CN116246607B - 一种汽车驾驶舱噪音控制系统、方法以及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汽车驾驶舱噪音控制系统、方法以及汽车。其中汽车驾驶舱噪音控制系统包括控制模块，以及分别与控制模块电性连接的第一检测模块、第二检测模块和扬声器模块，第一检测模块用于采集外部噪音并转换成第一电信号输出给控制模块，第二检测模块用于采集传播介质的震动并转换成第二电信号输出给控制模块，控制模块通过将第一电信号和第二电信号计算处理后输出为降噪电信号，扬声器模块根据降噪电信号主动播放降噪声波，实现驾驶舱内的主动降噪。本申请能够有效提升主动降噪的精确性，提升驾驶舒适性，提升乘坐人员的乘车体验。

Description

一种汽车驾驶舱噪音控制系统、方法以及汽车

技术领域

本申请涉及汽车降噪技术领域，具体涉及一种汽车驾驶舱噪音控制系统、方法以及汽车。

背景技术

主动降噪是降噪技术的一种。主动降噪功能的实现是通过降噪系统产生于噪音频率、振幅相同而相位相反的声波，并将产生的声波叠加到原噪音后可将原噪音部分抵消甚至全部抵消，从而实现降噪的效果。它的原理是所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反就可以将这噪声完全抵消。而在汽车的行驶过程中，车内乘坐的人员能够感受到十分明显的噪声。这种噪声由多种类型的噪声组成，例如，由外部气流产生的风噪、由路面与轮胎之间的摩擦产生的胎噪（又称路噪）、车辆中各部件因颠簸产生的结构噪声以及发动机工作时产生的发动机噪音等。而在乘坐人员听到的噪声里，风噪、胎噪和发动机噪音占据了主要部分，因此需要对这部分噪声进行主动降噪。

现有汽车通常是在驾驶舱内的不同位置设置多个麦克风，以采集驾驶舱内的噪声，并将采集到的噪声转换成电信号输出给汽车电脑，汽车电脑则通过控制扬声器播放频率、振幅相同而相位相反的声波，实现降噪效果。但是，设置在驾驶舱内的麦克风同样会采集到乘坐人员说话的声音，并且通过扬声器播放频率、振幅相同而相位相反的声波，从而导致乘坐人员之间无法正常交流。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种汽车驾驶舱噪音控制系统和汽车驾驶舱噪音控制方法，以提高驾驶舱内主动降噪的精确度，从而减少噪声对乘坐人员的困扰，提高乘坐人员的乘车体验。

本申请的另一个目的在于提供一种汽车。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种汽车驾驶舱噪音控制系统，包括控制模块，以及分别与所述控制模块电性连接的第一检测模块、第二检测模块和扬声器模块；

所述第一检测模块包括至少四个声敏传感器，各所述声敏传感器设置在汽车车身各处靠近外界的一侧，各所述声敏传感器与所述控制模块电性连接，各所述声敏传感器用于采集驾驶舱外部噪声，并将各自采集到的噪声转换成多个第一电信号分别输出给所述控制模块；

所述第二检测模块包括至少四个震动传感器，各所述震动传感器设置在汽车车身各处靠近驾驶舱一侧，各所述震动传感器与所述控制模块电性连接，各所述震动传感器用于采集车身各处传播介质的震动量，并将各自采集到的震动量转换成多个第二电信号分别输出给所述控制模块；

所述控制模块适于将多个所述第一电信号和多个所述第二电信号进行计算处理后输出为多个降噪电信号，所述扬声器模块适于接收所述控制模块输出的多个所述降噪电信号并根据多个所述降噪电信号控制不同的扬声器播放不同的主动降噪声波。

作为一种优选，各所述声敏传感器和各所述震动传感器一一对应设置。

作为另一种优选，各所述声敏传感器和各所述震动传感器设置在汽车发动机舱、底盘或车门门板上。

进一步优选，各所述震动传感器上还设置有隔音材料。

进一步地，还包括第三检测模块，所述第三检测模块用于采集车辆行驶过程中的颠簸程度，所述第三检测模块包括多个车载颠簸仪，各所述车载颠簸仪与各所述震动传感器设置的位置相同。

本申请的第二方面提供一种汽车驾驶舱噪音控制方法，利用上述汽车驾驶舱噪音控制系统，所述汽车驾驶舱噪音控制方法为：

S1，所述第一检测模块的多个声敏传感器采集驾驶舱外部各处的噪音，所述第二检测模块的多个震动传感器采集车身各处传播介质的震动量，并将外部噪音和震动量分别转换成多个所述第一电信号和多个所述第二电信号分别输出给所述控制模块；

S2，所述控制模块将多个所述第一电信号和多个所述第二电信号计算处理后输出为多个降噪电信号；

S3，所述控制模块检测车辆运行状态并判断是否符合主动降噪的开启条件，若是，则执行步骤S4，若否，则返回步骤S1；

S4，所述扬声器模块接收多个所述降噪电信号，并根据所述控制模块输出的多个所述降噪电信号控制不同的扬声器向驾驶舱内发出不同的主动降噪声波；

S5，循环步骤S1至S4，以消除汽车驾驶舱内的外部噪音。

进一步地，步骤S2中所述控制模块根据所述第一电信号得到驾驶舱外部噪音的噪音能量，所述控制模块根据所述第二电信号得到传播介质震动的震动能量，所述控制模块将噪音能量和震动能量进行计算得到的差值就是实际传播至驾驶舱内噪音的能量，所述控制模块将实际传播至驾驶舱内噪音的能量输出为降噪电信号。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31，所述控制模块比较所述第一电信号的噪音波形是否与所述控制模块内预设的特定声音的波形相似，若是则执行步骤S32，若否则执行步骤S33；

S32，所述控制模块检测所述第一电信号的噪音波形的振幅是否超过所述控制模块内预设的值，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4；

S33，所述控制模块检测驾驶舱内播放的音乐的音量是否超过一定分贝，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4。

进一步地，步骤S31中所述控制模块预设的特定声音包括汽车喇叭声、救护车警报声、警车警报声和消防车警报声。

本申请的第三方面提供一种汽车，包括上述汽车驾驶舱噪音控制系统。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

本申请提供的汽车驾驶舱噪音控制系统、汽车驾驶舱噪音控制方法以及汽车，通过在汽车外部设置第一检测模块和第二检测模块以分别采集车辆行驶过程中的外部噪声和传播介质的震动量。在噪声传播过程中，根据能量守恒定律，噪音的能量有一部分会转换成传播介质的动能，仅有一部分会实际传播至驾驶舱内，进而控制模块将第一检测模块检测到的外部噪声和第二检测模块检测到的震动量处理计算后就可以得到外部噪声实际传递至驾驶舱内的这一部分，能够更加精确地采集到传播至驾驶舱内的外部噪音，控制模块再通过控制扬声器模块播放频率、振幅相同而相位相反的降噪声波就能够实现更佳的降噪效果，使主动降噪的精确度提高，提高乘坐人员的的乘车体验。

附图说明

图1为本申请汽车噪音控制系统的组成示意图。

图2为本申请汽车噪音控制方法的步骤示意图。

图中：100、控制模块；110、第一检测模块；111、声敏传感器；120、第二检测模块；121、震动传感器；130、第三检测模块；131、车载颠簸仪；140、扬声器模块。

实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请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、系统、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。

如图1所示，本申请提出了一种汽车驾驶舱噪音控制系统，主要包括控制模块100，以及分别与控制模块100电性连接的第一检测模块110和第二检测模块120。其中，第一检测模块110包括四个声敏传感器111，四个声敏传感器111可以设置在汽车车身各处，例如，将四个声敏传感器111分别设置在发动机舱、左侧车门、右侧车门上和底盘上，四个声敏传感器111用于采集汽车外部噪声，四个声敏传感器111分别与控制模块100电性连接，进而四个声敏传感器111可以将采集到的汽车外部不同的噪音，例如，设置在发动机舱的声敏传感器111可以采集到发动机噪音，设置在左侧车门和右侧车门上的声敏传感器111可以采集到的风噪，设置在底盘上的声敏传感器111可以采集到胎噪，四个声敏传感器111将各自采集到的噪音转换成四个第一电信号分别传输给控制模块100。第二检测模块120则包括四个震动传感器121，四个震动传感器121同样也可以设置在汽车车身各处，但震动传感器121需要和声敏传感器111一一对应设置，即震动传感器121和声敏传感器111通常设置在一个零部件的左右两侧，例如，发动机舱和驾驶舱之间设置有隔断板，声敏传感器111设置在隔断板靠近发动机舱的一侧，震动传感器121则设置在隔断板靠近驾驶舱的一侧，其余三个震动传感器121和声敏传感器111也对应设置，四个震动传感器121分别与控制模块100电性连接，进而四个震动传感器121可以将各自采集到的车身各处的震动量转换成四个第二电信号分别传输给控制模块100，控制模块100在接收到第一电信号和第二电信号后将二者进行计算处理输出为降噪电信号，降噪电信号会传输给与控制模块100电性连接的扬声器模块140，扬声器模块140根据降噪电信号播放降噪声波，从而实现驾驶舱内噪音的主动降噪，减少噪声对乘坐人员的困扰，提高乘坐人员的乘车体验。

具体地，由于声音是机械波，机械波传播都需要介质，因此汽车外部噪音传播至驾驶舱内也需要介质，例如发动机舱和驾驶舱之间的隔断板，进而当汽车的发动机启动，设置在隔断板靠近发动机舱一侧的声敏传感器111可以采集到的发动机舱内发动机发出的噪音并将噪音转换成第一电信号传输给控制模块100。发动机发出的噪音想要传播至驾驶舱内则必须经过隔断板这一介质，根据能量守恒定律，在发动机噪音传播至驾驶舱内的过程中，发动机噪音会有一部分损耗，发动机噪音损耗的这一部分则会转换成隔断板的震动量被设置在隔断板靠近驾驶舱一侧的震动传感器121采集到并转换成第二电信号传输给控制模块100，控制模块100可以根据第一电信号确定噪音的能量，根据第二电信号确定隔断板震动的能量，将两个能量进行计算得到的差值就是噪音实际传播至驾驶舱内被乘坐人员所听见的这一部分噪音的能量，即驾驶舱噪音的能量，控制模块100再将这部分能量输出为降噪电信号，进而扬声器模块140可以根据降噪电信号播放与驾驶舱噪音频率相同、振幅相同，但相位相反的降噪声波，实现对驾驶舱噪音的主动降噪。

具体地，扬声器模块140可以包括分别设置在驾驶舱内各个位置上的多个扬声器。例如，多个扬声器可以设置在驾驶舱的前侧和后侧，或者可以设置在各个座椅的头枕附近等，以使降噪声波在驾驶舱内良好地传播。应当理解，在本申请的实施例中，扬声器模块140也可以直接采用车辆自带的音响系统中的部分扬声器，也可以根据实际需要另外设置扬声器。

值得一提的是，汽车驾驶舱噪音控制系统的启动是基于汽车门窗都关闭的前提下，若汽车门窗都处于打开状态，汽车驾驶舱噪音控制系统则不会启动进行主动降噪。

现有汽车降噪系统大多直接在驾驶舱内设置多个声敏传感器111，以采集驾驶舱内的声音波形，并将采集到的波形传输给汽车电脑，汽车电脑根据波形控制扬声器模块140播放频率、振幅相同而相位相反的声波，实现降噪效果。但是当驾驶舱内的乘坐人员说话时，设置在驾驶舱内的声敏传感器111也会采集到的乘坐人员说话声的波形，进而对乘坐人员说话声进行主动降噪，导致乘坐人员之间无法正常交流。而本申请公开的汽车驾驶舱噪音控制系统通过声敏传感器111和震动传感器121的配合使用可避免采集到的乘坐人员说话的声音，避免扬声器模块140播放与说话声频率、振幅相同而相位相反的声波，驾驶舱内的乘坐人员可以正常沟通交流，更加有针对性地实施主动降噪，提升乘车体验。

震动传感器121靠近驾驶舱的一侧还设置有隔音材料，隔音材料用于阻挡驾驶舱内的声音，如乘坐人员的说话声、播放的音乐声等，避免驾驶舱内的声音作用在震动传感器121上，对震动传感器121采集到的震动量造成影响。

在一些优选的实施例中，汽车驾驶舱噪音控制系统还包括第三检测模块130，第三检测模块130用于采集车辆行驶过程中的颠簸程度。第三检测模块130包括多个车载颠簸仪131，各车载颠簸仪131与控制模块100电性连接，各车载颠簸仪131设置的位置与震动传感器121设置的位置相同，车载颠簸仪131是一种用于测量汽车在行驶过程中所遭受的颠簸程度的仪器。它的工作原理是基于加速度计的原理，通过感知车辆的加速度来计算出车辆所受到的颠簸程度。具体来说，车载颠簸仪131内置了一个或多个加速度计，这些加速度计会感知车辆在运动中所受到的加速度，随后将加速度信号转化为颠簸程度，并将结果记录下来。在车辆行驶过程中，由于路面不平等因素，汽车会有一些难以避免的颠簸，而这种颠簸会使得例如前文举例提到的隔断板等设置有震动传感器121的部件的震动形态发生变化，通过设置车载颠簸仪131可以记录这些零部件的受颠簸程度并将其传输给控制模块100，通过控制模块100计算除去颠簸这个影响因子，从而减小车辆行驶过程中颠簸给这些零部件的震动形态带来的影响，挺高主动降噪精确度。

如图2所示，本申请还提出了一种汽车驾驶舱噪音控制方法，其主要包括以下步骤：

S1，第一检测模块110的多个声敏传感器111采集驾驶舱外部各处的噪音，第二检测模块120的多个震动传感器121采集车身各处传播介质的震动量，并将外部噪音和震动量分别转换成多个第一电信号和多个第二电信号分别输出给控制模块100。

S2，控制模块100将多个第一电信号和多个第二电信号计算处理后输出为多个降噪电信号。

如前文所述，在驾驶舱外部噪音传播至驾驶舱内的过程中，驾驶舱外部噪音会有一部分损耗，驾驶舱外部噪音的损耗部分则会转换成车身各处零部件的震动量，该震动量就会被震动传感器121采集到并转换成第二电信号传输给控制模块100，控制模块100对第一电信号和第二电信号计算处理后，可以计算得出驾驶舱外部噪音传播至驾驶舱内被乘坐人员所听见的这一部分噪音的波形，即驾驶舱噪音的波形，控制模块100将该波形输出为降噪电信号。

S3，控制模块100检测车辆运行状态并判断是否符合主动降噪的开启条件，若是则执行步骤S4，若否，则返回步骤S1。

更具体地，步骤S3中主动降噪的开启条件为，汽车外部没有特定声音或特定声音未超过一定分贝。设置控制模块100检测车辆运行状态并判断是否符合主动降噪的开启条件，其目的在于当车辆外部发出特定的声音且特定声音达到一定分贝时，关闭主动降噪，从而避免主动降噪的开启而导致驾驶员无法获取路面信息，例如，汽车后方有正在执行公务并且拉响警笛声的救护车，当救护车行驶到距离汽车一定范围内时，第一检测模块110可以采集到包含有救护车警笛声的噪音，控制模块100会比较采集到的噪音波形是否与控制模块100内预设的救护车警笛声的波形相似，当两者波形相似且噪音的分贝达到一定程度时，控制模块100会控制扬声器模块140停止播放降噪声波，使包含有救护车警笛声的噪音传播至驾驶舱内被驾驶员和听见，避免主动降噪的开启而导致驾驶员无法听到救护车的警笛声，从而没有及时避让救护车。

S4，扬声器模块140接收多个降噪电信号，并根据控制控制模块100输出的多个降噪电信号控制不同的扬声器向驾驶舱内发出不同的主动降噪声波。

具体地，扬声器模块140根据降噪电信号播放与驾驶舱噪音频率相同、振幅相同，但相位相反的降噪声波，实现对驾驶舱噪音的主动降噪。

S5，循环步骤S1至S4，以消除汽车驾驶舱内的外部噪音。

更具体地，步骤S3具体包括：

S31，控制模块100比较第一电信号的噪音波形是否与控制模块100内预设的特定声音的波形相似，若是则执行步骤S32，若否则执行步骤S33；

S32，控制模块100检测第一电信号的噪音波形的振幅是否超过控制模块100内预设的值，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4；

具体地，步骤S31中的特定声音包括汽车喇叭声、救护车警报声、警车警报声和消防车警报声。设置步骤S31和步骤S32的目的在于，汽车喇叭声、救护车警报声、警车警报声和消防车警报声这些声音都是包含有道路信息的，而不是杂乱无序的噪音，因此不能对这些包含有道路信息的声音进行主动降噪而抵消，使驾驶员无法接收到这些信息，给汽车行驶带来安全隐患。

S33，控制模块100检测驾驶舱内播放的音乐的音量是否超过一定分贝，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4。

本申请还提供了一种汽车，包括前文所述的汽车驾驶舱噪音控制系统。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种汽车驾驶舱噪音控制系统，其特征在于，包括控制模块，以及分别与所述控制模块电性连接的第一检测模块、第二检测模块和扬声器模块；

所述第一检测模块包括至少四个声敏传感器，各所述声敏传感器设置在汽车车身各处靠近外界的一侧，各所述声敏传感器与所述控制模块电性连接，各所述声敏传感器用于采集驾驶舱外部噪声，并将各自采集到的噪声转换成多个第一电信号分别输出给所述控制模块；

所述第二检测模块包括至少四个震动传感器，各所述震动传感器设置在汽车车身各处靠近驾驶舱一侧，各所述声敏传感器和各所述震动传感器一一对应设置，各所述震动传感器与所述控制模块电性连接，各所述震动传感器用于采集车身各处传播介质的震动量，并将各自采集到的震动量转换成多个第二电信号分别输出给所述控制模块；

所述控制模块根据多个所述第一电信号得到驾驶舱外部噪音的多个噪音能量，所述控制模块根据多个所述第二电信号得到传播介质震动的多个震动能量，所述控制模块将噪音能量和震动能量进行计算得到的差值就是实际传播至驾驶舱内的噪音能量，所述控制模块将计算得到的多个实际传播至驾驶舱内的噪音能量转换输出为多个降噪电信号，所述扬声器模块适于接收多个所述降噪电信号并根据所述降噪电信号控制不同的扬声器播放不同的主动降噪声波。

2.如权利要求1所述的汽车驾驶舱噪音控制系统，其特征在于，各所述声敏传感器和各所述震动传感器设置在汽车发动机舱、底盘或车门门板上。

3.如权利要求2所述的汽车驾驶舱噪音控制系统，其特征在于，各所述震动传感器上还设置有隔音材料。

4.如权利要求1所述的汽车驾驶舱噪音控制系统，其特征在于，还包括第三检测模块，所述第三检测模块用于采集车辆行驶过程中的颠簸程度，所述第三检测模块包括多个车载颠簸仪，各所述车载颠簸仪与各所述震动传感器设置的位置相同，各所述车载颠簸仪可采集传播介质的颠簸程度并传输给所述控制模块，进而所述控制模块可在计算传播介质的震动能量时将因颠簸而产生的这部分震动能量除去。

5.一种汽车驾驶舱噪音控制方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一所述汽车驾驶舱噪音控制系统，所述汽车驾驶舱噪音控制方法为：

S1，所述第一检测模块的多个声敏传感器采集驾驶舱外部各处的噪音，所述第二检测模块的多个震动传感器采集车身各处传播介质的震动量，并将外部噪音和震动量分别转换成多个所述第一电信号和多个所述第二电信号分别输出给所述控制模块；

S2，所述控制模块将多个所述第一电信号和多个所述第二电信号计算处理后输出为多个降噪电信号；

S3，所述控制模块检测车辆运行状态并判断是否符合主动降噪的开启条件，若是，则执行步骤S4，若否，则返回步骤S1；

S4，所述扬声器模块接收多个所述降噪电信号，并根据所述控制模块输出的多个所述降噪电信号控制不同的扬声器向驾驶舱内发出不同的主动降噪声波；

S5，循环步骤S1至S4，以消除汽车驾驶舱内的外部噪音。

6.如权利要求5所述的汽车驾驶舱噪音控制方法，其特征在于，步骤S2中所述控制模块根据所述第一电信号得到驾驶舱外部噪音的噪音能量，所述控制模块根据所述第二电信号得到传播介质震动的震动能量，所述控制模块将噪音能量和震动能量进行计算得到的差值就是实际传播至驾驶舱内噪音的能量，所述控制模块将实际传播至驾驶舱内噪音的能量输出为降噪电信号。

7.如权利要求5所述的汽车驾驶舱噪音控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31，所述控制模块比较所述第一电信号的噪音波形是否与所述控制模块内预设的特定声音的波形相似，若是则执行步骤S32，若否则执行步骤S33；

S32，所述控制模块检测所述第一电信号的噪音波形的振幅是否超过所述控制模块内预设的值，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4；

S33，所述控制模块检测驾驶舱内播放的音乐的音量是否超过一定分贝，若是则返回步骤S1，若否则执行步骤S4。

8.如权利要求7所述的汽车驾驶舱噪音控制方法，其特征在于，步骤S31中所述控制模块预设的特定声音包括汽车喇叭声、救护车警报声、警车警报声和消防车警报声。

9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述汽车驾驶舱噪音控制系统。