CN110148396A - 车内降噪系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了车内降噪系统和方法，包括：采集模块、中央处理器和音源输出模块，采集模块包括第一麦克风和第二麦克风；第一麦克风设置在车辆前排座位的顶灯内部，第二麦克风设置在车辆后排座位的顶灯内部；第一麦克风用于采集第一声音信号，将第一声音信号发送给中央处理器；第二麦克风用于采集第二声音信号，将第二声音信号发送给中央处理器；中央处理器用于接收第一麦克风发送的第一声音信号和第二麦克风发送的第二声音信号，将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到低于500Hz的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；音源输出模块用于根据降噪信号输出声音，可以提高降噪效果和用户体验。

Description

车内降噪系统和方法
技术领域
本发明涉及噪声处理技术领域，尤其是涉及车内降噪系统和方法。
背景技术
目前，对车辆降噪主要是通过结构法和材料法抑制噪声，例如，采用降噪设备、消耗噪声能量或特殊材料吸收噪声能量，从而降低噪声。但是，采用上述降噪方式对于长波的抑制能力有限，会将车内人声误判为噪声，因此，上述降噪方式不能很好的消除噪声。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供车内降噪系统和方法，可以提高降噪效果和用户体验。
第一方面，本发明实施例提供了车内降噪系统，所述系统包括：采集模块、中央处理器和音源输出模块，所述采集模块包括第一麦克风和第二麦克风；
所述第一麦克风设置在车辆前排座位的顶灯内部，所述第二麦克风设置在所述车辆后排座位的顶灯内部，所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述音源输出模块分别与所述中央处理器相连接；
所述第一麦克风，用于采集第一声音信号，将所述第一声音信号发送给所述中央处理器；
所述第二麦克风，用于采集第二声音信号，将所述第二声音信号发送给所述中央处理器；
所述中央处理器，用于接收所述第一麦克风发送的所述第一声音信号和所述第二麦克风发送的所述第二声音信号，将所述第一声音信号和所述第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将所述噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
所述音源输出模块，用于根据所述降噪信号输出声音。
其中，所述预设条件为低于500Hz。
进一步的，所述系统还包括轮速传感器，用于采集所述车辆的车轮转速。
进一步的，所述系统还包括档位控制器，用于采集所述车辆的档位信息。
进一步的，所述系统还包括电子控制单元ECU，用于采集所述车辆的发动机转速。
进一步的，所述系统还包括数据收发模块，分别与所述轮速传感器、所述档位控制器和所述ECU相连接，用于接收所述轮速传感器发送的所述车轮转速，所述档位控制器发送的所述档位信息和所述ECU发送的所述发动机转速，并将所述车轮转速、所述档位信息和所述发动机转速发送给所述中央处理器。
进一步的，所述第一声音信号和所述第二声音信号均包括所述车轮转速产生的声音信号、所述档位信息产生的声音信号和所述发动机转速产生的声音信号中的一种或几种。
进一步的，所述中央处理器用于根据下式计算所述噪声信号：
Y(n)＝aX(n)+(1-a)Y(n-1)
其中，Y(n)为当前时刻的所述噪声信号，X(n)为所述第一声音信号和所述第二声音信号，a为滤波参数，a大于0且小于1，Y(n-1)为前一时刻的所述噪声信号。
第二方面，本发明实施例提供了车内降噪方法，所述方法包括：
采集第一声音信号和第二声音信号；
将所述第一声音信号和所述第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将所述噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
根据所述降噪信号输出声音。
其中，所述预设条件为低于500Hz。
进一步的，所述方法还包括：
采集所述车辆的车轮转速。
进一步的，所述方法还包括：
采集所述车辆的档位信息。
本发明实施例提供了车内降噪系统和方法，包括：采集模块、中央处理器和音源输出模块，采集模块包括第一麦克风和第二麦克风；第一麦克风设置在车辆前排座位的顶灯内部，第二麦克风设置在车辆后排座位的顶灯内部，第一麦克风、第二麦克风、音源输出模块分别与中央处理器相连接；第一麦克风用于采集第一声音信号，将第一声音信号发送给中央处理器；第二麦克风用于采集第二声音信号，将第二声音信号发送给中央处理器；中央处理器用于接收第一麦克风发送的第一声音信号和第二麦克风发送的第二声音信号，将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；音源输出模块用于根据降噪信号输出声音，其中，预设条件为低于500Hz，可以提高降噪效果和用户体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的车内降噪系统示意图；
图2为本发明实施例二提供的降噪原理示意图；
图3为本发明实施例二提供的随机噪声信号示意图；
图4为本发明实施例二提供的正常信号示意图；
图5为本发明实施例二提供的随机噪声信号和正常信号叠加示意图；
图6为本发明实施例三提供的车内降噪方法流程图。
图标：
10-采集模块；11-第一麦克风；12-第二麦克风；20-中央处理器；30-音源输出模块；40-数据收发模块。
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，下面将结合附图对本发明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。
为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的车内降噪系统示意图。
参照图1，该系统包括：采集模块10、中央处理器20和音源输出模块30，采集模块10包括第一麦克风11和第二麦克风12；
第一麦克风11设置在车辆前排座位的顶灯内部，第二麦克风12设置在车辆后排座位的顶灯内部，第一麦克风11、第二麦克风12、音源输出模块30分别与中央处理器20相连接；
第一麦克风11用于采集第一声音信号，将第一声音信号发送给中央处理器20；
第二麦克风12用于采集第二声音信号，将第二声音信号发送给中央处理器20；
中央处理器20用于接收第一麦克风11发送的第一声音信号和第二麦克风12发送的第二声音信号，将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
在本实施例中，第一麦克风11采集的第一声音信号和第二麦克风12采集的第二声音信号的频率范围为500Hz至15000Hz，低于500Hz或者高于15000Hz的声音信号为噪声信号，因此，通过低通滤波器将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到低于500Hz的噪声信号。
进一步的，中央处理器根据公式(1)计算噪声信号：
Y(n)＝aX(n)+(1-a)Y(n-1) (1)
其中，Y(n)为当前时刻的噪声信号，X(n)为第一声音信号和第二声音信号，a为滤波参数，a大于0且小于1，Y(n-1)为前一时刻的噪声信号。
将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号，具体由公式(2)和公式(3)可知：
e(n)＝d(n)-y(n) (2)
w(n+1)＝w(n)+ηX(n)e(n) (3)
其中，d(n)为理想输出的声音信号，y(n)为实际输出的声音信号(由于噪声信号的存在，实际输出的声音信号中包含有对噪声的降噪的声音)，e(n)为理想输出的声音信号与实际输出的声音信号的差值，X(n)为车内所有声音的总和，即车内的实际声音信号，η为学习速率，n为迭代次数，w(n)为权值向量。
将噪声信号通过最小均方误差LMS(Least Mean Square，最小均方误差)算法，得到降噪信号。
音源输出模块30，用于根据降噪信号输出声音。其中，预设条件为低于500Hz。
这里，音源输出模块30根据降噪信号输出声音，从而使车内的人员感受到噪音降低，从而提高用户体验。
进一步的，该系统还包括轮速传感器(未示出)，用于采集车辆的车轮转速。
进一步的，该系统还包括档位控制器(未示出)，用于采集车辆的档位信息。
进一步的，该系统还包括ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)(未示出)，用于采集车辆的发动机转速。
进一步的，该系统还包括数据收发模块40，分别与轮速传感器(未示出)、档位控制器(未示出)和ECU(未示出)相连接，用于接收轮速传感器(未示出)发送的车轮转速，档位控制器(未示出)发送的档位信息和ECU(未示出)发送的发动机转速，并将车轮转速、档位信息和发动机转速发送给中央处理器20。
进一步的，第一声音信号和第二声音信号均包括车轮转速产生的声音信号、档位信息产生的声音信号和发动机转速产生的声音信号中的一种或几种。
在本实施例中，第一声音信号和第二声音信号包括但不限于车轮转速产生的声音信号、档位信息产生的声音信号和发动机转速产生的声音信号，还包括车窗开闭、空调开闭、空调风量大小和空调制冷制热等产生的声音信号。
由于噪音会随着车轮转速、发动机转速、档位信息、车窗开闭、空调开闭、空调风量大小、空调制冷制热等状态的不同而不同，因此，在采集声音信号时，还应该将车辆的状态的噪声信号进行采集，并进行滤波，得到噪声信号，当车辆满足不同状态时，采集不同状态下的声音信号，并对不同状态下的声音信号进行降噪。
本发明实施例提供了车内降噪系统，包括：采集模块、中央处理器和音源输出模块，采集模块包括第一麦克风和第二麦克风；第一麦克风设置在车辆前排座位的顶灯内部，第二麦克风设置在车辆后排座位的顶灯内部，第一麦克风、第二麦克风、音源输出模块分别与中央处理器相连接；第一麦克风用于采集第一声音信号，将第一声音信号发送给中央处理器；第二麦克风用于采集第二声音信号，将第二声音信号发送给中央处理器；中央处理器用于接收第一麦克风发送的第一声音信号和第二麦克风发送的第二声音信号，将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；音源输出模块用于根据降噪信号输出声音，其中，预设条件为低于500Hz，可以提高降噪效果和用户体验。
实施例二：
图2为本发明实施例二提供的降噪原理示意图。
参照图2，实线为噪声声波，虚线为本系统处理后得到的降噪信号，降噪信号与噪声声波的幅值相同，但相位相差180度，降噪信号与噪声声波相互抵消。
参照图3至图5，图3为输入的随机噪声信号，图4为输入的正弦波信号，正弦波信号为正常信号，图5为随机噪声信号与正弦波信号叠加后的信号，通过叠加后的信号，使噪声消除，从而可以提高降噪效果和用户体验。
实施例三：
图6为本发明实施例三提供的车内降噪方法流程图。
参照图6，该方法包括以下步骤：
步骤S101，采集第一声音信号和第二声音信号；
步骤S102，将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
步骤S103，根据降噪信号输出声音。其中，预设条件为低于500Hz。
进一步的，该方法还包括：
采集车辆的车轮转速。
进一步的，该方法还包括：
采集车辆的档位信息。
本发明实施例提供了车内降噪方法，包括：采集第一声音信号和第二声音信号；将第一声音信号和第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；根据降噪信号输出声音，从而可以提高降噪效果和用户体验。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的车内降噪方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的车内降噪方法的步骤。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车内降噪系统，其特征在于，所述系统包括：采集模块、中央处理器和音源输出模块，所述采集模块包括第一麦克风和第二麦克风；
所述第一麦克风设置在车辆前排座位的顶灯内部，所述第二麦克风设置在所述车辆后排座位的顶灯内部，所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述音源输出模块分别与所述中央处理器相连接；
所述第一麦克风，用于采集第一声音信号，将所述第一声音信号发送给所述中央处理器；
所述第二麦克风，用于采集第二声音信号，将所述第二声音信号发送给所述中央处理器；
所述中央处理器，用于接收所述第一麦克风发送的所述第一声音信号和所述第二麦克风发送的所述第二声音信号，将所述第一声音信号和所述第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将所述噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
所述音源输出模块，用于根据所述降噪信号输出声音；
其中，所述预设条件为低于500Hz。
2.根据权利要求1所述的车内降噪系统，其特征在于，所述系统还包括轮速传感器，用于采集所述车辆的车轮转速。
3.根据权利要求2所述的车内降噪系统，其特征在于，所述系统还包括档位控制器，用于采集所述车辆的档位信息。
4.根据权利要求3所述的车内降噪系统，其特征在于，所述系统还包括电子控制单元ECU，用于采集所述车辆的发动机转速。
5.根据权利要求4所述的车内降噪系统，其特征在于，所述系统还包括数据收发模块，分别与所述轮速传感器、所述档位控制器和所述ECU相连接，用于接收所述轮速传感器发送的所述车轮转速，所述档位控制器发送的所述档位信息和所述ECU发送的所述发动机转速，并将所述车轮转速、所述档位信息和所述发动机转速发送给所述中央处理器。
6.根据权利要求4所述的车内降噪系统，其特征在于，所述第一声音信号和所述第二声音信号均包括所述车轮转速产生的声音信号、所述档位信息产生的声音信号和所述发动机转速产生的声音信号中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的车内降噪系统，其特征在于，所述中央处理器用于根据下式计算所述噪声信号：
Y(n)＝aX(n)+(1-a)Y(n-1)
其中，Y(n)为当前时刻的所述噪声信号，X(n)为所述第一声音信号和所述第二声音信号，a为滤波参数，a大于0且小于1，Y(n-1)为前一时刻的所述噪声信号。
8.一种车内降噪方法，其特征在于，所述方法包括：
采集第一声音信号和第二声音信号；
将所述第一声音信号和所述第二声音信号进行过滤，得到满足预设条件的噪声信号，将所述噪声信号通过最小均方误差LMS算法，得到降噪信号；
根据所述降噪信号输出声音；
其中，所述预设条件为低于500Hz。
9.根据权利要求8所述的车内降噪方法，其特征在于，所述方法还包括：
采集所述车辆的车轮转速。
10.根据权利要求9所述的车内降噪方法，其特征在于，所述方法还包括：
采集所述车辆的档位信息。
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