CN104908688A - 车辆主动降噪的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆主动降噪的方法及装置，方法包括：通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。本发明能够实现车辆驾乘空间的主动减噪。

Description

车辆主动降噪的方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车降噪技术，特别是涉及一种车辆主动降噪的方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，汽车发展的越来越智能化，而汽车乘客对车辆的舒适性和安全性也提出了更高的要求。

为了提高车辆驾驶的舒适性和安全性，需要减少车辆噪音对驾乘人员的影响，现有技术的车辆降低驾驶室内噪音的方法，多是通过物理隔断和减少噪声源能量的方式，对车辆进行被动减噪，虽然具有一定的效果，但是因为技术有限，噪音源的噪音已经无法再显著降低，也没有新的有效的物理隔离措施了。

因此，如何在现有的物理隔断和减少噪声源能量的方式的基础上，进一步降低车内的噪音，以提高车辆的舒适性，是有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种车辆主动降噪的方法及装置，能够实现车辆驾乘空间的主动减噪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种车辆主动降噪的方法，包括：

通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

优选的，上述的方法中，所述相关性信息包括：

对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点。

优选的，上述的方法中，所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；

根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。

优选的，上述的方法中，在采集驾驶舱内的噪音信号的步骤之后，还包括：判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回所述采集驾驶舱内的噪音信号的步骤。

优选的，上述的方法中，还包括：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；

在所述比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息的步骤中，直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息。

优选的，上述的方法中，所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种车辆主动降噪的装置，包括：

噪音源采集单元，用于：通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

噪音源频谱分析单元，用于：对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

驾驶舱噪音采集和分析单元，用于：采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

相关性信息单元，用于：比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

消音单元，用于：根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

优选的，上述的装置中，

所述相关性信息包括：对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点；

所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。

优选的，上述的装置中，还包括：

判断单元，用于：在采集驾驶舱内的噪音信号后，判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回继续采集驾驶舱内的噪音信号骤。

优选的，上述的装置中，

还包括记录单元，用于：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；

所述相关性信息单元，还用于：直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息；

所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。

本发明实施例具有以下技术效果：

1)本发明实施例中，通过确认出各噪音源与驾驶舱噪音的相关性，找到驾驶舱噪音的主要产生原因，并根据噪音源的位置和噪音频率，发出对消声音信号以便叠加后抵消噪音源的噪音，从而降低驾驶舱噪音。因此，本发明实施例是主动发出对消声音信号的主动减噪。

2)因为汽车自身噪音源的噪音具有规律性和持久性，本发明实施例主要是分析并对消汽车自身的噪音源的噪音，效果可靠。

3)本发明实施例在不改变车辆物理特性的前提下，缓解了车辆运行过程中噪音对驾乘人员的影响，增加了车辆驾驶的舒适性并延缓了驾乘人员的疲劳性，并且能够重复利。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明装置实施例的结构示意图；

图3是本发明另一个方法实施例的步骤流程图；

图4是本发明波形对消示意图。

具体实施方式

图1是本发明一个方法实施例的步骤流程图，如图1所示，本发明实施例提供一种车辆主动降噪的方法,，包括：

步骤101，通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

步骤102，对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

步骤103，采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

步骤104，比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

步骤105，根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

由上可知，本发明实施例中，通过确认出各噪音源与驾驶舱噪音的相关性，找到驾驶舱噪音的主要产生原因，并根据噪音源的位置和噪音频率，发出对消声音信号以便叠加后抵消噪音源的噪音，从而降低驾驶舱噪音。因此，本发明实施例是主动发出对消声音信号的主动减噪。

在本发明的一个实施例中，所述相关性信息包括：

对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点。该第一阈值例如贡献度大于50％。

在本发明的一个实施例中，所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；

根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。从而，能够确保在目标位置形成波形相反的叠加，从而抵消掉噪音源的噪音，从而降低驾驶舱噪音。

事实上，驾驶舱噪音比较复杂，有一部分来自于车外环境音或车内人员谈话甚至扬声器的音乐，这些都具有偶然性所以无法采取对消措施，而汽车本身的发动机、变速器、轮胎等的噪音则是持续并具有规律性的，因此本发明实施例主要是分析并对消汽车自身的这些噪音源的噪音。

在本发明的一个实施例中，在采集驾驶舱内的噪音信号的步骤之后，还包括：判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回所述采集驾驶舱内的噪音信号的步骤。

该第二阈值是用来判断车内的噪音可接受程度的，如果车内噪音不大，那么就不需要进行主动抵消了。

在本发明的一个实施例中，还包括：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；

在所述比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息的步骤中，直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息。

通过这种方式，可以预先存储不同车辆运行状况的噪音源情况，例如车辆在2档、发动机转速2000转、车速30公里每小时的时候，对应一个发动机的频谱特征信息和一个变速器的频谱特征信息，此事不用再去测量发动机或变速器噪音了，直接读取就可以了，加快了运算速度。

在本发明的一个实施例中，所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。因为目标位置对消声音信号恰好能抵消噪音源的噪音信号，所以理论上目标位置的噪音最低，如果目标位置选在驾驶员位置，那么主要考虑了驾驶员的感受，如果设在了驾驶舱的中间位置，那么是考虑了整个驾驶舱内的所有乘员对噪音的综合感受。

图2是本发明装置实施例的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供一种车辆主动降噪的装置,包括：

噪音源采集单元201，用于：通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

噪音源频谱分析单元202，用于：对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

驾驶舱噪音采集和分析单元203，用于：采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

相关性信息单元204，用于：比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

消音单元205，用于：根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

可见，本发明装置实施例，通过对车辆噪音进行实时分析获得频谱特征，作为系统输入信号对其进行实时运算，采用波形对消的方式实现车辆驾乘空间的主动减噪。

在本发明的一个实施例中，所述相关性信息包括：对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点；

所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。

在本发明的一个实施例中，还包括：判断单元，用于：在采集驾驶舱内的噪音信号后，判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回继续采集驾驶舱内的噪音信号骤。

在本发明的一个实施例中，还包括记录单元，用于：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；所述相关性信息单元，还用于：直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息；所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。

图3是本发明另一个方法实施例的步骤流程图，图4是本发明波形对消示意图。参考图3，给出了车辆主动降噪音系统流程，包括：

a，辆主要噪音源位置安装相关采集传感器采集车辆运行过程中各个部位实时信号数据。其中，传感器可以构成噪音采集系统(分布位置例如：车轮、发动机、变速器、车体、驾驶舱)；

b，对采集的声音信号进行频谱分析，要是通过中央处理器对各个信号进行频谱分析；

c，采集驾驶舱内声波信号进行分析，当噪音值达到预先设定阀值触发算法；具体通过判断驾驶舱信号>阈值？是则触发算法，否则返回“对采集的声音信号进行频谱分析”的步骤；

d，将当前驾驶舱内的实时信号进行深入分析确认噪音主要频率点并确认与外部频率相关性。具体为：分析主要频率点，与各个信号频率对比，看是否能完成相关信号源确认；

e，根据运算结果有控制器驱动车内扬声器发出对消波形对噪音进行消弱，在驾驶舱内预定区域形成弱噪声区域。其是驱动车辆扬声器发射对消波形。对消波形示意如图4所示。

之后，还可以进一步验证效果是否满足要求。

可见，本发明实施例，通过传感器采集外部噪音源如发动机、胎噪、传动机械等，并由对噪音特征进行实时分析并有发生器发出反向波形，利用正负波形反消的原理降低噪音。从而解决了车辆运行过程中噪音对驾乘人员的影响的问题，增加了车辆驾驶的舒适性并延缓了驾乘人员的疲劳性。

因此，本发明实施例能够在不改变车辆物理特性的前提下，有效减少车辆噪音对驾乘人员的影响；本发明实施例能够重复利用，对应不同车型硬件都能兼容，只需要根据不同车型的声学特征的不同进行相关标定，即可达到相应的效果。

由上可知，本发明实施例具有以下优势：

1)本发明实施例中，通过确认出各噪音源与驾驶舱噪音的相关性，找到驾驶舱噪音的主要产生原因，并根据噪音源的位置和噪音频率，发出对消声音信号以便叠加后抵消噪音源的噪音，从而降低驾驶舱噪音。因此，本发明实施例是主动发出对消声音信号的主动减噪。

2)因为汽车自身噪音源的噪音具有规律性和持久性，本发明实施例主要是分析并对消汽车自身的噪音源的噪音，效果可靠。

3)本发明实施例在不改变车辆物理特性的前提下，缓解了车辆运行过程中噪音对驾乘人员的影响，增加了车辆驾驶的舒适性并延缓了驾乘人员的疲劳性，并且能够重复利。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种车辆主动降噪的方法，其特征在于，包括：

通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关性信息包括：

对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；

根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采集驾驶舱内的噪音信号的步骤之后，还包括：判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回所述采集驾驶舱内的噪音信号的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；

在所述比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息的步骤中，直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。

7.一种车辆主动降噪的装置，其特征在于，包括：

噪音源采集单元，用于：通过在噪音源位置设置传感器，采集车辆各噪音源的实时噪音信号数据；

噪音源频谱分析单元，用于：对所述实时噪音信号数据进行频谱分析，获得每个噪音源的对应的频谱特征信息；

驾驶舱噪音采集和分析单元，用于：采集驾驶舱内的噪音信号并进行频谱分析，获得驾驶舱噪音的频谱分布信息；

相关性信息单元，用于：比对所述频谱分布信息和所述频谱特征信息，获得所述驾驶舱噪音与所述噪音源的相关性信息；

消音单元，用于：根据所述相关性信息通过扬声器发出在所述驾驶舱内的目标位置与所述噪音源噪音形成波形对消的对消声音信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述相关性信息包括：对产生所述驾驶舱噪音的贡献大于第一阈值的噪音源和频率点，记为目标噪音源和目标频率点；

所述对消声音信号的频率与所述目标频率点相同，并且具有初始相位；根据所述目标噪音源的位置、所述扬声器的位置、所述驾驶舱内的所述目标位置和所述目标噪音源的当前相位确定所述对消声音信号的所述初始相位，所述初始相位使得所述对消声音信号传播到所述目标位置时与所述目标噪音源的噪音相位相反。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于：在采集驾驶舱内的噪音信号后，判断所述驾驶舱噪音是否大于第二阈值，是则执行后续流程，否则返回继续采集驾驶舱内的噪音信号步骤。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

还包括记录单元，用于：记录每个噪音源的对应的频谱特征信息与噪音采集时车辆运行状况的对应关系；

所述相关性信息单元，还用于：直接根据当前时车辆运行状况调用对应的所述频谱特征信息；

所述驾驶舱内的所述目标位置设置在驾驶员位置或者所述驾驶舱的中间位置。