, dialing, navigation menus and directories, etc., taking full control away from the mobile phone and completely replacing the keyboard of it.
  • the latter becomes immediately operational as soon as the user enters his vehicle into the vehicle, all the usual commands that can be executed by means of the adapter.
  • the adapter also includes a low power FM radio transmitter for coupling to a car radio, so that the vehicle speakers can be used to reproduce the audio signals in the same way as any station in the band. FM.
  • the adapter 10 includes a microphone 20, a loudspeaker or, at least, a buzzer 12, and two red and green telephone control keys 24 and 26 (especially the line / dial functions and hang up / cancel), and a multifunction button 28.
  • This button 28 is a rotary knob that provides different functions according to the different states of the adapter, such as:
  • the button 28 can be controlled not only by turning it, but also as a push button, to "click" and control, as the case may be: - the acknowledgment of a function or a choice in a menu,
  • the device comprises a display 30 (optional) which makes it possible in particular to display in clear the frequency of the FM transmitter incorporated in the adapter.
  • the selection of the frequency of the FM transmitter can be operated by the rotary knob 28 until the desired value is obtained.
  • a pusher 32 By pressing a pusher 32, it can also be recalled from among a series of transmission frequencies previously stored (at the factory or by the user).
  • the display 30 In addition to the digits 34 indicating the frequency in megahertz, the display 30 also comprises a number 36 for recalling the number of the memorized frequency.
  • FIG. 3 illustrates the general structure of the various circuits of the adapter 10. This is mainly intended to be coupled to a mobile telephone 38, very advantageously via a wireless link such as a Bluetooth link provided by a module 40. It should be noted, however, that the invention would also be applicable to the case of a cable connection between the adapter 10 and, for example, a cradle on which the mobile phone 38 would be placed, the cradle then being provided with a cable. Plug-in connector for coupling the phone to the adapter. Furthermore, the adapter 10 is intended to be coupled to a car radio 42 by means of an FM transmitter module 44.
  • This transmitter is tuned to a frequency which can, as indicated above, be selected by the rotary knob 28 or stored among preselected values selected by successive presses on the push button 32.
  • the entire device is controlled by the central control unit 46, for example an ASIC designed and programmed to perform the various functions described below.
  • the coupling is not necessarily a coupling to a mobile phone 38; it can also be provided with any other audio source, for example an MP3 audio player 48 connected to a socket 50 of the adapter 10.
  • the sources of audio signals are coupled to the car radio 42 via the adapter 10 by sending a signal on the FM band, to enable the reproduction of the telephone conversation (case of the telephone) or the audio stream (in the case of the MP3 player) on the loudspeakers 52 of the motor vehicle.
  • the basic principle consists in causing the adapter 10 to transmit an audio signal having known characteristics, for picking up the acoustic signals present in the sound environment by means of the microphone 20, and for analyze these signals: if it is possible to recognize the reference signal in the sound environment, then we will consider that the transmit and receive frequencies match. If not, we consider will be different and it is necessary to warn the user to perform appropriate actions to readjust the frequencies and / or to inhibit the performance of such or such a feature that can not be correctly executed due to the impossibility of coupling the adapter to the car radio.
  • a reference signal is emitted (block 54), this signal being chosen so as to have physico-acoustic characteristics very different from the noise. environment with respect to spectral power and predictability in particular.
  • the ambient noise is diffuse, rather concentrated in the low frequencies (typically on frequencies below 1 kHz) and little consistent over time. It will then be appropriate to choose as a reference signal a rather musical signal (that is to say rather coherent in time) and whose energy is rather concentrated in high frequencies (typically frequencies above 2 kHz). For example, it is possible to choose a sinusoidal signal or a DTMF type signal, produced repeatedly in the form of pulses transmitted in a loop.
  • a signal similar to a telephone ring which will have the double advantage of meeting the above requirements and pass unnoticed by the user, the latter not making the difference between the signal sent to detect the existence pairing with the car radio, and a real ringing of the phone, especially if it is an incoming call that has triggered the detection process.
  • the signal picked up by the microphone 20 is first digitized at 56, then filtered at 58 by a noise reduction algorithm.
  • a first form of noise reduction may consist of a simple bandpass frequency filtering; this technique is particularly applicable with a simple reference signal (sinusoidal or DTMF) that is easy to extract from all surrounding sounds with a high rejection factor.
  • a more elaborate noise reduction technique can be implemented by applying an algorithm which will advantageously utilize the intrinsic differences between the reference signal and the surrounding noise: the noise picked up by the microphone 20 is analyzed to give a spectrum weighted mean energy of noise, continuously updated. The noise spectrum thus determined and stored will then be subtracted from the signal picked up by the microphone, in the frequency domain.
  • the applied gain is named STSA gain and minimizes the mean squared distance between the estimated signal (at the output of the algorithm) and the original speech signal (non-noisy), whereas in [2], a gain named LSA gain minimizes the mean squared distance between the logarithm of the amplitude of the estimated signal and the logarithm of the amplitude of the original speech signal.
  • the main idea is to reduce the energy of very noisy frequency components by applying a low gain while leaving intact (by applying a unit gain) those that are little or not at all.
  • the next step of the processing consists in performing a statistical correlation calculation (blocks 60) between the captured, digitized and filtered signal and the reference signal, for different delay values (blocks 62) to reproduce the delays caused by the propagation paths between the loudspeakers and the microphone.
  • the coefficient ⁇ is a smoothing coefficient chosen appropriately.
  • the calculation takes as final result (block 64) the maximum value of these different correlations:
  • FIGS. 6 and 7 illustrate, in case of agreement and disagreement of the transmission and reception frequencies, the chronology of the different signals:
  • FMout modulation of the FM signal transmitted by the adapter
  • - BUZZER activation, or not of the buzzer
  • - Microphone identification of the different signals picked up by the microphone.
  • the device to react to a request produced by the microcontroller, typically in case of incoming call from the mobile phone coupled to the adapter by Bluetooth link.
  • the adapter transmits the REF reference signal and activates the microphone (step 72).
  • the signal picked up by the microphone is analyzed by the algorithm described above with reference to FIG. 4, so as to determine the presence or absence of the reference signal in the acoustic environment of the device (steps 74 and 76). This analysis is performed in a loop for a maximum duration T 0 given (step 78).
  • the device detects the presence of the reference signal, and therefore concludes the agreement between transmission and reception frequencies, the transmission of the reference signal is stopped, and the FM signal is then modulated by a signal imitating a ringing, so as to signal to the user the incoming call (step 80, and RINGER period in Figure 6).
  • This ringing signal is transmitted to the car radio and reproduced on the vehicle's speakers.
  • the adapter then waits for a user action, for a maximum duration T 1 (steps 82 and 84). This action can be an acceptance or a refusal of the call, by interaction with the adapter, either physically (pressing a key) or by voice recognition.
  • the adapter If the user accepts the call (FIGURE 6 digest reference), the adapter acknowledges the request that was originally issued (step 88), causing the stall and establishment of the telephone call (step 90, and period COMM in Figure 6). If no action occurs after the period Ti, the adapter sends a negative acknowledgment to the microcontroller, and disables the microphone (step 86).
  • a signaling is produced by the device, by activation of the buzzer, and possibly flashing of the display 30. Due to the disagreement of the frequencies, this signaling can not be relayed by the car radio, and it is therefore the adapter itself. the same which must produce the signaling (step 92, and BUZZER period in FIG. 7).
  • the device then starts waiting for an action by the user during a maximum delay T 2 (steps 94 to 96). If the user reacts to the signaling issued by the buzzer, for example by pressing a button of the adapter and / or trying to change the transmission frequency thereof by pressing the frequency selection buttons 28 or 32, then the adapter sends to the phone a stall signal (step 100): indeed, even if it is not yet certain that the frequencies match, we can assume that the user wishes to answer the call, and for this reason the adapter automatically triggers the stall, in anticipation.
  • the algorithm searches for the presence of the reference signal for a maximum duration T 3 (steps 102, 104 and 106). It should be noted that this search can be conditioned either on the detection of an action by the user as in the illustrated flowchart, or in parallel with the detection of this action, independently of the latter. If the analysis algorithm recognizes the reference signal, this means that the user has succeeded in tuning the transmission and reception frequencies, either by changing the settings of the adapter (button 38 or preselection by the pushbutton 32). ), or by changing the frequency of reception of the radio, for example by selecting on the latter a particular frequency that the user has reserved for receiving signals from the adapter.
  • the buzzer is then deactivated, and an acknowledgment is sent back to the microcontroller in response to the initial request (step 110).
  • the telephone communication can then be established (step 90).
  • the adapter seeks to prevent the user from making use of a feature requiring the matching of the transmit and receive frequencies, when this match is not effective.
  • the request that triggers the process is a request initiated voluntarily by the user - and not a request from the microprocessor generated by an external cause such as an incoming call whose The user is not at the origin and is wanted to react.
  • This request may be the request to send an outgoing call by the radiotelephone 38, or the playback of an audio stream by the MP3 player 48.
  • This user request is relayed by the microcontroller of the adapter (step 112), triggering the sending of the reference signal and the activation of the microphone (step 114).
  • the signal picked up by the microphone is analyzed so as to detect the presence or absence of the reference signal during a maximum delay T 0 (steps 116, 118 and 120).
  • the adapter stops transmitting it, and disables the microphone (step 122). It can then fully activate the requested function (step 124) so as to perform the desired action: dialing the call, listening to the music, etc. Otherwise, that is to say if no signal
  • the reference signal is detected before the time limit T 0 , the detection of the reference signal is stopped (step 126) and a signaling is sent back to the user, for example by activation of the buzzer (step 128).
  • the requested function is inhibited: the numbering is not done, the music does not start, ... It avoids to start actions that could not be properly completed, because of the impossibility to obtain the reproduction of an audio signal, because of the absence of concordance between the transmission frequency of the adapter and the frequency of reception of the car radio.

Landscapes

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  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Ce dispositif (10) relaye les signaux d'une source audio vers un radiorécepteur tel que l'autoradio d'une automobile. Il comprend : des moyens pour produire un signal de référence, pour moduler le signal radio par ledit signal de référence ou par les signaux audio reçus par les moyens de couplage, un microphone (20), pour capter les signaux acoustiques présents dans l'environnement du dispositif, et des moyens d'analyse des signaux acoustiques captés par le microphone. Sur réception d'une requête, par exemple un appel entrant, le dispositif exécute un algorithme de détection d'un signal connu dans un environnement bruité, pour reconnaître la présence, ou non, du signal de référence dans les signaux acoustiques captés par le microphone. Dans l'affirmative, il émet en retour un signal d'acceptation. Dans le cas contraire, il active un avertisseur sonore (22) et/ou visuel (30) à destination de l'utilisateur, de manière que celui-ci réagisse et exécute une action permettant de rétablir la concordance des fréquences d'émission, par exemple par réglage d'un bouton rotatif (28) ou appui sur un bouton-poussoir (32) de présélection de fréquence.

Description

Adaptateur "mains libres" de voiture pour téléphone portable à émetteur FM incorporé, avec gestion des requêtes incidentes selon l'état de concordance avec la fréquence du radiorécepteur associé
L'invention concerne un dispositif d'interfaçage (ci-après "adaptateur") permettant de coupler, d'une part, une source de signaux audio avec, d'autre part, un radiorécepteur.
L'invention s'applique très avantageusement au couplage d'un téléphone portable à une autoradio d'un véhicule automobile. Cette application n'est toutefois pas limitative de l'invention, qui peut être aussi bien utilisée (i) avec d'autres types de sources audio, par exemple avec un lecteur MP3 ou toute autre source analogique ou numérique, (ii) avec d'autres types de récepteurs qu'une autoradio, par exemple un récepteur portatif ou bien une chaîne stéréo, et (iii) dans d'autres contextes que l'habitacle d'un véhicule automobile, par exemple à domicile.
Toutefois, aussi bien l'ergonomie que les performances du dispositif de l'invention se révèlent particulièrement appropriées à l'utilisation à bord d'un véhicule en déplacement, pour assurer un fonctionnement "mains libres" d'un téléphone portable. Si l'on prend l'exemple particulier d'un adaptateur mains libres que l'on souhaite coupler à une autoradio pour permettre la restitution de la voix par les haut-parleurs du véhicule, il existe essentiellement deux types d'adaptateurs. Le premier type regroupe les adaptateurs intégrés à demeure au véhicule, en première monte ou ultérieurement. L'adaptateur se présente sous forme d'un boîtier, généralement inaccessible à l'utilisateur, qui est relié à un microphone et à l'autoradio directement par un faisceau de câbles. La liaison filaire permet alors d'envoyer à l'autoradio des signaux de commande pour mettre en veille le fonctionnement radio/audio en cas de communication téléphonique, et relayer la conversation vers les haut- parleurs du véhicule.
Le second type correspond à un adaptateur ne nécessitant aucune installation à demeure dans le véhicule. Le principal avantage de cet adaptateur est qu'il ne requiert aucun branchement ou installation et peut donc être installé immédiatement, et par l'utilisateur lui-même. Par ailleurs, étant amovible, un même adaptateur peut être utilisé sur plusieurs véhicules différents d'un même utilisateur.
Du fait de l'absence de tout câblage entre l'adaptateur et l'autoradio, le couplage est effectué par un émetteur radio FM de faible puissance in- corporé à l'adaptateur, ce signal radio étant capté par l'autoradio et reproduit sur les haut-parleurs, de la même manière qu'une quelconque station de la bande FM.
Il est bien entendu nécessaire que la fréquence d'émission de l'adaptateur et que la fréquence de réception de l'autoradio soient identiques. Le EP-A-O 920 170 A2 décrit un tel adaptateur, sous forme d'un boîtier enfichable sur le connecteur d'un téléphone portable et comprenant un émetteur FM modulé par le signal issu du téléphone portable. L'accord des fréquences avec l'autoradio est réalisé par balayage automatique de la fréquence FM, la porteuse étant modulée par une brève impul- sion répétitive. L'adaptateur est par ailleurs pourvu d'un microphone "haute fréquence" capable de capter la présence, ou non, de l'impulsion dans l'environnement sonore de l'habitacle du véhicule. Lorsque les fréquences de l'adaptateur et de l'autoradio concordent, alors l'impulsion est reconnue par le microphone, et l'adaptateur arrête le balayage de la fré- quence FM et se verrouille sur la fréquence à laquelle il se trouve alors piloté.
Le principe consistant à utiliser un émetteur FM pour se coupler à une autoradio présente le grand avantage de ne nécessiter aucune liaison physique entre les deux appareils et d'assurer une très bonne qualité de repro- duction sonore, mais souffre d'un désavantage contraignant du fait de la nécessité d'un accord de fréquence entre les deux appareils. Pour pouvoir utiliser son téléphone (ou autre appareil) dans des conditions optimales, l'utilisateur va choisir sur l'autoradio une fréquence non occupée par une station de radio locale. Mais d'autre part il est peu pro- bable que l'utilisateur condamne l'utilisation de son autoradio au silence lorsque le téléphone n'est pas utilisé ; la fréquence de l'autoradio sera alors le plus souvent réglée pour démoduler une station de radio. De la sorte, en pratique, la fréquence d'émission de l'adaptateur et la fréquence de réception de l'autoradio seront la plupart du temps différentes, et fréquemment modifiées. La technique décrite par le EP-A-O 920 170 précité, mise en œuvre de façon préalable par l'utilisateur, ne prend pas en compte le comportement de l'usager qui modifie fréquemment les réglages de l'autoradio. Avec le dispositif décrit par ce document, une fois l'étape d'étalonnage ef- fectuée, l'adaptateur reste verrouillé sur une fréquence d'émission donnée, et pour que le dispositif reste opérationnel le réglage de l'autoradio ne doit pas être modifié. Dans le cas contraire - fréquent en pratique comme on vient de l'indiquer - l'adaptateur émettra à la fréquence sur laquelle il a été verrouillé et aucun signal ne sera restitué par l'autoradio du fait du changement de réglage. Et l'utilisateur n'aura aucun moyen quelconque d'être averti de la raison pour laquelle son autoradio reste muet et les haut-parleurs ne restituent pas la conversation téléphonique. Une autre difficulté que ne prend pas en compte le système proposé par le EP 0 920 170 est l'environnement particulièrement bruyant d'un véhi- cule automobile en mouvement.
Si l'étalonnage de l'adaptateur décrit par ce document est réalisé à l'arrêt, le niveau de bruit sera relativement modéré et le microphone arrivera à détecter la présence de l'impulsion dans le signal audio restitué par les haut-parieurs. Cette technique simple deviendra difficile, voire impossible à mettre en œuvre dans le cas d'un véhicule en déplacement, avec un environnement acoustique présentant à la fois un niveau relatif de bruit élevé, rendant difficile l'extraction du signal utile noyé dans le bruit, et des caractéristiques spectrales non stationnaires, c'est-à-dire qui évoluent de manière imprévisible en fonction des conditions de conduite (passage sur des chaussées déformées ou pavées, croisement de véhicules bruyants, etc.). De plus, le volume clos et confiné d'un habitacle automobile génère une multitude de propagations secondaires complexes qui viennent se superposer et brouiller fortement le signal capté par le microphone (phénomène d'échos multiples). Le US 2004/204158 A1 décrit un adaptateur fonctionnant suivant le même principe, c'est-à-dire avec un balayage automatique et préalable de la fréquence de l'adaptateur, et sujet aux mêmes inconvénients, à savoir l'absence de robustesse au bruit, l'ergonomie médiocre et le fait que le signal relayé par l'adaptateur vient se superposer au signal déjà capté par l'auto- radio sur la fréquence trouvée par l'adaptateur. Divers autres adaptateurs téléphoniques "mains libres" de voiture ont été proposés, qui prévoient en outre un couplage sans fil entre le téléphone et l'adaptateur par une liaison de type Bluetooth, comme cela est exposé notamment par les US 2007/0049197 A1 et US 2006/0094355 A1 (avec un couplage adaptateur/autoradio par émission FM), ou encore par le US2002/0197954 A1 (avec un couplage adaptateur/autoradio par une connexion physique).
De façon générale, aucun des adaptateurs décrits ci-dessus ne propose d'interface intuitive permettant de réagir de façon simple à une requête (par exemple un appel téléphonique entrant, ou bien la lecture d'un flux audio) impliquant une réaction de l'utilisateur - typiquement, l'acceptation ou le refus (explicites ou implicites) de l'appel entrant. On notera que l'invention se place - à la différence des technique décrites dans les documents précités - dans un contexte où (i) l'adaptateur est ac- cordé sur une fréquence donnée, où (ii) l'autoradio est, lui aussi, accordé sur une fréquence donnée, mais où (iii) cette dernière fréquence n'est pas forcément la même que celle de l'adaptateur.
La chaîne de reproduction (source -> adaptateur -> autoradio) sera donc opérante, ou inopérante, selon qu'il y aura concordance, ou non, des fré- quences d'accord de l'adaptateur et de l'autoradio.
L'un des buts de l'invention est de disposer d'un adaptateur capable d'une réaction "intelligente" en cas de requête incidente impliquant une réaction de l'utilisateur (typiquement, l'acceptation ou le refus d'un appel entrant), avec détection de la concordance, ou non, de la fréquence d'émission de l'adaptateur avec la fréquence de réception de l'autoradio, et gestion appropriée de la situation selon le cas.
Il faut souligner à cet égard que le contexte est celui de l'environnement automobile, où l'utilisateur est très sollicité, et le temps de concentration qu'il peut consacrer à la commande de l'adaptateur est très réduit. Il est donc nécessaire de prévoir un adaptateur capable de fournir une assistance qui soit la plus simple et la plus intuitive possible. L'adaptateur de l'invention est un dispositif d'interfaçage du type divulgué dans le EP-A-O 920 170 précité, c'est-à-dire un dispositif pour relayer les signaux audio d'une source vers un radiorécepteur pour restitution par les moyens de reproduction acoustique de ce dernier, et comprenant : - des moyens de couplage à la source de signaux audio,
- des moyens émetteurs d'un signal radio, accordés sur une fréquence d'émission radio donnée,
- des moyens générateurs, pour produire un signal de référence, - des moyens pour moduler ledit signal radio par ledit signal de référence ou par les signaux audio reçus par les moyens de couplage,
- un microphone, pour capter les signaux acoustiques présents dans l'environnement du dispositif, et
- des moyens d'analyse des signaux acoustiques captés par le micro- phone.
Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce que :
- lesdits moyens de couplage sont des moyens de couplage bidirectionnels, aptes à recevoir de la source une requête d'activation du dispositif d'interfaçage et à lui délivrer en réponse un signal d'acceptation, ou non, de cette requête, et
- il comprend des moyens de commande aptes à reconnaître une action, d'acceptation ou de refus, exécutée volontairement par l'utilisateur à destination du dispositif et également aptes, sur réception de ladite requête, à effectuer les opérations suivantes : a) par lesdits moyens générateurs, production du signal de référence ; b) par les moyens d'analyse, exécution d'un algorithme de détection d'un signal connu dans un environnement bruité, propre à reconnaître la présence, ou non, du signal de référence dans les signaux acoustiques captés par le microphone ; c) dans l'affirmative, émission dudit signal d'acceptation à destination de la source de signaux audio, cette émission étant conditionnée à la reconnaissance d'une action d'acceptation exécutée volontairement par l'utilisateur ; d) dans la négative, activation d'un avertisseur sonore et/ou visuel à destination de l'utilisateur, et réitération de l'étape b).
En d'autre termes, lorsque la requête est émise (par exemple lorsque le radiotéléphone détecte un appel incident), de deux choses l'une : il y a, ou non, concordance entre la fréquence d'accord de l'adaptateur et celle de l'autoradio. Dans le premier cas (il y a concordance), le dispositif doit au préalable vérifier que cette concordance est effective, et cette vérification doit être opérée par un procédé présentant une robustesse élevée au bruit. Si la concordance est avérée, l'adaptateur autorise la poursuite du pro- cessus et prend alors deux actions :
1°) il signale à l'utilisateur l'apparition de la requête, et 2°) il se met en attente de la détection d'une action volontaire de l'utilisateur, qui peut accepter ou refuser l'appel incident (dans le cas par exemple où la requête est une requête de décrochage sur appel entrant). On notera qu'en cas de refus, celui-ci peut être explicite (appui sur un bouton, réponse vocale, etc.) ou implicite, en laissant s'écouler une temporisation jusqu'à son terme.
Le deuxième cas est celui où il n'y a pas concordance entre la fréquence d'accord de l'adaptateur et la fréquence d'accord de l'autoradio. La chaîne de reproduction est donc inopérante, et l'adaptateur prend alors deux actions :
1°) il avertit l'utilisateur de cette situation, par un retour sonore et/ou visuel, pour qu'il puisse réagir de manière appropriée, et 2°) il réitère le processus de vérification de concordance. L'utilisateur, ainsi averti, pourra prendra l'initiative de modifier la fréquence de l'adaptateur ou bien celle de l'autoradio. Il y a ainsi initiation d'une boucle de rétroaction impliquant à la fois l'adaptateur (réaction automatique et conditionnelle) et l'utilisateur (qui a, seul, l'initiative de la modification des réglages). Ce bouclage se continue jusqu'à ce que l'utilisateur réalise la concordance des fréquences par modification des réglages - ce qui signifie qu'il accepte, implicitement, la requête - ou par écoulement de la temporisation jusqu'à son terme. À la différence des adaptateurs connus qui prévoient un balayage auto- matique de fréquence, dans le cas de la présente invention c'est à l'utilisateur de modifier les réglages en cas de non-concordance des fréquences ; le plus souvent il lui suffira de changer de canal, en passant sur un préréglage de l'autoradio correspondant à une fréquence où n'est diffusé aucun programme radio, et qu'il aura choisi pour correspondre à la fréquence, fixe, d'accord de l'adaptateur. Ce mode opératoire présente le double avantage :
- de toujours signaler à l'utilisateur l'apparition d'une requête ; et
- de lui permettre ensuite, par une seule et simple action de sa part, d'indiquer sa volonté d'établir la communication. De façon générale, lorsque la source de signaux audio est un radiotéléphone, la requête est émise sur détection par le radiotéléphone d'un appel entrant. Dans ce cas, selon diverses caractéristiques avantageuses :
- l'opération c) comprend également la production d'un signal de sonne- rie et l'application de ce signal de sonnerie aux moyens pour moduler le signal radio ;
- le dispositif est logé dans un boîtier comportant au moins un bouton à disposition de l'utilisateur, et ladite action exécutée volontairement par l'utilisateur est une manœuvre dudit bouton ; - le dispositif comporte en outre des moyens de reconnaissance vocale, et ladite action exécutée volontairement par l'utilisateur est une commande vocale prononcée par l'utilisateur ;
- l'opération c) comprend également la production d'une commande de décrochage, et la transmission de cette commande au radiotéléphone. De façon générale, on a vu plus haut que l'opération d) peut comprendre au moins une réitération de l'algorithme de l'opération b). Dans ce cas le dispositif est avantageusement logé dans un boîtier comportant au moins un bouton, à disposition de l'utilisateur, de changement de ladite fréquence d'émission radio, et les moyens de commande sont aptes à reconnaître une manœuvre du bouton de changement de fréquence exécutée volontairement par l'utilisateur, et à conditionner la réitération de l'algorithme de l'opération b) à la reconnaissance d'une telle manœuvre. L'opération d) peut par ailleurs comprendre également la production d'une commande de décrochage et la transmission de cette commande au radiotéléphone. Selon diverses caractéristiques subsidiaires avantageuses :
- le signal de référence est un signal impulsionnel émis de manière répétitive, en particulier un signal musical dont l'énergie est concentrée dans les fréquences supérieures à 2 kHz tel qu'un signal choisi parmi un signal sinusoïdal, un signal de type DTMF, ou un signal de type sonnerie de téléphone ;
- l'algorithme de l'opération b) met en œuvre l'évaluation d'une corrélation entre le signal acoustique capté par le microphone et le signal de référence généré par le dispositif ;
- cette corrélation est une corrélation statistique, évaluée pour une pluralité de valeurs de retard appliquées au signal de référence produit par lesdits moyens générateurs, avec recherche d'un maximum parmi les différentes corrélations et comparaison de ce maximum à un seuil prédéfini, pour déterminer la présence ou l'absence du signal de référence dans les signaux captés par le microphone ; les corrélations statistiques en question pourront être calculées par évaluation récursive des variances et covariances des signaux en présence ;
- l'algorithme de l'opération b) met également en œuvre l'application au signal capté par le microphone d'un traitement de réduction de bruit, en particulier un traitement comprenant la détermination du spectre énergétique moyen pondéré d'un signal de bruit capté entre les périodes de production du signal de référence, et de soustraction de ce spectre du signal capté par le microphone pendant ces périodes de production du signal de référence ;
- les moyens de commande comprennent des moyens pour mettre fin à la génération du signal de référence de l'opération a), et à l'exécution de l'algorithme de détection de l'opération b), à l'issue d'un délai de temporisation prédéterminé.
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On va maintenant décrire un exemple de mise en œuvre du dispositif de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références numériques désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables.
La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple préférentiel d'adaptateur selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus de l'adaptateur de la figure 1. La figure 3 présente, de façon schématique, les différents éléments fonctionnels permettant d'assurer l'interfaçage entre un téléphone portable ou un lecteur de contenu audio, et l'autoradio d'un véhicule automobile. La figure 4 présente, sous forme de schémas par blocs, les fonctions mi- ses en œuvre par l'algorithme d'extraction du signal noyé dans le bruit, signal dont on cherche à détecter la présence ou l'absence. La figure 5 est un organigramme général décrivant la séquence des différentes opérations et illustrant l'ergonomie du dispositif de l'invention, selon un premier aspect de l'invention. Les figures 6 et 7 sont des chronogrammes illustrant l'évolution dans le temps des différents signaux émis ou reçus, respectivement lorsque les fréquences d'émission et de réception sont accordées et lorsqu'elles ne le sont pas. La figure 8 est homologue de la figure 5, pour un second aspect de l'in- vention.
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Sur les figures 1 et 2, on a illustré en 10 un exemple d'adaptateur 10 selon l'invention. Cet adaptateur se présente sous la forme d'un boîtier au- tonome 12, enfichable dans la prise allume-cigare d'un véhicule par une fiche 14 portant des contacts d'alimentation 16 et 18. Ce boîtier comprend des moyens de couplage filaires ou, très avantageusement, sans fil avec un téléphone portable, par exemple via une liaison radio de type Bluetooth (marque déposée du Bluetooth SIG, Inc.). Les spécifications Bluetooth prévoient en effet la possibilité de piloter à distance par une liaison sans fil bidirectionnelle toutes les fonctions d'un téléphone portable telles que décrochage, raccrochage, numérotation, navigation dans les menus et les répertoires, etc., en prenant intégralement le contrôle à distance du téléphone portable et en se substituant entièrement au clavier de celui-ci. La présence du téléphone portable dans le rayon d'action de l'adaptateur étant détectée de manière entièrement automatique, il n'est pas nécessaire pour l'utilisateur de sortir le téléphone portable, qui peut rester dans une poche de veste, dans un sac ou dans un porte-documents sans que l'utilisateur n'ait aucune manipulation à faire pour activer l'adaptateur. Ce dernier devient immédiatement opérationnel dès que l'utilisateur pénètre avec son téléphone dans le véhicule, toutes les commandes usuelles pouvant être exécutées au moyen de l'adaptateur.
L'adaptateur comprend également un émetteur radio FM de faible puis- sance pour permettre son couplage à une autoradio, de manière à utiliser les haut-parleurs du véhicule pour la reproduction des signaux audio de la même manière qu'une quelconque station de la bande FM. L'adaptateur 10 inclut un microphone 20, un haut-parleur ou, au moins, un ronfleur ou "buzzer" 12, et deux touches rouge et verte 24 et 26 de com- mande du téléphone (notamment les fonctions prise de ligne/composition et raccrochage/annulation), ainsi qu'un bouton multifonction 28. Ce bouton 28 est un bouton rotatif qui assure différentes fonctions selon les différents états de l'adaptateur, telles que :
- réglage du volume du haut-parleur (si l'adaptateur en comporte un), - réglage de la fréquence d'émission de l'émetteur FM,
- commande avance/retour rapides lors de la lecture d'un flux audio.
Le bouton 28 peut être commandé non seulement en le tournant, mais également comme un bouton-poussoir, pour "cliquer" et commander, selon le cas : - l'acquittement d'une fonction ou d'un choix dans un menu,
- l'activation d'un mode de reconnaissance vocale,
- la pause/lecture d'un flux audio.
Le dispositif comporte enfin un afficheur 30 (facultatif) permettant notamment d'afficher en clair la fréquence de l'émetteur FM incorporé à l'adap- tateur.
La sélection de la fréquence de l'émetteur FM peut être opérée par le bouton rotatif 28, jusqu'à obtention de la valeur désirée. Par appui sur un poussoir 32, elle peut être également rappelée parmi une série de fréquences d'émission préalablement mémorisées (en usine ou par l'utilisa- teur). Outre les chiffres 34 indiquant la fréquence en mégahertz, l'afficheur 30 comprend également un chiffre 36 de rappel du numéro de la fréquence mémorisé.
Ces fréquences sont en général choisies aux deux extrémités de la bande FM, dans des plages où la probabilité de trouver un émetteur est faible ou nulle dans la zone géographique considérée. La figure 3 illustre la structure générale des différents circuits de l'adaptateur 10. Celui-ci est principalement destiné à être couplé à un téléphone portable 38, très avantageusement par une liaison sans fil telle qu'une liaison Bluetooth assurée par un module 40. On notera toutefois que l'in- vention serait aussi bien applicable au cas d'une liaison par câble entre l'adaptateur 10 et, par exemple, un berceau sur lequel serait posé le téléphone portable 38, le berceau étant alors pourvu d'un connecteur enfichable pour assurer le couplage du téléphone à l'adaptateur. Par ailleurs, l'adaptateur 10 est destiné à être couplé à une autoradio 42 au moyen d'un module émetteur FM 44. Cet émetteur est accordé sur une fréquence qui peut, comme indiqué plus haut, être sélectionnée par le bouton rotatif 28 ou bien mémorisée parmi des valeurs présélectionnées choisies par appuis successifs sur le bouton-poussoir 32. L'ensemble du dispositif est piloté par l'unité centrale de commande 46, par exemple un ASIC conçu et programmé pour exécuter les différentes fonctions décrites ci-après.
Du côté de la source des signaux audio, le couplage n'est pas nécessairement un couplage à un téléphone portable 38 ; il peut être également assuré avec toute autre source audio, par exemple un lecteur de contenu audio MP3 48 branché sur une prise 50 de l'adaptateur 10.
Les sources de signaux audio (téléphone 38, lecteur MP3 48 ou toute autre source) sont couplées à l'autoradio 42 via l'adaptateur 10 par émission d'un signal sur la bande FM, pour permettre la restitution de la conversation téléphonique (cas du téléphone) ou du flux audio (cas du lecteur MP3) sur les haut-parieurs 52 du véhicule automobile.
Pour que ce couplage puisse être effectif, il est nécessaire que la fréquence d'émission de l'émetteur FM 44, et la fréquence de réception de l'autoradio 42, soient identiques. Pour détecter si ces fréquences sont identiques ou différentes, le principe de base consiste à faire émettre par l'adaptateur 10 un signal audio présentant des caractéristiques connues, à capter les signaux acoustiques présents dans l'environnement sonore au moyen du microphone 20, et à analyser ces signaux : s'il est possible de reconnaître le signal de référence dans l'environnement sonore, alors on considérera que les fréquen- ces d'émission et de réception concordent. Dans la négative, on considé- rera qu'elle sont différentes et qu'il est nécessaire d'en avertir l'utilisateur pour qu'il exécute des actions appropriées permettant de réajuster les fréquences et/ou pour inhiber l'exécution de telle ou telle fonctionnalité qui ne pourra pas être correctement exécutée en raison de l'impossibilité de coupler l'adaptateur à l'autoradio.
L'environnement sonore très particulier de l'habitacle d'un véhicule automobile impose toutefois, pour une reconnaissance efficace du signal de référence, d'utiliser des algorithmes permettant d'extraire efficacement un signal d'un environnement fortement bruité, car sinon, compte tenu du ni- veau de bruit, le signal de référence ne serait pratiquement jamais identifié.
L'algorithme utilisé préférentiellement avec l'invention est illustré par le schéma fonctionnel de la figure 4. Un signal de référence est émis (bloc 54), ce signal étant choisi de ma- nière à présenter des caractéristiques physico-acoustiques très différentes du bruit environnant en ce qui concerne la puissance spectrale et la pré- dictibilité notamment.
Dans le cas d'une automobile le bruit ambiant est diffus, plutôt concentré dans les basse fréquences (typiquement sur des fréquences inférieures à 1 kHz) et peu cohérent dans le temps. Il conviendra alors de choisir comme signal de référence un signal plutôt musical (c'est-à-dire plutôt cohérent dans le temps) et dont l'énergie est plutôt concentrée dans les hautes fréquences (typiquement des fréquences supérieures à 2 kHz). On peut par exemple choisir un signal sinusoïdal ou un signal de type DTMF, produits de façon répétée sous forme d'impulsions émises en boucle. On peut encore choisir un signal semblable à une sonnerie de téléphone, qui présentera le double avantage de répondre aux exigences ci-dessus et de passer inaperçu pour l'utilisateur, ce dernier ne faisant pas la différence entre le signal émis pour détecter l'existence d'un couplage avec l'autora- dio, et une véritable sonnerie du téléphone, en particulier si c'est un appel entrant qui a déclenché le processus de détection. Le signal capté par le microphone 20 est tout d'abord numérisé en 56, puis filtré en 58 par un algorithme de réduction de bruit. Une première forme de réduction de bruit peut consister en un simple fil- trage fréquentiel passe-bande ; cette technique est notamment applicable avec un signal de référence simple (sinusoïdal ou DTMF) qu'il est aisé d'extraire de tous les sons environnants avec un facteur de réjection élevé.
Une technique de réduction de bruit plus élaborée peut être mise en œu- vre par application d'un algorithme qui utilisera avantageusement les différences intrinsèques entre le signal de référence et le bruit environnant : le bruit capté par le microphone 20 est analysé pour donner un spectre énergétique moyen pondéré du bruit, continûment réactualisé. Le spectre de bruit ainsi déterminé et mémorisé sera ensuite soustrait du signal cap- té par le microphone, dans le domaine fréquentiel.
Les méthodes les plus efficaces se fondent sur le modèle statistique établi par D. Malah et Y. Ephraim dans :
[1] Y. Ephraim et D. Malah, Speech Enhancement using a Minimum Mean-Square Error Short-Time Spectral Amplitude Estimator, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol.
ASSP-32, No 6, pp. 1109-1121 , Dec. 1984, et
[2] Y. Ephraim et D. Malah, Speech Enhancement using a Minimum Mean-Square Error Log-Spectral Amplitude Estimator, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-33, No 2, pp. 443-445, April 1985.
Plus précisément, faisant l'approximation que la parole et le bruit sont des processus gaussiens non corrélés et présupposant que la puissance spectrale du bruit soit une donnée connue, ces deux articles donnent une solution optimale au problème de réduction de bruit dans le cas présent. Le signal bruité est découpé en composantes fréquentielles indépendantes par utilisation de la transformée de Fourier discrète, un gain optimal est appliqué sur chacune de ces composantes puis le signal ainsi traité est recombiné. Dans [1], le gain appliqué est nommé gain STSA et minimise la distance quadratique moyenne entre le signal estimé (à la sortie de l'algorithme) et le signal de parole originel (non bruité), tandis que dans [2], un gain nommé gain LSA minimise la distance quadratique moyenne entre le logarithme de l'amplitude du signal estimé et le logarithme de l'amplitude du signal de parole original. Dans tous les cas, l'idée essentielle est de diminuer l'énergie des composantes fréquentielles très bruités en leur appliquant un gain faible tout en laissant intactes (par l'application d'un gain unité) celles qui le sont peu ou pas du tout. L'étape suivante du traitement consiste à opérer un calcul de corrélation statistique (blocs 60) entre d'une part le signal capté, numérisé et filtré, et d'autre part le signal de référence, et ce pour différentes valeurs de retard (blocs 62) afin de reproduire les délais induits par les chemins de propagation entre les haut-parleurs et le microphone.
On peut choisir pour le calcul de la corrélation statistique la formule de corrélation classique pour des signaux X et Y centrés :
Figure imgf000016_0001
Ainsi si l'on note FM(n) le signal émis par l'émetteur FM à l'instant n et Mic(n) le signal acquis par le microphone après débruitage, on peut définir les évaluations récursives de variances et covariances par :
Figure imgf000016_0002
/ (n) = a.γ(n - 1) + (1 - a)FM(n - S).Mic(n)
Le coefficient α est un coefficient de lissage choisi de façon appropriée. Le calcul prend pour résultat final (bloc 64) la valeur maximale de ces différentes corrélations :
Figure imgf000016_0003
On peut montrer que, si l'on néglige les chemins secondaires de propagation du signal émis par les haut-parleurs et acquis par le microphone face au chemin acoustique principal et si l'on suppose que le rapport signal à bruit est très grand devant 1 (ce qui sera le cas après réduction du bruit), la quantité définie ci-dessus sera proche de 1 lorsque le signal de référence est présent et 0 sinon.
Celle-ci est comparée (bloc 66) à un seuil de détection prédéfini (bloc 68) : si la corrélation statistique maximale est suffisamment élevée pour déterminer la présence effective du signal de référence dans l'environnement acoustique, alors on considérera que les fréquences d'émission et de réception sont identiques (et qu'elles ne le sont pas, dans le cas contraire).
La figure 5 illustre l'ergonomie générale de l'adaptateur. On a également illustré sur les figures 6 et 7, respectivement en cas d'accord et de désaccord des fréquences d'émission et de réception, la chronologie des différents signaux :
- FMout : modulation du signal FM émis par l'adaptateur,
- BUZZER : activation, ou non du buzzer, - Microphone : identification des différents signaux captés par le microphone.
Selon un premier aspect de l'invention, il s'agit pour le dispositif de réagir à une requête produite par le microcontrôleur, typiquement en cas d'appel entrant provenant du téléphone portable couplé à l'adaptateur par liaison Bluetooth.
Lorsque survient cette requête (étape 70), alors l'adaptateur émet le signal de référence REF et active le microphone (étape 72). Le signal capté par le microphone est analysé par l'algorithme décrit plus haut en référence à la figure 4, de manière à déterminer la présence, ou non, du signal de référence dans l'environnement acoustique du dispositif (étapes 74 et 76). Cette analyse est effectuée en boucle pendant une durée maximale T0 donnée (étape 78).
Si, à l'issue de cette analyse, le dispositif détecte la présence du signal de référence, et conclut donc à la concordance entre fréquences d'émission et de réception, l'émission du signal de référence est arrêtée, et le signal FM est alors modulé par un signal imitant une sonnerie, de manière à signaler à l'utilisateur l'appel entrant (étape 80, et période SONNERIE sur la figure 6). Ce signal de sonnerie est transmis à l'autoradio et reproduit sur les haut-parleurs du véhicule. L'adaptateur se met alors en attente d'une action de l'utilisateur, pendant une durée maximale T1 (étapes 82 et 84). Cette action peut être une ac-, ceptation ou un refus de l'appel, par interaction avec l'adaptateur, soit physiquement (appui sur une touche), soit par reconnaissance vocale. Si l'utilisateur accepte l'appel (repère DÉCROCHAGE sur la figure 6), l'adaptateur acquitte la requête qui avait été initialement émise (étape 88), provoquant le décrochage et l'établissement de la communication téléphonique (étape 90, et période COMM sur la figure 6). Si aucune action n'intervient à l'issue de la période T-i, l'adaptateur envoie un accusé de réception négatif au microcontrôleur, et désactive le microphone (étape 86).
On va maintenant examiner la situation lorsqu'à l'issue de la période T0 l'adaptateur ne reconnaît pas le signal de référence REF dans le signal acoustique capté par le microphone, et conclut donc que les fréquences d'émission et de réception ne concordent pas, ou plus.
Une signalisation est produite par le dispositif, par activation du buzzer, et éventuellement clignotement de l'afficheur 30. Du fait du désaccord des fréquences, cette signalisation ne peut pas être relayée par l'autoradio, et c'est donc l'adaptateur lui-même qui doit produire la signalisation (étape 92, et période BUZZER sur la figure 7).
Le dispositif se met alors en attente d'une action de l'utilisateur, pendant un délai maximal T2 (étapes 94 à 96). Si l'utilisateur réagit à la signalisation émise par le buzzer, par exemple en appuyant sur un bouton de l'adaptateur et/ou en tentant de modifier la fréquence d'émission de celui- ci par appui sur les boutons de sélection de fréquence 28 ou 32, alors l'adaptateur envoie au téléphone un signal de décrochage (étape 100) : en effet, même si l'on est pas encore certain que les fréquences concordent, on peut supposer que l'utilisateur souhaite répondre à l'appel, et pour cette raison l'adaptateur déclenche automatiquement le décrochage, par anticipation.
L'algorithme recherche la présence du signal de référence pendant une durée maximale T3 (étapes 102, 104 et 106). On notera que cette recherche peut être soit conditionnée à la détection d'une action par l'utilisateur comme dans l'organigramme illustré, soit effectuée parallèlement à la dé- tection de cette action, de façon indépendante de cette dernière. SI l'algorithme d'analyse reconnaît le signal de référence, ceci signifie que l'utilisateur a réussi à accorder les fréquences d'émission et de réception, soit en modifiant les réglages de l'adaptateur (bouton 38 ou présélection par le poussoir 32), soit en modifiant la fréquence de réception de l'auto- radio, par exemple en sélectionnant sur cette dernière une fréquence particulière que l'utilisateur aura réservée à la réception de signaux issus de l'adaptateur.
Le buzzer est alors désactivé, et un acquit est renvoyé au microcontrôleur en réponse à la requête initiale (étape 110). La communication téléphoni- que peut alors être établie (étape 90).
Ceci est illustré sur la zone de droite des chronogrammes de la figure 7 où l'on voit que la communication (COM) est établie, et reproduite par les haut-parleurs de l'autoradio (et donc captée par le microphone), peu après que le microphone ait détecté l'apparition du signal de référence REF dans l'environnement sonore de l'adaptateur.
En cas d'échec d'accord des fréquences, le signal REF n'est toujours pas reconnu et, au bout de la temporisation T3, l'adaptateur abandonne la procédure, commande le raccrochage (étape 108), envoie un acquit négatif au microcontrôleur et désactive le microphone (étape 86). La figure 8 est homologue de la figure 5, pour un second aspect de l'invention.
Selon ce second aspect, l'adaptateur cherche à empêcher l'utilisateur de faire usage d'une fonctionnalité nécessitant la concordance des fréquences d'émission et de réception, lorsque cette concordance n'est pas effec- tive.
A la différence de la figure 5, dans le cas de la figure 8 la requête qui déclenche le processus est une requête initiée volontairement par l'utilisateur - et non une requête du microprocesseur générée par une cause externe telle qu'un appel entrant dont l'utilisateur n'est pas à l'origine et au- quel on souhait qu'il réagisse.
Cette requête peut être la demande d'émission d'un appel sortant par le radiotéléphone 38, ou la lecture d'un flux audio par le lecteur MP3 48. Cette requête utilisateur est relayée par le microcontrôleur de l'adaptateur (étape 112), déclenchant l'émission du signal de référence et l'activation du microphone (étape 114). Le signal capté par le microphone est analysé de manière à détecter la présence, ou non, du signal de référence, et ce pendant un délai maximal de temporisation T0 (étapes 116, 118 et 120).
Si le signal de référence est reconnu, alors l'adaptateur cesse d'émettre celui-ci, et désactive le microphone (étape 122). Il peut alors activer complètement la fonction demandée (étape 124) de manière à exécuter l'action voulue : numérotation de l'appel, écoute de la musique, ... Dans le cas contraire, c'est-à-dire si aucun signal de référence n'est détecté avant le délai limite T0, la détection du signal de référence est arrê- tée (étape 126) et une signalisation est renvoyée en retour à l'utilisateur, par exemple par activation du buzzer (étape 128).
Simultanément, la fonction demandée est inhibée : la numérotation n'est pas effectuée, la musique ne démarre pas, ... On évite ainsi d'entamer des actions qui ne pourraient pas être correctement menées à leur terme, du fait de l'impossibilité d'obtenir la reproduction d'un signal audio, du fait de l'absence de concordance entre la fréquence d'émission de l'adaptateur et la fréquence de réception de l'autoradio.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un dispositif d'interfaçage entre, d'une part, une source de signaux au- dio (38, 48) et, d'autre part, un radiorécepteur (42) comprenant un circuit accordé sur une fréquence de réception radio prédéterminée ainsi que des moyens (52) de reproduction acoustique du signal reçu par ledit cir- cuit accordé, ce dispositif d'interfaçage (10) étant un dispositif pour relayer les signaux audio de la source vers le radiorécepteur pour restitution par les moyens de reproduction acoustique de ce dernier, et comprenant :
- des moyens (40, 50) de couplage à la source de signaux audio, - des moyens (44) émetteurs d'un signal radio, accordés sur une fréquence d'émission radio donnée,
- des moyens générateurs (54), pour produire un signal de référence (REF),
- des moyens pour moduler ledit signal radio par ledit signal de réfé- rence ou par les signaux audio reçus par les moyens de couplage,
- un microphone (20), pour capter les signaux acoustiques présents dans l'environnement du dispositif, et
- des moyens d'analyse des signaux acoustiques captés par le microphone, ce dispositif d'interfaçage étant caractérisé en ce que :
- lesdits moyens de couplage (40) sont des moyens de couplage bidirectionnels, aptes à recevoir de la source une requête d'activation du dispositif d'interfaçage et à lui délivrer en réponse un signal d'acceptation, ou non, de cette requête, et - il comprend des moyens de commande (46) aptes à reconnaître une action, d'acceptation ou de refus, exécutée volontairement par l'utilisateur à destination du dispositif et également aptes, sur réception de ladite requête, à effectuer les opérations suivantes : a) par lesdits moyens générateurs, production (72) du signal de réfé- rence ; b) par les moyens d'analyse, exécution (74, 76, 78) d'un algorithme de détection d'un signal connu dans un environnement bruité, propre à reconnaître la présence, ou non, du signal de référence (REF) dans les signaux acoustiques captés par le microphone (20) ; c) dans l'affirmative, émission (88) dudit signal d'acceptation à destination de la source de signaux audio, cette émission étant condi- tionnée à la reconnaissance (82) d'une action d'acceptation exécutée volontairement par l'utilisateur ; d) dans la négative, activation (92) d'un avertisseur sonore (22) et/ou visuel (30) à destination de l'utilisateur, et réitération de l'étape b).
2. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel ladite source de signaux audio est un radiotéléphone (38), et dans lequel ladite requête est émise sur détection par le radiotéléphone d'un appel entrant.
3. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 2, dans lequel l'opération c) comprend également la production (80) d'un signal de sonnerie et l'application de ce signal de sonnerie aux moyens pour moduler le signal radio.
4. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel le dispositif (10) est logé dans un boîtier (12) comportant au moins un bouton (24, 26,
28, 32) à disposition de l'utilisateur, et dans lequel ladite action exécutée volontairement par l'utilisateur est une manœuvre dudit bouton.
5. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel le dispositif comporte en outre des moyens de reconnaissance vocale, et dans lequel ladite action exécutée volontairement par l'utilisateur est une commande vocale prononcée par l'utilisateur.
6. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel l'opération c) comprend également la production (100) d'une commande de décrochage, et la transmission de cette commande au radiotéléphone.
7. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel le dispositif (10) est logé dans un boîtier (12) comportant au moins un bouton (28), à disposition de l'utilisateur, de changement de ladite fréquence d'émission radio, et dans lequel les moyens de commande sont aptes à reconnaître une manœuvre du bouton de changement de fréquence exécutée volontairement par l'utilisateur, et à conditionner ladite réitération (102, 104, 106) de l'algorithme de l'opération b) à la reconnaissance (94) d'une telle manœuvre.
8. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 2, dans lequel l'opération d) comprend également la production (100) d'une commande de décrochage et la transmission de cette commande au radiotéléphone.
9. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel ledit signal de référence (REF) est un signal impulsionnel émis de manière répétitive.
10. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 9, dans lequel ledit si- gnal de référence (REF) est un signal musical dont l'énergie est concentrée dans les fréquences supérieures à 2 kHz.
11. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 9, dans lequel ledit signal de référence (REF) est un signal choisi parmi un signal sinusoïdal, un signal de type DTMF, ou un signal de type sonnerie de téléphone.
12. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel l'algorithme de l'opération b) met en œuvre l'évaluation d'une corrélation entre le signal acoustique capté par le microphone et le signal de référence gé- néré par le dispositif.
13. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 12, dans lequel ladite corrélation est une corrélation statistique (60), évaluée pour une pluralité de valeurs de retard (62) appliquées au signal de référence (REF) produit par lesdits moyens générateurs (54), avec recherche d'un maximum (64) parmi les différentes corrélations et comparaison (66) de ce maximum à un seuil prédéfini (68), pour déterminer la présence ou l'absence du signal de référence dans les signaux captés par le microphone.
14. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 13, dans lequel ladite corrélation statistique est calculée par évaluation récursive des variances et covariances des signaux en présence.
15. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 13, dans lequel l'algorithme de l'opération b) met également en œuvre l'application au signal capté par le microphone d'un traitement de réduction de bruit (58).
16. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 15, dans lequel ledit trai- tement de réduction de bruit (58) comprend la détermination du spectre énergétique moyen pondéré d'un signal de bruit capté entre les périodes de production du signal de référence, et de soustraction de ce spectre du signal capté par le microphone pendant ces périodes de production du signal de référence.
17. Le dispositif d'interfaçage de la revendication 1 , dans lequel les moyens de commande comprennent des moyens (78) pour mettre fin à la génération du signal de référence de l'opération a), et à l'exécution de l'algorithme de détection de l'opération b), à l'issue d'un délai de temporisa- tion prédéterminé (T0).
PCT/FR2008/000401 2007-03-28 2008-03-26 Adaptateur 'mains libres' de voiture pour téléphone portable à émetteur fm incorporé, avec gestion des requêtes incidentes selon l'état de concordance avec la fréquence du radiorécepteur associé WO2008135672A1 (fr)

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