CN105074813B - 车辆中的前方扬声器噪声消除 - Google Patents

Abstract

公开了消除车辆中的噪声的系统和方法。第一扬声器被定位在车辆的方向盘的前方。第一扬声器生成被配置成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第一信号。第二扬声器被定位在方向盘的前方。第二扬声器生成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第二信号。第一扬声器和第二扬声器能够彼此独立地生成第一信号和第二信号。

Description

车辆中的前方扬声器噪声消除

技术领域

本公开涉及噪声消除，并且更具体地，涉及汽车的乘客舱以内的发动机和其它不理想的噪声的减小。

背景技术

机动车辆被设计用于效率和高性能。提供加速和操控性的发动机和变速器可生成减少驾驶体验的不理想的声音。例如，发动机可以产生不能由传统的噪声对策容易地使之安静的高频噪声。高频噪声的音调随发动机的每分钟转数(rpm)改变，并且取决于乘客的椅子的位置、高度和车辆内的姿势不同地影响乘客。

发明内容

在特定的实施例中，一种装置包括定位在车辆的方向盘的前方的第一扬声器。第一扬声器生成被配置成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第一信号。第二扬声器被定位在方向盘的前方。第二扬声器生成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第二信号。

在另一个实施例中，一种装置包括定位在车辆的方向盘的前方的扬声器。该扬声器被配置成响应于控制信号而生成噪声消除信号以声学地消除由车辆的操作产生的噪声。该装置进一步包括多个麦克风。多个麦克风中的每一个麦克风被配置成将感应到的声音转换成多个输入信号中的一个输入信号。与扬声器和多个麦克风连通的控制器被配置成接收多个输入信号。控制器执行主动的噪声消除算法，以产生该控制信号。

在另一个实施例中，一种消除车辆中的噪声的方法包括将第一扬声器定位在车辆的方向盘的前方。第一扬声器生成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第一信号。第二扬声器被定位在方向盘的前方。第二扬声器生成声学地消除由车辆的操作产生的噪声的第二信号。

将扬声器定位在车辆以内的前方有利于噪声消除过程的独立和本地化的控制。当与后方放置的扬声器和传感器麦克风结合使用时，前方定位的扬声器提供控制从而在足够大以适应具有不同的高度、座椅位置和姿势的乘客的空间区域中消除达到和超过180赫兹(Hz)的正弦噪音。因为每个扬声器控制器从多个麦克风接收输入，相对少的麦克风可以被用来产生期望的声学结果。主动噪声消除系统的实施例产生了大的噪声消除区域。例如，在车辆中的噪声消除区域跨四个座位具有围绕每个座位的宽的消噪缓冲区。大的消除区域最小化空间挑战以及传统上归因于具有不同高度和姿态的乘客的噪声变化。主动的声音管理系统的实施例进一步降低对其它噪音对策的依赖，从而使制造商能够生产更轻且更有效率的车辆，具有改进的声音和性能特性，有助于更好的驾驶体验。

特征化实施例的这些和其它优点和特征于所附和构成本发明另一部分的权利要求中阐明。然而，为了更好地理解本发明，以及通过其使用获得的优点和目的，应参考附图和在其中描述了示例性实施例的伴随的描述性内容。

附图说明

图1是具有低频能力的被定位在汽车的方向盘的前方的扬声器的主动声音管理系统的实施例的横截面示图；

图2是具有多个扬声器的主动声音管理系统的框图，每个扬声器由被配置成从多个麦克风接收多个输入的控制器所驱动；以及

图3是使用前方定位的扬声器消除在汽车客舱中的正弦高频噪声的方法的实施例的流程。

具体实施方式

主动声音管理系统的实施例包括位于方向盘的前方的(诸如在车辆的仪表面板以内)具有噪声消除能力的扬声器。前方的扬声器布置增大了可以在充分大的空间区域上被消除的噪声的频率范围。用于扬声器的控制器在车辆的声音系统以内操作并且连续地接收关于发动机噪声的信息。同时间，每个扬声器控制器从车辆客舱中的多个麦克风同时接收输入。目标发动机的噪声的波特性被确定。声学上相反的信号由每个扬声器独立地生成以消除检测到的声音，从而减少在客舱中不想要的发动机噪音。主动声音管理系统连续地且自动地操作。

将扬声器定位在仪表面板的顶上提供了噪声消除过程的独立和本地化的控制。前方定位的扬声器可以被使用允许个体扬声器或者扬声器组的独立控制的自适应的、主动的声音管理算法的控制器所驱动。当与后方定位的扬声器和传感器麦克风结合使用时，一个实施例的前方定位的扬声器提供了足够的控制以在大空间区域上消除大于180Hz的正弦谐波频率噪声。前方定位的扬声器提供了额外的自由度以用于消除不想要的噪声。通过有助于整个扬声器组的噪声消除，前方定位的扬声器补充其它扬声器(被定位在方向盘的后方)。主动噪声消除系统的实施例因而实现了上频率范围噪声消除。

主动噪声消除系统的特定实施例创建了大的噪声消除区域。例如，示例的噪声消除区域跨四个座位具有围绕每个座位的宽的消噪缓冲区。扬声器被安装在车辆的仪表面板的顶表面的中间、左和右手侧上，以同时在跨所有的四个座位的区域中消除高频噪声(例如，包括且超过180Hz)。

主动的声音管理系统的实施例降低对其它噪音对策的依赖，从而使制造商能够生产更轻且更有效率的车辆，具有改进的声音和性能特性，有助于更好的驾驶体验。

图1是具有被定位在方向盘110的前方的扬声器104、106、108的主动声音管理系统100的实施例的横截面示图。前方的扬声器104、106、108包括低频或具有低音能力的扬声器，并且生成被配置成声学地消除由汽车102的操作产生的噪声的相应的噪声消除信号。

如图1所示，第一扬声器104被定位在仪表面板112的顶部的驾驶者侧。第二扬声器106被定位在仪表面板112的顶部的中间。第三扬声器108被定位在仪表面板112的顶部的乘客侧。主动声音管理系统100附加地包括被定位在方向盘110的后方的扬声器114、116、118、120、122，如由虚线124所指定的。扬声器114、116位于与前座位126、128相邻并且扬声器118、120被定位为与后座位130、132相邻。后扬声器122被定位在汽车102的后面。扬声器114、116、118、120、122生成被配置成声学地消除由汽车102的操作产生的噪声的噪声消除信号。这样的汽车噪声由汽车102的发动机和/或变速器134产生。一个实施例的噪声消除信号被配置成在大空间区域中声学地消除达到且超过180Hz的正弦频率噪声。

扬声器104、106、108、114、116、118、120、122的每个均从分布在汽车102的客舱内部的多个麦克风138、140、142、144接收输入。例如，图1的麦克风138、140、142、144被定位在接近座位126、128、130、132的顶蓬(headliner)上。麦克风138、140、142、144接近顶蓬的定位有助于确定改变高频和低频水平以及它们相关联的图样。麦克风138、140、142、144连续地监听并且将声音转换成提供至与每个扬声器104、106、108、114、116、118、120、122连通的一个或多个控制器的输入信号。输入被主动声音管理算法使用来对噪声消除信号做出调节。虽然图1所示的四个麦克风138、140、142、144与用于每个扬声器104、106、108、114、116、118、120、122的控制器连通，其它实施例包括来自更多或更少的麦克风和扬声器的输入。

主动声音管理系统100生成与每个座位126、128、130、132相关联的大的噪声消除区域148、150、152、154。噪声消除区域148、150、152、154比接近于麦克风138、140、142、144被生成的较小的噪声消除区域160、162、164、166相对更大。噪声消除区域148、150、152、154减小空间挑战以及传统上归因于具有不同高度、座椅位置和姿态的乘客的噪声变化。例如，噪声消除区域148、150、152、154每个均可以具有比在其中呈现大约180Hz的噪声消除频率的七又二分之一英寸更大的空间大小(例如，高度、宽度和/或长度)。例如，在180Hz处，噪声消除的区域可以具有比波长的十分之一更长的大小。在另一频率处，具有大于一英尺的示例的空间大小的噪声消除区域可以被实现。

虽然如图1所示的前方的扬声器104、106、108被定位在仪表面板112的顶上，另一实施例的前方的扬声器可以附加地或替代地包括在方向盘110的前方的其它位置中的扬声器，诸如在仪表盘中、在踢板中、在底板中、在A柱位置156处或者在鱼翅位置158处。

图1因而示出了减小汽车中的不想要的客舱噪声的主动声音管理系统100。至少两个扬声器104、106、108被定位在客舱的前方的部分以产生适应乘客在客舱以内的移动并且考虑不同高度的乘客的相对大的噪声消除区域148、150、152、154。噪声消除区域148、150、152、154减小空间挑战以及传统上归因于具有不同高度和姿态的乘客的噪声变化。扬声器104、106、108可以用作能够产生期望的音频同时附加地生成噪声消除信号的声音系统的部分。在主动声音管理系统100中，前方的扬声器104、106、108的独立操作补充其它扬声器114、116、118、120、122的噪声消除操作，从而连续地监听并且消除甚至高频噪声。

图2示出了具有多个扬声器202、204的主动声音管理系统200的框图，每个扬声器由被配置成从多个麦克风214、216接收多个输入的控制器所驱动。主动声音管理系统200可以与图1的主动声音管理系统100相似。第一和第二扬声器202、204可以与图1的前方的扬声器104、106相似。例如，第一和第二扬声器202、204可以包括低频或者具有低音能力的扬声器。示例的低频扬声器具有小于180Hz的输出。

根据特定的实施例，第一和第二扬声器202、204独立地操作以生成相应的噪声消除信号。因此，每个扬声器202、204相应地由第一和第二控制器206、208驱动。更特定地，第一控制器206执行主动声音管理算法210以在第一扬声器202处生成第一噪声消除信号。第二控制器208执行主动声音管理算法212以在第二扬声器212处生成第二噪声消除信号。

第一和第二控制器206、208的每一个均从第一和第二麦克风214、216接收输入。第一和第二麦克风214、216与图1的麦克风138、140、142、144相似。虽然图2中所示的第一和第二麦克风214、216与第一和第二控制器206、208连通，其它实施例包括来自多于或少于两个麦克风的输入。第一和第二麦克风214、216可以被定位在接近汽车的顶蓬，有助于确定改变频率级和图样。第一和第二控制器206、208(以及第一和第二扬声器202、204)附加地从汽车的发动机和/或传动箱接收发动机噪声消除信息218。发动机噪声消除信息218经由监视发动机的性能特性的传感器中继到控制器206、208，该性能特性诸如为每分钟转数(rpm)或分贝级。图2的发动机噪声消除信息218与第一和第二麦克风214、216的信息分别地感应。然而，另一个实施例使用麦克风来感应发动机噪声，而没有直接从监视发动机操作的传感器传输的信息。

使得每个扬声器能够作为独立的噪声消除机构而操作允许高频正弦频率被消除。每个扬声器的控制器处理来自所有的麦克风214、216的输入信号。从所有的麦克风214、216接收输入使得多个输入信号能够被一起加权和处理。可替代地，根据特定的实施例，第一和第二扬声器202、204有时连同彼此操作，例如，以单声道驱动。例如，可能存在减小自由度是有利的的情况，诸如存在可能使用大量的功率却具有相对小的噪声消除的过多潜在方案的情况。示例的情况是来自扬声器202、204的输出被自动地确定为彼此抵触地工作，例如，彼此抵消。在这样的情形下，扬声器的操作被配置成以配对的、非自主模式(自动的重新配置是当前的研究课题并且不应被公开)操作。

根据特定的实施例，第一和第二扬声器202、204被可替代地或附加地使用主控制器220控制。在第一和第二控制器206、208存在的情况下，主控制器220修改或调谐输出波长特性，或以其它方式调整由第一和第二控制器206、208做出的信号计算。例如，主控制器220可以作用以在某预定义的条件下(诸如门被打开)关闭所有的扬声器。主控制器220对感应到的声音数据自动地做出反应，并且附加地或替代地使用从汽车环境中的测试收集的实证结果。

图2因而示出了包括多个扬声器202、204的装置，每个扬声器由被配置成从多个麦克风214、216接收信号的控制器所驱动。因为每个扬声器控制器从多个麦克风接收输入(与从单个麦克风接收输入的每个扬声器控制器或者扬声器控制器对相反)，更少的麦克风被用来产生期望的声学结果。当与后方定位的扬声器和传感器麦克风结合使用时，前方定位的扬声器提供控制以在相对大的空间区域中消除达到和超过180Hz的正弦噪声。

图3是使用前方定位的扬声器消除在汽车客舱中的正弦噪声的方法的实施例的流程300。该方法由图1的示例的主动声音管理系统100执行。更加特定地，转向流程300，在302扬声器被定位在方向盘的前方。例如，图1的第一、第二和第三扬声器104、106、108相对于方向盘110被安装在虚线124的前方。

在304，扬声器被连接至从多个声音感应麦克风接收输入信号的控制器。如图1所示，第一、第二和第三扬声器104、106、108中的每一个具有从麦克风138、140、142、144中的两个、三个或所有麦克风接收输入的控制器。类似地，在前方的扬声器104、106、108的后方的扬声器114、116、118、120、122中的每一个扬声器具有从多个麦克风138、140、142、144接收输入的控制器。

在306，扬声器控制器被编程以独立地执行主动声音管理算法以消除汽车客舱以内的不期望的噪声。例如，主动声音管理算法针对图1的扬声器104、106、108、114、116、118、120、122中的每一个扬声器被执行。主动声音管理算法的独立执行有助于当噪声级在每个区域中不同时在客舱中的不同空间区域处实现噪声消除的增加的自由度。

在308，扬声器控制器接收麦克风和发动机噪声信息。在图1中，扬声器104、106、108、114、116、118、120、122具有从麦克风138、140、142、144接收输入的控制器。扬声器控制器附加地从车辆的其它区域接收输入，包括与源自发动机或变速器的噪声相关联的信息。

在310，扬声器控制器被编程或以其它方式被配置成使得它们的输出可以被调节。虽然每个扬声器控制器根据主动声音管理算法独立地操作以消除噪声，特定的实施例可以基于扬声器的共同的输出调节一个或多个扬声器。该调节可以包括修改从一个或多个扬声器输出的噪声消除信号的波特性。

在312，扬声器控制器独立地且连续地产生噪声消除信号。例如，图1的扬声器104、106、108、114、116、118、120、122生成与由麦克风138、140、142、144检测到并且由发动机产生的噪声声学上相反的噪声消除信号。主动声音管理系统循环返回至308以连续地且自动地消除噪声。

图3因而示出了使用被定位在车辆的前方客舱的具有低频能力的扬声器的噪声消除的方法。例如，将扬声器定位在仪表面板上提供了噪声消除过程的独立和本地化的控制。主动声音管理处理降低对其它噪音对策的依赖，从而使制造商能够生产更轻且更有效率的车辆，具有改进的声音和性能特性，有助于更好的驾驶体验。

本领域技术人员可以做出对本文公开的具体装置和技术的若干使用和修改并且从本文公开的具体装置和技术离开，而不偏离本发明构思。因此，公开的实施例应当被理解为包括由本文公开的装置和技术所提供或具备的每一个新颖特征和特征的新颖组合，并且仅由所附权利要求和其等同物的范围所限制。

Claims (16)

1.一种消除车辆中的噪声的装置，包括：

第一扬声器，被定位在车辆的方向盘的前方，所述第一扬声器生成被配置成声学地消除由所述车辆的操作产生的噪声的第一信号；

第二扬声器，被定位在所述方向盘的前方，所述第二扬声器生成声学地消除由所述车辆的所述操作产生的所述噪声的第二信号；

第一控制器，被配置成执行主动声音管理算法以生成用于所述第一扬声器的第一噪声消除信号；

第二控制器，被配置成执行主动声音管理算法以生成用于所述第二扬声器的第二噪声消除信号；以及

主控制器，被配置成调整所述第一控制器和所述第二控制器的信号计算，

其中所述装置被配置为使得所述第一扬声器和所述第二扬声器能够以单声道驱动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器是具有低频能力的扬声器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一信号和所述第二信号中的至少一个信号在包括大于七又二分之一英寸长的大小的区域中生成高于180赫兹的频率。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器彼此独立地生成所述第一信号和所述第二信号。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括多个麦克风，所述多个麦克风被配置成将感应到的声音转换成多个输入信号，其中所述第一控制器和所述第二控制器中的每一个控制器从所述多个麦克风接收所述多个输入信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一控制器和所述第二控制器接收发动机噪声消除信息。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器中的至少一个扬声器被定位在仪表面板、仪表盘、踢板、底板、鱼翅位置和A柱位置中的至少一个中。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器选择性地在非自主模式中操作。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一信号和所述第二信号根据感应到的声音被连续地调节。

10.一种消除车辆中的噪声的方法，所述方法包括：

定位第一扬声器在车辆的方向盘的前方，所述第一扬声器生成声学地消除由所述车辆的操作产生的噪声的第一信号；

定位第二扬声器在所述方向盘的前方，所述第二扬声器生成声学地消除由所述车辆的所述操作产生的所述噪声的第二信号；

使用第一控制器执行主动声音管理算法以生成用于所述第一扬声器的第一噪声消除信号；

使用第二控制器执行主动声音管理算法以生成用于所述第二扬声器的第二噪声消除信号；

使用主控制器调整所述第一控制器和所述第二控制器的信号计算，

其中所述第一扬声器和所述第二扬声器能够以单声道驱动。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括彼此独立地生成所述第一信号和所述第二信号。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器是具有低频能力的扬声器。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括从多个麦克风接收多个输入信号，所述多个麦克风被配置成将感应到的声音转化成所述多个输入信号。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括接收发动机噪声消除信息。

15.根据权利要求10所述的方法，其中定位所述第一扬声器进一步包括定位所述第一扬声器在仪表面板、仪表盘、踢板、底板、鱼翅位置和A柱位置中的至少一个中。

16.根据权利要求10所述的方法，进一步包括根据感应到的声音连续地调节所述第一信号和所述第二信号。