CN112097891B

CN112097891B - 风振噪音评价方法、系统及车辆

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Publication number: CN112097891B
Application number: CN202010967810.XA
Authority: CN
Inventors: 周万田; 江财茂; 龙良活; 张�林; 叶斌
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2040-09-15
Also published as: CN112097891A

Abstract

本发明涉及声音分析领域。本发明公开了一种风振噪音评价方法、系统及车辆，其方法包括：在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据；对风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；识别自功率频谱数据的幅值频率，以幅值频率为中心从自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；根据频率切片生成总幅值‑自变量关系曲线，自变量为时间或速度，总幅值是指频率切片中与自变量对应的各频率的幅值之和；根据总幅值‑自变量关系曲线确定风振峰值，并根据风振峰值确定评价数据。本发明可以准确对风振噪声进行评价，根据本发明风振噪声的评价数据的可以进一步优化车辆风振性能，在汽车NVH开发中具有重要的应用价值。

Description

风振噪音评价方法、系统及车辆

技术领域

本发明涉及声音分析领域，尤其涉及一种风振噪音评价方法、系统及车辆。

背景技术

风振噪音一般可视为一种空腔噪音(cavitynoise)。当汽车侧窗或天窗打开时，车厢形成开口空腔；在开口的上游边缘(前缘)处存在着不稳定的剪切层，使得涡旋在这个位置脱落并随着气流一起向后流动。当它们撞击到开口的后缘时，涡旋破碎，产生一个向四面传播的压力波；传向行驶方向的压力波到达开口的前缘，将再次引发涡旋的脱落；这个过程每秒钟会重复很多次，并且引起剪切层产生一个特定的振动频率，该振动频率即为风振噪音的频率。

目前，在风振噪音的频率与车厢的固有频率相同时，将会发生亥姆霍兹共振(共振可能发生在特定车速下，特别是打开天窗或者侧窗工况时极有可能出现)，从而导致风振噪音的幅值大幅度增加；而共振所产生的风振噪音会使得车内乘员感受到强烈的耳膜拍击感，对乘员的乘坐舒适性造成不良影响。因而，如何获取风振噪音的评价数据，对于通过该评价数据去改善提高乘员的乘车舒适性具有重要意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种风振噪音评价方法、系统及车辆，以解决获取风振噪音的评价数据的问题。

一种风振噪音评价方法，包括：

在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据；

对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；

识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；

根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值是指所述频率切片中与所述自变量对应的各频率的幅值之和；

根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据所述风振峰值确定评价数据。

一种风振噪音评价系统，包括：

采集模块，用于在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据；

声音处理模块，用于对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；

获取切片模块，用于识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；

关系数据模块，用于根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值是指所述频率切片中与所述自变量对应的各频率的幅值之和；

获取评价数据模块，用于根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据所述风振峰值确定评价数据。

一种车辆，包括控制器和安装在车辆驾驶室内的麦克风，所述控制器连接所述麦克风，所述控制器用于执行上述风振噪音评价方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现上述风振噪音评价方法。

上述风振噪音评价方法、系统及车辆，通过在预设环境中采集车辆的风振噪音数据，以获取评价对象。将所述风振噪音数据处理为自功率频谱数据，以将时域信号转化为频域信号。确定所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据提取指定带宽的频率切片，以对风振噪音数据进行滤波处理，获得频率切片。根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值为所述自变量为一定值时所述频率切片中各频率的幅值的加和，以解析频率切片，将三维频谱数据降维为总幅值-自变量关系曲线。根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并获取与所述风振峰值对应的评价数据，以获得风振噪音的评价数据。本发明可以实现快速获取风振噪音的评价数据，准确对风振噪声进行评价，根据本发明风振噪声的评价数据的在对车辆风振性能的目标规划、方案评估、性能优化等过程中具有不可替代的指导作用，如此，可以进一步优化车辆风振性能，在汽车NVH(noise、vibration、harshness，噪声、振动、声振粗糙度)开发中具有重要的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中风振噪音评价方法的一流程示意图；

图2为本发明一实施例中风振噪音数据的时域信号图；

图3为本发明一实施例中自功率频谱数据的频域信号图；

图4为本发明一实施例中从自功率频谱数据切分出频率切片的示意图；

图5为本发明一实施例中的总幅值-时间关系曲线；

图6是本发明一实施例中风振噪音评价方法的一流程示意图；

图7是本发明一实施例中风振噪音评价方法的一流程示意图；

图8是本发明一实施例中风振噪音评价系统的一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

在一实施例中，如图1所示，提供一种风振噪音评价方法，包括如下步骤：

S10、在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据。

本实施例中，风振噪音评价方法主要用于测量车辆(汽车)在运行时产生的风振噪音的评价数据。预设环境指的是排除或降低其他因素干扰的环境。可以参照GB/T18697的汽车车内噪声测量方法设置预设环境。在此处，风振噪音数据属于车内噪音数据的一种。因而，采集风振噪音数据的采集装置设置在车辆内部。在一示例中，风振噪音数据如图2所示。

可选的，所述预设环境为路测环境或风洞测试环境。

本实施例中，预设环境可以是路测环境，也可以是风洞测试环境。路测环境指的是道路测试环境。当预设环境为路测环境时，需要选择符合条件的测试场地。测试场地的条件包括：1、具有平直开阔的直线试验路段；2、天气良好，无雨雪，风速低于3m/s。比如，当车辆在路测环境测试时，保持车辆直线行驶，并逐步缓慢加速，从20km/h开始加速到100km/h，采集这一加速阶段的风振噪音数据。当预设环境为路测环境时，预设行驶工况指的是车辆从第一相对速度加速至第二相对速度，且加速度小于预设阈值(预设阈值可以根据测试需求进行设置)。

同样的，当预设环境为风洞测试环境时，可以缓慢增加风速，以模拟车辆加速行驶的状况，并采集车辆的风振噪音数据。此时，车辆的预设行驶工况为静止，相对速度指的是风洞产生的风速。

S20、对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据。

风振噪音数据属于时域信号，可通过傅里叶变换转化为频域信号，也即，通过傅里叶变换将风振噪音数据转化为自功率频谱数据。在此处，自功率频谱数据属于三维频谱，其中两个维度分别为幅值和频率，第三个维度为时间或速度。在一示例中，自功率频谱数据如图3所示。

S30、识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片。

在此处，幅值频率指的是自功率频谱数据中幅值最高的频率。通过幅值比较可以确定自功率频谱数据中的幅值频率。指定带宽可以指频带宽度的设置值。可以根据实际需要设置指定带宽。在一示例中，指定带宽为20Hz。从自功率频谱数据提取频率切片，相当于对风振噪音数据进行滤波，提取幅值频率所在频带的噪音数据。如图4所示，幅值频率为13Hz，频率切片为频率3Hz到23Hz之间的频带。

S40、根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值是指所述频率切片中与所述自变量对应的各频率的幅值之和。

在此处，自变量可以是时间或速度，随自功率频谱数据的第三个维度变化而变化。总幅值即为频率切片的OA值(overall，在指定的时间或速度范围内，频率切片各个频率的幅值之和)。

S50、根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据所述风振峰值确定评价数据。

风振峰值指的是幅值最高的总幅值。在总幅值-自变量曲线中，曲线的最高点即为风振峰值。如图5所示，图5为总幅值-时间关系曲线，其风振峰值为113dB。可以预先设置风振峰值与评价数据的对照关系，如此，在确定风振峰值之后，根据风振峰值与评价数据的对照关系即可获取与风振峰值对应的评价数据。在此处，评价数据可以是评价等级或评价分数。

步骤S10-S50中，在预设环境中采集车辆的风振噪音数据，以获取评价对象。将所述风振噪音数据处理为自功率频谱数据，以将时域信号转化为频域信号。确定所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据提取指定带宽的频率切片，以对风振噪音数据进行滤波处理，获得频率切片。根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值为所述自变量为一定值时所述频率切片中各频率的幅值的加和，以解析频率切片，将三维频谱数据降维为总幅值-自变量关系曲线。根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并获取与所述风振峰值对应的评价数据，以获得风振噪音的评价数据。本实施例可以实现快速获取风振噪音的评价数据，准确对风振噪声进行评价，根据本发明风振噪声的评价数据的在对车辆风振性能的目标规划、方案评估、性能优化等过程中具有不可替代的指导作用，如此，可以进一步优化车辆风振性能，在汽车NVH开发中具有重要的应用价值。

可选的，如图6所示，步骤S10，即所述在预设环境中采集车辆的风振噪音数据，包括：

S101、令位于预设环境中的所述车辆打开待监测的车窗；

S102、令所述车辆从第一相对速度加速至第二相对速度，并通过设置在车辆驾驶室内的麦克风采集所述车辆在加速过程中的的风振噪音数据，其中，从所述第一相对速度加速至所述第二相对速度时的加速度小于预设阈值。

本实施例中，在车辆内，麦克风可以设置在驾驶室中对应于驾驶员内耳的位置附近。待监测的车窗可以是天窗或/和侧窗。其他非待监测的车窗则处于关闭状态。同时关闭车辆上其他辅助电器，此时车辆处于内循环状态。

第一相对速度和第二相对速度可以根据实际需要设置。在一示例中，第一相对速度可以是20km/h，第二相对速度可以是100km/h。在采集风振噪音数据的过程中，车辆的相对速度(可以是车速，也可以是风速，也可以由两者组合之后得出)逐渐递增。为了更好分辨各个相对速度下的风振噪音，上述加速过程中的加速度需要小于预设阈值(在该加速过程中，加速度可以在小于预设阈值的范围内变化)。

可选的，所述预设阈值为2km·h^-1·s^-1。

在此处，预设阈值优选为2km·h^-1·s^-1，即为2公里每小时每秒，指的是每秒钟速度的变化量为2公里每小时。由于车辆的加速度小于预设阈值，当第一相对速度为20km/h，第二相对速度为100km/h时，风振噪音数据的采集时长大于40s。

可选的，步骤S20，即所述对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据，包括：

通过傅里叶变换将所述风振噪音数据转换为所述自功率频谱数据，且所述自功率频谱数据的频率分辨率小于或等于指定频率。

本实施例中，可以通过傅里叶变换将属于时域信号的风振噪音数据转换为属于频域信号的自功率频谱数据。在此处，可以采用离散傅里叶变换，且转换后的自功率频谱数据的频率分辨率小于或等于指定频率。在一示例中，指定频率可以是2Hz。较小的频率分辨率可以保证转换后的自功率频谱数据的精度。

可选的，如图7所示，步骤S50，即所述根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据所述风振峰值确定评价数据，包括：

S501、将所述总幅值-自变量关系曲线中幅值最高的总幅值确定为所述风振峰值；

S502、获取预设的风振性能主客观对照表，根据所述风振性能主客观对照表确定与所述风振峰值匹配的评价数据；其中，所述风振性能主客观对照表中包含多组评价数据，每一组评价数据中均包含一个风振峰值范围以及至少一个与其关联的评价指标。

本实施例中，风振峰值即为幅值最高的总幅值。在此处，风振峰值可认为是风振发生时的峰值，该风振峰值为衡量风振噪音数据的关键物理量。风振性能主客观对照表包含了风振峰值与评价数据的对照关系。

在一示例中，风振性能主客观对照表如表1所示。

表1风振性能主客观对照表

在表1中，评价数据包括感受描述、评分和风振感受三项评价指标。在确定风振峰值之后，可以从风振性能主客观对照表获取与风振峰值对应的评价数据。如，风振峰值为85dB时，获得的评价数据为：

感受描述：很好；

评分：9；

风振感受：完全不能感知。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种风振噪音评价系统，该风振噪音评价系统与上述实施例中风振噪音评价方法一一对应。如图8所示，该风振噪音评价系统包括采集模块10、声音处理模块20、获取切片模块30、关系数据模块40和获取评价数据模块50。各功能模块详细说明如下：

采集模块10，用于在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据；

声音处理模块20，用于对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；

获取切片模块30，用于识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；

关系数据模块40，用于根据所述频率切片生成总幅值-自变量关系曲线，所述自变量为时间或速度，所述总幅值是指所述频率切片中与所述自变量对应的各频率的幅值之和；

获取评价数据模块50，用于根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据所述风振峰值确定评价数据。

可选的，采集模块10包括：

开窗单元，用于令位于预设环境中的所述车辆打开待监测的车窗；

噪音采集单元，用于令所述车辆从第一相对速度加速至第二相对速度，并通过设置在车辆驾驶室内的麦克风采集所述车辆在加速过程中的风振噪音数据，其中，从所述第一相对速度加速至所述第二相对速度时的加速度小于预设阈值。

可选的，所述预设阈值为2km·h^-1·s^-1。

可选的，所述预设环境为路测环境或风洞测试环境。

可选的，声音处理模块20包括：

声音转换单元，用于通过傅里叶变换将所述风振噪音数据转换为所述自功率频谱数据，且所述自功率频谱数据的频率分辨率小于或等于指定频率。

可选的，所述指定频率为2Hz。

可选的，获取评价数据模块50包括：

确定峰值单元，用于将所述总幅值-自变量关系曲线中幅值最高的总幅值确定为所述风振峰值；

确定评价数据单元，用于获取预设的风振性能主客观对照表，根据所述风振性能主客观对照表确定与所述风振峰值匹配的评价数据；其中，所述风振性能主客观对照表中包含多组评价数据，每一组评价数据中均包含一个风振峰值范围以及至少一个与其关联的评价指标。

关于风振噪音评价系统的具体限定可以参见上文中对于风振噪音评价方法的限定，在此不再赘述。上述风振噪音评价系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一个或多个存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质，本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。可读存储介质上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时实现以下步骤：

对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成，所述的计算机可读指令可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机可读指令在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种风振噪音评价方法，其特征在于，包括：

对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据；

识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；所述幅值频率指的是所述自功率频谱数据中幅值最高的频率；

根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据风振峰值与评价数据的对照关系获取与所述风振峰值对应的评价数据。

2.如权利要求1所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述在预设环境中采集处于预设行驶工况下的车辆的风振噪音数据，包括：

令位于预设环境中的所述车辆打开待监测的车窗；

令所述车辆从第一相对速度加速至第二相对速度，并通过设置在车辆驾驶室内的麦克风采集所述车辆在加速过程中的风振噪音数据，其中，从所述第一相对速度加速至所述第二相对速度时的加速度小于预设阈值。

3.如权利要求2所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述预设阈值为2km·h^-1·s^-1。

4.如权利要求1所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述预设环境为路测环境或风洞测试环境。

5.如权利要求1所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述对所述风振噪音数据进行转换处理，得到自功率频谱数据，包括：

6.如权利要求5所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述指定频率为2Hz。

7.如权利要求1所述的风振噪音评价方法，其特征在于，所述根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据风振峰值与评价数据的对照关系获取与所述风振峰值对应的评价数据，包括：

将所述总幅值-自变量关系曲线中幅值最高的总幅值确定为所述风振峰值；

获取预设的风振性能主客观对照表，根据所述风振性能主客观对照表确定与所述风振峰值匹配的评价数据；其中，所述风振性能主客观对照表中包含多组评价数据，每一组评价数据中均包含一个风振峰值范围以及至少一个与其关联的评价指标。

8.一种风振噪音评价系统，其特征在于，包括：

获取切片模块，用于识别所述自功率频谱数据的幅值频率，以所述幅值频率为中心从所述自功率频谱数据切分出指定带宽的频率切片；所述幅值频率指的是所述自功率频谱数据中幅值最高的频率；

获取评价数据模块，用于根据所述总幅值-自变量关系曲线确定风振峰值，并根据风振峰值与评价数据的对照关系获取与所述风振峰值对应的评价数据。

9.如权利要求8所述的风振噪音评价系统，其特征在于，所述采集模块包括：

10.一种车辆，其特征在于，包括控制器和安装在车辆驾驶室内的麦克风，所述控制器连接所述麦克风，所述控制器用于执行如权利要求1至7中任一项所述的风振噪音评价方法。