CN103781005B - 利用信号处理的车辆用麦克风系统及噪音能动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并列处理输入至多个MEMS麦克风的语音信号并且能够去除噪音的麦克风。根据本发明一个方面的利用信号处理的车辆用麦克风，其特征在于，包括：多个麦克风，其设置于车辆内，接收使用者的语音信号及能动噪音去除用信号；信号处理部，其根据频带，分离并处理所述语音信号及所述能动噪音去除用信号；第一数据处理器，其基于被处理的所述能动噪音去除用信号，产生噪音消减信号；以及第二数据处理器，其基于被处理的所述语音信号，处理语音识别或免提通话功能。

Description

利用信号处理的车辆用麦克风系统及噪音能动控制方法

技术领域

本发明涉及一种利用信号处理的车辆用麦克风系统及车辆噪音能动控制方法，尤其涉及通过并列处理输入至频率响应特性优良的多个微电子机械系统（MEMS）麦克风的声音信号，去除噪音的麦克风系统及其控制方法。

背景技术

图1为现有的具备麦克风阵列的车辆用语音识别系统的构成框图。图1中显示的具备有麦克风阵列的车辆用语音识别系统，是通过在车辆内设置麦克风阵列，从周围噪音中无损失地识别出驾驶员的语音，从而提高语音识别率的技术。

如图1所示的只由麦克风阵列构成的系统，在提高语音识别率方面具有一定效果，但在高速行驶时由于发动机噪音及行驶噪音，语音识别率会明显下降。

图2为显示现有车辆的能动噪音控制系统的构成框图。图2中显示的车辆的能动噪音控制系统，是在系统的部分结构发生异常时，通过分析异常内容，重新构成应对该异常状态的能动噪音控制逻辑，以执行噪音控制的技术。

如图2所示的现有的能动噪音控制技术，为了能动噪音控制，利用另外的麦克风，从而具有与免提麦克风重复使用的问题。

发明内容

技术问题

本发明为了解决所述的现有技术的问题，目的在于提供一种使用多个微电子机械系统（MEMS）麦克风的车辆用麦克风系统，以共用以前区分为免提或语音识别及能动噪音去除用的麦克风。

本发明的另一目的在于提供一种车辆用麦克风系统，其利用信号处理方法，使得能够根据使用范围（能动噪音去除：20Hz～200Hz，免提及语音识别：200Hz～6KHz）分离使用输入的语音，车辆特有的发动机噪音及行驶噪音信号。

本发明的目的不限于以上提及的目的，未提及的其他目的，本领域的技术人员可通过以下的记载明确了解。

技术方案

旨在达成所述目的的本发明的一个方面的利用信号处理的车辆用麦克风系统，包括：多个麦克风，其安装于车辆内，接收使用者的语音信号及能动噪音去除用信号；信号处理部，其根据频带分离并处理所述语音信号及所述能动噪音去除用信号；第一数据处理器，其基于处理的所述能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号；以及第二数据处理器，其基于处理的所述使用者的语音信号，处理语音识别或免提通话功能。

根据本发明的一个实施例，所述信号处理部在输入的信号中将20Hz至200Hz频带的信号作为所述能动噪音去除用信号处理，将200Hz至6KHz频带的信号作为所述语音信号分离并处理。

根据本发明的一个实施例，所述第一数据处理器在有通过多媒体数据处理器输出的多媒体信号时，将所述噪音消减信号合成(merge)于所述多媒体信号并输出。

根据本发明的一个实施例，所述多个麦克风安装于车辆各座位的顶棚，实时接收驾驶员或乘客的命令或通话内容。

另外，根据本发明的一个方面的利用信号处理的车辆用麦克风系统还包括：使用者界面，其接收对能动噪音去除功能（以下简称为第一功能）和免提或语音识别功能（以下简称为第二功能）的选择输入；控制部，其根据选择输入控制所述信号处理部，使得同时处理所述第一功能和所述第二功能，或只处理其中某一者。

技术效果

如上所述，根据本发明，能够消减车辆的发动机噪音或行驶噪音，因此能够提高语音识别率及通话品质。

并且，根据本发明，其有益效果是由于共用能动噪音用麦克风和免提用麦克风，因此能够节减麦克风数量。

附图说明

图1为现有的具备麦克风阵列(microphone array)的车辆用语音识别系统的构成框图；

图2为显示现有车辆的能动噪音控制系统的构成框图；

图3为显示适用本发明的车辆用麦克风系统的一个实施例的结构图；

图4为显示本发明的车辆用麦克风系统的简要构成的结构框图；

图5为显示本发明的另一个方面的利用信号处理的能动噪音控制方法的流程图。

具体实施方式

参照附图及与其一同详细说明的后述的实施例，本发明的优点及特征，以及达成其的方法将会明确。但是，本发明并非限定于以下公开的实施例，而是以互不相同的多种形态体现，本实施例仅仅使本发明的公开更加完整，是为了使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易理解发明的范畴而提供的，本发明由权利要求书的范畴所定义。另外，本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非要限定本发明。在本说明书中，只要在句子中未特别言及，单数型也包括复数型。

下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例。首先，在向各附图的构成要素赋予附图标记时，关于同一构成要素，即使标记于不同附图，也用相同标记表示。而且说明本发明时，若对有关的公知结构或者功能的具体说明使本发明宗旨变得模糊，则省略该说明。

下面参照图4，说明根据本发明的一个方面的利用信号处理的车辆用麦克风系统。

如图4所示，根据本发明的一个方面的利用信号处理的麦克风系统包括：多个麦克风410，其安装于车辆内，接收使用者的语音信号及能动噪音去除用信号；信号处理部430，其根据频带，分离并处理所述语音信号及所述能动噪音去除用信号；第二数据处理器440，其基于经过处理的所述语音信号，处理语音识别或免提通话功能；第一数据处理器450，其基于经过处理的能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号。

在此，麦克风410为频率响应特性优良的微电子机械系统(以下简称MEMS)麦克风，如图3所示，安装于车辆内各座位的顶棚，实时接收驾驶员或乘客的语音命令语及通话内容，并且接收乘客位置的发动机噪音及行驶噪音实时处理。

即，在本发明中其特征在于：使用多个MEMS麦克风，以共用以前区分为免提或语音识别及能动噪音去除用的麦克风。多个MEMS麦克风同时接收使用者的语音及所安装的位置周边的噪音。

输入的语音信号及能动噪音去除用信号（包括发动机噪音或行驶噪音等周边噪音）在输入侧转换器420中转换成具有频带的语音数据。

转换的语音数据在信号处理部430中根据频带分离并处理，根据频带分别传送至用于处理语音输出及通话输出的第二数据处理器440，及用于处理能动噪音信号的第一数据处理器450。

根据一实施例，信号处理部430能够在输入的信号中，将20Hz至200Hz频带的信号作为能动噪音去除用信号处理，将200Hz至6KHz频带的信号作为语音信号分离并处理。

第二数据处理器440为了根据输入的信号，处理语音输出或通话输出而执行控制，执行免提或语音识别功能。

第一数据处理器450根据已定义的能动噪音控制逻辑，基于从信号处理部430传送的能动噪音去除用信号，对车辆室内噪音执行能动噪音控制。具体而言，第一数据处理器450控制使得基于能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号（反相音波）并放大，通过扬声器输出。例如，第一数据处理器450在有通过多媒体数据处理器输出的多媒体信号时，能够控制使得将生成的反相音波合成（merge）于所述多媒体信号并通过扬声器输出。

合成的多媒体信号及反相音波转换成模拟信号并输出，为此输出侧的转换器480将多媒体信号及反相音波分别转换成模拟信号。

另外，根据本发明的一个方面的利用信号处理的麦克风系统还能够还包括：使用者界面460，其接收对能动噪音去除功能（以下简称为第一功能）和免提或语音识别功能（以下简称为第二功能）的选择输入；控制部470，控制所述信号处理部430，使其根据选择输入，同时处理所述第一功能和所述第二功能，或只处理其中某一个。

例如，在使用者界面460只选择了能动噪音去除功能的情况下，多个麦克风410实施接收的信号通过输入侧转换器420转换成数字数据，并传送至信号处理部430，数字数据在信号处理部430，只有200Hz以下的频带被处理，并传送至用于能动噪音去除的第一数据处理器450。

在第一数据处理器450，产生用于去除噪音的反相音波，在有通过多媒体处理器输出的多媒体信号的情况下，产生的反相音波及所述多媒体信号，在输出侧转换器480分别转换成模拟信号，转换成的各个信号被合成并通过输出部490输出。

如上所述，根据本发明，再生现有的多媒体信号的同时，能够通过扬声器实时再生可衰减发动机噪音及行驶噪音的音源，以消减发动机噪音及行驶噪音。

根据另一实施例，在使用者界面460不仅能动噪音去除功能，免提通话及语音识别功能均被选择时，从多个麦克风410实时接收到的信号通过输入侧转换器420转换成数字数据，并传送至信号处理部430，数字数据在信号处理部430中，200Hz以下的频带经过处理，并传送至用于去除能动噪音的第一数据处理器450；200Hz以上频带的信号经过处理，传送至用于语音输出及通话输出的第二数据处理器440。

然后，衰减发动机噪音及行驶噪音的过程与前述内容相同，因此省略对其具体说明。

参照图5，说明本发明的利用信号处理的能动噪音控制方法。图5为显示本发明的另一个方面的利用信号处理的能动噪音控制方法的流程图。

在步骤S10中，输入使用者的选择。使用者能够对能动噪音去除功能（以下简称为第一功能），及免提或语音识别功能（以下简称为第二功能）进行选择，可以选择只使用所述第一功能，或选择同时使用所述第一功能及所述第二功能。

只使用第一功能（能动噪音去除功能）

在步骤S21中，多个麦克风实时接收信号。在此，输入的信号中在周边发生的噪音占其中大部分。

在步骤S31中，接收声音的模拟噪音信号，根据其频带经过分离处理，通过模数（ADC）转换器转换成数字(digital)信号。转换成的数字信号中，200Hz以下频带的信号传送至用于能动噪音去除的第一数据处理器。

在步骤S41中，在第一数据处理器中合成对应于所述数字信号的能动噪音去除信号。例如，第一数据处理器控制使得基于能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号（反相音波）并放大，通过扬声器输出。

在步骤S51中，如果有通过多媒体数据处理器输出的多媒体信号，则能够控制使得生成的反相音波合成（merge）于所述多媒体信号，通过扬声器输出。

同时使用第一功能及第二功能（免提及语音识别功能）

在步骤S23中，多个麦克风实时接收信号。在此，输入的信号包括在周边发生的噪音及使用者的语音信号。

在步骤S33中，接收声音的模拟信号，根据其频带经过分离处理，通过模数（ADC）转换器转换成数字信号。转换成的数字信号中，200Hz以下频带的信号传送至用于去除能动噪音的第一数据处理器，200Hz至6KHz频带的信号被分离成语音信号，以转换成数字信号。

在步骤S43中，在第一数据处理器中合成对应于所述200Hz以下频带数字信号的能动噪音去除信号。例如，第一数据处理器控制使得基于能动噪音去除用信号生成噪音消减信号（反相音波）并放大，通过扬声器输出。

并且，第二数据处理器处理所述200Hz至6KHz频带的数字信号，执行语音识别或免提功能。此时，在步骤S53中在所述第一数据处理器中合成的能动噪音去除用信号，同时通过扬声器输出，在语音处理识别及进行免提通话方面，提供得到改善的识别率及通话品质。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。本发明的保护范围应根据权利要求书范围进行解释，在与之同等范围内的所有技术思想，应解释为包括于本发明的权利范围。

Claims (6)

1.一种利用信号处理的车辆用麦克风系统，其特征在于，包括：

多个麦克风，其安装于车辆内，接收使用者的语音信号及能动噪音去除用信号；

信号处理部，其根据频带分离并处理作为通过所述多个麦克风输入的信号的所述语音信号及所述能动噪音去除用信号；

第一数据处理器，其基于通过所述信号处理部处理的所述能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号；

第二数据处理器，其基于通过所述信号处理部处理的所述使用者的语音信号，处理语音识别或免提通话功能；

使用者界面，其接收对能动噪音去除功能和免提或语音识别功能的选择输入；以及

控制部，其根据选择输入控制所述信号处理部，使得同时处理所述能动噪音去除功能及所述免提或语音识别功能，或只处理其中某一者，

所述第一数据处理器，在有通过多媒体数据处理器输出的多媒体信号时，将所述噪音消减信号合成于所述多媒体信号并输出，通过扬声器实时再生用于衰减发动机噪音及行驶噪音的音源以消减发动机噪音及行驶噪音。

2.根据权利要求1所述的利用信号处理的车辆用麦克风系统，其特征在于：

所述信号处理部，在输入的信号中，将20Hz至200Hz频带的信号作为所述能动噪音去除用信号处理，将200Hz至6KHz频带的信号作为所述语音信号分离并处理。

3.根据权利要求1所述的利用信号处理的车辆用麦克风系统，其特征在于：

所述多个麦克风，安装于车辆各座位的顶棚，实时接收驾驶员或乘客的命令或通话内容。

4.一种车辆噪音能动控制方法，其作为利用信号处理能动控制车辆噪音的方法，其特征在于，包括：

通过安装于车辆内的多个麦克风，接收使用者的语音信号及能动噪音去除用信号的步骤；

根据频带分离并处理作为通过所述多个麦克风输入的信号的所述语音信号及所述能动噪音去除用信号的步骤；

基于在进行处理的所述步骤经过处理的所述能动噪音去除用信号，生成噪音消减信号的第一处理步骤；以及

基于在进行处理的所述步骤经过处理的所述使用者的语音信号，处理语音识别或免提通话功能的第二处理步骤；

接收对能动噪音去除功能和免提或语音识别功能的选择输入的步骤；以及

只有对所述能动噪音去除功能的选择输入时，只执行所述第一处理步骤，而在有对所述能动噪音去除功能和所述免提或语音识别功能的选择输入时，执行所述第一处理步骤及所述第二处理步骤的步骤，

所述第一处理步骤具体是，在有通过多媒体数据处理器输出的多媒体信号时，将所述噪音消减信号合成于所述多媒体信号并输出，通过扬声器实时再生用于衰减发动机噪音及行驶噪音的音源以消减发动机噪音及行驶噪音。

5.根据权利要求4所述的利用信号处理的车辆噪音能动控制方法，其特征在于：

所述根据频带分离并处理所述语音信号及所述能动噪音去除用信号的步骤具体是，在输入的信号中，将20Hz至200Hz频带的信号作为所述能动噪音去除用信号处理，将200Hz至6KHz频带的信号作为所述语音信号分离并处理。

6.根据权利要求4所述的利用信号处理的车辆噪音能动控制方法，其特征在于：

所述多个麦克风，安装于车辆各座位的顶棚，实时接收驾驶员或乘客的命令或通话内容。