CN100566180C - 智能地垫 - Google Patents

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Abstract

一种适用于交通工具的地垫，如图1中所示，所述地垫包括电路(1)，用于对位于交通工具内部或外部的可遥控设备进行操作。在另一实施方案中，地垫配有应答器，该应答器将响应诸如通常在高速公路、桥梁和隧道的两端收费处使用的探询系统。在另一实施方案中，GPS接收器连同发射器一起结合到地垫中，发射器向远程跟踪站发射机动交通工具的位置。

Description

智能地垫
本申请要求2003年8月1日提交的、名称为“用于操作可遥控设备的地垫(floor mat)”的第60/491,562号美国临时申请的优先权。该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明通常涉及地垫，尤其涉及适于在机动交通工具中使用的地垫。
背景技术
当今，在机动交通工具中几乎所有的地垫仅仅是防止使用者的脚使地垫弄脏和损坏。(在本文中，使用者包括机动交通工具的操作者、驾驶者以及乘客。机动交通工具包括所有类型的交通工具，这些交通工具包括但不限于客车、卡车、列车、飞机和船。)地垫的这些有限的用途没有考虑到它们能够作为信息处理中心以及用于其他设备的控制器的潜能。在不同的环境下，以这种方式使用地垫能够为使用者提高安全性和便利性。所需要的是能够完全实现这种潜能的方法和设备。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供能够与其他设备进行通信和/或对其他设备进行控制、以及能够起到信息处理中心作用的智能地垫，而在很大程度上解决上述提出的问题。
在本发明的一个实施方案中，适于在机动交通工具中使用的地垫使得使用者能够通过他们的脚或其他手段(示例性地包括但不限于使用者的语音)启动和/或停止可遥控设备。这样能让使用者的手空出来做其他事情。当使用者是驾驶者时，这种特征能够使司机在启动可遥控设备时保持双手放在方向盘上，从而提高了安全性。可遥控设备可以位于交通工具内(例如，收音机)或位于交通工具外(例如，车库开门装置、安全系统、门、电子门锁、照明系统、电器等等)。
在本发明的另一个实施方案中，地垫配备有响应探询系统(例如通常在高速公路、桥梁和隧道的收费站处使用的探询系统)的应答器(transponder)。将应答器并入所述地垫中而不是将其置于挡风玻璃上，避免了妨碍使用者视线，由此提高安全性。
在本发明的另一个实施方案中，GPS(全球定位系统)接收器或其他定位系统与将机动交通工具的位置发送到远程跟踪站的发射器一起并入所述地垫中。这就使得能够对交通工具的位置进行跟踪。
在本发明的另一个实施方案中，振动装置并入地垫中。振动装置使得地垫在处理器(其也并入地垫中)的控制下振动。处理器使得振动装置以随机或周期性方式启动或停止，以帮助使用者保持清醒和警觉，由此提高安全性。
在本发明的另一个实施方案中，地垫控制倒退报警系统。这允许使用者能够选择性地启动和停止该系统。
在本发明的另一个实施方案中，地垫从无线电子邮件设备(例如，BLACKBERRY)接收电子邮件，对该电子邮件的内容进行文本到语音的识别处理，并向扬声器输出语音信号，从而将电子邮件读给使用者。这就允许使用者无需将其目光从道路转移就能够浏览电子邮件消息。
本发明的一个方面是“可插件化”，即，可以通过将地垫和其他相关装置(将在下面进行详细描述)增加到交通工具中，而将新的功能和技术增加到已经销售的现有交通工具中。
附图说明
在参照相应的附图对本发明进行以下的详细描述后，本发明的前述有益效果和特征将变得容易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施方案的用于控制可遥控设备的地垫控制电路的方框图；
图2是显示图1中的地垫控制电路的开关位置的示意图；
图3是根据本发明第二实施方案的用于控制可遥控设备的地垫控制电路的方框图；
图4是根据本发明第三实施方案的、包括跟踪电路的地垫的方框图；
图5是根据本发明第四实施方案的、具有振动板的地垫的方框图；
图6是根据本发明第五实施方案的、包括用于启动倒退传感器系统的开关的地垫的方框图；
图7是根据本发明第六实施方案的、包括识别应答器的地垫的方框图；
图8是根据本发明第七实施方案的、配置成接收和向使用者读出电子邮件的地垫的方框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，描述了多个具体的细节，例如通信系统类型和可由地垫控制的可遥控设备类型，其目的在于提供对本发明的完全理解。参照优选实施方案论述的细节不应该理解为对本发明的限制。此外，为了便于理解，将某些方法步骤描述为分开的步骤；然而，这些步骤并不一定是独特的，其执行顺序也并不是不变的。
图1示出了根据本发明一个实施方案的、可操作启动和/或停止可遥控设备20的可适于在地垫中使用的电路10的方框图。电路10包括由电池2供电的控制单元1。在电池2的正极端和控制单元1之间串联有电阻3和开关4。开关4优选是适于由使用者的脚启动的压力敏感型常开开关。在控制单元还连接有发射器5。发射器5连接有天线6。发射器5和天线6优选地适于向可遥控设备20无线地发射消息。发射器5能以RF、微波或本领域公知的其他频率进行发射。在正常的操作中，控制单元1检测到开关4的闭合，并通过产生信号来作为应答，该信号发送到发射器5，并经由天线6发射到可遥控设备20。
如上所述，可以由根据本发明的地垫控制的可遥控设备20(包括位于交通工具内和交通工具外的设备)是很多的。位于交通工具外的设备包括诸如车库开门装置、遥控门以及电子门锁等的具体地配置成可遥控的设备。然而，本发明的地垫还能够用来控制通常不能配置成可遥控的设备。这些设备可以通过将可遥控的电源模块置于设备的电源线及其电源(例如，墙插座)之间，从而使用本发明的地垫来进行控制。这些可遥控的电源模块例如是RadioShack的商标为PLUG′N POWERTM的设备以及X10及其他。这些模块对于本领域的技术人员来说是公知的，在本文中不作详细描述。因此，普通电器(咖啡壶、洗碗机等)、灯以及家庭中的其他电动设备可以用本发明的地垫来控制。
交通工具内的设备也可以由结合了图1中电路10的地垫来控制。例如，许多新型的汽车具有能够实现蓝牙通信的无线电装置。这些无线电装置不需要手参与就能实现与能够蓝牙通信的蜂窝电话进行操作。在蜂窝电话接收到呼入时，将自动地发送静音(mute)信号至无线电装置，以使得使用者能够听到电话呼叫。此外，蜂窝电话能够将呼叫者的语音传输到汽车音响系统，以通过汽车的音响系统听到呼叫者的声音。如果使用者的蜂窝电话能够进行蓝牙通信，这种系统可以很好地工作。然而，许多蜂窝电话是不能够进行蓝牙通信的。具有这种电话的使用者必须手动地降低无线电装置的音量，以能够使用这些老式的、不能够蓝牙通信的电话听到呼叫。然而，在本发明的一些实施方案中，地垫发射器5是蓝牙发射器，控制单元1在使用者用他或她的脚启动开关4时，将生成使无线电装置静音的信号，从而使得使用者的手空出来。上述仅仅是可使用本发明的地垫控制的、位于交通工具内的可遥控设备的一个示例。
如在本领域中公知的那样，可遥控设备通常由包含代码的信号来启动。在本发明的使用上述设备的实施方案中，电路10的控制单元1负责产生包括所需代码的信号。在本文中讨论的一些实施方案主要涉及需要事先知道必需代码和其他发射参数(例如，载波信号频率)的特殊可遥控设备20。因此，控制单元1能够事先配置成以本领域公知的方式产生所需的信号和代码。
然而，能够控制大量可遥控设备的地垫是期望得到的。因此，本发明的一些实施方案具有控制单元1，控制单元1能够复制这样的信号，这些信号包括了从与大量可遥控设备相关联的遥控发射器接收的代码。第6,556,813号美国专利(其内容通过引用并入本文)描述了一种公知的适于在本发明中使用的“通用发射器”。
为了避免电池2耗尽，以及避免对可遥控设备20无意启动/停止，优选地将开关4置于使用者不会在无意中踩到开关的位置。开关4(用于置于驾驶者位置处的地垫50)的示例性位置在图2中表示为“X”。应该理解，地垫50可以由任意的材料制成，包括橡胶、乙烯基、塑料、织物、毡毯以及其他材料。还应该理解，地垫50的形状不限于在图2中示出的形状，地垫50可具有适于交通工具的任意形状。
在本发明的优选实施方案中，电路10包含在地垫50内。作为一种选择，电路10可以附着到地垫50的上表面或下表面。在这些实施方案中，电路10可从一个地垫50转移到另一地垫，或可以是永久地附着到单个地垫50上。
在本发明的一些实施方案中，电路10的元件安装在塑料膜的柔性片上，塑料膜可以作为一层而位于地垫中，或在其一侧粘合有粘合剂，用于粘合到一个或多个地垫的底面。在本文中，“相邻”包括所有将电路并入到地垫中的所有前述方法。
电路10以及在这里讨论的所有电路可以使用分立的元件来实现，例如单芯片、分段芯片或多个芯片上的集成电路。可以将天线6集成到地垫中或置于远处(例如，安装到仪表板或汽车外表面)，并通过电缆连接到发射器5。
在上述的实施方案中，在使用者的脚启动开关4后，控制单元1通过信号控制可遥控设备20。在图3所示的一个可选实施方案中，电路10的开关4由电路310中的A/D转换器308和麦克风309代替。电路310能够通过使用者语音控制可遥控设备320。麦克风309检测使用者语音，并将其转换为模拟信号。该模拟信号由A/D转换器308转换为数字信号。接着将该数字信号输入到控制单元301，控制单元301对该数字信号执行语音识别处理。语音识别处理对于本领域的技术人员来说是公知的，在这里不再详细讨论。在控制单元301中的语音识别处理检测到来自使用者的命令时，将相应的信号发送到发射器305。发射器305通过天线306将该命令发射到可遥控设备。
在本发明的另一个可选实施方案中，控制单元通过接收无线信号而不是通过启动开关来启动。所述无线信号可以由可遥控设备(将由地垫控制)来产生，或者由与可遥控设备相邻的一些其他设备产生。控制单元通过产生第二信号以启动可遥控设备而响应所述无线信号。这样，在交通工具进入车道时，可以自动地启动可遥控设备(例如，车库开门装置)，而无需驾驶者采取任何操作。这种实施方案可以设置超越控制开关(override switch)，以允许司机在不需要自动操作时，防止控制单元产生发射到可遥控设备的信号。
如上所述，本发明的一个方面是，使得现有的交通工具能够进行更新，以包括新的功能。上述几个实施方案可并入到交通工具中，而不用对交通工具进行修改或修改甚少。这样，上述实施方案是可插件化的。
上述的实施方案主要是控制可遥控设备。然而，本发明并不局限于该功能。包括跟踪电路400的地垫在图4中示出。该跟踪电路使得能够通过跟踪站420来跟踪地垫的位置，并从而跟踪安装有地垫的交通工具的位置。这种系统可用于几个目的。它可由保险公司所使用，以验证自称与其家相距某段距离工作的消费者的确在该距离内工作，而不是在距离消费者的家更远的市区工作(这种情况需要支付更高的费用)。在机动交通工具被盗时，实施法律的当局还可以使用这种系统跟踪安装有上述地垫的机动交通工具。
电路400的操作如下所述。GPS接收器480(或其他的定位系统)通过天线481从多个卫星接收信号。GPS接收器可以是标准的GPS接收器、差分GPS接收器以及任意其他类型的GPS接收器。GPS接收器480根据这些卫星信号计算其位置，并将计算出的位置发送到控制单元401。控制单元401优选地对来自GPS接收器480的位置执行位置误差粗校验(例如，控制单元401将那些与之前报告的位置相差甚远的位置丢弃)，并通过发射器405和天线406周期性地向跟踪站420发射当前位置。在其他的实施方案中，控制单元过滤从GPS接收器480接收的位置，以形成经过过滤的位置信号。应该注意到，跟踪站420可以位于远离安装有地垫的交通工具的位置，或者可以位于该交通工具内(例如，客车的行李箱中)。如果跟踪站420位于交通工具内，则发射器405可以是蓝牙发射器，而跟踪站420可以将跟踪电路400报告的位置记录在可移动记录装置中，例如可以如期望的那样移动用于检查的磁带和软盘。
在图5中示出了能够帮助驾驶者清醒和警觉的本发明的实施方案。地垫包括振动器电路550，电路550包括配置为可周期性启动和停止电机590的控制单元501。在被启动时，电机使连接有凸轮592的轴591旋转。在凸轮592转动时，其不规则的形状使邻近凸轮592的板551振动。板592位于地垫中，以能够让使用者的脚感到其振动。由于是周期性而不是恒定地启动振动，因此使用者会注意到振动的发生和停止，从而使得使用者保持清醒和警觉。在本文中，“周期”的意思是不时的，包括电机590的启动和停止之间的规则和不规则(包括随机的)的时间差。在本发明的一个实施方案中，控制单元501使电机590启动约2秒，使电机停止约20秒，接着重复该过程。在图5所示的实施方案中，使用者未通过控制单元501对电机550的启动进行控制。在可选的实施方案中，可以提供使电路550有效和无效的开关，以使得在不需要时能够关闭振动功能。
图6示出了配置成控制避免碰撞系统670的地垫650。避免碰撞系统在本领域中是公知的。通常，这些系统使用超声波、红外或雷达发射器和传感器来检测出现在交通工具后的物体。一种避免碰撞系统是可以从American Road Products得到的
Figure C20048002817100131
系统，它是倒退传感器系统(例如，检测出现交通工具倒退路径上的物体的传感器系统)。该系统安装牌照框架上，并在交通工具的倒退灯开启时被自动启动，因此，系统将倒退灯的功率应用作为确定何时启动
Figure C20048002817100133
系统的信号。其他的倒退和避免碰撞系统也可在本发明的范围中使用，这些系统包括在美国专利第6,594,614和5,314,037号(这两个专利通过引用并入本文)中描述的那些系统。
跟这种系统的有益性一样，它们有时候是一种妨碍。地垫650使得使用者在这种情形下停止系统。载有启动倒退传感器系统670的信号(例如，与在上述
Figure C20048002817100134
系统使用的倒退灯的启动相对应的信号)的线路609与地垫650中的开关604连接。开关604的另一端连接至传感器系统670的启动输入，其控制对位于交通工具后面的、倒退路径中的物体进行监控的传感器675。通过对开关650的控制，使用者能够选择性地启动和停止传感器系统670。
本领域的技术人员应该理解，上面描述的地垫650可以加入到之前已经安装了避免碰撞系统的交通工具中。作为一种选择，可同时将避免碰撞系统和地垫650加入到交通工具中。
图7示出了包括应答器707的地垫750。应答器707可用来识别其中的地垫750设置为对设备720(例如，位于许多高速公路、桥梁和隧道处的收费设备)进行接收的交通工具。应答器707可以为本领域中任意公知的类型，包括在EZ-PASSTM系统中使用的应答器。通过将应答器707并入到地垫750中，不再需要将应答器安装在挡风玻璃上和/或将应答器从手套箱或其他存储区域取回。这提高了使用者的视线范围和/或空出使用者的手。
图8示出了包括电路800的地垫，电路800配置成从使用者的无线电子邮件设备接收电子邮件并为使用者阅读电子邮件。这就使得使用者无需眼睛和手参与，就能够在车内浏览电子邮件。在优选的实施方案中，无线电子邮件设备是无线便携式数字助理，更优选地，是使用蓝牙无线接口的配置为同步的
Figure C20048002817100142
无线便携式数字助理(可选地，使用传统有线接口的配置为同步的
Figure C20048002817100143
无线便携式数字助理)。
电路800的工作如下所述。在无线电子邮件设备820位于电路800附近时，设备820和电路800之间的同步以本领域公知的方式进行。在同步处理中，无线电子邮件设备820保存的、还未被存储到电路800的电子邮件存储器809中的所有电子邮件消息在控制单元801的控制下，从无线电子邮件设备820经由收发器805和天线806而下载到电子邮件存储器809。如上所述，收发器805优选地配置成符合蓝牙标准。
在使用者启动开关804(通过与参照图1所述方式相似的方式经由电阻803连接到控制单元801和电池802之间)时，控制单元801从电子邮件存储器809取到第一封新电子邮件消息，并对该电子邮件进行文本到语音的转换处理。在一些实施方案中，上述转换处理是使用PARABENVOICE-TO-TEXTTM软件(Paraben公司出品，并输出.wav格式的文件)来执行的。控制单元801将该.wav格式的文件传送到声卡830(“声卡830”应该理解为执行作为计算机领域中声卡的普通功能的电路，而不应理解为需要将这种电路置于单独的印刷电路板或芯片上)。声卡830将.wav格式的文件转换为模拟电信号，并将其输出到扬声器840，以使得使用者能够听到电子邮件的消息。在一些实施方案中，如果使用者在阅读电子邮件时按下开关804，则控制单元801将停止正在读取的电子邮件，并开始读取下一电子邮件。
应该注意到，包括在上述地垫中的各种系统和电路的电源可以是包括在地垫内的长寿命电池(long-life battery)。在其他的实施方案中，将地垫连接到交通工具的电气系统。在其他的实施方案(例如，图7所示的应答器的实施方案)中，当外部电源的电场在地垫的线圈中以应答器领域中公知的方式产生电流时，将产生能量。
还应该理解，在本文中讨论的各种实施方案不是相互排他的，在本文中讨论的一个或全部电路和功能可以集成到单个地垫中。此外，在该单个地垫中，可以具有一个或多个相同类型的电路。因此，在本发明的一些实施方案中，地垫包括用于控制可遥控设备的电路和应答器。同样，本发明的一些实施方案能够控制多个可遥控设备(例如，车库开门装置和照明系统)，并因此优选地包括在地垫的不同位置间隔设置的多个开关。
显然，可以参照上面的教导对本发明进行各种其他修改和变化。因此，应该理解，在所附的权利要求的范围内，本发明能以与本文中的具体描述所不同的方式来实现。

Claims (30)

1.一种用于控制可遥控设备的地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；
开关，与所述垫部分相邻，所述开关位于所述垫部分中，并配置成能通过使用者的脚来操作；
控制单元，与所述开关的第一端相连接，所述控制单元配置成感应通过所述使用者的脚对所述开关的操作，并产生控制信号，用于响应所述操作而控制所述可遥控设备；
发射器，与所述控制单元相连接，并配置成将所述控制单元产生的所述控制信号无线地发射到可遥控设备；以及
电池，被连接成能够向所述发射器提供功率。
2.如权利要求1所述的地垫，进一步包括连接到所述发射器的天线。
3.如权利要求1所述的地垫，其中，所述电池被连接到所述开关的第二端。
4.如权利要求3所述的地垫，其中，所述电池是长寿命电池。
5.如权利要求1所述的地垫，其中，所述开关的第二端连接到设置有所述地垫的交通工具的电气系统。
6.如权利要求1所述的地垫，其中，所述信号包含代码。
7.如权利要求6所述的地垫，其中，所述代码与车库开门装置相对应。
8.如权利要求6所述的地垫，其中，所述代码与对电源进行控制的功率模块相对应，所述电源向位于远处的设备提供功率。
9.如权利要求1所述的地垫，其中，所述发射器配置成向在安装有所述地垫的交通工具外部设置的可遥控设备发射信号。
10.如权利要求1所述的地垫，其中，所述发射器配置成向在安装有所述地垫的交通工具内部设置的可遥控设备发射信号。
11.如权利要求10所述的地垫，其中，所述发射器是蓝牙发射器。
12.如权利要求1所述的地垫，其中，所述发射器和控制单元构成单个芯片上的单个集成电路的一部分。
13.如权利要求1所述的地垫，其中，所述发射器和控制单元构成不同芯片上的不同的集成电路。
14.如权利要求1所述的地垫，其中，所述发射器和控制单元构成单个分段芯片上的不同的集成电路。
15.一种用于控制可遥控的设备的地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；
麦克风，与所述垫部分相邻，并配置成产生表示使用者的语音的模拟信号；
模拟-数字转换器，与所述麦克风相连接，并配置成产生表示所述模拟信号的数字信号；
控制单元，被连接以从所述模拟-数字转换器接收所述数字信号，所述控制单元配置成执行语音识别处理，并且当在所述数字信号中检测到相应的命令时，产生用于控制所述可遥控设备的控制信号；以及
发射器，与所述控制单元相连接，并配置成将所述控制单元产生的所述控制信号无线地发射到可遥控设备。
16.如权利要求15所述的地垫，进一步包括连接到所述发射器的天线。
17.如权利要求15所述的地垫，其中，所述信号包含代码。
18.如权利要求17所述的地垫，其中，所述代码与车库开门装置相对应。
19.如权利要求17所述的地垫，其中，所述代码与对电源进行控制的功率模块相对应，所述电源向位于远处的设备提供功率。
20.一种地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；
定位系统，与所述垫部分相邻，并配置成计算和输出表示位置的第一位置信号；
控制单元，与所述定位系统相连接，并配置成接收所述第一位置信号，以及基于所述第一位置信号输出第二位置信号；以及
发射器，被连接以从所述控制单元接收所述第二位置信号，并配置成向监控站发射所述第二位置信号。
21.如权利要求20所述的地垫，其中，所述控制单元对所述第一信号执行误差检验。
22.如权利要求20所述的地垫，其中，所述控制单元通过过滤多个第一位置信号而计算所述第二位置信号。
23.如权利要求20所述的地垫，其中，所述定位系统是全球定位系统接收器。
24.一种地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；
电机，通过连接部件与所述垫部分相连接，以使得在启动所述电机时，所述垫部分振动，并使得使用者的脚能够感觉到所述振动；以及
控制单元，与所述电机相连接，并配置成周期性地启动所述电机，从而使得使用者保持清醒和警觉。
25.如权利要求24所述的地垫，其中，所述连接部件包括附着到所述电机的轴的凸轮。
26.一种系统，包括：
避免碰撞系统，所述避免碰撞系统安装在交通工具上，并定位和配置成能够检测交通工具后方的物体，所述避免碰撞系统还配置成能够在启动信号的控制下启动和停止；以及
地垫，具有与其相邻的开关，所述开关具有与所述避免碰撞系统相连接的第一端，并能由使用者的脚来操作，以控制所述避免碰撞系统的启动，
其中，所述地垫的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分。
27.如权利要求26所述的系统，其中，所述避免碰撞系统是倒退传感器系统。
28.一种地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；以及
应答器电路，与所述垫部分相邻，并配置成根据从远程设备接收到的探询信号而发射识别信号。
29.一种地垫，包括：
垫部分，所述垫部分的大小和形状适合于汽车驾驶员位置处的地板部分，并包括与所述地板部分对应的缩进部分；以及
与所述垫部分相邻的电路，所述电路包括配置成与无线电子邮件设备通信的收发器、与所述收发器相连接的控制单元、与所述控制单元相连接的存储器、与所述控制单元相连接的声卡、以及与所述声卡相连接的扬声器，所述控制单元配置成对从所述无线电子邮件设备接收的电子邮件执行文本到语音的转换处理，并向所述声卡输出表示所述电子邮件内容的信号，以通过所述扬声器产生表示所述电子邮件内容的能听到的语音信息。
30.如权利要求29所述的地垫，其中，所述收发器是蓝牙收发器。
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