CN107424596A - 一种汽车舱内噪声主动控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明所公开了一种汽车舱内噪声主动控制方法和系统，该方法包括：预设多个主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]；采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。该系统包括：多个参考噪声传感器，多个误差传声器，主动降噪控制器和扬声器。与现有技术相比，本发明所公开的车舱内噪声主动控制方法和系统能够实现对车舱内噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车舱内噪声主动控制方法和系统。
背景技术
随着现代工业、交通运输和航空事业的迅速发展，汽车保有量也越来越高。而且随着人们对汽车乘坐舒适性要求的提高、环保意识的加强以及汽车工业的发展，汽车的噪声控制日益受到人们的重视。
目前，汽车舱内噪声的控制主要以被动控制为主。汽车舱内噪声的被动控制主要是通过优化汽车的结构设计和在汽车上应用吸声材料进行物理降噪，以实现汽车舱内噪声的控制。这种汽车舱内噪声的被动控制针对高频段噪音的屏蔽效果明显，但对于中低频噪声的控制效果则不明显。
随着汽车降噪技术的发展，汽车舱内噪声的主动控制也越来越收到人们的青睐。汽车舱内噪声的主动控制的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，可以找到一种声音，其频谱与所要消除的汽车舱内噪声完全一样，只是相位刚好相反(相差180°)，就可以将汽车舱内噪声完全抵消掉。其技术关键在于如何得到那抵消噪声的声音。
现在，虽然汽车舱内噪声的主动控制得到了一定的研究和应用，但是目前的汽车舱内噪声的主动控制技术不够成熟，噪声控制效果也不够理想。
发明内容
本发明目的是提供一种汽车舱内噪声的主动控制方法和系统，以解决上述问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种汽车舱内噪声主动控制方法，包括：
预设多个主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]；
采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；
接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；
接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。
一种汽车舱内噪声主动控制系统，包括：
多个参考噪声传感器，所述多个参考噪声传感器设置在汽车噪声采集区域内，用于采集主噪声源噪声x[n]；
多个误差传声器，所述多个误差传声器设置在汽车噪声控制区域内，用于采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；
主动降噪控制器，所述主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；
扬声器，所述扬声器设置在汽车舱内，并与所述主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。
可见，本发明所公开的车舱内噪声主动控制方法和系统，通过预设主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]，采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]，根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式。与现有技术相比，本发明所公开的车舱内噪声主动控制方法和系统通过一系列不相干的参考声学模式S[n]所获得的最优噪声控制模式的准确度更高，更能与车舱内的噪声模式相匹配，再根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]，由于是根据具有更高准确度的最优噪声控制模式发出的目标信号y[n]，则目标信号y[n]与车舱内噪声的匹配程度也更高，从而实现对车舱内噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。
附图说明
图1为本发明所公开的一种车舱内噪声主动控制系统结构示意图；
图2为本发明所公开的另一种车舱内噪声主动控制系统结构示意图；
图3为本发明所公开的车舱内噪声主动控制系统开启前后车舱内噪声分布图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例一
本实施了公开了一种车舱内噪声主动控制方法，包括：
预设主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]。在汽车行驶过程中，汽车舱内的噪声来源主要为发动机噪声、路噪和汽车舱内音频设备所发出的噪声。所以在本实施例中，将不同转速下的发动机舱噪声、车载音频装置辐射的中低频段噪声和不同路况下的路噪预设为主噪声源。则所述汽车噪声采集区域包括：汽车发动机舱、汽车驾驶舱和汽车底盘。主噪声源噪声x[n]则包括：汽车发动机噪声xa[n]、车载音频装置的辐射噪声xb[n]和底盘的震动信号xc[n]。其中，在汽车发动机舱内采集汽车发动机噪声xa[n]，在汽车驾驶舱采集车载音频装置的辐射噪声xb[n]，在汽车底盘上采集底盘的震动信号xc[n](即不同路况下的路噪)。在本实施例中，所述主噪声源噪声x[n]为：
x[n]＝xa[n]+xb[n]+xc[n]。其中，主噪声源噪声x[n]为n个离散时间对主噪声源的采样所组成的矩阵。主噪声源的声学属性包括振幅、相位和频率。
采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]。残余噪声e[n]为n个离散时间对残余噪声采样所组成的矩阵。残余噪声e[n]实际上是经过汽车舱内噪声控制之后所残余的噪声，也可以理解为在汽车舱内人们所能感受到的噪声。
接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式。
其中，所述根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]的过程，包括：
S11、根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]。该过程又包括：将提取函数E-1应用到主噪声源噪声x[n]中：S'[n]＝E-1(x[n])。其中，提取函数E-1是具有记忆功能的线性映射函数，执行卷积运算，所述声学模式主要包括噪声信号的三个要素，即幅值、相位和频率信息。主噪声源噪声x[n]矩阵元素与一系列参考声学模式S'[n]矩阵元素之间为映射关系。
S12、将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。该过程又包括：将对比函数D作用于一系列参考声学模式S'[n]中：
D(S'[n])＝I[S'[1]…S'[k]],
使用自动调整算法自动调整提取函数E-1，在一系列参考声学模式S'[n]之间的互信息I[S'[1]…S'[k]]最小时，所输出的声学模式为一系列不相干的参考声学模式S[n]。其中，使用自动调整算法自动调整提取函数E-1的过程如下：
(1)若I＞0，则调整E-1，改变x[n]与S'[n]之间的映射关系，继续进行判断；
(2)若I＝0，则使用E-1作为提取过程的提取函数。所述一系列不相干的参考声学模式S[n]是从预设的主噪声源中所分离出来的最具有代表性的声学模式。本实施例所公开的方法将提取函数应用于多类型声源的多个参考信号输入中，通过自适应调整算法进行提取函数的优化，可有效确保所提取声学模式的准确度。
所述根据残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]生成最优的噪声控制模式的过程，包括：
分析目标信号从发出到残余噪声采集处的路径传递函数H[n]，，并获取用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]。该过程可以理解为n个采样点对应的时间长度为一个时段，若系统包括M个扬声器和L个误差传声器，则扬声器与误差传声器之间形成ML个传递路径，此时，分析第j个路径传递函数H[j]是否使得残余噪声e(n)在n个采样点数内收敛：(1)若收敛，则使用H[j]进行噪声控制模式的预测；(2)若不收敛，则放弃H[j]的分析，重复以上步骤对H[j+1]进行分析；
基于FX-LMS算法，通过调整滤波器权重系数计算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·H[n]·S[n]中的H[n]和μ来不断更新权系数w直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，输出一种最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。
所述最优的噪声控制模式Y[n]最能与一系列不相干的参考声学模式S[n]相匹配，即幅值和频率相同而相位相反的模式，以此才能有效的与主噪声源噪声相抵消，达到最佳的降噪效果。
最后，再接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。由于最优的噪声控制模式Y[n]最能与一系列不相干的参考声学模式S[n]相匹配，则依据最优的噪声控制模式所发出的目标信号(声音)才能有效的抵消主噪声源噪声，达到最佳的降噪效果。
可见，本实施例所公开的车舱内噪声主动控制方法，通过预设主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]，采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]，根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式。与现有技术相比，本实施例所公开的车舱内噪声主动控制方法通过一系列不相干的参考声学模式S[n]所获得的最优噪声控制模式的准确度更高，更能与车舱内的噪声模式相匹配，再根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]，由于是根据具有更高准确度的最优噪声控制模式发出的目标信号y[n]，则目标信号y[n]与车舱内噪声的匹配程度也更高，从而实现对车舱内噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。
此外，本实施例根据预设的多个主噪声源中多个参考信号的参考声学模式和残余噪声，自适应优化滤波器权重系数，以输出与参考声学模式匹配度极高的最优噪声控制模式，再根据所述最优噪声控制模式发出与所述最优噪声控制模式对应的目标声信号，在汽车舱内实现最大限度降噪。
进一步的，本实施例将加速度传感器和部分传声器分别布置于汽车底盘上、发动机舱内和汽车驾驶舱内，可大幅度降低汽车舱内的声反馈问题。而且本实施例所公开的方法将不同转速下的发动机舱噪声、车载音频装置辐射的中低频段噪声、不同路况下的路噪等设定为主噪声源集合，通过实施本发明的主动降噪方法，在由不同路况和驾驶速度所引起的驾驶舱内噪声分布变化的情况下，仍可实现宽频降噪效果，不限定车型，普适应比较强。
实施例二
本实施例公开了一种汽车舱内噪声主动控制系统，如图1和图2所示，包括：
多个参考噪声传感器，所述多个参考噪声传感器设置在汽车噪声采集区域内，用于采集主噪声源噪声x[n]；
多个误差传声器，所述多个误差传声器设置在汽车噪声控制区域内，用于采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；
主动降噪控制器，所述主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；
扬声器，所述扬声器设置在汽车舱内，并与所述主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。
其中，所述汽车噪声采集区域包括汽车发动机舱、汽车驾驶舱和汽车的底盘。而所述参考噪声传感器，包括：
第一参考传声器，所述第一参考传声器设置在汽车发动机舱内，用于采集汽车发动机噪声xa[n]，在本实施例中，所述参考噪声传感器包括4个对称布置的第一参考传声器；
第二参考传声器，所述第二参考传声器设置在汽车驾驶舱内，用于采集车载音频装置的辐射噪声xb[n]，在本实施例中，所述参考噪声传感器包括8个对称布置在汽车舱内顶部的第二参考传声器；
加速度传感器，所述加速度传感器设置在汽车的底盘上，用于采集底盘的震动信号xc[n]，在本实施例中，所述参考噪声传感器包括12个对称设置在汽车底盘和车身连接点处的加速度传感器。
所述汽车舱内噪声主动控制系统包括2M个在汽车舱内座椅靠近人耳处对称设置的误差传声器，其中，M为汽车舱内的座椅个数。
所述主动降噪控制器，包括：
参考声学模式提取单元，所述声学模式提取单元与所述参考噪声传感器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]。所述参考声学模式提取单元又包括：参考声学模式提取子单元，所述参考声学模式提取子单元用于接收主噪声声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]；参考声学模式分离子单元，所述参考声学模式分离子单元与所述参考声学模式提取子单元，用于接收一系列参考声学模式S'[n]，并将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]；
噪声控制模式预测单元，所述噪声控制模式预测单元分别与所述误差传声器和参考声学模式分离单元相连，用于接收残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]，并根据残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]生成最优的噪声控制模式。所述噪声控制模式预测单元又包括：路径传递函数分析子单元，所述路径传递函数分析子单元用于分析目标信号从扬声器到误差传声器的路径传递函数，并获取用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]；自适应滤波器，所述自适应滤波器分别与所述路径传递函数分析子单元、误差传声器和参考声学模式提取单元相连，用于接收用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]、残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]，并基于FX-LMS算法，通过调整滤波器权重系数计算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·H[n]·S[n]中的H[n]和μ来不断更新权系数w，直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，输出一种最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。
在本实施例中，所述声学模式提取单元接收主噪声源噪声x[n](x[n]＝xa[n]+xb[n]+xc[n])，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]。具体的，所述参考声学模式提取单元中的参考声学模式提取子单元根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]。该过程又包括：将提取函数E-1应用到主噪声源噪声x[n]中：S'[n]＝E-1(x[n])。其中，提取函数E-1是具有记忆功能的线性映射函数，执行卷积运算，所述声学模式主要包括噪声信号的三个要素，即幅值、相位和频率信息。主噪声源噪声x[n]矩阵元素与一系列参考声学模式S'[n]矩阵元素之间为映射关系。参考声学模式分离子单元将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。该过程又包括：将对比函数D作用于一系列参考声学模式S'[n]中：D(S'[n])＝I[S'[1]…S'[k]],使用自动调整算法自动调整提取函数E-1，在一系列参考声学模式S'[n]之间的互信息I[S'[1]…S'[k]]最小时，所输出的声学模式为一系列不相干的参考声学模式S[n]。其中，使用自动调整算法自动调整提取函数E-1的过程如下：
(1)若I＞0，则调整E-1，改变x[n]与S'[n]之间的映射关系，继续进行判断；
(2)若I＝0，则使用E-1作为提取过程的提取函数。所述一系列不相干的参考声学模式S[n]是从预设的主噪声源中所分离出来的最具有代表性的声学模式。本实施例所公开的方法将提取函数应用于多类型声源的多个参考信号输入中，通过自适应调整算法进行提取函数的优化，可有效确保所提取声学模式的准确度。
所述噪声控制模式预测单元中的路径传递函数分析子单元分析目标信号从扬声器发出到误差传声器的路径传递函数，并获取用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]，该过程可以理解为n个采样点对应的时间长度为一个时段，若系统包括M个扬声器和L个误差传声器，则扬声器与误差传声器之间形成ML个传递路径，此时，分析第j个路径传递函数H[j]是否使得残余噪声e(n)在n个采样点数内收敛：(1)若收敛，则使用H[j]进行噪声控制模式的预测；(2)若不收敛，则放弃H[j]的分析，重复以上步骤对H[j+1]进行分析；
所述噪声控制模式预测单元中的自适应滤波器基于FX-LMS算法，通过调整滤波器权重系数计算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·H[n]·S[n]中的H[n]和μ来不断更新权系数w直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，输出一种最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。
所述最优的噪声控制模式Y[n]最能与一系列不相干的参考声学模式S[n]相匹配，即幅值和频率相同而相位相反的模式，以此才能有效的与主噪声源噪声相抵消，达到最佳的降噪效果。
自本实施例中，所述汽车舱内噪声主动控制系统包括分别设置在汽车4个车门上且正对汽车座椅的4个扬声器。所述扬声器接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。由于最优的噪声控制模式Y[n]最能与一系列不相干的参考声学模式S[n]相匹配，则依据最优的噪声控制模式所发出的目标信号(声音)才能有效的抵消主噪声源噪声，达到最佳的降噪效果。
可见，本实施例所公开的车舱内噪声主动控制系统，通包括：多个参考噪声传感器，多个误差传声器，主动降噪控制器和扬声器。其中，参考噪声传感器用于采集主噪声源噪声x[n]；误差传声器用于采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；主动降噪控制器用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；扬声器用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。与现有技术相比，本实施例所公开的车舱内噪声主动控制系统通过一系列不相干的参考声学模式S[n]所获得的最优噪声控制模式的准确度更高，更能与车舱内的噪声模式相匹配，再根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]，由于是根据具有更高准确度的最优噪声控制模式发出的目标信号y[n]，则目标信号y[n]与车舱内噪声的匹配程度也更高，从而实现对车舱内噪声的宽频降噪效果，降噪效果更加明显。
此外，本实施例根据预设的多个主噪声源中多个参考信号的参考声学模式和残余噪声，自适应优化滤波器权重系数，以输出与参考声学模式匹配度极高的最优噪声控制模式，再根据所述最优噪声控制模式发出与所述最优噪声控制模式对应的目标声信号，在汽车舱内实现最大限度降噪。
进一步的，本实施例将加速度传感器和部分传声器分别布置于汽车底盘上、发动机舱内和汽车驾驶舱内，可大幅度降低汽车舱内的声反馈问题。而且本实施例所公开的方法将不同转速下的发动机舱噪声、车载音频装置辐射的中低频段噪声、不同路况下的路噪等设定为主噪声源集合，通过实施本发明的主动降噪方法，在由不同路况和驾驶速度所引起的驾驶舱内噪声分布变化的情况下，仍可实现宽频降噪效果，不限定车型，普适应比较强。
如图3所示，本实施例进一步公开了在一定车速下，开启本汽车舱内噪声主动控制系统前和开启本汽车舱内噪声主动控制系统后，在汽车舱内测得的噪声频谱，通过对比可知，本发明所提供的主动降噪方案在宽频范围内的主动降噪效果显著。
最后应说明的是：以上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精神和范围。
Claims (18)
1.一种汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，包括：
预设多个主噪声源并采集汽车噪声采集区域内的主噪声源噪声x[n]；
采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；
接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；
接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。
2.根据权利要求1所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述汽车噪声采集区域，包括：汽车发动机舱、汽车驾驶舱和汽车底盘。
3.根据权利要求2所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，主噪声源噪声x[n]，包括：汽车发动机噪声xa[n]、车载音频装置的辐射噪声xb[n]和底盘的震动信号xc[n]。
4.根据权利要求3所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述主噪声源噪声x[n]为：
x[n]＝xa[n]+xb[n]+xc[n]。
5.根据权利要求4所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]的过程，包括：
根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]；
将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。
6.根据权利要求5所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]的过程，包括：
将提取函数E-1应用到主噪声源噪声x[n]中：
S'[n]＝E-1(x[n])。
7.根据权利要求5所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述获得一系列不相干的参考声学模式S[n]的过程，包括：
将对比函数D作用于一系列参考声学模式S'[n]中：
D(S'[n])＝I[S'[1]…S'[k]],
使用自动调整算法自动调整提取函数E-1，在一系列参考声学模式S'[n]之间的互信息I[S'[1]…S'[k]]最小时，所输出的声学模式为一系列不相干的参考声学模式S[n]。
8.根据权利要求5所述汽车舱内噪声主动控制方法，其特征在于，所述根据残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]生成最优的噪声控制模式的过程，包括：
分析目标信号从发出到残余噪声采集处的路径传递函数，并获取用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]；
基于FX-LMS算法，通过调整滤波器权重系数计算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·H[n]·S[n]中的H[n]和μ来不断更新权系数w，直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，输出一种最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。
9.一种汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，包括：
多个参考噪声传感器，所述多个参考噪声传感器设置在汽车噪声采集区域内，用于采集主噪声源噪声x[n]；
多个误差传声器，所述多个误差传声器设置在汽车噪声控制区域内，用于采集汽车舱内噪声控制后的残余噪声e[n]；
主动降噪控制器，所述主动降噪控制器分别与所述参考噪声传感器和误差传声器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]和残余噪声e[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]，再根据一系列不相干的参考声学模式S[n]和残余噪声e[n]生成最优的噪声控制模式；
扬声器，所述扬声器设置在汽车舱内，并与所述主动降噪控制器相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声控制模式发出目标信号y[n]以降低汽车舱内噪声。
10.根据权利要求9所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述参考噪声传感器，包括：
第一参考传声器，所述第一参考传声器设置在汽车发动机舱内，用于采集汽车发动机噪声xa[n]；
第二参考传声器，所述第二参考传声器设置在汽车驾驶舱内，用于采集车载音频装置的辐射噪声xb[n]；
加速度传感器，所述加速度传感器设置在汽车的底盘上，用于采集底盘的震动信号xc[n]。
11.根据权利要求10所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述参考噪声传感器包括4个对称布置的第一参考传声器。
12.根据权利要求10所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述参考噪声传感器包括8个对称布置在汽车舱内顶部的第二参考传声器。
13.根据权利要求10所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述参考噪声传感器包括12个对称设置在汽车底盘和车身连接点处的加速度传感器。
14.根据权利要求9所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述汽车舱内噪声主动控制系统包括2M个在汽车舱内座椅靠近人耳处对称设置的误差传声器，其中，M为汽车舱内的座椅个数。
15.根据权利要求9所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述主动降噪控制器，包括：
参考声学模式提取单元，所述声学模式提取单元与所述参考噪声传感器相连，用于接收主噪声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列不相干的参考声学模式S[n]；
噪声控制模式预测单元，所述噪声控制模式预测单元分别与所述误差传声器和参考声学模式分离单元相连，用于接收残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]，并根据残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]生成最优的噪声控制模式。
16.根据权利要求15所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述参考声学模式提取单元，包括：
参考声学模式提取子单元，所述参考声学模式提取子单元用于接收主噪声声源噪声x[n]，并根据主噪声源噪声x[n]提取一系列参考声学模式S'[n]；
参考声学模式分离子单元，所述参考声学模式分离子单元与所述参考声学模式提取子单元，用于接收一系列参考声学模式S'[n]，并将参考声学模式S'[n]之间的互信息调整到最小，获得一系列不相干的参考声学模式S[n]。
17.根据权利要求15所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述噪声控制模式预测单元，包括：
路径传递函数分析子单元，所述路径传递函数分析子单元用于分析目标信号从扬声器到误差传声器的路径传递函数，并获取用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]；
自适应滤波器，所述自适应滤波器分别与所述路径传递函数分析子单元、误差传声器和参考声学模式提取单元相连，用于接收用于噪声控制模式的预测的路径传递函数H[n]、残余噪声e[n]和一系列不相干的参考声学模式S[n]，并基于FX-LMS算法，通过调整滤波器权重系数计算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·H[n]·S[n]中的H[n]和μ来不断更新权系数w，直至残余噪声e(n)收敛时的收敛因子μ最小时，输出一种最优的噪声控制模式Y[n]＝w·S[n]。
18.根据权利要求9所述汽车舱内噪声主动控制系统，其特征在于，所述汽车舱内噪声主动控制系统包括分别设置在汽车4个车门上且正对汽车座椅的4个扬声器。
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| CN201710506893.0A CN107424596A (zh) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | 一种汽车舱内噪声主动控制方法和系统 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109036368A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-18 | 广州市纳能环保技术开发有限公司 | 一种主动消除噪音的外放式装置 |
| WO2021084404A1 (en) * | 2019-10-27 | 2021-05-06 | Silentium Ltd. | Apparatus, system and method of active noise control (anc) based on heating, ventilation and air conditioning (hvac) configuration |
| WO2022037308A1 (zh) * | 2020-08-21 | 2022-02-24 | 中车株洲电力机车有限公司 | 轨道交通车辆有源降噪方法及司机室 |
| CN114255728A (zh) * | 2021-04-13 | 2022-03-29 | 北京安声科技有限公司 | 主动降噪方法、车载主动降噪系统以及汽车 |
| WO2023065368A1 (zh) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 华为技术有限公司 | 一种信号处理方法、装置、存储介质和车辆 |
| US11935513B2 (en) | 2019-10-27 | 2024-03-19 | Silentium Ltd. | Apparatus, system, and method of Active Acoustic Control (AAC) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100014685A1 (en) * | 2008-06-13 | 2010-01-21 | Michael Wurm | Adaptive noise control system |
| CN102646418A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-08-22 | 北京华夏电通科技股份有限公司 | 一种远程音频交互的多路声学回音消除方法及系统 |
| US20120288110A1 (en) * | 2011-05-11 | 2012-11-15 | Daniel Cherkassky | Device, System and Method of Noise Control |
| CN106089361A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种车内发动机主动降噪系统及方法 |
| CN106128449A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-16 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种汽车主动降噪方法 |
| CN207068462U (zh) * | 2017-06-28 | 2018-03-02 | 邢优胜 | 一种汽车舱内噪声主动控制系统 |
-
2017
- 2017-06-28 CN CN201710506893.0A patent/CN107424596A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100014685A1 (en) * | 2008-06-13 | 2010-01-21 | Michael Wurm | Adaptive noise control system |
| US20120288110A1 (en) * | 2011-05-11 | 2012-11-15 | Daniel Cherkassky | Device, System and Method of Noise Control |
| CN103607982A (zh) * | 2011-05-11 | 2014-02-26 | 塞伦蒂姆公司 | 噪声控制的装置、系统和方法 |
| CN102646418A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-08-22 | 北京华夏电通科技股份有限公司 | 一种远程音频交互的多路声学回音消除方法及系统 |
| CN106089361A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种车内发动机主动降噪系统及方法 |
| CN106128449A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-16 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种汽车主动降噪方法 |
| CN207068462U (zh) * | 2017-06-28 | 2018-03-02 | 邢优胜 | 一种汽车舱内噪声主动控制系统 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109036368A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-18 | 广州市纳能环保技术开发有限公司 | 一种主动消除噪音的外放式装置 |
| WO2021084404A1 (en) * | 2019-10-27 | 2021-05-06 | Silentium Ltd. | Apparatus, system and method of active noise control (anc) based on heating, ventilation and air conditioning (hvac) configuration |
| US11034211B2 (en) | 2019-10-27 | 2021-06-15 | Silentium Ltd. | Apparatus, system and method of active noise control (ANC) based on heating, ventilation and air conditioning (HVAC) configuration |
| US11935513B2 (en) | 2019-10-27 | 2024-03-19 | Silentium Ltd. | Apparatus, system, and method of Active Acoustic Control (AAC) |
| WO2022037308A1 (zh) * | 2020-08-21 | 2022-02-24 | 中车株洲电力机车有限公司 | 轨道交通车辆有源降噪方法及司机室 |
| CN114255728A (zh) * | 2021-04-13 | 2022-03-29 | 北京安声科技有限公司 | 主动降噪方法、车载主动降噪系统以及汽车 |
| WO2023065368A1 (zh) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 华为技术有限公司 | 一种信号处理方法、装置、存储介质和车辆 |
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