CN114153314B - 增强用户体验感的车内噪声动态显示交互方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明请求保护一种增强用户体验感的车内噪声动态显示和交互方法，涉及汽车检测技术领域，车载行车电脑终端采集单元获取车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号及灵敏度；将电压信号除以麦克风的灵敏度得到车内声压随时间变化的数据；通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域数据，计算出随频率变化的倍频程图，在车载显示屏以时频彩图方式显示频域数据，以及倍频程图。能够增强用户体验感，实现对汽车车内噪声动态采集、显示和交互。

Description

增强用户体验感的车内噪声动态显示交互方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域尤其涉及车内噪声动态采集、显示和交互方法，用于增强用户体验感，提升驾驶愉悦性。
背景技术
随着汽车产业的不断发展，人们对车辆智能化和驾乘舒适性要求越来越高，而车内噪声是舒适性的一个重要指标。汽车在运行过程中，会产生噪声，如发动机噪声、变速器噪声、风噪、路噪等，这些噪声若能实时的动态显示，并能和用户进行交互，则能增强用户对驾乘舒适性的体验，提升驾驶愉悦性。
目前，消费者和汽车制造商对车辆产生的噪声和振动问题越来越关注。车辆智能化着重于智能驾驶、智能交互和智能网联三大技术，对增强用户体验感的汽车车内噪声缺乏智能交互技术和诊断技术。因此，迫切需要建立一套能够增强用户体验感的汽车车内噪声动态采集、显示和交互的方法。并且远程汽车振动噪声诊断及降低噪声等缺乏基础。
公开号CN108234756B发明名称“通话控制方法、装置及计算机可读存储介质”的中国发明专利，一种通话控制方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括：当检测到通话触发信号时，获取车辆的车内噪声信号；对所述车内噪声信号进行时域和频域分析，提取所述车内噪声信号的特征值；根据所述车内噪声信号的特征值，判断所述车辆是否处于行驶状态；当所述车辆处于行驶状态时，拒绝响应所述通话触发信号。该发明要点在于如何判定车辆处于行驶状态，若车辆处于行驶状态，强制禁止驾驶员使用移动终端进行通话，从而保证车辆安全行驶，降低事故发生率。该发明着重于车辆安全领域，没有增强用户体验感、并且在车内中控显示屏显示和交互。
公开号CN104618569B，发明名称“使用智能手机控制车内声音的系统及其方法”，公开一种使用智能手机控制车内声音的系统及其方法，在车辆被驱动时提供行驶信息；智能手机，包括感测车辆的内部噪声或声音的麦克风，并基于来自行驶信息提供器的行驶信息生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声。该智能手机能够通过根据情况减小或放大车内噪声，以用户期望的水平调节诸如发动机声音的车内噪声。着重于车辆噪声控制，不能满足增强用户体验感的车内噪声动态采集、并且在车内中控显示屏显示和交互。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为提升用户的驾驶愉悦性，为远程噪声诊断及改善提供基础数据，提出一种增强用户体验感的汽车车内噪声动态采集和交互方法，同时为云端远程汽车振动噪声问题诊断提供基础数据支持。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：提出一种车内噪声动态显示和交互方法，包括，车载行车电脑终端采集单元获取车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号及灵敏度；将电压信号除以麦克风的灵敏度得到车内声压随时间变化的数据；通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域数据，计算出随频率变化的倍频程图，在车载显示屏上以时频彩图方式显示频域数据，以及倍频程图。
进一步地，计算倍频程图为短时的三分之一倍频程分析，得到横轴是频率，纵轴是噪声大小的柱状三分之一倍频程图，通过三分之一倍频程图显示判断发动机噪声、路噪和风噪。
进一步地，用户语音唤醒或手动点击启动噪声数据处理，噪声数据处理单元同时驱动显示单元显示车内噪声的时域信号图、时频彩图和三分之一倍频程图，当车辆在匀速行驶工况下，其中，100Hz以内的噪声反映发动机噪声，100-500Hz频段的噪声反映路噪，500Hz以上的噪声反映风噪。
进一步地，储存在车载电脑中的车内噪声数据通过车联网传输至整车厂商的云端服务器保存。
本发明还请求保护一种车内噪声动态显示和交互系统，包括，采集单元、噪声数据处理单元、时频变换单元、显示单元，车载行车电脑终端采集单元获取车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号及灵敏度；噪声数据处理单元将电压信号除以麦克风的灵敏度得到车内声压随时间变化的数据；时频变换单元通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域数据，计算出随频率变化的倍频程图，显示单元驱动车载显示屏以时频彩图方式显示频域数据，以及倍频程图。
本发明能够增强用户体验感，能够实现对汽车车内噪声动态采集、显示和交互，同时为云端远程汽车振动噪声问题诊断提供基础数据支持。
附图说明
图1 车内噪声数据动态采集方式示意图；
图2 车内噪声数据采集、处理、分析和动态显示流程图；
图3车内噪声的显示方法和用户交互显示示意图。
具体实施方式
为有利于对发明技术方案的理解，以下结合附图和具体实施方式对本发明的实施作进一步具体的说明。
基本条件：车内前排驾驶员座椅附近配置有语音控制的麦克风传感器或者头枕麦克风传感器；车载电脑的内存和处理器具备噪声信号的数据处理能力，如短时傅里叶变换、三分之一倍频程分析等；车载显示屏分辨率能够清晰的显示噪声频谱彩图；车辆具备车联网功能。
1)在车辆正常通电并启动状态下，车载行车电脑终端采集模块采集车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号；
2)将采集得到的电压信号除以麦克风的灵敏度得到车内声压随时间变化的数据。车载电脑中的噪声数据处理单元通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域数据，在车载显示屏上以时频彩图的方式显示；
3)噪声数据处理单元计算出随频率变化的三分之一倍频程图，在车载显示屏上显示；
4)将采集到的随时间变化的车内噪声数据通过车联网传输至整车厂商的云端服务器保存。
在收到车辆用户关于车内噪声问题投诉后，整车厂商可以调取云端服务器存储的车内噪声数据，通过技术诊断分析用户抱怨的噪声问题的现象。
具体实施方式如下所述，如图1为车内噪声数据动态采集方式示意图，包括：车载电脑（1），车载显示屏（2），语音麦克风（3），车内声音（4）。数据采集：在车辆正常运行时，车载语音采集系统实时采集车载语音麦克风(3)或头枕麦克风的电压信号，将采集到的上述麦克风电压信号传输给车载电脑(1)。
图2所示为车内噪声数据采集、处理、分析和动态显示流程图。噪声信号数据处理和用户交互：车载电脑的噪声数据处理单元将采集得到的麦克风电压信号除以相应麦克风灵敏度参数，得到随时间变化的车内噪声声压。（经济型车辆都有语音麦克风，豪华车辆一般会用头枕麦克风替代经济型车辆的语音麦克风。）
基于短时傅里叶变换的时频分析方法，噪声数据处理单元将随时间变化的噪声声压信号转换为横轴为时间，纵轴为频率的时频彩图(6)。
同时，还可进行短时的三分之一倍频程分析，得到横轴是频率，纵轴是噪声大小的柱状三分之一倍频程图(7)。
如图3所示为车内噪声的显示方法和用户交互显示示意图。用户可以语音唤醒启动车载噪声数据处理单元(8)，如用户说“小安，请打开噪声处理”，车载语音识别系统识别出用户语音，转化为指令，自动打开车载噪声采集、处理、显示。车辆用户也可以在车载显示屏手动点击启动噪声数据处理，噪声数据处理单元同时驱动显示单元显示车内噪声的时域噪声信号(5)、时频彩图(6)和三分之一倍频程图(7)。时变的噪声信号图(5)、彩色的时频彩图(6)和动感的三分之一倍频程图(7)，共同增强用户的体验感，提升驾驶愉悦性。
当车辆在匀速行驶工况下，可以通过三分之一倍频程图显示判断发动机噪声、路噪和风噪的大小。其中，100Hz以内的噪声反映了发动机噪声大小，100-500Hz频段的噪声反映了路噪大小，500Hz以上的噪声反映了风噪大小。
车内噪声问题的云端远程故障诊断。车辆在正常运行状态下，车载语音采集系统实时采集车载语音麦克风或头枕麦克风的电压信号，计算得到随时间变化的噪声声压，实时传输给车载电脑并储存在内存中。储存在车载电脑中的车内噪声数据通过车联网(9)传输至整车厂商的云端服务器(10)保存。
在收到车辆用户关于车内噪声问题投诉后，整车厂商可以调取云端服务器(10)存储的车内噪声数据，通过技术诊断分析用户抱怨的噪声问题的现象，以便于整车制造商的NVH工程师分析噪声产生的原因，并制定售后服务的技术方案。
在云端服务器调取用户抱怨的噪声问题相关的数据，结合出现噪声问题工况时的车速、发动机转速等数据，通过傅里叶变换、短时傅里叶变换或小波分析等频谱分析，将时域数据转化为频域数据，识别出现噪声问题的主要频率，初步判定噪声源来自哪里，是动力系统噪声、路噪或者是风噪。

Claims (8)

1.一种增强用户体验感的车内噪声动态显示和交互方法，其特征在于，包括，车载行车电脑终端采集单元获取车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号及灵敏度；将电压信号除以灵敏度得到车内声压随时间变化的噪声数据；通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域数据，计算出随频率变化的倍频程图，在车载显示屏以时频彩图方式显示频域数据，以及倍频程图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，倍频程图为短时的三分之一倍频程分析得到横轴是频率，纵轴是噪声大小的柱状三分之一倍频程图，通过三分之一倍频程图显示判断发动机噪声、路噪和风噪。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用户语音唤醒或手动点击启动噪声数据处理，车载语音识别系统识别出用户语音转化为指令，自动打开车载噪声采集、处理、显示，噪声数据处理单元驱动显示单元同时显示车内噪声的时域信号图、时频彩图和三分之一倍频程图，当车辆在匀速行驶工况下，其中，100Hz以内的噪声显示反映发动机噪声，100-500Hz频段的噪声显示反映路噪，500Hz以上的噪声显示反映风噪。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，储存在车载电脑中的车内噪声数据通过车联网传输至云端服务器保存，车商故障检测端结合出现噪声问题工况时的车速、发动机转速等数据，通过傅里叶变换、短时傅里叶变换或小波分析，将时域数据转化为频域数据，识别出现噪声问题的主要频率，初步判定噪声源是动力系统噪声、路噪或风噪。
5.一种车内噪声动态显示和交互系统，其特征在于，包括，采集单元、噪声数据处理单元、时频变换单元、显示单元，车载行车电脑终端采集单元获取车内语音麦克风或头枕麦克风传感器的电压信号及灵敏度；噪声数据处理单元将电压信号除以麦克风的灵敏度得到车内声压随时间变化的数据；时频变换单元通过短时傅里叶变换将随时间变化的噪声数据转换为频域噪声数据，计算出噪声随频率变化的倍频程图，显示单元驱动车载显示屏以时频彩图方式显示频域噪声数据，以及倍频程图。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，倍频程图为短时的三分之一倍频程分析，其横轴是频率，纵轴是噪声大小的柱状三分之一倍频程图，通过三分之一倍频程图显示判断发动机噪声、路噪和风噪。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，用户语音唤醒或手动点击交互处理单元启动噪声数据处理，噪声数据处理单元驱动显示单元同时显示车内噪声的时域信号图、时频彩图和三分之一倍频程图，当车辆在匀速行驶工况下，其中，100Hz以内的噪声显示反映发动机噪声，100-500Hz频段的噪声显示反映路噪，500Hz以上的噪声显示反映风噪。
8.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，储存在车载电脑中的车内噪声数据通过车联网传输至整车厂商的云端服务器保存，车商故障检测端结合出现噪声问题工况时的车速、发动机转速等数据，通过傅里叶变换、短时傅里叶变换或小波分析，将时域数据转化为频域数据，识别出现噪声问题的主要频率，初步判定噪声源是动力系统噪声、路噪或风噪。
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