CN110010146A - 一种汽车主动降噪系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种汽车主动降噪系统及方法，该方法包括误差麦克风、转速采集装置以及降噪控制器；所述误差麦克风与降噪控制器连接，用于采集噪音信号，并将其输出给降噪控制器；所述转速采集装置与降噪控制器，用于采集发动机转速信号，并将其输出给降噪控制器；所述降噪控制器用于根据所述噪音信号、发动机转速信号、对应车型的基准噪声数据以及所建的传递函数进行主动降噪仿真，确定最优控制参数，并基于最优控制参数进行主动降噪。本发明能够控制发动机阶次噪声，并能根据安装误差麦克风的数量及位置自由调整车内控制区域。本发明可以方便、快速的加装到需要主动降噪的汽车内，成本低，操作简单，能够使驾驶员及乘客获得更好的行驶体验。
Description
技术领域
本发明涉及主动噪声控制领域，尤其涉及一种汽车主动降噪系统及方法。
背景技术
目前，越来越多的中高级汽车配置了主动降噪技术，如2018款的别克君越全系、凯迪拉克XTS全系、本田雅阁的中高配，以及2019款的日产天籁的中高配等。这些新上市不久的汽车都搭载了主动降噪技术，可见主动降噪技术在汽车上越来越普及。然而，目前市面上搭载主动降噪技术的汽车售价基本都在20万以上，低于20万以下的汽车大部分未搭载主动降噪技术。并且售价低的汽车往往车内噪声水平要高于售价高的汽车。
随着人们的生活水平提高，消费者对车内噪声越来越重视，一些汽车改装厂可通过在车里增加吸隔音棉或阻尼以实现降噪的目的，但工程繁琐，耗费长，且价格高。因此，主动降噪后装系统具有广阔的市场前景。采用原车喇叭进行主动降噪需要考虑三个问题，第一是原车喇叭是否满足降噪的条件；第二是如何基于原车喇叭获得最佳的降噪效果；第三是对于消费者而言，如何将安装、操作简单化。以上问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于通过一种汽车主动降噪系统及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种汽车主动降噪系统，该系统包括误差麦克风、转速采集装置以及降噪控制器；所述误差麦克风与降噪控制器连接，用于采集噪音信号，并将其输出给降噪控制器；所述转速采集装置与降噪控制器，用于采集发动机转速信号，并将其输出给降噪控制器；所述降噪控制器用于根据所述噪音信号、发动机转速信号、对应车型的基准噪声数据以及所建的传递函数进行主动降噪仿真，确定最优控制参数，并基于最优控制参数进行主动降噪。
特别地，所述降噪控制器包括DSP芯片、FM发射芯片及存储芯片；所述FM发射芯片用于通过FM调频模式控制汽车音响系统发出控制输出值；所述存储芯片用于存储供DSP芯片调用的传递函数建模模块、仿真模块、降噪算法模块及不同车型的基准噪声数据；所述传递函数建模模块用于根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模；所述仿真模块用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数；所述降噪算法模块用于基于最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪。
特别地，所述传递函数建模模块具体用于：根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求。
特别地，所述根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求，具体包括：
一、将喇叭输出信号x与麦克风采集信号y进行相干性分析，公式如下所示：
二、取CXY(f)中代表0-400Hz的相干性值Cn，计算其均方根误差，公式如下：
若均方根误差Crms≥0.9，则所建传递函数满足需求，否则传递函数建模模块需重新进行传递函数建模。
特别地，所述仿真模块具体用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型，基于多通道滤波LMS算法进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数，具体过程如下：
一、对于双控制喇叭，误差麦克风数量小于等于四的主动降噪系统，每组控制喇叭的权系数更新公式如下：
上式中：W1(n)和W2(n)分别是两组控制喇叭的权系数；μ1和μ1分别是计算W1(n)和W2(n)的步长因子；Sij(n)表示第i组控制喇叭对应第j个误差麦克风的传递函数；X(n)是通过转速采集装置采集的发动机转速信号计算出的参考信号，且X(n)＝[x(1),x(2),...,x(n)]；e1(n)、e2(n)、e3(n)和e4(n)分别是第n时刻四个误差麦克风的瞬时误差信号；*表示卷积；
二、两组控制喇叭在第n时刻的控制输出值分别为：
y1(n)＝W1(n)*X(n)
y2(n)＝W2(n)*X(n)
三、对于仿真模型，误差信号计算公式如下：
e1(n)＝Y1(n)*S11(n)+Y2(n)*S21(n)+k(n)
e2(n)＝Y1(n)*S12(n)+Y2(n)*S22(n)+k(n)
e3(n)＝Y1(n)*S13(n)+Y2(n)*S23(n)+k(n)
e4(n)＝Y1(n)*S14(n)+Y2(n)*S24(n)+k(n)
上式中：Y1(n)是第一组控制喇叭的输出数组，Y2(n)是第二组控制喇叭的输出数组，且Y1(n)＝[y1(1),y1(2),...,y1(n)]，Y2(n)＝[y2(1),y2(2),...,y2(n)]；k(n)是第n时刻对应车型在存储芯片中存储的基准噪声数据；
四、基于遗传算法对步长因子μ1和μ2进行优化，其中适应度公式如下：
选择适应度最小的一组步长因子μ1和μ2即为最优控制参数。
特别地，所述转速采集装置采用CAN模块，所述CAN模块的一端与降噪控制器连接，另一端与汽车OBD接口相连；所述CAN模块用于：一、解析汽车CAN总线协议，将发动机转速信号发送给降噪控制器；二、从所述汽车OBD接口处取电，为降噪控制器供电。
特别地，所述转速采集装置采用点烟器模块，所述点烟器模块的一端与降噪控制器连接，另一端与汽车点烟器接口相连；所述点烟器模块的正极线分为两路，一路串联电容，另一路串联电阻及二极管，其中，串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率；串联电阻及二极管的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的直流信号抽取出来，为降噪控制器供电。
特别地，所述串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率，具体包括：从点烟器模块中分离出的交流信号含有与原车发动机转速成一定比例的频率；对交流信号进行数据块处理，即每次采集一组新的交流信号An与前一次采集的历史交流信号Am组成一段数据块An+m，然后依次进行带通滤波，傅里叶变换，读取最高峰值的频率，该最高峰值的频率就是与发动机转速相关的频率，同时，该最高峰值的频率将作为下个周期进行带通滤波的中心频率f0，设带通滤波器的截止频率更新为f1＝f0-5和f2＝f0+5，即下个周期的带通滤波器只允许频率在f1与f2之间的频率成分通过，其中，初始化截止频率根据下式而定：
f1＝RPMIdle/30-5，f2＝RPMIdle/30+5
上式中RPMIdle为发动机怠速时的转速。
特别地，所述降噪控制器还包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片用于实现降噪控制器与智能终端的无线连接；用户通过智能终端上安装的APP应用程序控制降噪控制器完成包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式的工作；所述存储芯片还存储有数据通信模块；所述数据通信模块用于：一、将降噪算法模块实时计算出的控制输出值传至FM发射芯片；二、将误差麦克风采集的噪音信号实时通过所述蓝牙芯片传至智能终端上安装的APP应用程序的界面上，显示当前车内噪声水平；三、用户通过智能终端上安装的APP应用程序下达的包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式指令，先通过蓝牙芯片传至数据通信模块，再通过数据通信模块传至DSP芯片。
基于上述汽车主动降噪系统，本发明还提供了一种汽车主动降噪方法，该方法包括如下步骤：
S101、布置所述汽车主动降噪系统，将误差麦克风安装在车内；
S102、若转速采集装置采用CAN模块，则将CAN模块一端连接到汽车OBD接口上，另一端连接到降噪控制器上；若转速采集装置采用点烟器模块，则将点烟器模块一端连接到汽车点烟器接口上，另一端连接到降噪控制器上；
S103、给降噪控制器上电，打开智能终端上安装的APP应用程序，并将智能终端与降噪控制器通过蓝牙相连；
S104、打开汽车收音机，切换成FM模式，并将汽车FM收音频道调成与FM发射芯片的频道一致；
S105、智能终端上安装的APP应用程序中输入误差麦克风的个数，然后在所述APP应用程序中选择传递函数建模，降噪控制器通过传递函数建模模块进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估；
S106、在传递函数满足要求后，在所述APP应用程序中选择车型，降噪控制器从存储芯片中导入对应车型的基准噪声数据，仿真模块进行主动降噪仿真，确定最优最优控制参数；
S107、启动汽车，用户在所述APP应用程序中选择开启主动降噪，此时降噪控制器的降噪算法模块基于所述最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪；用户在所述APP应用程序中关闭主动降噪时，降噪控制器断电，关闭主动降噪。
本发明提出的汽车主动降噪系统及方法弥补了汽车后装市场上的空缺，能够控制发动机阶次噪声，并能根据安装误差麦克风的数量及位置自由调整车内控制区域，从而改善车内声音品质。本发明安装便利，成本低，操作简单，给驾驶员及乘客提供更好的行驶体验，在汽车电子后装市场上具有广阔的应用前景，为开发汽车主动降噪后装产品提供技术指导。
附图说明
图1为本发明实施例提供的汽车主动降噪系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的点烟器模块电路结构简图；
图3为本发明实施例提供的汽车主动降噪方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的汽车主动降噪系统结构示意图。本实施例中汽车主动降噪系统100具体包括误差麦克风101、转速采集装置102以及降噪控制器103；所述误差麦克风101与降噪控制器103连接，用于采集噪音信号，并将其输出给降噪控制器103；所述转速采集装置102与降噪控制器103，用于采集发动机转速信号，并将其输出给降噪控制器103；所述降噪控制器103用于根据所述噪音信号、发动机转速信号、对应车型的基准噪声数据以及所建的传递函数进行主动降噪仿真，确定最优控制参数，并基于最优控制参数进行主动降噪。
具体的，在本实施例中所述降噪控制器103包括DSP芯片1031、FM发射芯片1032及存储芯片1033；所述FM发射芯片1032用于通过FM调频模式控制汽车音响系统发出控制输出值；所述存储芯片1033用于存储供DSP芯片1031调用的传递函数建模模块、仿真模块、降噪算法模块及不同车型的基准噪声数据；所述传递函数建模模块用于根据汽车内安装误差麦克风101的数量进行传递函数建模，其中，在本实施例中所述降噪控制器103最多可接四个误差麦克风101，满足车内不同区域的降噪需求。所述仿真模块用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数；所述降噪算法模块用于基于最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片1032通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪。
具体的，在本实施例中所述传递函数建模模块具体用于：根据汽车内安装误差麦克风101的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求。其中，所述根据汽车内安装误差麦克风101的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求，具体包括：
一、将喇叭输出信号x与麦克风采集信号y进行相干性分析，公式如下所示：
二、取CXY(f)中代表0-400Hz的相干性值Cn，计算其均方根误差，公式如下：
若均方根误差Crms≥0.9，则所建传递函数满足需求，否则传递函数建模模块需重新进行传递函数建模。
具体的，在本实施例中所述仿真模块具体用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型，基于多通道滤波LMS算法进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数，具体过程如下：
一、对于双控制喇叭，误差麦克风101数量小于等于四的主动降噪系统，每组控制喇叭的权系数更新公式如下：
上式中：W1(n)和W2(n)分别是两组控制喇叭的权系数；μ1和μ1分别是计算W1(n)和W2(n)的步长因子；Sij(n)表示第i组控制喇叭对应第j个误差麦克风101的传递函数；X(n)是通过转速采集装置102采集的发动机转速信号计算出的参考信号，且X(n)＝[x(1),x(2),...,x(n)]；e1(n)、e2(n)、e3(n)和e4(n)分别是第n时刻四个误差麦克风101的瞬时误差信号；*表示卷积；
二、两组控制喇叭在第n时刻的控制输出值分别为：
y1(n)＝W1(n)*X(n)
y2(n)＝W2(n)*X(n)
三、对于仿真模型，误差信号计算公式如下：
e1(n)＝Y1(n)*S11(n)+Y2(n)*S21(n)+k(n)
e2(n)＝Y1(n)*S12(n)+Y2(n)*S22(n)+k(n)
e3(n)＝Y1(n)*S13(n)+Y2(n)*S23(n)+k(n)
e4(n)＝Y1(n)*S14(n)+Y2(n)*S24(n)+k(n)
上式中：Y1(n)是第一组控制喇叭的输出数组，Y2(n)是第二组控制喇叭的输出数组，且Y1(n)＝[y1(1),y1(2),...,y1(n)]，Y2(n)＝[y2(1),y2(2),...,y2(n)]；k(n)是第n时刻对应车型在存储芯片1033中存储的基准噪声数据；
四、基于遗传算法对步长因子μ1和μ2进行优化，其中适应度公式如下：
选择适应度最小的一组步长因子μ1和μ2即为最优控制参数。
具体的，在本实施例中所述转速采集装置102可采用CAN模块，所述CAN模块的一端与降噪控制器103连接，另一端与汽车OBD接口相连；所述CAN模块用于：一、解析汽车CAN总线协议，将发动机转速信号发送给降噪控制器103；二、从所述汽车OBD接口处取电，为降噪控制器103供电。
需要说明的是，所述转速采集装置102还可以采用点烟器模块，所述点烟器模块的一端与降噪控制器103连接，另一端与汽车点烟器接口相连；如图2所示，所述点烟器模块的正极线分为两路，一路串联电容，另一路串联电阻及二极管，其中，串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率；串联电阻及二极管的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的直流信号抽取出来，为降噪控制器103供电。其中，对于针对发动机阶次噪声的主动降噪系统而言，需要高精度、高更新率的频率计算方法，为了同时满足上述要求，所述串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率，具体包括：从点烟器模块中分离出的交流信号含有与原车发动机转速成一定比例的频率；对交流信号进行数据块处理，即每次采集一组新的交流信号An与前一次采集的历史交流信号Am组成一段数据块An+m，然后依次进行带通滤波，傅里叶变换，读取最高峰值的频率，该最高峰值的频率就是与发动机转速相关的频率，同时，该最高峰值的频率将作为下个周期进行带通滤波的中心频率f0，设带通滤波器的截止频率更新为f1＝f0-5和f2＝f0+5，即下个周期的带通滤波器只允许频率在f1与f2之间的频率成分通过，其中，初始化截止频率根据下式而定：
f1＝RPMIdle/30-5，f2＝RPMIdle/30+5
上式中RPMIdle为发动机怠速时的转速。
具体的，在本实施例中所述降噪控制器103还包括蓝牙芯片1034，所述蓝牙芯片1034用于实现降噪控制器103与智能终端104的无线连接；用户通过智能终端104上安装的APP应用程序控制降噪控制器103完成包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式的工作。其中，所述智能终端104可采用但不限于智能手机、平板电脑等。在本实施例中所述存储芯片1033还存储有数据通信模块；所述数据通信模块用于：一、将降噪算法模块实时计算出的控制输出值传至FM发射芯片1032；二、将误差麦克风101采集的噪音信号实时通过所述蓝牙芯片1034传至智能终端104上安装的APP应用程序的界面上，显示当前车内噪声水平；三、用户通过智能终端104上安装的APP应用程序下达的包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式指令，先通过蓝牙芯片1034传至数据通信模块，再通过数据通信模块传至DSP芯片1031。
基于上述汽车主动降噪系统100，本实施例还提供了一种汽车主动降噪方法，如图3所示，该方法具体包括如下步骤：
S101、布置所述汽车主动降噪系统100，将误差麦克风101安装在车内。
具体的，在本实施例中误差麦克风101推荐布置在驾驶员座椅头枕、副驾驶座椅头枕、驾驶员后排座椅头枕以及副驾驶后排座椅头枕。误差麦克风101也可以只布置在其中任意一个头枕上，也可每个头枕都布置一个。在本实施例中降噪控制器103最多可接四个误差麦克风101，满足车内不同区域的降噪需求。
S102、若转速采集装置102采用CAN模块，则将CAN模块一端连接到汽车OBD接口上，另一端连接到降噪控制器103上；若转速采集装置102采用点烟器模块，则将点烟器模块一端连接到汽车点烟器接口上，另一端连接到降噪控制器103上。
S103、给降噪控制器103上电，打开智能终端104上安装的APP应用程序，并将智能终端104与降噪控制器103通过蓝牙相连。
S104、打开汽车收音机，切换成FM模式，并将汽车FM收音频道调成与FM发射芯片1032的频道一致。
S105、智能终端104上安装的APP应用程序中输入误差麦克风101的个数，然后在所述APP应用程序中选择传递函数建模，降噪控制器103通过传递函数建模模块进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估。
S106、在传递函数满足要求后，在所述APP应用程序中选择车型，降噪控制器103从存储芯片1033中导入对应车型的基准噪声数据，仿真模块进行主动降噪仿真，确定最优最优控制参数。
S107、启动汽车，用户在所述APP应用程序中选择开启主动降噪，此时降噪控制器103的降噪算法模块基于所述最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片1032通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪；用户在所述APP应用程序中关闭主动降噪时，降噪控制器103断电，关闭主动降噪。
本发明提出的技术方案弥补了汽车后装市场上的空缺，能够控制发动机阶次噪声，并能根据安装误差麦克风的数量及位置自由调整车内控制区域，从而改善车内声音品质。本发明可以非常方便、快速的加装到需要主动降噪的汽车内，成本低，操作简单，使驾驶员及乘客获得更好的行驶体验，在汽车电子后装市场上具有广阔的应用前景，为开发汽车主动降噪后装产品提供技术指导。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种汽车主动降噪系统，其特征在于，包括误差麦克风、转速采集装置以及降噪控制器；所述误差麦克风与降噪控制器连接，用于采集噪音信号，并将其输出给降噪控制器；所述转速采集装置与降噪控制器，用于采集发动机转速信号，并将其输出给降噪控制器；所述降噪控制器用于根据所述噪音信号、发动机转速信号、对应车型的基准噪声数据以及所建的传递函数进行主动降噪仿真，确定最优控制参数，并基于最优控制参数进行主动降噪。
2.根据权利要求1所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述降噪控制器包括DSP芯片、FM发射芯片及存储芯片；所述FM发射芯片用于通过FM调频模式控制汽车音响系统发出控制输出值；所述存储芯片用于存储供DSP芯片调用的传递函数建模模块、仿真模块、降噪算法模块及不同车型的基准噪声数据；所述传递函数建模模块用于根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模；所述仿真模块用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数；所述降噪算法模块用于基于最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪。
3.根据权利要求2所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述传递函数建模模块具体用于：根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求。
4.根据权利要求3所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述根据汽车内安装误差麦克风的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足降噪需求，具体包括：
一、将喇叭输出信号x与麦克风采集信号y进行相干性分析，公式如下所示：
二、取CXY(f)中代表0-400Hz的相干性值Cn，计算其均方根误差，公式如下：
若均方根误差Crms≥0.9，则所建传递函数满足需求，否则传递函数建模模块需重新进行传递函数建模。
5.根据权利要求4所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述仿真模块具体用于在传递函数建模完成后，根据汽车的车型，基于多通道滤波LMS算法进行主动降噪仿真，并确定最优最优控制参数，具体过程如下：
一、对于双控制喇叭，误差麦克风数量小于等于四的主动降噪系统，每组控制喇叭的权系数更新公式如下：
上式中：W1(n)和W2(n)分别是两组控制喇叭的权系数；μ1和μ1分别是计算W1(n)和W2(n)的步长因子；Sij(n)表示第i组控制喇叭对应第j个误差麦克风的传递函数；X(n)是通过转速采集装置采集的发动机转速信号计算出的参考信号，且X(n)＝[x(1),x(2),...,x(n)]；e1(n)、e2(n)、e3(n)和e4(n)分别是第n时刻四个误差麦克风的瞬时误差信号；*表示卷积；
二、两组控制喇叭在第n时刻的控制输出值分别为：
y1(n)＝W1(n)*X(n)
y2(n)＝W2(n)*X(n)
三、对于仿真模型，误差信号计算公式如下：
e1(n)＝Y1(n)*S11(n)+Y2(n)*S21(n)+k(n)
e2(n)＝Y1(n)*S12(n)+Y2(n)*S22(n)+k(n)
e3(n)＝Y1(n)*S13(n)+Y2(n)*S23(n)+k(n)
e4(n)＝Y1(n)*S14(n)+Y2(n)*S24(n)+k(n)
上式中：Y1(n)是第一组控制喇叭的输出数组，Y2(n)是第二组控制喇叭的输出数组，且Y1(n)＝[y1(1),y1(2),...,y1(n)]，Y2(n)＝[y2(1),y2(2),...,y2(n)]；k(n)是第n时刻对应车型在存储芯片中存储的基准噪声数据；
四、基于遗传算法对步长因子μ1和μ2进行优化，其中适应度公式如下：
选择适应度最小的一组步长因子μ1和μ2即为最优控制参数。
6.根据权利要求1所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述转速采集装置采用CAN模块，所述CAN模块的一端与降噪控制器连接，另一端与汽车OBD接口相连；所述CAN模块用于：一、解析汽车CAN总线协议，将发动机转速信号发送给降噪控制器；二、从所述汽车OBD接口处取电，为降噪控制器供电。
7.根据权利要求1所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述转速采集装置采用点烟器模块，点烟器模块的一端与降噪控制器连接，另一端与汽车点烟器接口相连；所述点烟器模块的正极线分为两路，一路串联电容，另一路串联电阻及二极管，其中，串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率；串联电阻及二极管的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的直流信号抽取出来，为降噪控制器供电。
8.根据权利要求7所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述串联电容的正极线与负极线将汽车点烟器信号中的交流信号抽取出来，用来计算与发动机转速相关的频率，具体包括：从点烟器模块中分离出的交流信号含有与原车发动机转速成一定比例的频率；对交流信号进行数据块处理，即每次采集一组新的交流信号An与前一次采集的历史交流信号Am组成一段数据块An+m，然后依次进行带通滤波，傅里叶变换，读取最高峰值的频率，该最高峰值的频率就是与发动机转速相关的频率，同时，该最高峰值的频率将作为下个周期进行带通滤波的中心频率f0，设带通滤波器的截止频率更新为f1＝f0-5和f2＝f0+5，即下个周期的带通滤波器只允许频率在f1与f2之间的频率成分通过，其中，初始化截止频率根据下式而定：
f1＝RPMIdle/30-5，f2＝RPMIdle/30+5
上式中RPMIdle为发动机怠速时的转速。
9.根据权利要求5所述的汽车主动降噪系统，其特征在于，所述降噪控制器还包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片用于实现降噪控制器与智能终端的无线连接；用户通过智能终端上安装的APP应用程序控制降噪控制器完成包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式的工作；所述存储芯片还存储有数据通信模块；所述数据通信模块用于：一、将降噪算法模块实时计算出的控制输出值传至FM发射芯片；二、将误差麦克风采集的噪音信号实时通过所述蓝牙芯片传至智能终端上安装的APP应用程序的界面上，显示当前车内噪声水平；三、用户通过智能终端上安装的APP应用程序下达的包括但不限于车型选择、传递函数建模、主动降噪仿真、开启主动降噪模式和关闭主动降噪模式指令，先通过蓝牙芯片传至数据通信模块，再通过数据通信模块传至DSP芯片。
10.一种基于权利要求1所述汽车主动降噪系统的汽车主动降噪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S101、布置所述汽车主动降噪系统，将误差麦克风安装在车内；
S102、若转速采集装置采用CAN模块，则将CAN模块一端连接到汽车OBD接口上，另一端连接到降噪控制器上；若转速采集装置采用点烟器模块，则将点烟器模块一端连接到汽车点烟器接口上，另一端连接到降噪控制器上；
S103、给降噪控制器上电，打开智能终端上安装的APP应用程序，并将智能终端与降噪控制器通过蓝牙相连；
S104、打开汽车收音机，切换成FM模式，并将汽车FM收音频道调成与FM发射芯片的频道一致；
S105、智能终端上安装的APP应用程序中输入误差麦克风的个数，然后在所述APP应用程序中选择传递函数建模，降噪控制器通过传递函数建模模块进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估；
S106、在传递函数满足要求后，在所述APP应用程序中选择车型，降噪控制器从存储芯片中导入对应车型的基准噪声数据，仿真模块进行主动降噪仿真，确定最优最优控制参数；
S107、启动汽车，用户在所述APP应用程序中选择开启主动降噪，此时降噪控制器的降噪算法模块基于所述最优控制参数实时计算出控制输出值，FM发射芯片通过FM调频模式控制汽车音响系统发出所述控制输出值从而实现主动降噪；用户在所述APP应用程序中关闭主动降噪时，降噪控制器断电，关闭主动降噪。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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