CN116312445A - 用于车辆的噪音环境的模拟方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于车辆的噪音环境的模拟方法和系统。该模拟系统包括：存储器，被配置为存储参考样本信号和噪音样本信号；扬声器，被配置为将电信号转换为声波并输出该声波；以及控制单元，被配置为基于参考样本信号生成参考信号，基于噪音样本信号生成噪音信号，将参考信号发送至噪音控制系统，通过扬声器输出噪音信号，并且基于噪音控制系统接收参考信号的接收时间和噪音控制系统测量噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

Description

用于车辆的噪音环境的模拟方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年12月20日提交的韩国专利申请第10-2021-0182750号的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用全文并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的噪音环境的模拟方法和系统。

背景技术

以下描述的内容仅提供与本公开相关的背景信息，并且不构成现有技术。

当车辆行驶时，由于车辆的空气和结构噪音而产生噪音。例如，生成由车辆的发动机生成的噪音、由车辆与路面之间的摩擦生成的噪音、通过悬挂装置传递的振动、由风生成的风噪音等。

作为用于减少这种噪音的方法，存在将吸收噪音的吸声材料安装在车辆内部的无源噪音控制方法以及使用具有与噪音的相位相反的相位的噪音控制信号的有源噪音控制(ANC)方法。

由于无源噪音控制方法在自适应地去除各种噪音方面具有局限性，因此正在积极地进行对有源噪音控制方法的研究。具体地，用于去除车辆的道路噪音的道路噪音有源噪音控制(RANC)方法受到关注。

为了执行有源噪音控制，车辆的音频系统生成具有与车辆的内部噪音相同的振幅并且具有与内部噪音的相位相反的相位的噪音控制信号，并且将噪音控制信号输出至车辆的内部以消除内部噪音。

为了收集开发这种有源噪音控制所需的噪音数据，需要车辆的行驶。在常规方法中，设置用于有源噪音控制的算法或控制参数，在车辆行驶时执行有源噪音控制，并且确认有源噪音控制的性能。

然而，无论何时测试有源噪音控制，行驶车辆都是昂贵且耗时的。此外，由于噪音随着车辆的每次行驶而改变，因此可能难以客观地测试有源噪音控制。

发明内容

根据至少一个方面，本公开提供了一种用于车辆的噪音环境的模拟系统。该模拟系统包括：存储器，被配置为存储参考样本信号和噪音样本信号；扬声器，被配置为将电信号转换为声波并输出该声波；以及控制单元，被配置为基于参考样本信号生成参考信号，基于噪音样本信号生成噪音信号，将参考信号发送至噪音控制系统，通过扬声器输出噪音信号，并且基于噪音控制系统接收参考信号的接收时间和噪音控制系统测量噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

根据至少另一方面，本公开提供了一种用于模拟车辆的噪音环境的方法。该方法包括：由控制单元基于预存储的参考样本信号生成参考信号；由控制单元基于预存储的噪音样本信号生成噪音信号；由控制单元将参考信号发送至噪音控制系统；由扬声器输出从噪音信号转换的声波；由控制单元从噪音控制系统接收时间信息，其中，该时间信息包括噪音控制系统接收参考信号的接收时间和噪音控制系统测量噪音信号的测量时间，以及由控制单元基于参考信号的接收时间和噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

附图说明

图1是示出根据本公开的一个实施例的车辆的组件的配置图。

图2是示出根据本公开的一个实施例的音频系统的组件的框图。

图3是用于说明根据本公开的一个实施例的噪音环境模拟过程的示图。

图4是用于说明根据本公开的一个实施例的参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间的同步的示图。

图5是用于说明根据本公开的一个实施例的模拟方法的流程图。

图6是用于说明根据本公开的一个实施例的模拟方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，参考附图描述本公开的一些实施例。应注意，在将参考标号赋予所附附图的组件时，即使组件在不同的附图中示出，相同或者等同的组件也由相同的参考标号表示。在描述本公开时，当相关已知功能或配置的详细描述可能使本公开的主题模糊时，可以省略其详细描述。

此外，在描述本公开的组件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于将任何组件与其他组件区分开，并且对应组件的特征、顺序等不受这些术语限制。贯穿本说明书，除非明确地描述为相反，否则“包括(including)”和“包括(comprising)”任何组件应当被理解为暗示包括其他元件而不是排除任何其他元件。在本说明书中描述的诸如“部件”、“模块”等的术语表示处理至少一个功能或操作的单元，并且可以实施为硬件或软件或者硬件和软件的组合。当本公开的组件、装置、元件等被描述为具有目的或执行操作、功能等时，组件、装置或元件在本文中应当被认为是“被配置为”满足该目的或执行该操作或功能。

在下文中，前提是前方车辆处于诸如停车状态的静止状态，或者前方车辆相对于配备有本公开的防碰撞装置的车辆的相对速度接近于零。在这种情况下，可以使通过根据本公开的防碰撞装置和方法降低碰撞可能性的效果最大化。

鉴于上述情况，本公开提供了一种模拟方法和系统，其通过向车辆提供噪音环境来省略有源噪音控制的测试所需的车辆的行驶并且减少开发有源噪音控制所需的时间和成本。

此外，本公开提供了一种模拟方法和系统，其通过使有源噪音控制所需的参考信号和噪音信号到达噪音控制系统的定时点同步来准确地再现噪音环境。

图1是示出根据本公开的一个实施例的车辆的组件的配置图。

参考图1，车辆10包括车轮100、悬挂装置110、加速度计120、麦克风130、控制器140、扬声器150以及车轴160。在一个实施例中，图1所示的组件的数量和布置仅为了说明目的而例示，并且在另一实施例中可以变化。

车辆10包括：底盘，其上安装有行驶所必需的附件；以及音频系统，其执行有源噪音控制。

车辆10的底盘包括分别设置在车辆10的前部的左侧和右侧的前轮以及分别设置在车辆10的后部的左侧和右侧的后轮。车辆10的底盘还包括作为动力传动单元的车轴160。车辆10的底盘还包括悬挂装置110。此外，车辆10还可以包括动力单元、转向单元和制动单元中的至少一个。另外，车辆10的车身可以耦接至车辆10的底盘。

悬挂装置110是用于减轻车辆10的振动或冲击的装置。具体地，在车辆10行驶时，由于路面而产生的振动被施加至车辆10。悬挂装置110使用弹簧、空气悬架等减轻施加至车辆10的振动。悬挂装置110可以通过冲击减轻改善车辆10中的乘员的乘坐舒适性。

然而，在车辆10的内部可以生成由于悬挂装置110而产生的噪音。具体地，尽管悬挂装置110可以减轻施加至车辆10的较大振动，但是难以去除由车轮100与路面之间的摩擦生成的微小振动。这种微小振动通过悬挂装置110在车辆10的内部生成噪音。

此外，由车轮100与路面之间的摩擦生成的噪音、由作为动力装置的发动机生成的噪音、或由风生成的风噪音等可以流入车辆10的内部。

为了消除车辆10的内部噪音，车辆10可以包括音频系统。

车辆10的音频系统可以从车辆10的振动预测内部噪音，并使用相对于车辆10的内部噪音具有与噪音信号的振幅相同的振幅并且具有与噪音信号的相位相反的相位的噪音控制信号去除车辆10的内部噪音。

为此，音频系统包括加速度计120、麦克风130、控制器140和扬声器150。音频系统还可以包括放大器(AMP)。

加速度计120测量车辆10的加速度或振动，并将表示加速度信号的参考信号发送至控制器140。参考信号用于生成噪音控制信号。

加速度计120可以测量由车轮100与路面之间的摩擦生成的振动。为此，加速度计120可以设置在悬挂装置110、连接车轮100与车轴160的连接机构或车体上。

加速度计120将参考信号作为模拟信号发送至控制器140。否则，加速度计120可以将参考信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号发送至控制器140。

音频系统可以使用陀螺仪传感器、运动传感器、位移传感器、扭矩传感器和麦克风中的至少一个代替加速度传感器来测量车辆10的振动。即，音频系统可以包括感测单元，并且感测单元可以包括加速度传感器、陀螺仪传感器、运动传感器、位移传感器、扭矩传感器和麦克风中的至少一个。

麦克风130检测车辆10中的声音并且将声音信号发送至控制器140。例如，麦克风130可以检测车辆10中的噪音并且将噪音信号发送至控制器140。

具体地，麦克风130可以测量作为人类可听频带的大约20Hz至20kHz的声压。麦克风130的可测量频率的范围可以更窄或更宽。

在一个实施例中，麦克风130可以测量由车轮100与路面之间的摩擦生成的内部噪音。

当噪音控制信号被输出至车辆10的内部时，麦克风130可以测量在车辆10的内部噪音通过噪音控制信号减小的环境中留在车辆10的内部的噪音信号。剩余的信号被称为误差信号或残留信号。误差信号可以用作用于确定车辆10中的噪音是否正常减小或消除的信息。

当音频信号被输出至车辆10的内部时，麦克风130可以一起测量误差信号和音频信号。

麦克风130可以设置在车辆10的座椅的头枕、顶棚或内壁上。麦克风130可以设置在多个位置，或者以麦克风阵列的形式设置。

麦克风130可以实现为电容器型传感器。为了集中测量噪音，麦克风130可以实现为定向麦克风。

根据本公开的一个实施例，麦克风130可以操作为由控制器140在乘员的耳朵的位置处生成的虚拟麦克风。

根据本领域已知的诸如最小均方(LMS)或滤波x最小均方(FxLMS)的算法，控制器140可以基于误差信号和参考信号来确定自适应滤波器(通常被称为W滤波器)的系数。噪音控制信号可以由自适应滤波器基于参考信号或参考信号的组合来生成。当噪音控制信号经由放大器通过扬声器150输出时，噪音控制信号具有理想波形，使得在乘员的耳朵和麦克风130附近生成破坏性声音，其中，破坏性声音具有与由车厢中的乘客听到的道路噪音相同的振幅并且具有与道路噪音的相位相反的相位。来自扬声器150的破坏性声音与车厢中的麦克风130附近的道路噪音一起被添加，从而由于该位置处的道路噪音而降低声压级。

控制器140可以将作为模拟信号的参考信号和噪音信号转换为数字信号，并从转换后的数字信号生成噪音控制信号。

控制器140将噪音控制信号发送至放大器。

放大器从控制器140接收噪音控制信号并且从AVN(音频、视频、导航)装置接收音频信号。

放大器可以混合噪音控制信号和音频信号，并且通过扬声器输出混合信号。另外，放大器可以使用功率放大器来调整混合信号的振幅。功率放大器可以包括用于放大混合信号的功率的真空管或晶体管。

放大器将混合信号发送至扬声器150。

扬声器150从放大器接收作为电信号的混合信号，并且将混合信号以声波的形式输出至车辆10的内部。车辆10的内部中的噪音可以通过混合信号的输出来减少或消除。

扬声器150可以设置在车辆10内部的多个位置处。

扬声器150可以根据需要仅向特定乘员输出混合信号。具体地，扬声器150可以通过在多个位置处输出不同相位的混合信号在特定乘员的耳朵的位置处引起相长干涉或者相消干涉。

图2是示出根据本公开的一个实施例的音频系统的组件的框图。

参考图2，车辆的音频系统包括传感器200、麦克风210、控制器220、AVN装置230、放大器240以及扬声器250。在图2中，传感器200、麦克风210、控制器220、AVN装置230、放大器240以及扬声器250可以分别对应于参考图1描述的加速度计120、麦克风130、控制器140、AVN装置、放大器以及扬声器150。

在下文中，噪音信号可以是在包括乘员的耳朵的位置的各个位置处测量的噪音。

噪音控制信号是用于消除或衰减噪音信号的信号。噪音控制信号是具有与噪音信号相同的振幅并且具有与噪音信号的相位相反的相位的信号。

误差信号是在噪音控制点处噪音信号被噪音控制信号消除之后测量的残留噪音。误差信号可以由麦克风测量。当麦克风一起测量误差信号和音频信号时，由于知道音频信号，音频系统可以识别误差信号。在这种情况下，麦克风的位置可以近似为乘员的耳朵的位置，这是噪音控制点。

返回参考图2，传感器200测量车辆的加速度信号作为参考信号。传感器200可以包括加速度传感器、陀螺仪传感器、运动传感器、位移传感器、扭矩传感器和麦克风中的至少一个。

麦克风210测量车辆中的声学信号。这里，由麦克风210测量的声学信号包括噪音信号、误差信号和音频信号中的至少一个。

当噪音控制信号被输出至车辆内部时，麦克风210可以测量误差信号。当音频信号被输出至车辆的内部时，麦克风130可以一起测量误差信号和音频信号。

控制器220根据参考信号生成噪音控制信号。噪音控制信号是具有与车辆的内部噪音的相同的量值并且具有与内部噪音的相位相反的相位的信号。当噪音控制信号正被输出时，控制器220可以基于参考信号和误差信号生成噪音控制信号。当音频信号正被输出时，控制器220可以从由麦克风210测量的声学信号提取误差信号，并基于参考信号和误差信号生成噪音控制信号。

同时，在本说明书中，信号的量值可以指声压、声压级、能量和功率中的任一个。否则，信号的量值可以指信号的平均振幅、平均声压、平均声压级、平均能量和平均功率中的任一个。

控制器220可以独立地控制要输出的噪音控制信号，而不管AVN装置230的音频功能是否运行。即，控制器220可以总是在车辆的行驶情况下操作。当AVN装置230的音频功能开启时，控制器220可以控制噪音控制信号和音频信号一起被输出。当AVN装置230的音频功能关闭时，控制器220可以仅控制噪音控制信号被输出。

控制器220可以通过汽车音频总线(A2B)接口连接至音频系统的其他组件。

同时，AVN装置230安装在车辆中并且根据乘员的请求执行音频、视频和导航程序。

具体地，AVN装置230可以使用音频信号发送器231将音频信号发送至放大器240。发送至放大器240的音频信号通过扬声器250被输出至车辆的内部。例如，当AVN装置230在乘员的控制下将与音乐相关的音频信号发送至放大器240时，放大器240和扬声器250可以根据音频信号再现音乐。此外，AVN装置230可以使用诸如显示器的视频输出装置将车辆的行驶信息、道路信息或导航信息提供给乘员。

AVN装置230可以使用支持诸如3代(3G)、长期演进(LTE)或者5G的移动通信标准的通信网络与外部装置通信。AVN装置230可以通过通信接收附近车辆的信息、基础设施信息、道路信息、交通信息等。

放大器240混合噪音控制信号和音频信号，处理混合信号，并且通过扬声器250输出处理的信号。否则，在处理噪音控制信号或音频信号之后，放大器240可以混合噪音控制信号和音频信号。

放大器240可以考虑噪音控制信号、音频信号或扬声器250的特性来对混合信号执行适当的处理。例如，放大器240可以调整混合信号的量值。为此，放大器240可以包括至少一个放大器。

放大器240可以将处理的信号反馈至控制器220。控制器220可以使用处理的信号生成噪音控制信号以消除车辆中的各种声音中的误差信号。

根据本公开的一个实施例的放大器240可以与控制器220整体地配置。作为示例，控制器220和放大器240被整体地配置并且可以被设置在座椅的头枕中。

扬声器250从放大器240接收处理的信号并将处理的信号输出至车辆的内部。通过扬声器250的输出可以消除或者衰减车辆的内部噪音。稍后将给出其详细描述。

传感器200、麦克风210、控制器220、AVN装置230、放大器240以及扬声器250可以分别对应于参考图1描述的加速度计120、麦克风130、控制器140、AVN装置、放大器以及扬声器150。

同时，车辆的音频系统可以诊断组件是否出现故障。例如，音频系统可以检测组件的异常信号，并且确定发生控制器220或传感器200的故障。

在下文中，将详细地描述控制器220和放大器240的组件。

控制器220包括第一滤波器单元221、第一模数转换器(ADC)222、第二滤波器单元223、第二ADC 224或控制信号发生器225和控制信号发送器226中的至少一个。控制器220可以利用至少一个数字信号处理器(DSP)来实现。

第一滤波器单元221对传感器200的参考信号进行滤波。第一滤波器单元221可以对参考信号的频带中的特定频带的信号进行滤波。例如，为了对作为车辆中的主要噪音源的低频带的参考信号进行滤波，第一滤波器单元221可以将低通滤波器应用于参考信号。此外，第一滤波器单元221可以将高通滤波器应用于参考信号。

第一ADC 222将作为模拟信号的参考信号转换为数字信号。具体地，第一ADC 222可以将通过第一滤波器单元221滤波的参考信号转换为数字信号。为此，第一ADC 222可以对参考信号执行采样。例如，第一ADC 222可以以2kHz的采样率对参考信号进行采样。换句话说，第一ADC 222可以对噪音控制信号应用下采样。第一ADC 222可以通过以适当的采样率对参考信号进行采样来将作为模拟信号的参考信号转换为数字信号。

第二滤波器单元223对麦克风210的声学信号进行滤波。该声学信号包括噪音信号、误差信号和音频信号中的至少一个。第二滤波器单元223可以对声学信号的频带中的特定频带的信号进行滤波。例如，为了对低频带的声学信号进行滤波，第二滤波器单元223可以将低通滤波器应用于声学信号。此外，第二滤波器单元223可以将高通滤波器或陷波滤波器应用于声学信号。

第二ADC 224将作为模拟信号的声学信号转换为数字信号。具体地，第二ADC 224可以将通过第二滤波器单元223滤波的声学信号转换为数字信号。为此，第二ADC 224可以对声学信号执行采样。例如，第二ADC 224可以以2kHz的采样率对声学信号进行采样。换句话说，第二ADC 224可以对声学信号应用下采样。第二ADC 224可以通过以适当的采样率对声学信号进行采样来将作为模拟信号的声学信号转换为数字信号。此后，转换为数字信号的声学信号可以由高通滤波器滤波。

同时，在图2中，第一ADC 222和第二ADC 224被示出为包括在控制器220中。然而，作为另一示例，第一ADC 222和第二ADC 224可以分别包括在传感器200和麦克风210中。即，作为模拟信号的参考信号可以在传感器200中被转换为数字信号并被发送至控制器220的第一滤波器单元221。类似地，作为模拟信号的声学信号可以在麦克风210中被转换为数字信号并被发送至控制器220的第二滤波器单元223。在这种情况下，第一滤波器单元221和第二滤波器单元223可以是数字滤波器。

控制信号发生器225基于转换为数字信号的参考信号生成噪音控制信号。控制信号发生器225可以进一步基于转换为数字信号的误差信号生成噪音控制信号。

根据本公开的一个实施例，控制信号发生器225可以使用滤波x最小均方(FxLMS)算法来生成噪音控制信号。FxLMS算法是用于基于参考信号消除车辆的结构承载噪音的算法。FxLMS算法通过使用虚拟传感器来表征。FxLMS算法可以考虑指示扬声器250与麦克风210之间的距离的次级路径来控制噪音。

此外，控制信号发生器225可以使用自适应控制算法来控制噪音。控制器220可以使用诸如滤波输入最小均方(FxLMS)、滤波输入归一化最小均方(FxNLMS)、滤波输入递归最小均方(FxRLS)和滤波输入归一化递归最小均方(FxNRLS)的各种算法。

考虑到放大器240的处理信号，控制信号发生器225可以接收由放大器240处理的反馈信号并生成不影响音频信号的输出的噪音控制信号。具体地，麦克风210可以一起测量误差信号和音频信号。在这种情况下，控制信号发生器225可以使用放大器240的处理的信号从声学信号提取误差信号，并基于所提取的误差信号和参考信号生成噪音控制信号。所生成的噪音控制信号消除车辆中的噪音，但不衰减音频信号。

控制信号发送器226将由控制信号发生器225生成的噪音控制信号发送至放大器240。

放大器240包括控制缓冲器241、预处理单元242、第一衰减单元243、音频缓冲器244、均衡器245、计算单元246、第二衰减单元247、后处理单元248和数模转换器(DAC)249中的至少一个。放大器240可以使用至少一个数字信号处理器来实现。

控制缓冲器241临时存储从控制器220接收的噪音控制信号。当噪音控制信号的累积数量满足预定条件时，控制缓冲器241可以发送噪音控制信号。否则，控制缓冲器241可以存储噪音控制信号并以规则的时间间隔发送噪音控制信号。控制缓冲器241将噪音控制信号发送至预处理单元242和计算单元246。

预处理单元242对从控制缓冲器241接收的噪音控制信号应用上采样或滤波。例如，预处理单元242可以以48kHz的采样率对噪音控制信号进行上采样。预处理单元242可以通过上采样来提高噪音控制信号的控制精度。此外，当从控制器220接收的噪音控制信号包括噪音时，预处理单元242可以通过频率滤波消除噪音控制信号的噪音。预处理单元242将预处理的噪音控制信号发送至第一衰减单元243。

音频缓冲器244临时存储从AVN装置230接收的音频信号。当音频信号的累积数量满足预定条件时，音频缓冲器244可以发送音频信号。否则，音频缓冲器244可以存储音频信号并以规则的时间间隔发送音频信号。音频缓冲器244将音频信号传送至均衡器245。

均衡器245针对每个频带调整音频信号。具体地，均衡器245可以将音频信号的频带划分为多个频带，并且可以调整与每个频带相对应的音频信号的振幅或相位。例如，均衡器245可以强调低频带的音频信号并弱调整高频带的音频信号。均衡器245可以根据乘员的控制调整音频信号。均衡器245将调整的音频信号发送至计算单元246。

计算单元246基于从控制缓冲器241接收的噪音控制信号和从均衡器245接收的音频信号计算控制参数。

计算单元246可以基于噪音控制信号与音频信号之间的关系、扬声器250的特性、噪音信号的特性或误差信号的特性等计算控制参数。

控制参数可以包括噪音控制信号的第一衰减系数或音频信号的第二衰减系数。此外，控制参数可以包括噪音控制信号或音频信号的范围的极限值。此外，控制参数可以包括用于有源噪音控制的各种参数值。

第一衰减单元243将由计算单元246计算的第一衰减系数应用于噪音控制信号，并且将衰减的噪音控制信号发送至后处理单元248。当计算单元246没有计算第一衰减系数时，第一衰减单元243传送噪音控制信号。

第二衰减单元247将由计算单元246计算的第二衰减系数应用于音频信号，并且将衰减的音频信号发送至后处理单元248。当计算单元246没有计算第二衰减系数时，第二衰减单元247传送音频信号。

噪音控制信号和音频信号在被发送至后处理单元248的同时被混合。即，混合信号被输入至后处理单元248。

后处理单元248对混合信号执行线性化和稳定化中的至少一个。这里，线性化和稳定化将基于扬声器250的混合信号和位移限制来对混合信号进行后处理。

DAC 249将作为数字信号的后处理信号转换为作为模拟信号的输出信号。DAC 249将输出信号发送至扬声器250。

扬声器250以声波的形式输出从DAC 249接收的输出信号。扬声器250可以将输出信号输出至车辆的内部。输出信号消除车辆内部的噪音，而根据音频信号的音频可以被输出至车辆的内部。

同时，虽然已经参考图2描述了参考信号和噪音控制信号是单数的，但是它们可以是复数的。例如，控制器220可以从多个传感器获得参考信号并且从多个麦克风获得多个误差信号。此外，控制器220可以生成多个噪音控制信号并通过多个扬声器输出多个噪音控制信号。

此外，控制器220可以控制每个座椅的噪音。例如，控制器220可以从多个传感器获得参考信号，从设置在靠近驾驶员的耳朵的位置的麦克风获得误差信号，并且基于从生成噪音控制信号的点到通过多个扬声器的驾驶员的耳朵的位置的多个次级路径生成从相应扬声器输出的噪音控制信号。

图3是用于说明根据本公开的一个实施例的噪音环境模拟过程的示图。

参考图3，示出了模拟系统30、噪音控制系统32、存储器300、扬声器310以及控制单元320。

根据本公开的一个实施例的模拟系统30模拟车辆的噪音环境。

噪音控制系统32从模拟系统30接收与车辆内部的噪音相关的信号并且生成用于控制或者消除噪音的噪音控制信号。噪音控制系统32可以对应于图1和图2中描述的车辆或音频系统的组件。

具体地，根据本公开的一个实施例的模拟系统30包括存储器300、扬声器310和控制单元320中的至少一个。

存储器300存储参考样本信号或噪音样本信号。

这里，参考样本信号是当车辆行驶时由加速度计收集的信号。然而，根据本公开另一实施例的参考样本信号可以是使用陀螺仪传感器、运动传感器、位移传感器和扭矩传感器中的至少一个而不是加速度传感器收集的参考样本信号。

参考样本信号可以由设置在车辆中的至少一个加速度计收集。在通过多个加速度计收集多个参考样本信号的情况下，可以使用代表性参考样本信号，或者多个参考样本信号的代表性值(诸如平均值、中值和中间值)，可以使用参考样本信号中的每一个。

噪音样本信号是当车辆行驶时由麦克风收集的信号。

噪音样本信号可以通过设置在车辆中的至少一个麦克风收集。例如，为了准确地再现由乘员听到的噪音，噪音样本信号可以通过设置在靠近乘员的耳朵的位置的头枕中至少一个麦克风来收集。

可以针对每个座椅收集噪音样本信号。例如，可以从驾驶员的座椅的头枕收集第一噪音样本信号，并且可以从乘客的座椅的头枕收集第二噪音样本信号。

噪音样本信号可以由虚拟麦克风收集。例如，模拟系统30可以基于设置在座椅中的实际麦克风在乘员的耳朵的位置处生成虚拟麦克风。在这种情况下，噪音样本信号可以由虚拟麦克风收集。作为示例，可以针对每个座椅设置两个实际麦克风和两个虚拟麦克风。

同时，在车辆行驶时同时收集参考样本信号和噪音样本信号。

扬声器310将电信号转换为声波并且输出该声波。

根据本公开的一个实施例，扬声器310接收由控制单元320生成的噪音信号，将噪音信号转换为声波，并且输出从噪音信号转换的声波。

扬声器310可以与在噪音控制系统32中输出噪音控制信号或音频信号的扬声器区分开。

同时，多个扬声器可以设置在车辆中。在这种情况下，多个扬声器中的每一个可以从控制单元320接收单独的噪音信号。

控制单元320基于预存储的参考采样信号生成参考信号，并基于预存储的噪音采样信号生成噪音信号。

根据本公开的一个实施例，控制单元320通过对参考样本信号进行上采样来生成参考信号。此外，控制单元320通过对噪音样本信号进行上采样来生成噪音信号。例如，控制单元320可以通过对4kHz参考样本信号或噪音样本信号进行上采样来获得48kHz参考信号或噪音信号。

根据本公开的一个实施例，控制单元320基于扬声器310与噪音样本信号的收集位置之间的声学传递特性，控制噪音信号，使得噪音信号的声波与噪音样本信号的收集位置处的噪音样本信号的声波匹配。具体地，收集噪音样本信号的位置和输出噪音信号的扬声器310的位置可以不同。噪音样本信号的收集位置可以对应于乘员的耳朵的位置。在这种情况下，当噪音信号的声波被传送至噪音样本信号的收集位置时，由扬声器310输出的噪音信号的声波可以改变。在噪音样本信号的收集位置处，噪音信号的声波和噪音样本信号的声波可以不同。为了解决该问题，根据本公开的一个实施例的控制单元320测量已到达噪音样本信号的收集位置的噪音信号的声波，并基于噪音信号的声波与噪音样本信号的声波之间的差来估计扬声器310与噪音样本信号的收集位置之间的声学传递特性。这里，声学传递特性是次要路径的传递函数，其指示扬声器与收集噪音样本信号的麦克风之间的路径。声学传递特性可以包括声学传递函数的量值、声学传递函数的相位或声学传递函数的量值和声学传递函数的相位两者。可以预先估计或确定声学传递特性。控制单元320可以基于声学传递特性在噪音样本信号的收集位置处调整噪音信号，使得噪音信号的声波的量值等于噪音样本信号的声波的量值，并且噪音信号的声波的相位等于噪音样本信号的声波的相位。控制单元320可以使用滤波x最小均方(FxLMS)算法。

同时，控制单元320将所生成的参考信号发送至噪音控制系统32，并且使用扬声器310以声波的形式输出噪音信号。

在这种情况下，控制单元320可以电连接至噪音控制系统32并且将作为电信号的参考信号电连接至噪音控制系统32。例如，控制单元320可以通过有线电缆连接至噪音控制系统32。

噪音控制系统32从控制单元320接收参考信号并且使用麦克风测量噪音信号的声波。噪音控制系统32基于所接收的参考信号和所测量的声波生成用于控制噪音信号的噪音控制信号。

因此，噪音控制系统32可以在不使车辆行驶的情况下获取加速度计的参考信号和车辆内部的噪音信号并且测试噪音控制信号的性能。

图4是用于说明根据本公开的一个实施例的参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间的同步的示图。

由于参考信号与噪音信号的输出方法之间的差异，噪音控制系统32接收参考信号的接收时间与噪音控制系统32测量噪音信号的测量时间之间可能发生差异。差异的原因是参考信号通过电气连接快速发送，而噪音信号在空气中通过声波缓慢发送。

当噪音控制系统32在没有针对参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差的单独处理的情况下生成噪音控制信号时，噪音控制性能可能劣化。

因此，根据本公开的一个实施例的控制单元320可以使参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间同步。

参考图4，噪音控制系统32计算参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的时间差。例如，噪音控制系统32可以基于所接收的参考信号和所测量的噪音信号的波形计算参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的时间差。作为另一示例，噪音控制系统32可以通过预先存储参考样本信号和噪音样本信号并且基于所接收的参考信号比较所测量的噪音信号与噪音样本信号来计算参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的时间差。

噪音控制系统32将所计算的时间差发送至控制单元320。

控制单元320可以基于噪音控制系统32接收参考信号的接收时间和噪音控制系统32测量噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

根据本公开的一个实施例，控制单元320基于参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差来延迟下一参考信号的发送。

根据本公开的另一实施例，控制单元320基于参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差来提前噪音信号的输出。

在这种情况下，由于参考信号的上采样频率和噪音信号的上采样频率较高，所以控制单元320可以更准确地匹配接收参考信号的时间和测量噪音信号的时间。

此外，控制单元320可以使用自适应滤波器实时和自动地调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。在这种情况下，参考信号和下一参考信号是连续发送的信号。即，参考信号和下一参考信号是在同一重复时段中发送的信号。

此外，控制单元320可以针对每个重复调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。在这种情况下，参考信号和下一参考信号是在不同重复时段中发送的信号。例如，控制单元320可以在一个重复时段内接收参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差，并在下一重复时段内调整参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

通过上述过程，控制单元320可以使参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间同步。噪音控制系统32可以同时接收在车辆行驶时同时测量的参考样本信号和噪音样本信号。

因此，噪音控制系统32可以在与实际噪音环境相同的环境中生成噪音控制信号，并且通过模拟系统30测试噪音的控制。

图5是用于说明根据本公开的一个实施例的模拟方法的流程图。

根据本公开的一个实施例的模拟系统可以通过模拟系统30(具体地，控制单元320)来实现。

参考图5，模拟系统基于预存储的参考样本信号生成参考信号(S500)。

模拟系统基于预存储的噪音样本信号生成噪音信号(S502)。

这里，在车辆行驶时可以由加速度计收集参考样本信号，并且在车辆行驶时可以由麦克风收集噪音样本信号。此外，在车辆行驶时可以同时收集参考样本信号和噪音样本信号。

模拟系统可以通过对参考样本信号进行上采样来生成参考信号。此外，模拟系统可以通过对噪音样本信号进行上采样来生成噪音信号。

模拟系统将参考信号发送至噪音控制系统(S504)。

模拟系统使用将电信号转换为声波的扬声器输出噪音信号(S506)。

同时，根据本公开的一个实施例的模拟系统还可以包括以下步骤：基于扬声器与噪音样本信号收集位置之间的声学传递特性，调整噪音信号，使得噪音样本信号的收集位置处的声波匹配噪音样本信号的声波。

图6是用于说明根据本公开的一个实施例的模拟方法的流程图。

根据本公开的一个实施例的模拟系统可以通过模拟系统30(具体地，控制单元320)来实现。

模拟系统基于预存储的参考样本信号生成参考信号(S600)。

模拟系统基于预存储的噪音样本信号生成噪音信号(S602)。

此处，在车辆行驶时可以由加速度计收集参考样本信号，并且在车辆行驶时可以由麦克风收集噪音样本信号。此外，在车辆行驶时可以同时收集参考样本信号和噪音样本信号。

模拟系统将参考信号发送至噪音控制系统(S604)。

模拟系统通过扬声器输出从噪音信号转换的声波(S606)。

模拟系统接收包括噪音控制系统接收参考信号的接收时间和噪音控制系统测量噪音信号的测量时间的时间信息(S608)。

模拟系统基于参考信号的接收时间和噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个(S610)。

根据本公开的一个实施例的模拟系统可以通过基于参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差来延迟下一参考信号的发送来调整下一参考信号的发送时间。

根据本公开的一个实施例的模拟系统通过基于参考信号的接收时间与噪音信号的测量时间之间的差来提前下一噪音信号的输出来调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

如上所述，根据本公开的一个实施例，可以通过向车辆提供噪音环境来省略有源噪音控制的测试所需的车辆的行驶并且减少开发有源噪音控制所需的时间和成本。

根据本公开的另一实施例，可以通过使有源噪音控制所需的参考信号和噪音信号到达噪音控制系统的定时点同步来准确地再现噪音环境。

根据本公开的设备或方法的每个组件可以实现为硬件或软件，或者可以实现为硬件和软件的组合。此外，每个组件的功能可以实现为软件，并且微处理器可以被实现为执行对应于每个组件的软件的功能。

本文所描述的系统和技术的不同实施例可以包括数字电子电路、集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合。这些不同实现可以包括使用可在可编程系统上执行的一个或多个计算机程序的实现。可编程系统包括：至少一个可编程处理器(其可以是专用处理器或通用处理器)，其被耦合以从存储系统接收数据和指令以及向存储系统发送数据和指令；至少一个输入装置；以及至少一个输出装置。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)包含用于可编程处理器的指令并且存储在“计算机可读记录介质”中。

计算机可读记录介质包括存储计算机系统可读的数据的所有类型的记录装置。计算机可读记录介质可以包括非易失性或非易失性介质(诸如，ROM、CD-ROM、磁带、软盘、存储卡、硬盘、磁光盘和存储装置)，并且还可以包括暂时性介质(诸如，数据传输介质)。此外，计算机可读记录介质可以分布在网络连接的计算机系统中，并且计算机可读代码可以以分布的方式存储和执行。

尽管描述了在本说明书的流程图/时序图中顺序地执行每个过程，但是这仅是对本公开的一个实施例的技术构思的说明。换句话说，由于本公开的实施例所属领域的普通技术人员可以通过改变流程图/时序图中描述的顺序来进行各种修改和改变，而不脱离本公开的基本特征或并行执行一个或多个步骤，因此流程图/时序图不限于时间序列顺序。

尽管出于说明性的目的已经描述了本公开的实施例，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离本公开的思想和范围的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，为了简洁和清楚起见，已经描述了本公开的实施例。本实施例的技术构思的范围不受图示的限制。因此，本领域技术人员应当理解，本公开的范围不应受上述明确描述的实施例的限制，而是受权利要求及其等同物的限制。

Claims (10)

1.一种用于车辆的噪音环境的模拟系统，包括：

存储器，被配置为存储参考样本信号和噪音样本信号；

扬声器，被配置为将电信号转换为声波并输出所述声波；以及

控制单元，被配置为：

基于所述参考样本信号生成参考信号，

基于所述噪音样本信号生成噪音信号，

将所述参考信号发送至噪音控制系统，

通过所述扬声器输出所述噪音信号，并且

基于所述噪音控制系统接收所述参考信号的接收时间和所述噪音控制系统测量所述噪音信号的测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的模拟系统，其中，

所述控制单元还被配置为基于所述参考信号的所述接收时间与所述噪音信号的所述测量时间之间的差来延迟所述下一参考信号的发送。

3.根据权利要求1所述的模拟系统，其中，

所述控制单元还被配置为基于所述参考信号的所述接收时间与所述噪音信号的所述测量时间之间的差来提前所述噪音信号的输出。

4.根据权利要求1所述的模拟系统，其中，

在所述车辆行驶时由加速度计收集所述参考样本信号；以及

在所述车辆行驶时由麦克风收集所述噪音样本信号。

5.根据权利要求1所述的模拟系统，其中，

在所述车辆行驶时同时收集所述参考样本信号和所述噪音样本信号。

6.一种用于模拟车辆的噪音环境的方法，所述方法包括以下步骤：

由控制单元基于预存储的参考样本信号生成参考信号；

由所述控制单元基于预存储的噪音样本信号生成噪音信号；

由所述控制单元将所述参考信号发送至噪音控制系统；

由扬声器输出从所述噪音信号转换的声波；

由所述控制单元从所述噪音控制系统接收时间信息，其中，所述时间信息包括所述噪音控制系统接收所述参考信号的接收时间和所述噪音控制系统测量所述噪音信号的测量时间；以及

由所述控制单元基于所述参考信号的所述接收时间和所述噪音信号的所述测量时间调整下一参考信号的发送时间和下一噪音信号的输出时间中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

调整所述下一参考信号的所述发送时间和所述下一噪音信号的所述输出时间中的至少一个包括以下步骤：基于所述参考信号的所述接收时间与所述噪音信号的所述测量时间之间的差来延迟所述下一参考信号的发送。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，

调整所述下一参考信号的所述发送时间和所述下一噪音信号的所述输出时间中的至少一个包括以下步骤：基于所述参考信号的所述接收时间与所述噪音信号的所述测量时间之间的差来提前所述噪音信号的输出。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，

在所述车辆行驶时由加速度计收集所述参考样本信号，以及

在所述车辆行驶时由麦克风收集所述噪音样本信号。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，

在所述车辆行驶时同时收集所述参考样本信号和所述噪音样本信号。

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