CN111613202A - 一种用于车内降噪的主动控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车内降噪的主动控制系统及其控制方法，主动控制系统包括主动控制辅助模块、车机系统、误差麦克风和次级扬声器；主动控制辅助模块包括模数转换器、数字信号收发器和DSP处理器；所述模数转换器与所述DSP处理器连接，所述模数转换器还与所述误差麦克风连接，所述模数转换器用于将由所述误差麦克风输入的模拟信号转化为待处理的数字信号并将待处理的数字信号输出至所述DSP处理器；所述DSP处理器通过所述数字信号收发器与所述车机系统双向通信连接，所述车机系统还与所述次级扬声器连接。本发明提供的主动控制辅助模块在保证控制效果的情况下有效降低了系统成本，有利于发动机噪声主动控制技术的大规模应用。
Description
技术领域
本发明涉及车内降噪领域，特别涉及一种用于车内降噪的主动控制系统及其控制方法。
背景技术
随着人们对汽车品质要求的提高，影响乘车舒适性的汽车车内噪声开始成为人们关注的重点，其中汽车发动机噪声是汽车噪声的主要来源之一。传统汽车发动机噪声通过被动控制的方式进行控制，即采用吸振器、吸音棉、结构优化进行噪声削弱和消除。被动控制不仅需要耗费材料成本、增加汽车重量，对发动机产生的低频噪声控制效果较差。因此，现在采用主动噪声控制技术控制汽车低频噪声，通过搭载的控制器发出和噪声相位相反的反向声波，和噪声叠加从而达到降噪的目的。目前主动噪声控制系统的成本较高，制约着该技术的大规模使用。
主动降噪技术原理虽然简单，但目前国产车量极少搭载主动噪声控制系统，产业化应用受到硬件成本及算法鲁棒性等问题的限制。目前的主动降噪控制器，基本采用集功率放大器、模拟信号处理等复杂的硬件设备于一体的功放模式，不仅控制器体积大，不易安装，昂贵的产品成本也成为各大整车厂放弃搭载主动控制技术的重要原因之一。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于车内降噪的主动控制系统及其控制方法，所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种用于车内降噪的主动控制系统，包括主动控制辅助模块、车机系统、误差麦克风和次级扬声器；主动控制辅助模块包括模数转换器、数字信号收发器和DSP处理器；所述模数转换器与所述DSP处理器连接，所述模数转换器还与所述误差麦克风连接，所述模数转换器用于将由所述误差麦克风输入的模拟信号转化为待处理的数字信号并将待处理的数字信号输出至所述DSP处理器；所述DSP处理器通过所述数字信号收发器与所述车机系统双向通信连接，所述车机系统还与所述次级扬声器连接，所述DSP处理器用于对由所述模数转换器和所述车机系统输入的信号进行处理并将处理后的信号通过数字信号收发器输出。
进一步地，所述DSP处理器与所述车机系统之间的双向通信连接为数字信号双向通信。
进一步地，所述数字信号收发器包括智能网络接口控制器、数字音频总线。
进一步地，所述模数转换器的型号为ADAU1978，所述数字信号收发器为型号OS81216的INIC收发器，所述DSP处理器为BF700芯片。
进一步地，所述误差麦克风型号为HM-5HA，所述次级扬声器型号为CF-A8-S4。
进一步地，所述次级扬声器为原车配备的车门扬声器和/或自行增设的扬声器。
另一方面，本发明提供了一种用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、利用车内误差麦克风采集车内噪音的模拟信号；
S2、利用模数转换器将噪音的模拟信号转换为噪音的数字信号并将所述噪音的数字信号传输至DSP处理器；
S3、车机系统通过监测车辆状态得到正向传递信号；
S4、正向传递信号通过数字信号收发器传输至DSP处理器；
S5、DSP处理器利用噪音的数字信号和正向传递信号得到反向传递信号；
S6、反向传递信号通过数字信号收发器传输至车机系统；
S7、车机系统将反向传递信号和多媒体信号融合后输出至次级扬声器。
进一步地，所述正向传递信号包括车机音频信号、车窗信号、车门信号、车速信号、发动机转速信号。
进一步地，所述反向传递信号包括用于抵消噪音的控制信号、系统故障诊断信号。
进一步地，所述多媒体信号为车内未进行主动降噪时所述次级扬声器播放的音频信号。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
(1)通过与车机交互的辅助控制模块替代集成功放模式，极大的降低产品研发成本，有利于主动噪声控制技术的大规模应用；
(2)通过数字信号收发器实现多类信号互传，包括正向传递的车辆状态信号、车机音频信号和反向传递的控制音频信号、故障诊断信号，能保证主动控制系统的鲁棒性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的主动控制辅助模块结构示意图；
图2是本发明实施例提供的用于车内降噪的主动控制系统示意图；
图3是本发明实施例提供的汽车加速工况下发动机噪声控制效果对比图。
其中，附图标记包括：1-主动控制辅助模块，2-车机系统，3-误差麦克风，4-次级扬声器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的一个实施例中，提供了一种用于车内降噪的主动控制系统，参见图1和图2，包括主动控制辅助模块1、车机系统2、误差麦克风3和次级扬声器4；主动控制辅助模块1包括模数转换器、数字信号收发器和DSP处理器；所述模数转换器与所述DSP处理器连接，所述模数转换器还与所述误差麦克风3连接，所述模数转换器用于将由所述误差麦克风3输入的模拟信号转化为待处理的数字信号并将待处理的数字信号输出至所述DSP处理器；所述DSP处理器通过所述数字信号收发器与所述车机系统2双向数字信号通信连接，所述车机系统2还与所述次级扬声器4连接，所述次级扬声器4为原车配备的车门扬声器和自行增设的扬声器，所述DSP处理器用于对由所述模数转换器和所述车机系统2输入的信号进行处理并将处理后的信号通过数字信号收发器输出。
在本发明的一个实施例中，车厢内前后排附近布置4个误差麦克风3，误差麦克风3型号为华泽HM-5HA，在原车门扬声器位置布置4个次级扬声器4，次级扬声器4的型号为交叉火力CF-A8-S4，在主动控制辅助模块1中，模数转换器的型号为ADAU1978，数字信号收发器为型号OS81216的INIC收发器，DSP处理器选择BF700芯片，所述数字信号收发器包括但不限于智能网络接口控制器、数字音频总线。本实施例中误差麦克风3和次级扬声器4的数量和型号包括但不限于上述内容。
在本发明的一个实施例中，提供了一种用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、利用车内误差麦克风采集车内噪音的模拟信号；
S2、利用模数转换器将噪音的模拟信号转换为噪音的数字信号并将所述噪音的数字信号传输至DSP处理器；
S3、车机系统通过监测车辆状态得到正向传递信号；
S4、正向传递信号通过数字信号收发器传输至DSP处理器；
S5、DSP处理器利用噪音的数字信号和正向传递信号得到反向传递信号；
S6、反向传递信号通过数字信号收发器传输至车机系统；
S7、车机系统将反向传递信号和多媒体信号融合后输出至次级扬声器。
其中，所述正向传递信号包括但不限于车机音频信号、车窗信号、车门信号、车速信号、发动机转速信号等车辆状态信号；所述反向传递信号包括但不限于主动控制辅助模块输出的控制信号、系统故障诊断信号等；所述多媒体信号为车内未进行主动降噪时所述次级扬声器播放的音频信号；主动控制辅助模块不仅保证车辆自身多媒体系统的正常工作，也方便实现主动发声控制、主动汽车道路噪声控制等功能的接入。
在本发明的一个实施例中，汽车加速工况下发动机噪声控制效果如图3所示，横坐标为发动机转速，纵坐标为声压级，粗线表示控制前噪声曲线，细线表示控制后噪声曲线，由图3可知，各个转速下的发动机噪声控制效果明显，控制后声压级最大降低了9dB(A)。
在本发明的一个实施例中，主动控制辅助模块通过与车机系统进行数字信号互传的方式进行信号处理，并利用车机的功放和原车的扬声器进行控制，以较低的成本实现了发动机噪声的主动控制。
本发明提出的用于车内降噪的主动控制系统在保证控制效果的情况下有效降低了系统成本，有利于发动机噪声主动控制技术的大规模应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，包括主动控制辅助模块(1)、车机系统(2)、误差麦克风(3)和次级扬声器(4)；主动控制辅助模块(1)包括模数转换器、数字信号收发器和DSP处理器；所述模数转换器与所述DSP处理器连接，所述模数转换器还与所述误差麦克风(3)连接，所述模数转换器用于将由所述误差麦克风(3)输入的模拟信号转化为待处理的数字信号并将待处理的数字信号输出至所述DSP处理器；所述DSP处理器通过所述数字信号收发器与所述车机系统(2)双向通信连接，所述车机系统(2)还与所述次级扬声器(4)连接，所述DSP处理器用于对由所述模数转换器和所述车机系统(2)输入的信号进行处理并将处理后的信号通过数字信号收发器输出。
2.根据权利要求1所述的用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，所述DSP处理器与所述车机系统(2)之间的双向通信连接为数字信号双向通信。
3.根据权利要求1所述的用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，所述数字信号收发器包括智能网络接口控制器、数字音频总线。
4.根据权利要求1所述的用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，所述模数转换器的型号为ADAU1978，所述数字信号收发器为型号OS81216的INIC收发器，所述DSP处理器为BF700芯片。
5.根据权利要求1所述的用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，所述误差麦克风(3)型号为HM-5HA，所述次级扬声器(4)型号为CF-A8-S4。
6.根据权利要求1所述的用于车内降噪的主动控制系统，其特征在于，所述次级扬声器(4)为原车配备的车门扬声器和/或自行增设的扬声器。
7.一种用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用车内误差麦克风采集车内噪音的模拟信号；
S2、利用模数转换器将噪音的模拟信号转换为噪音的数字信号并将所述噪音的数字信号传输至DSP处理器；
S3、车机系统通过监测车辆状态得到正向传递信号；
S4、正向传递信号通过数字信号收发器传输至DSP处理器；
S5、DSP处理器利用噪音的数字信号和正向传递信号得到反向传递信号；
S6、反向传递信号通过数字信号收发器传输至车机系统；
S7、车机系统将反向传递信号和多媒体信号融合后输出至次级扬声器。
8.根据权利要求7所述的用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，其特征在于，所述正向传递信号包括车机音频信号、车窗信号、车门信号、车速信号、发动机转速信号。
9.根据权利要求7所述的用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，其特征在于，所述反向传递信号包括用于抵消噪音的控制信号、系统故障诊断信号。
10.根据权利要求7所述的用于车内降噪的主动控制系统的控制方法，其特征在，所述多媒体信号为车内未进行主动降噪时所述次级扬声器播放的音频信号。
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