CN116261861A - 用于定位摇动器的方法和摇动器用于振动控制的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将摇动器(1)定位在包括头枕(103)和靠背(104)的座椅中的方法，其中该头枕包括低音扬声器(105)。该方法的特征在于，该摇动器被定位在该头枕中。该座椅通常是机动车中的座椅、或剧场中的座椅、或按摩椅、或娱乐椅。

Description

用于定位摇动器的方法和摇动器用于振动控制的用途
发明领域
本发明一般涉及用于整合到机动车座椅或娱乐椅等中的声音系统的领域。本发明还涉及用于在这种座椅或椅子中执行振动控制的技术。本发明还涉及经由声音系统产生的振动来表征声音系统。
发明的背景技术
众所周知，声音系统可被设置在座椅中以增强占据座椅的人的用户体验。这种系统的扬声器例如被放置在座椅的靠背中。声音系统还可包括一个或多个摇动器，例如在座椅底部中，如在US2009/152917A1中公开的。这种解决方案可以应用于各种各样的座椅，例如，按摩椅、游戏椅、机动车座椅、娱乐椅等。
取决于振动的幅度和收听者的偏好，由声音信号中的低频率导致的振动作为收听音乐时的自然增强可能是人们可接受的，或者在其他情况下随着时间的推移可能变得令人厌烦。摇动器用于使椅子中的人经受来自声音信号中的低频的振动。如此使声音是能触觉感知的。除了膜(振膜)缺失的事实之外，摇动器看起来非常像普通的扬声器。因此，摇动器没有锥体。摇动器(1)的典型方案在图1中解说。在通常设置有安装耳(40)的壳体(30)内放置磁路(50)，其中磁体定位在U磁轭中。磁体被顶板覆盖。在音圈架(37)上设置有由低频音频信号驱动的音圈(38)。穿过音圈的电流产生与磁体的磁场相互作用的磁场。该音圈架例如借助于胶水(39)连接至该壳体上。阻尼器51(也称为星形轮(spider))被提供在该壳体与该磁路之间以给出刚度。
在汽车工业中，摇动器可应用于例如汽车座椅中。摇动器典型地或者直接整合在座椅的泡沫中或者在某处连接到该座椅框架的下部部分上。这导致了非常局部的感觉或者需要性能非常强的摇动器来移动整个座椅组装件。
主动振动噪声控制技术领域相当广。在大多数应用中，振动噪声被认为是破坏所需信号的问题。因此，用于主动噪声控制的大多数技术旨在减少或甚至完全消除这种类型的噪声。
在WO209/024985A1中，公开了一种用于车辆的主动道路噪声控制系统和方法。生成麦克风感测信号，其表示在车辆的轮舱中或轮舱处发生的道路噪声。麦克风感测信号被迭代地和自适应地处理以提供降噪信号。该系统和方法进一步包括用布置在该车辆内部中的头枕中的头枕扬声器布置从该降噪信号中生成在该车辆内部中的收听位置处的降噪声音。
EP2657086涉及一种主动振动噪声控制装置。该装置包括消声输出，该消声输出输出声音，该声音基于前轮参考信号消除由于待静音位置处的振动而导致的前轮振动噪声，以及基于后轮参考信号消除由于待静音位置处的预测振动而导致的后轮振动噪声。当基于转弯状态检测到前轮和后轮之间的行驶轨迹差异时，抑制后轮消声的输出。
US2012/189132提出了使用自适应控制过程的主动振动噪声控制装置，该自适应控制过程通过基于前轮悬架和后轮悬架的不同特性用校正滤波器校正前轮参考信号或后轮参考信号来预测后轮噪声消除声音。
因此，需要在汽车工业中特别地但非排他地改进摇动器的应用。还需要用于基于摇动器的可用性的振动控制的技术。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种用于将摇动器定位在座椅(例如机动车座椅)中的方法。本发明的另一目的是提供一种用于对包括这样定位的摇动器的座椅进行主动振动控制的方法以及一种在执行主动振动控制时可以应用的表征方法。
上述目的通过根据本发明的解决方案来实现。
在第一方面，本发明涉及一种用于将摇动器定位在包括头枕和靠背的座椅中的方法，所述头枕包括低音扬声器。该方法的特征在于，该摇动器被定位在该头枕中。
所提出的解决方案确实允许通过整个座椅感测更自然的振动。这是由于摇动器定位在振动源(即扬声器)的邻近区域中而实现的。以此方式，在感兴趣的频率范围内，例如频率从30Hz至100Hz，获得在摇动器与低音扬声器之间的良好机械耦合。发明人已经发现，通过应用安装在头枕中并且能够再现低频内容的扬声器，在操作过程中由这个扬声器生成的振动被感知为非常令人愉悦的并且与音频很好地同步。由于摇动器被设置在扬声器附近，该观察可进一步被利用。在优选实施例中，当该头枕被放置在其最高位置中时，该摇动器被放置在距该座椅的顶部边缘最多40cm处。发现在这种条件下，在来自扬声器和来自摇动器的振动之间仍然存在足够的耦合。在一些情况下，该头枕可以安装在一个或多个可延伸的销上。然后在头枕处于其最高位置的情况下测量距顶部边缘的距离，从而在这种情况下也确保振动充分地耦合。
在一些实施例中，该头枕和该靠背是一体的。这样的示例可以是跑车中的座椅。
在有利的实施例中，该摇动器具有与该头枕中包括的扬声器的移动轴线基本上对准的移动轴线。这对于振动之间的耦合是有益的。
在一个实施例中，摇动器可直接安装在扬声器上或与扬声器组装件成一体。可替代地，该扬声器组装件可以包括扬声器和扬声器悬挂元件，以便该扬声器可以借助于所述悬挂元件从该头枕上柔性地悬挂。
在一个实施例中，低音扬声器被布置成还处理中频范围和高频范围中的频率。换言之，低音扬声器然后被设计成具有也在包括高于200Hz的频率的范围中的频率响应。在其他实施例中，可以提供分开的中频扬声器和高频扬声器。
在一些实施例中，摇动器被包括在包含所述低音扬声器的低音单元中。
在另一实施例中，摇动器被布置成生成与施加到扬声器的音频流不相关的触觉消息。
在另一方面，本发明涉及一种用于借助于摇动器来对包括头枕和靠背的座椅中的扬声器进行表征的方法。该方法包括：
-如前所述地将摇动器定位在所述座椅中，
-通过在包括所述扬声器的第一音频路径上传送第一给定信号，并且根据所述第一信号和所述扬声器的输出信号并且将包括所述摇动器的第二音频路径考虑在内来确定代表所述扬声器的一组系数来表征所述扬声器被定位在所述头枕中。具有如此表征的扬声器允许各种技术来处理和利用振动。经常对这些振动进行如下评论：这些振动取决于扬声器的实现以及来自乘员乘坐者/收听者的情况、内容和/或品味而过于显著或过弱。通过如所描述的扬声器表征，可以处理这些问题。
在优选实施例中，一种用于表征扬声器的方法包括通过在包括摇动器的第二音频路径上向摇动器传送第二给定信号，并且根据第二信号和摇动器的输出信号确定代表摇动器的一组系数来表征所述摇动器。当确定代表该扬声器的该组系数时，然后使用代表该摇动器的该组系数。
在优选实施例中，该扬声器的输出信号以及可任选地该摇动器的输出信号是由加速度计测量的，该加速度计具有平行于该扬声器的移动轴线以及可任选地该摇动器的移动轴线的测量轴线。
有利地，第一信号和/或第二信号是数字噪声信号。
在一个实施例中，代表该扬声器的一组系数以及可任选地代表该摇动器的一组系数被存储在存储器中。
在某些实施例中，该方法包括将摇动器的输出信号与扬声器的输出信号进行相关的步骤。
在进一步方面，本发明还涉及如先前所描述的用于表征的方法用于执行对由该扬声器输出的振动的主动控制的用途，其中音频源被施加到包括该扬声器的第一音频路径以及包括该摇动器和从代表该摇动器的该组系数和代表该扬声器的该组系数导出的滤波器的第二音频路径，由此第二音频路径具有可调增益。
该可调增益优选地是在-1与+1之间的范围内可变的，包括边界。在特别有用的实施例中，将增益设置成固定的。例如，可以将增益值固定成-1，以便基本上消除扬声器的振动。
本发明还涉及如上所述的用于表征的方法在机动车辆中的用途，其中该机动车辆的传动系振动与该摇动器的输出信号相关。
本发明还涉及一种用于借助于摇动器表征音频设备的方法，该方法包括：
-通过在包括所述摇动器的音频路径上将第一给定信号传送给所述摇动器、并且从所述第一给定信号和所述摇动器的输出信号确定代表所述摇动器的一组系数来表征所述摇动器，
-通过在包括所述音频设备的另一音频路径上传送第二给定信号，并且根据所述第二给定信号和所述音频设备的输出信号并且利用代表所述摇动器的所述一组系数来确定代表所述音频设备的一组系数来表征所述音频设备。
音频设备的输出信号以及可任选地该摇动器的输出信号可以是由加速度计测量的，该加速度计具有与该扬声器的移动轴线以及可任选地该摇动器的移动轴线相平行的测量轴线。
有利地，第一信号和/或第二信号是数字噪声信号。
代表该音频设备的一组系数以及可任选地代表该摇动器的一组系数优选地被存储在存储器中。
该方法可包括将摇动器的输出信号与音频设备的输出信号进行相关的步骤。
待表征的音频设备可以是另一摇动器。
本发明则还涉及如以上所阐述的用于表征的方法用于执行对由该音频设备输出的振动的主动控制的用途，其中音频源(可能是该音频设备的一部分)被施加到包括所述音频设备的第一音频路径以及包括该摇动器和从代表所述摇动器的该组系数和代表所述音频设备的所述一组系数导出的滤波器的第二音频路径，所述第二音频路径可任选地具有可调增益。在这种办法中，音频设备随后可以被消除，并且其产生的振动被摇动器模拟。
出于对本发明以及相对于现有技术所实现的优点加以总结的目的，以上在本文中已描述了本发明的某些目的和优点。当然，应当理解，不必所有此类目的或优点都可根据本发明的任何特定实施例来实现。由此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明能以实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点的方式来具体化或执行，而不必实现如本文中可能教导或建议的其他目的或优点。
从本文以下描述的(诸)实施例，本发明的以上和其他方面将是显而易见的。
附图的简要说明
现在将参考附图，通过示例的方式进一步描述本发明，其中在各个附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1解说了如现有技术中已知的摇动器的典型方案。
图2解说了头枕中的摇动器的一些可能位置。图2a给出了侧视图而图2b给出了后视图。
图3解说了布置摇动器的另一方式的后视图。
图4解说了用于表征次级路径的DSP方案。
图5解说了用于表征初级路径的DSP方案。
图6解说了用于借助于包括摇动器的次级路径来控制扬声器的振动的方案。
解说性实施例的详细描述
将针对特定实施例并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求来限定。
此外，说明书中和权利要求中的术语“第一”、“第二”等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的其他顺序来进行操作。
应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的手段；它并不排除其他元件或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或部件、或其群组的存在或添加。因此，表述包括装置“A和B的设备”的范围不应当限于仅由组件A和B构成的设备。它意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。
贯穿本说明书对“一个实施例“或”实施例“的引用意指结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，但可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。
类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个的理解的目的，本发明的各个特征有时一起被编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，本公开的这种方法不应被解释为反映要求保护的发明要求比每一项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求书所反映，发明性方面存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征中。因此，具体实施例所附的权利要求由此被明确纳入本具体实施例中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。
此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成如将由本领域技术人员所理解的不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。
应当注意，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被当作暗示该术语在本文中被重新定义成限于包括该术语与其相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。
在本文所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。
本发明公开了一种用于将摇动器定位在座椅中的第一方面。该座椅在一些优选实施例中是机动车(例如汽车)中的座椅。在其他实施例中，它一般可以是电影院、按摩椅、游戏椅或娱乐椅。
该座椅包括头枕和靠背。在一些实施例中，座椅可以是具有集成头枕的运动座椅。在这种情况下，头枕是指座椅的上部，而靠背对应于后背所抵靠的部分，即该座椅的位于头枕下方的部分。座椅则可包括用于靠背部件和头枕部件的单个底盘，例如金属框架。在其他实施例中，该头枕和靠背部件经由一个或多个安装销而彼此连接，这些安装销通常在一定程度上是可移动的以便调整该头枕的高度。头枕和靠背可以各自安装在底盘(例如，金属框架)上。
该头枕还包括扬声器。在优选实施例中，扬声器是被设计成再现低频，例如频率在30Hz与100Hz之间的范围内的低音扬声器。这些频率在本说明书中也被称为低音频率。在一些实施例中，这个功能可以借助于一个以上的低音扬声器来实现，例如一个在头枕的左手侧并且一个在右手侧。在一些实施例中，(诸)扬声器可以直接安装在该头枕底盘上。在其他实施例中，(诸)扬声器可以通过柔性悬架元件被安装在该头枕底盘上。用于扬声器的悬挂元件是众所周知的并且以各种各样的形式存在。例如，悬挂元件可以是滚动悬挂、金属弹簧、橡胶带等。这种柔性悬架元件的存在和调谐(例如，过滤)可以影响(例如，减少)传递到座椅上的振动的初始量(参见WO2019/121266A1)。除了低音扬声器之外，一个或多个中频或高频扬声器(例如，心型(cardioid)类型)例如可设置在头枕中。替换地，低音扬声器可被设计成将其频率响应扩展到较高频率范围内，即高于200Hz的范围，以用作所谓的全范围扬声器。
在本发明的定位方法中，摇动器被放置在该头枕中。发现将摇动器定位在扬声器的邻近区域中导致摇动器与扬声器框架之间的良好机械耦合，特别是在低音频率范围内，例如在从30Hz至100Hz的范围内。以此方式，当摇动器被馈送用于触觉反馈的音乐信号或音频片段(见下文)时，产生自然振动感知。
图2a以侧视图解说了可以放置摇动器(1)的一些可能的位置。图2a示出了靠背(104)与头枕(103)分离的实施例。靠背和头枕经由安装销(107)连接。低音扬声器(105)被直接固定在该头枕底盘(118)上或者通过悬架元件从该底盘上悬吊下来。靠背安装在底盘(119)上。该附图解说了摇动器的四个可能的位置。然而，摇动器的位置不限于图中所示的示例。三个位置是在头枕本身中。第四位置在靠背中靠近靠背的顶部边缘。确实，在一些实施例中，该摇动器可以被定位在该靠背的上部部分中，例如当该头枕被置于其最高可能的位置中时，在离该头枕的顶部边缘最多40cm、优选最多30cm、更优选最多20cm的区域中。在这种情况下，发现仍然存在足够强的机械耦合，以使摇动器和扬声器的振动相关。此外，设置在头枕中的中高扬声器(111)在图2a中可见。
在有利的实施例中，该摇动器被定位成使得它具有与该音圈可以沿其行进的、该头枕中的扬声器的动态移动轴线(122)基本上对准(例如平行)的移动轴线(121)。对于图2解说的所有四个摇动器位置都是这种情况。这有益于维持来自扬声器与摇动器的振动之间的良好耦合。
在图2b中，提供了图2a的定位的后视图。可以看出，在这个示例中，存在两个平行的安装销。在本实施例中，低音扬声器居中地定位在头枕中。还指示单独的中高扬声器的位置。
图3中解说了头枕的替换实现。图2的中央低音扬声器被头枕的左侧和右侧处的两个低音扬声器代替。摇动器的可能位置与图2中的那些类似：或者在头枕本身中靠近低音扬声器，或者在头枕顶部。
在一些实施例中，摇动器可以是包括扬声器的低音单元的一部分。摇动器可被安装在扬声器上。替换地，摇动器可被安装在头枕框架上。如已经提及的，扬声器可以是柔性悬挂的。
摇动器在头枕中的扬声器附近的定位是有利的，因为摇动器和扬声器的振动随后共享或多或少的至座椅乘坐者的公共传递路径(取决于扬声器和摇动器被放置得彼此多么靠近)，该乘坐者经历扬声器和摇动器的振动总和。正相关随后存在于感兴趣的频率范围中的振动之间(即，低音频率，例如在30到80Hz)。
可以利用来自扬声器的振动与来自摇动器的振动之间的相关性来表征低音扬声器在摇动器的位置处或附近的振动分布。
现在描述实现这一点的一种方式。在主动噪声控制的背景下，术语“初级路径”通常被用于指示通过扬声器产生刺激信号的源的传播路径。所谓的次级路径是对在初级路径中产生的振动进行补偿的路径。换言之，次级路径包括构造信号以补偿扬声器振动所需的功能块。通常，次级路径与初级路径具有足够的机械耦合。
图4描绘了可用于表征次级路径(即，从源通过摇动器的路径)的数字信号处理器(DSP)的方案。使用加速度计(4)来校准该音频路径。优选地，加速度计的测量轴线平行于摇动器的移动轴线。例如，利用如图4中示出的噪声发生器(11)生成刺激信号。噪声发生器可以例如是在给定采样率(例如，44.1k样本/秒)下产生宽带噪声信号的数字噪声发生器。在图4中示出的实施例中，数字采样率转换器(12)根据待消除的振动的带宽来降低该采样率(例如，以因子16)。另一个数字采样率转换器(13)再次增大采样率(例如，以增大到原始采样率或另一采样率)，以便通过在这个示例中包括数模转换器和放大器的输出块(14)将噪声回放至头枕中的摇动器(1)。
在该方法的某些实现中，例如，在DSP上，取决于振动的特性(具体而言带宽)，可能不需要采样率转换。
摇动器的输出信号由连接到DSP输入端的加速度计拾取。在DSP中，所接收的信号可以被施加至前置放大器并且在经历与所生成的刺激信号相同的采样率下变频之前被模数转换(在块(15)中)。在图4中示出的实现中，来自加速度计的经下采样信号和经下采样刺激信号两者被施加到自适应滤波器(16)。在有利实施例中，该自适应滤波器被布置成用于执行最小均方(LMS)算法或归一化LMS算法或递归最小平方(RLS)算法或LMS算法的另一衍生(flavour)。如本领域技术人员将容易认识到的，所有这些算法在本领域中都是非常熟知的。
从自适应数字滤波器得到的一组系数可以被视为有限脉冲响应(FIR)滤波器的脉冲响应
Figure BDA0004159350450000101
该脉冲响应近似于摇动器的振动传递函数S(z)。
Figure BDA0004159350450000102
次级传递路径因此可借助于具有所计算的一组系数的FIR滤波器来模拟。表示次级路径的该组系数被存储在存储器(17)中。
可以设想用于表征次级路径的不同替代方式。作为示例，可以利用增益、延迟和无限脉冲响应(IIR)滤波器来构建虚拟模型，所有滤波器都被调整以紧密地匹配振荡器或这个传递路径中的其他元件的行为。另一种办法可以是用硬件建立重复集合，并且并行地使用真实世界的摇动器来模拟原始摇动器的行为。在一个实施例中，可以立即前进到一步骤，在该步骤中，表征初级路径(如下所述)，并且评估源自扬声器的振动和由摇动器产生的振动之间的相关性，而无需次级传递路径的任何专用建模。
接下来，标识扬声器(即，一个或多个低音扬声器)的传递路径。在存在多于一个低音扬声器(例如，如在图3的实施例中)的情况下，扬声器的音圈平行放置，使得它们可以接收相同的电压信号。图5提供了测量初级传递路径的DSP模型的方案。在该设置中再次使用加速度计。如在图4中，加速度计的测量轴线优选地平行于摇动器的移动轴线。
为了获得扬声器振动与摇动器振动之间的良好相关性，使用与图4的方案相似的方案(见图5)，然而具有一些实质性变化。源(11)再次产生刺激信号。在优选实施例中，源是生成宽带噪声信号的数字噪声发生器。在初级路径中，提供延迟线D(z)(23)以延迟刺激信号，使得可以实现与该方案的剩余部分中的处理的对准。不严格需要执行如图4中的下采样和上采样就能获得良好的相关性。扬声器由与图4中相同的输出块(14)驱动，在该示例中，该输出块包括数模转换器和放大器。
现在用FIR滤波器(27)对来自下采样噪声生成器的自适应滤波器的输入进行预滤波，其中，如从次级传递路径计算中获得的那样加载该组系数。自适应滤波器的另一输入是由加速度计拾取的扬声器信号，并且如图4的方案中那样进行预放大和数字化。在有利的实施例中，然后可以运行滤波-x LMS算法。其结果是，获得了FIR滤波器
Figure BDA0004159350450000111
该FIR滤波器近似于扬声器在摇动器上的振动传递函数L(z)：/>
Figure BDA0004159350450000112
以此方式，可以对摇动器和扬声器两者进行建模。
滤波-x LMS算法在本领域中是熟知的。在主动噪声控制应用中使用这种算法是非常流行的，其中主动噪声控制应用中低频噪声要借助于被添加到噪声输入信号中的抗噪声信号来衰减。为了生成抗噪声信号，需要次级路径。该算法实际上是原始LMS算法的修改版本。
除了应用滤波-x LMS算法之外，还可以采用不同其他算法来表征扬声器在摇动器上的振动传递函数。例如，可以使用LMS的另一衍生，像归一化LMS或RLS。这些替代方案是熟知的并且在文献中广泛地描述。
可在不同应用中利用分别代表次级路径和初级路径的各组系数。
第一应用涉及主动振动控制。考虑图6的方案。上分支与图5中的基本相似。旨在用于媒体播放(例如，音乐)的源(33)产生信号，该信号被发送至延迟线(23)和DSP的输出处的DAC和放大器。然后，输出信号行进到扬声器(3)。上分支传递路径可以写成：
D(z).L(z) (3)
下分支从源(33)接收相同信号，并且包括下采样器(34)、可变增益(35)、具有初级路径的该组系数的FIR滤波器、恢复原始采样率的上采样器(37)、DAC和放大器(14)以及摇动器(1)。该下分支的传递函数可以写为
Figure BDA0004159350450000121
其近似等于
Figure BDA0004159350450000122
利用表达式(1)，可以看到两个分支具有近似相同的传递路径函数：
Figure BDA0004159350450000123
图6中示出的音频源可以是例如家庭影院设施的一部分或者是传统的汽车扬声器系统。由摇动器产生的振动与音乐回放互补。
可变增益可取决于手头的应用而被给予值。例如，在增益值等于1的情况下，由摇动器产生的振动基本上等于从扬声器出来的那些振动。换言之，增强了收听者所经历的振动。通过将可变增益因子增加到高于1的值，摇动器变为振动的主要来源。通过将增益值设定为-1，来自下分支的振动处于反相位，使得基本上抵消来自扬声器的振动。显然，当将可变增益值设置为0时，从方案中去除下分支。在一些实施例中，该可变增益可以由该座椅乘坐者来调节。在所应用的办法中，可以消除这种扬声器，并且通过摇动器模拟其产生的振动。
在另一应用中，摇动器可被用于生成待添加到传动系振动的振动，例如在电动车或混合动力电动车或插入式混合动力电动车中。传动系是指向车辆递送动力的一组组件，包括发动机。已知的问题是，这种车辆的传动系产生很少的声音(很少的振动)，使得例如从70km/h到120km/h的加速度变成与某人在跑车中驾驶时相比几乎不能注意到的体验。然后，可应用如图6中所解说的方案，以人为地生成振动并且以个性化方式增强驾驶员的用户体验。
在另一应用中，摇动器可被用于提供触觉消息以警告乘坐者例如呼入呼叫或呼入消息或提供车道辅助。还用于提供关于在汽车中采取的某些动作的反馈，例如汽车锁定或解锁、发动机启动或停止、换挡，摇动器可被布置成产生足够的声音(振动信号)。
应注意的是，在初级路径的表征中，即例如在图5中，在路径标识处理中仅仅利用由扬声器产生的振动。
因此，所提出的技术可以容易地被适配成执行对能够产生振动的另一设备的表征。在另一方面中，本发明还涉及用于表征音频设备的此一般过程。音频设备可以例如是另一摇动器。以下，通常将另一摇动器或音频设备称为待测设备。待测设备因此也可以是不同于摇动器的音频设备。在另一应用领域中，音频设备可以被布置用于产生振动的任何设备替换成待测设备。示例可包括但不限于健康设备和车辆传动系。
在所提出的方法的第一步骤中，包括摇动器的次级路径以如参照图4所说明的相同方式表征。使用加速度计(4)来校准该音频路径。加速度计的测量轴线优选地平行于摇动器的移动轴线。例如，利用如图4中的噪声发生器(11)生成刺激信号。噪声发生器可以例如是在给定采样率(例如，44.1k样本/s)下产生宽带噪声信号的数字噪声发生器。在图4中示出的实现中，数字采样率转换器(12)根据待消除的振动的带宽来降低该采样率(例如，以因子8或16)。另一个数字采样率转换器(13)再次增大采样率(例如，以增大到原始采样率或另一采样率)，以便通过在这个示例中包括数模转换器和放大器的输出块(14)将噪声回放至摇动器(1)。
在该方法的某些实现中，例如在DSP上，取决于振动的特性(具体而言，带宽)，可能不需要采样率转换。
摇动器的输出信号由连接到DSP输入端的加速度计拾取。在DSP中，所接收的信号可以被施加至前置放大器并且在经历与所生成的激励信号相同的采样率下变频之前被模数转换。在图4中示出的实现中，来自加速度计的经下采样信号和经下采样刺激信号两者被施加到自适应滤波器(16)。在有利实施例中，该自适应滤波器被布置成用于执行最小均方(LMS)算法或归一化LMS算法或递归最小平方(RLS)算法或LMS算法的另一衍生。如本领域技术人员将容易认识到的，所有这些算法在本领域中都是非常熟知的。
结果，获得一组系数(参见表达式(1))，其近似于摇动器的振动传递函数。次级传递路径因此可借助于具有所计算的一组系数的FIR滤波器来模拟。代表次级路径的该组系数被存储在存储器(17)中。如先前已经提及的，可同样应用标识次级路径的替换方式。
接着，包含待测设备(例如另一摇动器)的传递路径被标识(即，初级路径)。为了获得来自待测设备的振动与来自摇动器的振动之间的良好相关性，如图5中可使用一种方案，由此扬声器105现在被待测设备代替。源(11)产生刺激信号。源可以是生成宽带噪声信号的数字噪声发生器。在初级路径中，提供延迟线D(z)(23)以延迟刺激信号，使得可以实现与方案的剩余部分中的处理的对准。不严格需要执行如图4中的下采样和上采样就能获得良好的相关性。音频设备由与图4中相同的输出块(14)驱动，在该示例中，该输出块包括数模转换器和放大器。
现在用FIR滤波器(27)对来自下采样噪声生成器的自适应滤波器的输入进行预滤波，其中，如从次级传递路径计算中获得的那样加载该组系数。自适应滤波器的另一输入是来自待测设备的、由加速度计拾取的信号，并且如图4的方案中那样进行预放大和数字化。有利地，然后可以运行滤波-x LMS算法。其结果是，获得了FIR滤波器
Figure BDA0004159350450000141
该FIR滤波器近似于待测设备在摇动器上的振动传递函数L(z)：
Figure BDA0004159350450000142
以此方式，可以对摇动器和待测设备(例如，另一摇动器)两者进行建模。
可变增益可取决于手头的应用而被给予值。例如，在增益值等于1的情况下，由摇动器产生的振动基本上等于从音频设备出来的那些振动。换言之，增强了收听者所经历的振动。通过将可变增益因子增加到高于1的值，摇动器变为振动的主要来源。通过将增益值设定为-1，来自下分支的振动处于反相位，使得基本上抵消来自音频设备的振动。显然，当将可变增益值设置为0时，从方案中去除下分支。在一些实施例中，该可变增益可以由用户来调节。在所应用的办法中，可以消除这种音频设备，并且通过摇动器模拟其产生的振动。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地说明并描述了本发明，但是此类说明和描述被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。前述描述详细说明了本发明的某些实施例。然而，将会领会，不论前述描述在文本中显得如何详细，本发明都能以许多方式来实施。本发明不限于所公开的实施例。
通过研究附图、本公开和所附权利要求，本领域技术人员可在实践要求保护的发明时理解和实施所公开的实施例的其他变体。在权利要求中，单词“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词一(“a”或“an”)不排除复数。单个处理器或其他单元可完成权利要求中所记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可被存储/分布在合适的介质(诸如，与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分而被供应的光学存储介质或固态介质)上，但也能以其他形式(诸如，经由因特网或者其他有线或无线电信系统)来分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (18)

1.一种用于将摇动器(1)定位在座椅中的方法，所述座椅包括头枕(103)和靠背(104)，所述头枕包括低音扬声器(105)，其特征在于，所述摇动器被定位在所述头枕中。
2.如权利要求1所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，当所述头枕被放置在其最高位置中时，所述摇动器被放置在距所述座椅的顶部边缘最多40cm处。
3.如权利要求1或2所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，所述头枕和所述靠背是一体的。
4.如前述权利要求中任一项所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，所述摇动器具有与所述头枕中包括的所述扬声器的移动轴线基本上对准的移动轴线。
5.如前述权利要求中任一项所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，所述扬声器从所述头枕柔性悬挂。
6.如前述权利要求中任一项所述的用于将摇动器定位在座椅中方法，其特征在于，所述低音扬声器被设计成具有高于200Hz频率范围中的频率响应。
7.如前述权利要求中任一项所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，所述摇动器包括在包含所述低音扬声器的低音单元中。
8.如前述权利要求中任一项所述的用于将摇动器定位在座椅中的方法，其特征在于，所述摇动器被布置成生成与施加到所述扬声器的音频流不相关的触觉消息。
9.一种用于借助于摇动器表征包括头枕(13)和靠背(14)的座椅中的扬声器的方法，所述方法包括：
-如权利要求1到8中任一项所述地将摇动器(1)定位在所述座椅中，
-通过在包括所述扬声器的第一音频路径上传送第一给定信号，并且根据所述第一信号、所述扬声器的输出信号并且将包括所述摇动器的第二音频路径考虑在内来确定代表所述扬声器的一组系数来表征所述扬声器被定位在所述头枕中。
10.如权利要求9所述的用于表征扬声器的方法，其特征在于，包括通过在包括所述摇动器的所述第二音频路径上向所述摇动器传送第二给定信号、并且根据所述第二信号和所述摇动器的输出信号确定代表所述摇动器的一组系数来表征所述摇动器，以及当确定代表所述扬声器的所述一组系数时利用代表所述摇动器的所述一组系数。
11.如权利要求9或10所述的用于表征扬声器的方法，其特征在于，所述扬声器的所述输出信号以及可任选地所述摇动器的所述输出信号是由加速度计测量的，所述加速度计具有与所述扬声器的移动轴线以及可任选地所述摇动器的移动轴线相平行的测量轴线。
12.如权利要求9到11中任一项所述的用于表征扬声器的方法，其特征在于，所述第一信号和/或所述第二信号是数字噪声信号。
13.如权利要求9到12中任一项所述的用于表征扬声器的方法，其特征在于，代表所述扬声器的所述一组系数以及可任选地代表所述摇动器的所述一组系数被存储在存储器中。
14.如权利要求9到13中任一项所述的用于表征扬声器的方法，其特征在于，包括将所述摇动器的所述输出信号与所述扬声器的所述输出信号进行相关的步骤。
15.一种如权利要求9到14中任一项所述的用于表征的方法用于执行对由所述扬声器输出的振动的主动控制的用途，其中音频源被施加到包括所述扬声器的第一音频路径以及包括所述摇动器和从代表所述摇动器的所述一组系数和代表所述扬声器的所述一组系数导出的滤波器的第二音频路径，所述第二音频路径具有可调增益。
16.如权利要求15所述的用于表征的方法的用途，其特征在于，所述可调增益在-1到+1之间的范围中可变。
17.如权利要求15所述的用于表征的方法的用途，其特征在于，所述可调增益被设置成固定的。
18.如权利要求10到15中任一项所述的用于表征的方法在机动车中的用途，其中所述机动车的传动系振动与所述摇动器的所述输出信号相关。
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