CN109308906A - 补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法和免提装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于补偿机动车内的免提装置(1)中的干扰噪声的方法以及一种机动车中的免提装置(1),所述免提装置包括至少一个麦克风(2)、至少一个扬声器(3)、带有至少一个自适应滤波器(10)的控制设备(5)以及发送和接收装置(6),其中,在自适应滤波器(10)之前布置有预滤波器(9)或者在自适应滤波器(10)中保存有预先确定的滤波器系数(w[n]),其中,所述滤波器系数(w[n])使机动车内部空间(4)的针对机动车特定的声学误差信号最小化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法和免提装置。
背景技术
在机动车中需要强制地补偿免提装置中的干扰噪声,因为否则不能实现可理解的接收或者可理解的发送信号。因此已知自适应滤波器,它们也作为回声消除滤波器已知。在此,这些滤波器在运行期间调整适配其滤波器系数。在此的问题是,所述调整适配要么非常慢而准确要么快而不准确。
因此,针对机动车模型预先确定滤波器系数,所述滤波器系数随即能够在主动运行中更快地进行调整适配。然而,这种适配过程仍非常慢并且困难。
由US 2013/0304475 A1已知一种用于补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法,其中,机动车是敞篷车,其中,保存用于关闭的车顶的第一组滤波器系数和用于敞开的车顶的第二组滤波器系数。然后,根据车顶的位置来选择相应的那组滤波器系数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,改进用于补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法以及提供一种改进的免提装置。
该技术问题按本发明通过一种用于补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法以及一种免提装置解决。
用于补偿机动车内的免提装置中的干扰噪声的方法借助至少一个麦克风、至少一个扬声器、带有至少一个自适应滤波器的控制设备以及发送和接收装置进行。在此,通过至少一个扬声器在机动车中输出已知的声学测试信号(例如白噪声),并且确定自适应滤波器的滤波器系数,以便确定声学误差信号。将所确定的滤波器系数保存在自适应滤波器的预滤波器中或者保存在自适应滤波器本身中。接着,在主动的运行中通过自适应滤波器来补偿声学的剩余误差。由此显著地简化和加速了补偿过程。基本理念在于,每个机动车在机动车内部空间中都具有独特的声学特性,其根据座椅套的类型(皮革、人造皮革和布料)、机动车内部空间尺寸(直接在驾驶员之后具有分隔壁的较小内部空间或者具有较大内部空间的人员和货物运输工具或者常见的轿车内部空间)以及个性化的附加的内部空间装潢的数量而不同。此外还有至少一个扬声器和至少一个麦克风在相应的机动车内部空间中的不同定位。按照本发明,这时对每个机动车进行自动地声学测量。这个过程可以相对快速地进行(例如5-10秒),为此以相对较大的步进值调整滤波器系数。在主动运行中则只还需要补偿例如由于乘客或者载荷引起的偏差。因为所述偏差只是非常小的,所以尽管步进值较小但仍能够非常快地找到最佳值并且由此使剩余误差最小化。
为此,免提装置包括至少一个麦克风、至少一个扬声器、带有至少一个自适应滤波器的控制设备以及发送和接收装置,其中,在自适应滤波器之前布置有预滤波器或者在自适应滤波器中保存有预先确定的针对机动车特定的滤波器系数,其中,所述滤波器系数使机动车内部空间的针对机动车特定的声学误差信号最小化。
在一种实施形式中,所述控制设备包括信号发生器,所述信号发生器设计用于通过至少一个扬声器输出已知的声学测试信号。所述信号发生器则被激活用于确定滤波器系数并且接着被去激活。测量的启动既可以手动地、也可以自动地在机动车完成装配之后在流水线终端被触发。因此取消了单独地连接测量设备。
在另一实施形式中,所述自适应滤波器具有按照梯度搜索方法(例如LMS算法(最小均方,Least-Mean-Square))的算法,其业已证明特别适用。
在另一实施形式中,所述控制设备具有噪声抑制单元,所述噪声抑制单元布置在自适应滤波器与发送和接收装置之间。借助噪声抑制单元能够尤其过滤掉由于马达、排气设备和风噪声产生的行驶噪声,因此它们不被共同传递(mitübertragen)。
在另一实施形式中,在所述发送和接收装置与所述至少一个扬声器之间布置有接收预处理单元,其中,所述接收预处理单元设计用于产生用于发送预处理单元的参考信号。因此,通过扬声器发出的被麦克风接收的信号已经提早被过滤掉。预处理单元的其它功能是对信号的放大和同等化(Entzerrung)。
在另一实施形式中,所述控制设备设计为能够预设剩余误差的大小,使得可以优化用于校正程序(Einmessroutine)的时间。
在另一实施形式中,所述控制设备设计为能够预设自适应滤波器的滤波器系数的数量,使得可以优化用于校正程序的不同机动车内部空间尺寸。因此对于较大的机动车内部空间,由于混响拖尾(Hallfahne)更长而需要更多的滤波器系数。
在另一实施形式中,所述控制设备设计用于将最后的相应有效的滤波器系数保存在自适应滤波器中并且保持其有效性。优点在于由此在下一次行驶开始时在通常情况下可以更快地进行适配。
附图说明
以下根据优选实施例详细阐述本发明。在附图中:
图1示出免提装置的示意图;
图2示出用于确定预滤波器的滤波器系数的测量装置的示意图;
图3示出误差信号的示意图并且。
图4示出方法的示意性流程图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出机动车中的免提装置1。在此,免提装置1具有至少一个麦克风2和扬声器3,它们布置在机动车内部空间4中。此外,免提装置1具有控制设备5和带有天线7的发送和接收装置6。控制设备5具有发送预处理单元8、预滤波器9、自适应滤波器10、噪声抑制单元11和接收预处理单元12。此外在机动车内部空间4中示意性地显示了影响声学(尤其是传播)的人员13。
由麦克风2接收的声学信号在发送预处理单元8中被放大和同等化,其中,减去了参考信号RS,所述参考信号考虑了麦克风2所接收的但是由扬声器3放射的部分。这种预处理的发送信号随即通过预滤波器9进行滤波,其中,预滤波器9考虑了机动车内部空间4在没有人员13的情况下的声学传播,其中,预滤波器9的滤波器系数的确定将在之后详细阐述。
这种经过预滤波的信号随即被输入自适应滤波器10,所述自适应滤波器随即尝试通过调整其滤波器系数(例如通过LMS算法)补偿其余的剩余误差。输出信号随即还通过噪声抑制单元11去除环境噪声并且由发送和接收装置6放射。
在此需要注意的是,发送和接收装置6也可以集成在控制设备5中。此外,天线7或者其它的紧急情况天线也可以集成在控制设备5中,所述紧急情况天线例如在天线7在事故中损坏的情况下被激活。
根据图2和图3阐述预滤波器9的滤波器系数的确定。在机动车完成装配之后,在流水线终端将机动车的所有门和窗关闭并且激活信号发生器14,所述信号发生器产生已知的声学测试信号,所述声学测试信号通过扬声器3发出。在此,信号发生器14例如布置在接收预处理单元12中并且可以选择性地接通。所述已知的声学测试信号由麦克风2检测并且作为输入信号x[n]供给自适应滤波器10。输出信号y[n]与通常情况下为零的期望信号d[n]相关联。与期望信号d[n]的偏差是误差信号e[n],其被导引回自适应滤波器10。所述自适应滤波器10随即调整其滤波器系数w[n],以便将误差信号e[n]最小化。滤波器系数的调整的变化速度在此是步进值。所述步进值可以首先选择得非常大,因为目标不是维纳之解(Wiener)w[0](参见图3),而是在主动运行中从×1向×2过渡时尽可能密的解。由此确定的机动车特定的滤波器系数w[n]则保存在预滤波器9或者自适应滤波器10本身中(在后一种情况下也可以取消预滤波器9)。
在具有人员13的主动运行中,声学特性改变。通过预滤波器9的滤波器系数w[n],自适应滤波器10不开始于误差方程e[n]的抛物线的上部,而是开始于从×2向×1的过渡区域,因此尽管步进值较小,自适应滤波器10还是可以在实际运行中非常快地(较高的收敛速度)实现维纳之解w[0]。
免提装置1在此例如可以用作报警系统。
在图4中示意性地示出方法的流程图。在此,在第一步骤S1中,在机动车完成装配之后,在流水线终端关闭机动车的窗户和车门。在第二步骤S2中,激活信号发生器14并且通过扬声器3发出已知的声学测试信号。在第三步骤S3中,由麦克风2接收已知的声学测试信号并且作为输入信号供给自适应滤波器10。在第四步骤S4中,根据自适应滤波器10的输出信号和期望信号(在通常情况下为零)确定误差信号并且导引回自适应滤波器10,所述自适应滤波器随即以步进值适配其滤波器系数,以便使误差信号最小化。在第五步骤S5中,所述过程结束,也就是滤波器系数已经与机动车内部空间适配并且形成反向滤波器,所述反向滤波器在很大程度上补偿机动车内部空间4的声学影响。在第六步骤S6中,将所述滤波器系数保存在预滤波器9中或者作为起始值用于自适应滤波器10。由此终结测量过程,这通过水平线条表示。在主动运行中,有一个或多个人坐在机动车内部空间4中,所述一个或多个人影响机动车内部空间4的声学特性。在第七步骤S7中,通过调整自适应滤波器10的滤波器系数补偿由于这些人13产生的剩余的干扰参量,其中,由于机动车内部空间造成的干扰的大部分已经通过预滤波器补偿,使得剩余的误差信号已经非常小并且可以通过自适应滤波器非常快地补偿。因此能够非常快地针对机动车特定地补偿免提装置的干扰参量。
Claims (9)
1.一种用于补偿机动车内的免提装置(1)中的干扰信号的方法,所述方法借助至少一个麦克风(2)、至少一个扬声器(3)、带有至少一个自适应滤波器(10)的控制设备(5)以及发送和接收装置(6)进行,所述方法包括以下方法步骤:
a)通过至少一个扬声器(3)输出已知的声学测试信号,
b)确定自适应滤波器(10)的滤波器系数(w[n]),以便将声学误差信号最小化,
c)将在方法步骤b)中确定的滤波器系数(w[n])保存在自适应滤波器(10)的预滤波器(9)中或者保存在自适应滤波器(10)本身中并且
d)在主动的运行中通过自适应滤波器(10)补偿声学的剩余误差。
2.一种机动车中的免提装置,包括至少一个麦克风(2)、至少一个扬声器(3)、带有至少一个自适应滤波器(10)的控制设备(5)以及发送和接收装置(6),其中,在自适应滤波器(10)之前布置有预滤波器(9)或者在自适应滤波器(10)中保存有预先确定的滤波器系数(w[n]),其中,所述滤波器系数(w[n])使机动车内部空间(4)的针对机动车特定的声学误差信号最小化。
3.按权利要求2所述的免提装置,其特征在于,所述控制设备(5)包括信号发生器(14),所述信号发生器设计用于通过至少一个扬声器(3)输出已知的声学测试信号。
4.按权利要求2或3所述的免提装置,其特征在于,所述自适应滤波器(10)具有按照梯度搜索方法的算法。
5.按权利要求2至4之一所述的免提装置,其特征在于,所述控制设备(5)具有噪声抑制单元(11),所述噪声抑制单元布置在自适应滤波器(10)与发送和接收装置(6)之间。
6.按权利要求2至5之一所述的免提装置,其特征在于,在所述发送和接收装置(6)与所述至少一个扬声器(3)之间布置有接收预处理单元(12),其中,所述接收预处理单元(12)设计用于产生用于发送预处理单元(8)的参考信号(RS)。
7.按权利要求2至6之一所述的免提装置,其特征在于,所述控制设备(5)设计为能够预设剩余误差的大小。
8.按权利要求2至6之一所述的免提装置,其特征在于,所述控制设备(5)设计为能够预设自适应滤波器的滤波器系数的数量。
9.按权利要求2至7之一所述的免提装置,其特征在于,所述控制设备(5)设计为将最后的相应有效的滤波器系数(w[n])保存在自适应滤波器(10)中并且保持其有效性。
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