CN105667432A - 一种汽车主动降噪方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车主动降噪方法及系统，所述汽车主动降噪方法包括：通过设置于汽车座椅里的压力传感器检测车厢内人员所坐的位置；通过设置于车厢内不同位置的麦克风采集车厢内的音源；估算出车厢内人员所坐位置的中心区域；开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。本发明采用汽车音响系统进行主动降噪，有效降低车厢内人员乘坐位置的噪声，提高了乘坐品质。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术，特别是涉及一种汽车主动降噪方法及系统。
背景技术
汽车的噪音主要来自于路噪、胎噪、风噪和发动机噪音等几个方面，汽车车厢内的噪音控制，是汽车技术中很重要的一部分，特别是对中、高级轿车，对车厢噪音控制都具有很高的要求。而现有技术中，汽车车厢内的噪音抑制主要是通过改善车厢密封性、底盘的减震系统、发动机舱的隔音效果以及选用静音轮胎等。上述技术均属于被动降噪技术，其确实能减少车厢内的噪音分贝，但其降噪的程度有限，特别是在汽车高速行驶时，车厢内的噪音仍然很强烈。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车主动降噪方法，用于进一步降低汽车车厢内的噪音，提高乘客的乘坐舒适性。
本发明是这样实现的：
一种汽车主动降噪方法，包括：
判断汽车当前行驶速度是否超过预设阈值，若是，则进行主动降噪，若否，则不进行主动降噪，主动降噪包括以下步骤：
向预设于汽车车门密封胶条内的充气气囊充气，提高车门隔音性；
通过设置于汽车座椅里的压力传感器检测车厢内人员所坐的位置；
通过设置于车厢内不同位置的麦克风采集车厢内的音源；
估算出车厢内人员所坐位置的中心区域；
开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
进一步的，开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之前，还包括：
根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声；
计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；以及
分析所述噪声的频谱图；
所述开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪，包括：
开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
进一步的，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上。
进一步的，所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。
进一步的，在所述开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之后，还包括：
获取汽车当前行驶车速；
查询该汽车车速与风噪的对照表，获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪；
控制汽车音响系统各扬声器产生与所述风噪频率和幅值相同但相位相差180度的抑制波进行主动风噪抑制。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案为：
一种汽车主动降噪系统，包括：
设置于车厢内不同位置的麦克风，用于采集车厢内的音源；
设置于汽车座椅里的压力传感器，用于检测车厢内人员所坐的位置；
设置于汽车车门密封胶条内的充气气囊，充气气囊连接于气源；
控制单元，连接于所述麦克风和压力传感器，用于当汽车当前行驶速度超过预设阈值时进行主动降噪，所述主动包括：
估算出车厢内人员所坐位置的中心区域，以及控制汽车音响系统对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
进一步的，所述控制单元包括音源分析模块和计算模块；
所述音源分析模块用于根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声和计算噪声的频谱图；
所述计算模块用于计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；
所述汽车音响系统包括声场中心位置调整单元和噪声抑制声产生单元；
所述声场中心位置调整单元用于开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
所述噪声抑制声产生单元用于产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
进一步的，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上。
进一步的，所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。
进一步的，所述控制单元还用于获取汽车当前行驶车速，查询该汽车车速与风噪的对照表，获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪，以及控制汽车音响系统各扬声器产生与所述风噪频率和幅值相同但相位相差180度的抑制波进行主动风噪抑制。
本发明的有益效果为：本发明在汽车超过一定速度时进行主动降噪，通过提高车门的隔音性，提高隔音效果，以及通过设置于座椅内的压力传感器来检测车厢内人员的位置，通过麦克风检测车厢内的音源，并通过汽车音响系统对车内人员所在位置进行主动降噪，本发明降噪方法中，音响的降噪设置可根据车内人员的个数和所坐的位置进行灵活的调整，可明显降低车内人员所在位置的噪声，提高汽车的乘坐品质；本发明降噪过程可自动进行，无需人工操作，使用智能、便捷。
附图说明
图1为本发明一实施方式汽车主动降噪方法的流程图；
图2为本发明另一实施方式汽车主动降噪系统的模块框图。
标号说明：
10、控制单元；20、麦克风；30汽车音响系统；40、压力传感器；50、充气气囊。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明实施方式，一种汽车主动降噪方法，包括：
判断汽车当前行驶速度是否超过预设阈值，若是，则进行主动降噪，若否，则不进行主动降噪，其中，所述预设阈值为60千米每小时，主动降噪包括以下步骤：
S1、向预设于汽车车门密封胶条内的充气气囊充气，提高车门隔音性；
S2、通过设置于汽车座椅里的压力传感器检测车厢内人员所坐的位置；
S3、通过设置于车厢内不同位置的麦克风采集车厢内的音源；
S4、估算出车厢内人员所坐位置的中心区域；
S5、开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
本实施方式汽车主动降噪方法为主动降噪，其首先对汽车的车门密封胶条进行了改进，现有的密封胶条是通过胶条的弹性力起车门密封作用，因此密封效果不限，导致隔音效果不佳。在本实施方式中，在每个车门的密封胶条的空腔内设置有可充放气的充气气囊，每个充气气囊连接于气源，当车速超过预设阈值时(此时汽车的风噪会比较大)，控制气源对充气气囊充气，从而提高车门与车身的密封性和隔音效果。并且，在本实施方式中，主动降噪还利用置于座椅内的压力传感器来检测车厢内人员的位置，通过麦克风检测车厢内的音源，(音源包括了人的声音和噪声)，其中，麦克风的个数为大于等于四个，麦克风设置于车厢内不同的位置，优选的，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上。所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。本实施方式通过汽车音响系统对车内人员所在位置进行主动降噪，本发明降噪方法中，音响的降噪设置可根据车内人员的个数和所坐的位置进行灵活的调整，可明显降低车内人员所在位置的噪声，提高汽车的乘坐品质；本发明降噪过程可自动进行，无需人工操作，使用智能、便捷。
在本实施方式中，在所述S5、开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之前，还包括：
根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声；
计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；以及
分析所述噪声的频谱图；
所述开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪，包括：
开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
因此，在本实施方式中所采用的降噪方式有别于其他的音频降噪，本实施方式不是以整个车厢为降噪的对象，而是以车厢内人员所在的位置为降噪对象，即如果车内只有驾驶员一个人，则只分析驾员座区别的噪声，并以该区域作为音响系统降噪的对象，如果车厢内只有驾驶座和副驾驶座有人员，则以第一排座椅所在的区域为降噪区域。本发明的降噪方法中音响系统的降噪设置是随着车厢内的人员分布不同和噪声的变化而变化，从而大大提高了降噪设置的灵活性以及大大提高了人员所在位置的降噪效果，提升了汽车的乘坐品质。
因人的声音和车内的噪声的频率是有明显的区别，因此通过对采集的音源进行频谱分析可区别出音源中的人声和噪声。
因此，所述根据不同麦克风所采集到的人的声音也可计算出车内人员所在位置，具体可包括以下步骤：
分析各麦克风所采集到的人的声音的频谱；
计算出各麦克风中频率相同的人的声音的采集时间点；
根据各麦克风的设置位置以及同一频率的人的声音的采集时间差计算出该频率的人声所在的位置。
其中，人的发声频率在100Hz(男低音)到10000Hz(女高音)范围内，而人在车厢内说话的频率主要是集中在250Hz至750Hz，而噪声的频率是比较连续且不在上述频率范围内，因此通过频谱分析可分析出人的声音。
在本实施方式中，在所述计算出各麦克风中频率相同的人的声音的采集时间点之后，还包括：
计算各麦克风中频率相同的人的声音的音量；
在根据各麦克风的位置以及同一频率的人的声音的采集时间差计算出该频率的人声所在的位置之后，还包括：
根据各麦克风的位置以及同一频率人的声音在不同麦克风中的音量对所述计算出的人声所在的位置进行验证。
由于声音在空气中传播时衰减是比较明显的，根据通过比较音量大小可以大概的判断发声点距声音接收点的距离。本实施方式通过各麦克风采集到的同一频率的人的声音的音量，可以大概的判断出该声音的发声位置，因此通过不同麦克风中的音量对所述计算出的人声所在的位置进行验证可以有效保证车内人员位置计算的准确性。
由于汽车的车厢内噪音与汽车的行驶速度密切相关，当汽车速度较大时，车厢内的噪音又主要是风噪，因此，在一实施方式中，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之后，还可根据当前车速对整个车厢内风噪进行主动降噪，具体包括：
从汽车的CAN总线上获取汽车当前行驶车速；
预先建立该车型的车速与车厢内风噪对应关系的对照表，查询该汽车车速与风噪的对照表，即可获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪值；
然后再控制汽车音响系统各扬声器产生风噪抑制波进行风噪主动抑制，所述风噪抑制波的频率和幅值相同与所述风噪相同，但相位相差180度。
在该实施方式中，采用初步主动降噪(所述初步主动降器即为根据车速进行风噪抑制)与精确降噪(所述精确降噪即检测人员所在位置的噪音并进行降噪)相结合，从而进一步提高了车内主动降噪的效果。
请参阅图2，本发明的另一实施方式为一种汽车主动降噪系统，包括：
设置于车厢内不同位置的麦克风20，用于采集车厢内的音源；
设置于汽车座椅里的压力传感器40，用于检测车厢内人员所坐的位置；
设置于汽车车门密封胶条内的充气气囊50，充气气囊连接于气源；
控制单元10，连接于所述麦克风20和压力传感器40，控制单元10用于当汽车当前行驶速度超过预设阈值时进行主动降噪，所述主动包括：估算出车厢内人员所坐位置的中心区域，以及控制汽车音响系统30对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
其中，所述控制单元10包括音源分析模块和计算模块；
所述音源分析模块用于根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声和计算噪声的频谱图；
所述计算模块用于计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；
所述汽车音响系统包括声场中心位置调整单元和噪声抑制声产生单元；
所述声场中心位置调整单元用于开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
所述噪声抑制声产生单元用于产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
优选的，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上；所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。
本实施方式通过设置于座椅内的压力传感器来检测车厢内人员的位置，通过麦克风检测车厢内的音源，并通过汽车音响系统对车内人员所在位置进行主动降噪，本发明降噪方法中，音响的降噪设置可根据车内人员的个数和所坐的位置进行灵活的调整，可明显降低车内人员所在位置的噪声，提高汽车的乘坐品质。
进一步的，在本实施方式中，所述控制单元还用于获取汽车当前行驶车速，查询该汽车车速与风噪的对照表，获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪，以及控制汽车音响系统各扬声器产生与所述风噪频率和幅值相同但相位相差180度的抑制波进行主动风噪抑制。
在该实施方式中，采用初步主动降噪(所述初步主动降器即为根据车速进行风噪抑制)与精确降噪(所述精确降噪即检测人员所在位置的噪音并进行降噪)相结合，从而进一步提高了车内主动降噪的效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种汽车主动降噪方法，其特征在于，包括：
判断汽车当前行驶速度是否超过预设阈值，若是，则进行主动降噪，若否，则不进行主动降噪，主动降噪包括以下步骤：
向预设于汽车车门密封胶条内的充气气囊充气，提高车门隔音性；
通过设置于汽车座椅里的压力传感器检测车厢内人员所坐的位置；
通过设置于车厢内不同位置的麦克风采集车厢内的音源；
估算出车厢内人员所坐位置的中心区域；
开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
2.根据权利要求1所述的汽车主动降噪方法，其特征在于，开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之前，还包括：
根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声；
计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；以及
分析所述噪声的频谱图；
所述开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪，包括：
开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
3.根据权利要求1所述的汽车主动降噪方法，其特征在于，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上。
4.根据权利要求1所述的汽车主动降噪方法，其特征在于，所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。
5.根据权利要求4所述的汽车主动降噪方法，其特征在于，在所述开启汽车音响系统，对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪之后，还包括：
获取汽车当前行驶车速；
查询该汽车车速与风噪的对照表，获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪；
控制汽车音响系统各扬声器产生与所述风噪频率和幅值相同但相位相差180度的抑制波进行主动风噪抑制。
6.一种汽车主动降噪系统，其特征在于，包括：
设置于车厢内不同位置的麦克风，用于采集车厢内的音源；
设置于汽车座椅里的压力传感器，用于检测车厢内人员所坐的位置；
设置于汽车车门密封胶条内的充气气囊，充气气囊连接于气源；
控制单元，连接于所述麦克风和压力传感器，用于当汽车当前行驶速度超过预设阈值时进行主动降噪，所述主动包括：
估算出车厢内人员所坐位置的中心区域，以及控制汽车音响系统对车内人员所在位置的中心区域进行主动降噪。
7.根据权利要求6所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述控制单元包括音源分析模块和计算模块；
所述音源分析模块用于根据所采集到的音源分离出车内人员所在位置的噪声和计算噪声的频谱图；
所述计算模块用于计算车厢内各人员所在位置的噪声所形成的场声中心位置；
所述汽车音响系统包括声场中心位置调整单元和噪声抑制声产生单元；
所述声场中心位置调整单元用于开启汽车音响系统，调整汽车音响系统的声场中心位置至所述噪声所形成的场声中心位置；
所述噪声抑制声产生单元用于产生与所述噪声的频率和幅值相同相位相差180度的抑制波对噪声进行降噪。
8.根据权利要求6所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述麦克风设置于汽车车厢内的A柱、B柱、C柱、顶棚和方向盘上。
9.根据权利要求6所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述汽车音响系统包括多个扬声器，所述扬声器设置于车厢内的前门、后门、中控台、顶棚和前排座椅后背上。
10.根据权利要求9所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述控制单元还用于获取汽车当前行驶车速，查询该汽车车速与风噪的对照表，获取汽车当前车速所对应的车厢内的风噪，以及控制汽车音响系统各扬声器产生与所述风噪频率和幅值相同但相位相差180度的抑制波进行主动风噪抑制。
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