CN211543441U - 一种具有低时延接口的主动降噪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有低时延接口的主动降噪系统，包括主动降噪模块、噪音采集设备、加速度传感器、包括第一A2B总线收发器和第一A2B总线的第一低时延接口、包括第二A2B总线收发器和第二A2B总线的第二低时延接口；噪音采集设备采集到的车内噪声信息经第一A2B总线传输至第一A2B总线收发器；加速度传感器采集到的车辆加速度信息经第二A2B总线传输至第二A2B总线收发器；主动降噪模块与第一A2B总线收发器、第二A2B总线收发器和车载扬声器连接，接收第一A2B总线收发器传输的车内噪声信息及第二A2B总线收发器传输的加速度信息，通过主动降噪算法依据加速度信息和车内噪声信息生成噪声抑制信息，并利用车载扬声器播放至车内空间，以抵消车内噪声信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及车机技术领域，特别是涉及一种具有低时延接口的主动降噪系统。
背景技术
随着汽车工业信息化的革新，汽车上的功能越来越丰富，汽车用户对汽车的依赖越来强、需求的提升越来越快、对车内的体验要求也越来越高，而车内噪声是一大弊病。伴随着对于车内噪音消除的呼声越来越高，车载主动降噪系统应运而生，该系统能大大改善车内的声音环境，降低噪音水平。
但是，车载主动降噪系统对数据的要求较高，不仅需要通过全方位加装在车上的多个麦克风来拾取车内噪音信息，还需要采用加装在车身上的多个加速度传感器来拾取车辆状态信息。参见图1，在车内采集信号后传输至主动降噪系统，然后由主动降噪系统进行主动降噪，主动降噪系统采用ANC(Active Noise Cancellation，主动降噪)算法生成反向声音并经由车载扬声器发声，从而使用户感知到降噪后的声音，这个过程的时间总和需要达到低于5ms的时延要求，这才能满足实时主动降低车内噪音水平的要求。当然车载扬声器发出的声音还会反馈至采集信号的环节。由此，主动降噪系统对数据输入输出的接口要求高，而现今车载成熟的总线技术，如CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)、LIN(Local Interconnect Network，局域互联网络)、Flexray等的波特率都较低，无法满足如此严格的时延要求，给降噪系统带来一大挑战。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有低时延接口的主动降噪系统。
依据本实用新型一方面，提供了一种具有低时延接口的主动降噪系统，其特征在于，包括主动降噪模块、噪音采集设备、加速度传感器、连接噪音采集设备的第一低时延接口、连接加速度传感器的第二低时延接口，其中，
所述第一低时延接口包括第一A2B总线收发器、连接于第一A2B总线收发器和所述噪音采集设备之间的第一A2B总线，所述噪音采集设备采集到的车内噪声信息经所述第一A2B总线传输至对应的第一A2B总线收发器；
所述第二低时延接口包括第二A2B总线收发器、连接于第二A2B总线收发器和所述加速度传感器之间的第二A2B总线，所述加速度传感器采集到的车辆的加速度信息经所述第二A2B总线传输至对应的第二A2B总线收发器；
所述主动降噪模块，与所述第一A2B总线收发器、第二A2B总线收发器和车载扬声器分别连接，配置为接收所述第一A2B总线收发器传输的车内噪声信息以及第二A2B总线收发器传输的加速度信息，通过主动降噪算法依据所述加速度信息和所述车内噪声信息生成噪声抑制信息，将噪声抑制信息通过所述车载扬声器播放至车内空间，所述噪声抑制信息用于抵消所述车内噪声信息。
可选地，主动降噪系统还包括：车载娱乐主机、连接所述车载娱乐主机的第三低时延接口，
所述第三低时延接口包括：第三A2B总线收发器、连接于第三A2B总线收发器和车载娱乐主机之间的第三A2B总线；
所述车载娱乐主机输出的音频信息经与所述车载娱乐主机连接的第三A2B总线传输至所述第三A2B总线收发器；
所述主动降噪模块，还与所述第三A2B总线收发器连接，还配置为接收所述第三A2B总线收发器传输的音频信息，将所述噪声抑制信息与所述音频信息进行叠加，将叠加后的信息通过所述车载扬声器播放至车内空间，叠加后的信息中携带的噪声抑制信息用于抵消所述车内噪声信息；
所述主动降噪模块，还配置为将生成的噪声抑制信息和所述叠加后的信息经所述第三A2B总线收发器传输至与所述车载娱乐主机连接的第三A2B总线，由所述第三A2B总线将所述噪声抑制信息和所述叠加后的信息反馈至所述车载娱乐主机；其中，所述车载娱乐主机在进行语音识别或电话通话时，将噪声抑制信息和所述叠加后的信息作为语音识别或电话消回音的背景音参考。
可选地，所述噪音采集设备和所述加速度传感器均包含多个，且多个噪音采集设备经对应的第一A2B总线串接于对应的第一A2B总线收发器，多个加速度传感器经对应的第二A2B总线串接于对应的第二A2B总线收发器。
可选地，所述噪音采集设备包括用于采集车内噪声信息的降噪麦克风。
可选地，主动降噪系统还包括：
所述车载功放，连接于所述主动降噪模块和所述车载扬声器之间，接收到所述主动降噪模块输出的噪声抑制信息或所述噪声抑制信息与所述音频信息叠加后的信息时，驱动所述车载扬声器将所述噪声抑制信息或所述叠加后的信息输出至车内空间。
可选地，主动降噪系统还包括车载转速传感器、连接于所述车载转速传感器和所述主动降噪模块之间的数字信号传输线，
所述数字信号传输线，将所述车载转速传感器检测到的发动机转速信号传输至所述主动降噪模块；
所述主动降噪模块，还配置为通过主动降噪算法结合所述噪声信息和发动机转速信号生成噪声抑制信息。
本实用新型实施例选用A2B(Automotive Audio Bus)总线技术，利用A2B总线的波特率高，时延为uS级别非常小的优点，在多路A2B总线收发器和A2B总线分别将来噪音采集设备采集到的车内噪声信息、加速度传感器的加速度信息等传输至主动降噪模块，可以有效地提高数据信息如车内噪声信息和加速度信息的传输效率，降低数据信息在传输至主动降噪模块过程中所需的延时。进一步地，一路A2B总线只需两根线，使整个主动降噪系统的布线简单，解决了主动降噪系统的数据传输接口的设计瓶颈，具有非常广泛的适用性。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了现有技术的主动降噪过程示意图；
图2示出了根据本实用新型一个实施例的具有低时延接口的主动降噪系统的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型另一个实施例的具有低时延接口的主动降噪系统的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型一个实施例的具有低时延接口的主动降噪系统的信号数据传输示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种具有低时延接口的主动降噪系统。图2示出了根据本实用新型一个实施例的具有低时延接口的主动降噪系统的结构示意图。参见图2，具有低时延接口的主动降噪系统包括主动降噪模块10、噪音采集设备20、加速度传感器30、连接噪音采集设备20的第一低时延接口(图中未示出)、连接加速度传感器30的第二低时延接口(图中未示出)。
第一低时延接口包括第一A2B总线收发器21、连接于第一A2B总线收发器21和噪音采集设备20之间的第一A2B总线，噪音采集设备20采集到的车内噪声信息经第一A2B总线传输至对应的第一A2B总线收发器21。
第二低时延接口包括第二A2B总线收发器31、连接于第二A2B总线收发器31和加速度传感器30之间的第二A2B总线，加速度传感器30采集到的车辆的加速度信息经第二A2B总线传输至对应的第二A2B总线收发器31。
主动降噪模块10与第一A2B总线收发器21、第二A2B总线收发器31和车载扬声器40分别连接，配置为接收第一A2B总线收发器21传输的车内噪声信息以及第二A2B总线收发器31传输的加速度信息，通过主动降噪算法依据加速度信息和车内噪声信息生成噪声抑制信息，将噪声抑制信息通过车载扬声器40播放至车内空间。噪声抑制信息是车内噪声信息的声波的反向声波的声音信息，能够抵消车内噪声信息。该实施例中的噪声抑制信息为模拟信号。
本实用新型实施例选用A2B总线技术，利用了A2B总线的波特率高，时延为uS级别非常小的优点，在多路A2B总线收发器和A2B总线分别将来噪音采集设备20采集到的车内噪声信息、加速度传感器30的加速度信息等传输至主动降噪模块10，可以有效地提高数据信息如车内噪声信息和加速度信息的传输效率，降低数据信息在传输至主动降噪模块10过程中所需的延时。进一步地，一路A2B总线只需两根线，使整个主动降噪系统的布线简单，解决了主动降噪系统的数据传输接口的设计瓶颈，具有非常广泛的适用性。
参见图3，在本实用新型一实施例中，主动降噪系统还包括车载娱乐主机50、连接车载娱乐主机50的第三低时延接口(图中未示出)。
第三低时延接口包括第三A2B总线收发器、连接于第三A2B总线收发器和车载娱乐主机50之间的第三A2B总线。车载娱乐主机50输出的音频信息经与车载娱乐主机50连接的第三A2B总线传输至第三A2B总线收发器。该实施例中的音频信息包括音乐信息、报警信息以及导航信息等信息中的至少一种。
主动降噪模块10还与第三A2B总线收发器连接，主动降噪模块10可以接收第三A2B总线收发器传输的音频信息，将噪声抑制信息与音频信息进行叠加，将叠加后的信息通过车载扬声器40播放至车内空间，叠加后的信息中携带的噪声抑制信息用于抵消车内噪声信息。
另外，主动降噪模块10还可以将生成的噪声抑制信息和叠加后的信息经第三A2B总线收发器传输至与车载娱乐主机50连接的第三A2B总线，由第三A2B总线将噪声抑制信息和叠加后的信息反馈至车载娱乐主机50。当车载娱乐主机50在进行语音识别或电话通话时，将噪声抑制信息和叠加后的信息作为语音识别或电话消回音的背景音参考。
在实用新型一实施例中，主动降噪系统的第一A2B总线收发器21在对车内噪声信息传输过程中可以作为主设备Master，噪音采集设备20作为从设备slave，从设备slave可以包含多个，即噪音采集设备20可以包含多个，多个噪音采集设备20经第一A2B总线串接于第一A2B总线收发器21。噪音采集设备20可以采用能够采集车内噪声信息的降噪麦克风。结合图4，若第一A2B总线串接多个降噪麦克风(图4未示出)，那么第一A2B总线将各降噪麦克风采集的降噪麦克风信号(即车内噪声信息)，如降噪麦克风信号1-n传输至主动降噪模块10。
该实施例中，第一A2B总线上连接的降噪麦克风的数量可以依据不同车型尺寸以及车内装饰确定，通常为8-10个，例如，分布在车内的驾驶舱头顶上方2个，汽车的左A柱(汽车前挡风玻璃和左前车门之间的连接柱)和右A柱(汽车前挡风玻璃和右前车门之间的连接柱)上方各一个，汽车的左B柱(汽车左前门和左后门之间的连接柱)和右B柱(汽车右前门和右后门之间的连接柱)上方各一个，汽车的左C柱(汽车后挡风玻璃左边的柱子)和右C柱(汽车后挡风玻璃右边的柱子)上方各一个，天窗后方的中间横梁一个。
主动降噪系统的第二A2B总线收发器31在对加速度信息传输过程中可以作为主设备Master，加速度传感器30作为从设备slave，从设备slave可以包含多个，即加速度传感器30可以包含多个，多个加速度传感器30经第二A2B总线串接于第二A2B总线收发器31。结合图4，若第二A2B总线串接多个加速度传感器(图4未示出)，那么第二A2B总线将各加速度传感器30采集的加速度信号，如加速度信号1-n传输至主动降噪模块10。
该实施例中，第二A2B总线连接的加速度传感器30的数量通常在4-8个，例如，在车辆四个悬架上分别布置1-2个加速度传感器30。本实用新型实施例的加速度传感器30可以采用测量轴向加速度的传感器。
本实用新型实施例中，第一A2B总线连接多个噪音采集设备20，且二A2B总线连接多个加速度传感器30，从而能够满足主动降噪系统对车内噪声信息量和加速度信息的要求。
继续参见图3和图4，在本实用新型一实施例中，主动降噪系统还可以包括车载功放60，连接于主动降噪模块10和车载扬声器40之间，接收到主动降噪模块10输出的噪声抑制信息或噪声抑制信息与音频信息叠加后的信息时，驱动车载扬声器40将噪声抑制信息或叠加后的信息输出至车内空间。
在该实施例中，车载功放60可以集成设置在主动降噪模块10中，以便在噪声抑制信息或叠加后的信息生成之后，能够直接通过车载功放60来驱动车载扬声器40将车载扬声器40将噪声抑制信息或叠加后的信息输出至车内空间，以有效地，减小用户的感知时间，并且提高主动降噪系统的实时降噪能力。
继续参见图3，在本实用新型一实施例中，主动降噪系统还可以包括车载转速传感器、连接于车载转速传感器和主动降噪模块10之间的数字信号传输线。数字信号传输线可以将车载转速传感器检测到的发动机转速信号传输至主动降噪模块10。主动降噪模块10还可以通过主动降噪算法结合噪声信息和发动机转速信号生成噪声抑制信息。这里通过进一步将车载转速传感器检测的发动机转速信号传输至主动降噪模块10，从而可以使得主动降噪模块10生成的噪声抑制信息能够将发动机在不同转速时产生的车内噪声信息进行更彻底的抑制，以更加有效地实现抑制车内噪声信息。
结合图4，该实施例中的发动机转速信号为数字信号，其表现形式可以为PWM信号，数字信号传输线为通常所说的硬线，主动降噪模块10内还设计有相应的采集电路模块以采集硬线上的发动机转速信号，硬线传输发动机转速信号的时延很小，这里可以忽略不计。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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脱离本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有低时延接口的主动降噪系统，其特征在于，包括主动降噪模块、噪音采集设备、加速度传感器、连接噪音采集设备的第一低时延接口、连接加速度传感器的第二低时延接口，其中，
所述第一低时延接口包括第一A2B总线收发器、连接于第一A2B总线收发器和所述噪音采集设备之间的第一A2B总线，所述噪音采集设备采集到的车内噪声信息经所述第一A2B总线传输至对应的第一A2B总线收发器；
所述第二低时延接口包括第二A2B总线收发器、连接于第二A2B总线收发器和所述加速度传感器之间的第二A2B总线，所述加速度传感器采集到的车辆的加速度信息经所述第二A2B总线传输至对应的第二A2B总线收发器；
所述主动降噪模块，与所述第一A2B总线收发器、第二A2B总线收发器和车载扬声器分别连接，配置为接收所述第一A2B总线收发器传输的车内噪声信息以及第二A2B总线收发器传输的加速度信息并生成噪声抑制信息，将所述噪声抑制信息通过所述车载扬声器播放至车内空间。
2.根据权利要求1所述的主动降噪系统，其特征在于，还包括：车载娱乐主机、连接所述车载娱乐主机的第三低时延接口，
所述第三低时延接口包括：第三A2B总线收发器、连接于第三A2B总线收发器和车载娱乐主机之间的第三A2B总线；
所述车载娱乐主机输出的音频信息经与所述车载娱乐主机连接的第三A2B总线传输至所述第三A2B总线收发器；
所述主动降噪模块，还与所述第三A2B总线收发器连接，还配置为接收所述第三A2B总线收发器传输的音频信息，将所述噪声抑制信息与所述音频信息进行叠加，将叠加后的信息通过所述车载扬声器播放至车内空间，叠加后的信息中携带的噪声抑制信息用于抵消所述车内噪声信息；
所述主动降噪模块，还配置为将生成的噪声抑制信息和所述叠加后的信息经所述第三A2B总线收发器传输至与所述车载娱乐主机连接的第三A2B总线，由所述第三A2B总线将所述噪声抑制信息和所述叠加后的信息反馈至所述车载娱乐主机；其中，所述车载娱乐主机在进行语音识别或电话通话时，将噪声抑制信息和所述叠加后的信息作为语音识别或电话消回音的背景音参考。
3.根据权利要求1所述的主动降噪系统，其特征在于，所述噪音采集设备和所述加速度传感器均包含多个，且多个噪音采集设备经对应的第一A2B总线串接于对应的第一A2B总线收发器，多个加速度传感器经对应的第二A2B总线串接于对应的第二A2B总线收发器。
4.根据权利要求1所述的主动降噪系统，其中，所述噪音采集设备包括用于采集车内噪声信息的降噪麦克风。
5.根据权利要求2所述的主动降噪系统，其特征在于，还包括：
车载功放，连接于所述主动降噪模块和所述车载扬声器之间，接收到所述主动降噪模块输出的噪声抑制信息或所述噪声抑制信息与所述音频信息叠加后的信息时，驱动所述车载扬声器将所述噪声抑制信息或所述叠加后的信息输出至车内空间。
6.根据权利要求1所述的主动降噪系统，其特征在于，还包括车载转速传感器、连接于所述车载转速传感器和所述主动降噪模块之间的数字信号传输线，
所述数字信号传输线，将所述车载转速传感器检测到的发动机转速信号传输至所述主动降噪模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220328 Address after: 430051 No. b1336, chuanggu startup area, taizihu cultural Digital Creative Industry Park, No. 18, Shenlong Avenue, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Wuhan, Hubei Province Patentee after: Yikatong (Hubei) Technology Co.,Ltd. Address before: No.c101, chuanggu start up area, taizihu cultural Digital Industrial Park, No.18 Shenlong Avenue, Wuhan Economic Development Zone, Hubei Province Patentee before: HUBEI ECARX TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |