CN111695204B - 一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，包括以下步骤：车辆CAN信息采集设备实时读取车辆的车速信息v[t]和发动机转速信息r[t]；通过车速信息v[t]确定出车辆加速度a[t]；将车辆加速度a[t]划分为多个工况区间，并定义各个工况区间的初始化工况增益g[t]；根据工况区间和初始化工况增益g[t]确定工况增益G[t]；将工况增益G[t]和阶次增益O[t]相加以确定综合补偿增益W[t]，其中，O[t]是目标阶次与实际阶次的增益差值。该方法能识别出工况区间和确定出工况增益，并与阶次增益共同确定综合补偿增益，实现加、减速，以及准匀速等复合工况下动力声品质设计的不同补偿需求。

Description

一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法

技术领域

本发明涉及声品质分析及评价技术领域，尤其涉及一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法。

背景技术

汽车NVH性能开发是一个复杂的系统工程，正经历从基础的振声量级控制、到消除令人烦躁的不正常(异响)声音，再过渡到动力声品质品牌DNA设计的阶段。随着汽车动力系统向电气化、高效化和小型化的趋势发展，四缸机、甚至三缸机已成为市场主流机型，如何在主流机型上调校出V6、V8等多缸机先天的激情咆哮、动感明亮的特色声音成为了严峻挑战。

在动力声品质设计的解决方案中，电子式主动发声是最为直接有效，且可操作性强的技术手段，其基本原理是根据车内原始声音特质制定阶次补偿策略合成发动机的理想声信号，并通过车载娱乐系统进行动态补偿，实现动力声品质的主动控制。现有的技术路线均是通过采集车辆的车速和油门踏板位置信息来实现阶次补偿效果，这种方式一方面对加、减速工况的反馈速度并不及时，另一方面在巡航等准匀速工况下仍会持续发出补偿声，反而降低了愉悦驾乘体验。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，能识别出工况区间和确定出工况增益，并与阶次增益共同确定综合补偿增益，实现加、减速，以及准匀速等复合工况下动力声品质设计的不同补偿需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S1)车辆CAN信息采集设备实时读取车辆的车速信息v[t]和发动机转速信息r[t]；

(S2)通过车速信息v[t]确定出车辆加速度a[t]；

(S3)将车辆加速度a[t]根据车辆加速、减速和准匀速的具体工况划分为多个工况区间，并定义各个工况区间的初始化工况增益g[t]；

(S4)根据工况区间和初始化工况增益g[t]确定工况增益G[t]；工况增益G[t]采用第二一阶因果LTI IIR数字滤波器根据工况区间和初始化工况增益g[t]计算得到；

(S5)将工况增益G[t]和阶次增益O[t]相加以确定综合补偿增益W[t]，其中，O[t]是目标阶次与实际阶次的增益差值。

进一步，在步骤(S3)中，将车辆加速度a[t]划分为5个工况区间，5个工况区间及其各个工况区间的初始化工况增益g[t]分别为：

急减速：a[t]∈(-∞,a₁],g[t]＝g₁；

缓减速：a[t]∈(a₁，a₂],g[t]＝g₂；

准匀速：a[t]∈(a₂，a₃],g[t]＝g₃；

缓加速：a[t]∈(a₃，a₄],g[t]＝g₄；

急加速：a[t]∈(a₄，+∞],g[t]＝g₅；

其中，a₁、a₂、a₃和a₄分别为各个工况区间的加速度上下限值，工况区间的加速度上下限值a₁、a₂、a₃、a₄和初始化工况增益数值g₁、g₂、g₃、g₄和g₅通过车辆的加速性能确定，g₁、g₂、g₃、g₄和g₅为常数。

进一步，在步骤(S2)中，所述车速信息v[t]采用第一一阶因果LTI IIR数字滤波器计算得到车辆加速度a[t]。

进一步，所述第一一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

a[t]＝β₁a[t-1]+λ₁(v[t]-v[t-1])/dt；

β₁+λ₁/dt＝1；

其中，初始化加速度a[1]取为0；β1、λ1分别为滤波器系数，dt为采样频率决定的时间间隔。

进一步，所述第二一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

G[t]＝β₂G[t-1]+λ₂g[t]；

β₂+λ₂＝1；

其中，工况增益的初始值G[1]取为0；β2、λ2分别为滤波器系数。

进一步，所述车辆CAN信息采集设备为LMS。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

本实施例的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，能够及时反馈加、减速等工况的反馈速度，通过合理设计的第一一阶因果LTI IIR数字滤波器将车速信号转化为车速加速度，并识别出工况区间以确定出工况增益，最终通过工况增益与阶次增益共同确定综合补偿增益，实现了加、减速，以及准匀速等复合工况下动力声品质设计的不同补偿需求，提升了用户的愉悦驾乘体验。

附图说明

图1为本发明基于阶次渲染的工况识别的补偿方法的流程图；

图2为本发明一组复合工况下测试得到的原始车速序列v[t]，以及计算得到的车辆加速度a[t]和工况增益G[t]的结构示意图；

图3为本发明计算车速加速度a[t]的一阶因果LTI IIR数字滤波器的结构示意图；

图4为本发明计算工况增益G[t]的一阶因果LTI IIR数字滤波器的结构示意图；

图5为本发明一组复合工况下发动机2、4、6阶的工况增益瀑布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

参见图1至图2所示，本实施例公开了一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，包括以下步骤：

(S1)车辆CAN信息采集设备实时读取车辆的车速信息v[t]和发动机转速信息r[t]；

(S2)通过车速信息v[t]确定出车辆加速度a[t]；

(S3)将车辆加速度a[t]根据车辆加速、减速和准匀速的具体工况划分为多个工况区间，并定义各个工况区间的初始化工况增益g[t]；

(S4)根据工况区间和初始化工况增益g[t]确定工况增益G[t]；

(S5)将工况增益G[t]和阶次增益O[t]相加以确定综合补偿增益W[t]，其中，O[t]是目标阶次与实际阶次的增益差值。

初始化工况增益g[t]、工况增益G[t]、阶次增益O[t]和综合补偿增益W[t]的单位均为分贝(dB)。

其中，O[t]仅与原始发动机转速序列r[t]相关，而与其它工况参数如加速度无关；W[t]是考虑工况变化的综合补偿增益。图2中标注为工况增益G的曲线即为计算所得工况增益G[t]，标注为车速v的曲线即为具体实施时采集得到的原始车速序列v[t]，标注为加速度a的曲线即为计算所得车辆加速度a[t]。

在本实施例中，采集得到时域上的原始车速序列v[t]和原始发动机转速序列r[t]分别为v[t]＝[v₁,v₂,v₃,...,v_n]和r[t]＝[r₁,r₂,r₃,...,r_n]；其中，n＝T/dt，T为采样时间，dt为采样间隔。

在本实施例中，在步骤(S2)中，所述车速信息v[t]采用第一一阶因果LTI IIR数字滤波器计算得到车辆加速度a[t]。

参见图3所示，Z^-1为输入参量在t-1时刻对应的取值v[t-1]或a[t-1]。所述第一一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

a[t]＝β₁a[t-1]+λ₁(v[t]-v[t-1])/dt；

β₁+λ₁/dt＝1；

其中，初始化加速度a[1]取为0；β1、λ1分别为滤波器系数，dt为采样频率决定的时间间隔。

在本实施例中，在步骤(S3)中，将车辆加速度a[t]划分为5个工况区间，5个工况区间及其各个工况区间的初始化工况增益g[t]分别为：

急减速：a[t]∈(-∞,a₁],g[t]＝g₁；

缓减速：a[t]∈(a₁，a₂],g[t]＝g₂；

准匀速：a[t]∈(a₂，a₃],g[t]＝g₃；

缓加速：a[t]∈(a₃，a₄],g[t]＝g₄；

急加速：a[t]∈(a₄，+∞],g[t]＝g₅；

其中，a₁、a₂、a₃和a₄分别为各个工况区间的加速度上下限值，工况区间的加速度上下限值a₁、a₂、a₃、a₄和初始化工况增益数值g₁、g₂、g₃、g₄和g₅通过车辆的加速性能确定，g₁、g₂、g₃、g₄和g₅为常数。在实际操作中，工况区间的加速度上下限值a₁、a₂、a₃、a₄和初始化工况增益g₁、g₂、g₃、g₄和g₅是由有经验的技术人员通过车辆的加速性能进行工况区间划分及初始化工况增益的确定。

在本实施例中，工况增益G[t]采用第二一阶因果LTI IIR数字滤波器根据工况区间和初始化工况增益g[t]计算得到。

参见图4所示，其中Z^-1为输入参量在t-1时刻对应的取值G[t-1]。所述第二一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

G[t]＝β₂G[t-1]+λ₂g[t]；

β₂+λ₂＝1；

其中，工况增益的初始值G[1]取为0；β2、λ2分别为滤波器系数。

车辆CAN信息采集设备包括常用的NVH专业数采前端及软件，如LMS等，也包括具备总线CAN分析功能的车载网络软、硬件，如Vehicle Spy等。在本实施例中，所述车辆CAN信息采集设备为LMS。

在本实施例中，滤波器系数β1、λ1、β2和λ2是在对汽车的声品质进行测评时通过不断优化而来。

参见图5所示，图5为一组复合工况下发动机2、4、6阶的综合补偿增益瀑布图，测试工况包括D挡WOT1、减速、D挡WOT2、减速、D挡POT以及减速等，经分析图中所示的所有阶次均有效地通过工况识别进行了差异性的增益补偿，即相同的发动机转速下，加速与减速、急加速(WOT)与缓减速(POT)的阶次幅值体现出明显区别。

本实施例的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，能够及时反馈加、减速等工况的反馈速度，通过合理设计第一一阶因果LTI IIR数字滤波器将车速信号转化为车速加速度，并识别出工况区间以确定出工况增益，最终通过工况增益与阶次增益共同确定综合补偿增益，实现了加、减速，以及准匀速等复合工况下动力声品质设计的不同补偿需求，提升了用户的愉悦驾乘体验。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S1)车辆CAN信息采集设备实时读取车辆的车速信息v[t]和发动机转速信息r[t]；

(S2)通过车速信息v[t]确定出车辆加速度a[t]；

(S3)将车辆加速度a[t]根据车辆加速、减速和准匀速的具体工况划分为多个工况区间，并定义各个工况区间的初始化工况增益g[t]；

(S4)根据工况区间和初始化工况增益g[t]确定工况增益G[t]；工况增益G[t]采用第二一阶因果LTI IIR数字滤波器根据工况区间和初始化工况增益g[t]计算得到；

(S5)将工况增益G[t]和阶次增益O[t]相加以确定综合补偿增益W[t]，其中，O[t]是目标阶次与实际阶次的增益差值。

2.根据权利要求1所述的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，在步骤(S3)中，将车辆加速度a[t]划分为5个工况区间，5个工况区间及其各个工况区间的初始化工况增益g[t]分别为：

急减速：a[t]∈(-∞,a₁],g[t]＝g₁；

缓减速：a[t]∈(a₁，a₂],g[t]＝g₂；

准匀速：a[t]∈(a₂，a₃],g[t]＝g₃；

缓加速：a[t]∈(a₃，a₄],g[t]＝g₄；

急加速：a[t]∈(a₄，+∞],g[t]＝g₅；

其中，a₁、a₂、a₃和a₄分别为各个工况区间的加速度上下限值，工况区间的加速度上下限值a₁、a₂、a₃、a₄和初始化工况增益数值g₁、g₂、g₃、g₄和g₅通过车辆的加速性能确定，g₁、g₂、g₃、g₄和g₅为常数。

3.根据权利要求1或2所述的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，在步骤(S2)中，所述车速信息v[t]采用第一一阶因果LTI IIR数字滤波器计算得到车辆加速度a[t]。

4.根据权利要求3所述的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，所述第一一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

a[t]＝β₁a[t-1]+λ₁(v[t]-v[t-1])/dt；

β₁+λ₁/dt＝1；

其中，初始化加速度a[1]取为0；β1、λ1分别为滤波器系数，dt为采样频率决定的时间间隔。

5.根据权利要求1或2或4所述的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，所述第二一阶因果LTI IIR数字滤波器的计算公式为：

G[t]＝β₂G[t-1]+λ₂g[t]；

β₂+λ₂＝1；

其中，工况增益的初始值G[1]取为0；β2、λ2分别为滤波器系数。

6.根据权利要求5所述的基于阶次渲染的工况识别的补偿方法，其特征在于，所述车辆CAN信息采集设备为LMS。

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