CN108189724B - 一种汽车反馈控制主动降噪颈枕 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车反馈控制主动降噪颈枕，包括颈枕主体以及设置在颈枕主体上的颈枕系带，所述的颈枕主体在颈枕系带上方驾驶人员耳朵左右两侧位置分别设有误差麦克风，所述的颈枕系带背面设有次级扬声器，所述的颈枕主体内部设有分别与误差麦克风和次级扬声器连接的ANC控制处理模块。与现有技术相比，本发明具有自适应降噪、反馈鲁棒性高、分离识别有用的非噪声信号、结构小巧、便于携带与拆卸等优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车降噪技术领域，尤其是涉及一种汽车反馈控制主动降噪颈枕。
背景技术
随着现代工业和交通运输业的发展，汽车给人们的出行带来了极大的便利，但同时也带来了噪声污染等社会问题。汽车噪声过大会影响汽车的舒适性、语言清晰度，甚至影响驾驶员和乘客的心理和生理健康。
传统的的噪声控制方法主要采用吸收、隔离、阻尼以及结构消声等被动控制方法通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用来实现降噪的目的。但这类方法用于控制高频噪声尤为有效，对于低频噪声就效果较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽车反馈控制主动降噪颈枕。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽车反馈控制主动降噪颈枕，包括颈枕主体以及设置在颈枕主体上的颈枕系带，所述的颈枕主体在颈枕系带上方驾驶人员耳朵左右两侧位置分别设有误差麦克风，所述的颈枕系带背面设有次级扬声器，所述的颈枕主体内部设有分别与误差麦克风和次级扬声器连接的ANC控制处理模块。
所述的颈枕系带正面中部还设有用以检测驾驶员或乘客是否在座椅上的压力和距离传感器。
所述的颈枕主体内部还设有一用以供电的电源模块。
所述的ANC控制处理模块包括相互连接的声音识别分离器和自适应主动控制器，所述的声音识别分离器与误差麦克风连接，所述的自适应主动控制器与次级扬声器连接。
所述的声音识别分离器用以通过误差麦克风采集的车内声音信号进行识别，将非噪声信号分离出来。
所述的非噪声信号包括车内人员谈话声、播放音乐以及导航语音声音信号。
所述的颈枕主体采用记忆棉材料制成，并且内部设有活性炭。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、自适应降噪：本发明能有效应对低频环境噪声信号，本发明采用自适应滤波器替代现有降噪方案中的固定系数滤波器，动态更新自适应滤波器权系数，使残留噪声最小化，降噪效果明显。
二、反馈鲁棒性高：本发明不需要参考传感器来采集参考输入信号，仅采用误差麦克风采集残余误差信号，直接根据误差麦克风的测量值给出相应的控制输出，相对于前馈ANC系统而言，反馈ANC系统不存在次级声反馈问题，提高了系统的鲁棒性
三、分离识别有用的非噪声信号：本发明包含ANC控制处理模块通过声音识别分离器分离并保留了车内谈话声、播放的音乐以及导航语音等有用的信号。
四、结构小巧、便于携带与拆卸：本发明应用范围广，不限定车型，普适应性比较强，本发明通过压力和距离传感器放用于检测驾驶员和乘客是否在座椅上，在车内无人的情况下关闭系统，降低能耗。
附图说明
图1为反馈控制ANC主动降噪系统原理图。
图2为本发明颈枕的主视图。
图3为本发明颈枕的侧视图。
图4为本发明颈枕的实物效果图。
图5为本发明所公开的一种汽车反馈控制主动降噪颈枕的算法流程图。
图中标记说明：
1、次级扬声器，2、误差麦克风，3、压力和距离传感器，4、电源模块，5、ANC控制处理模块，6、颈枕主体，7、颈枕系带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-4所示，本发明提供一种汽车反馈控制主动降噪颈枕，主动降噪颈枕包括颈枕主体6、设置在颈枕主体6上的压力和距离传感器3，误差麦克风2、次级扬声器1、电源模块4和ANC控制处理模块5。
压力和距离传感器3放置于颈枕系带7的正面中间，通过压力和距离传感器3放用于检测驾驶员和乘客是否在座椅位置，在车内无人的情况下关闭系统，降低能耗，当检测到座椅位置上又驾乘人员时，自动开启进行降噪。
两个误差麦克,2分别布置于颈枕上方靠近驾乘人员左右耳朵左右两侧，便于准确采集车内残余噪声e(k)。
次级扬声器1布置在颈枕系带7上，并与ANC控制处理模块5相连，用于接收最优的噪声控制模式，并根据最优的噪声模式发出目标信号y(k)来降低车内噪声。
ANC控制处理模块5主要由声音识别分离器和自适应主动控制器构成，声音识别分离器接收误差麦克风采集的车内噪声信号进行识别并分离保留车内谈话声、播放的音乐以及导航语音等有用的信号。自适应主动控制器接收到声音识别分离器分离有用声音信号后的噪声信号，由AFC-ANC系统中自适应主动控制器得到降噪用的目标信号y(k)，通过次级扬声器进行降噪。
优选的是，优选的是，声音识别分离器基于并行子带HMM和神经网络混合的鲁棒语音识别模型，声音识别分离器接收误差麦克风采集的车内残余噪声信号e(k)进行识别并分离保留车内谈话声、播放的音乐以及导航语音等有用的信号。
自适应主动控制器接收到声音识别分离器分离去有用声音信号后的噪声信号v(k)，由AFC-ANC系统中自适应主动控制器得到降噪用的目标信号y(k)，通过次级扬声器进行降噪。
如图5所示，定义噪声源到误差麦克风之间的主路径为G(z)，次级扬声器到误差麦克风之间的次级路径为H(z)，反馈控制主动降噪系统(AFC-ANC)可以处理小范围的噪声频率，来自误差传声器的信号v(t)由sin(ωat)和cos(ωat)函数计算出降噪信号y(t)的幅度和相位，通过次级扬声器发出，与噪声信号叠加互相抵消，实现车内降噪效果。AFC算法的学习率由KI常数决定，降噪的速度取决于学习率调整。
在图5中，传递函数C(s)表示等式(1)所示的AFC的输入输出模型。在等式(2)中示出主路径G(s)，次级路径H(s)和C(s)之间的关系。传递函数T(s)表示噪声源d(t)与误差麦克风之间的耦合。由于C(s)的幅度在ωa处非常高，所以T(s)的增益将非常低，从而误差信号将会减小。
与其余算法相比，AFC算法是最有效的方法之一。AFC算法是一种无需参考输入即可控制一定范围的噪声频率的反馈ANC系统，由于其具有高学习速率的特性特别适用于低频噪声的降噪控制。
Claims (1)
1.一种汽车反馈控制主动降噪颈枕，包括颈枕主体(6)以及设置在颈枕主体(6)上的颈枕系带(7)，其特征在于，所述的颈枕主体(6)在颈枕系带(7)上方驾驶人员耳朵左右两侧位置分别设有误差麦克风(2)，所述的颈枕系带(7)背面设有次级扬声器(1)，所述的颈枕主体(6)内部设有分别与误差麦克风(2)和次级扬声器(1)连接的ANC控制处理模块(5)，所述的ANC控制处理模块(5)包括相互连接的声音识别分离器和自适应主动控制器，所述的声音识别分离器与误差麦克风(2)连接，所述的自适应主动控制器与次级扬声器(1)连接，所述的声音识别分离器用以通过误差麦克风(2)采集的车内声音信号进行识别，将非噪声信号分离出来，所述的非噪声信号包括车内人员谈话声、播放音乐以及导航语音声音信号，所述的颈枕系带(7)正面中部还设有用以检测驾驶员或乘客是否在座椅上的压力和距离传感器(3)，所述的颈枕主体(6)内部还设有一用以供电的电源模块(4)，所述的颈枕主体(6)采用记忆棉材料制成，并且内部设有活性炭；
定义噪声源到误差麦克风之间的主路径为G(z)，次级扬声器到误差麦克风之间的次级路径为H(z)，ANC控制处理模块处理小范围的噪声频率，来自声音识别分离器的信号v(t)由sin(ωat)和cos(ωat)函数计算出降噪信号y(t)的幅度和相位，通过次级扬声器发出，与噪声信号叠加互相抵消，实现车内降噪。
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