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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur aktiven Lärmkontrolle und insbesondere ein System und ein Verfahren zur aktiven Lärmkontrolle für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Aktive Lärmkontrolle (ANC), oft auch als „aktive Lärmkompensation“ bezeichnet, wird in Fahrzeugen implementiert, um Motorenlärm und sonstigen ungewünschten Lärm zu reduzieren, wie er von Fahrzeuginsassen gehört wird. Allerdings leiden solche Fahrzeug-ANC-Systeme unter mehreren Defiziten. Zum Beispiel schafft das Fahrzeuginterieur einen komplexen akustischen Hohlraum, in welchem hörbare Signale, d.h. Geräusche, in Abhängigkeit von der Position unterschiedlich wahrgenommen werden. Im eigentlichen Sinne sind die Versuche zur Lärmkompensation typischerweise mehr generischer Natur, sie versuchen entweder einen typischen Insassen oder alle Insassen zufriedenzustellen, unabhängig von der tatsächlichen Anzahl Insassen und deren Positionen innerhalb des Fahrzeugs. Im Ergebnis ist ANC in Fahrzeugen häufig auf sehr niedrige Frequenzen limitiert, z.B. Frequenzen unter 150 Hz.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, Lärmkompensation bereitzustellen, welche an die aktuellen Insassen des Fahrzeugs angepasst ist. Zusätzlich ist es wünschenswert, Lärmkompensation bei Frequenzen größer als 150 Hz bereitzustellen.
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Die
US 2010/0027805 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Schätzung einer Übertragungsfunktion, um eine Übertragungsfunktion eines Schalls zu schätzen. Die Vorrichtung weist eine Kamera auf, welche ein Bild eines Fahrzeugfahrers erfasst.
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Die
US 5 381 485 A beschreibt ein Schallsteuerungssystem mit einem Lautsprecher, welches in der Lage ist, Geräusche zu reduzieren.
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Die
JP H05- 344 584 A beschreibt ein eine Schallsteuerungseinrichtung, welche ausgebildet ist, Geräusche zu reduzieren.
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Die
DE 10 2010 007 842 A1 beschreibt ein Geräuschunterdrückungsvorrichtung, die eine Geräuschkomponente unterdrückt, die in empfangenen Tönen enthalten ist, wobei Geräuschunterdrückungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Toneingabeeinheiten, die Töne von einer gegebenen Tonquelle eingeben und die Töne in Tonsignale auf einer Zeitachse konvertieren; eine Übertragungscharakteristikermittlungseinheit, die eine Frequenztransformation der Tonsignale ausführt, nachdem die Tonsignale in Einheiten von einem Rahmen geteilt sind, und jeweilige Übertragungscharakteristiken der von der Tonquelle gesendeten Töne für jedes gegebene Frequenzband berechnet; eine Speichereinheit, welche die Übertragungscharakteristiken der für das Frequenzband berechneten Töne speichert; eine Frequenzermittlungseinheit, die eine Frequenz zum Aktualisieren der in der Speichereinheit gespeicherten Übertragungscharakteristiken für das Frequenzband ermittelt; eine Aktualisierungseinheit, welche die in der Speichereinheit gespeicherten Übertragungscharakteristiken immer in einem von einer gegebenen Anzahl von Rahmen entsprechend der ermittelten Frequenz auf der Basis der Übertragungscharakteristiken für jedes Frequenzband aktualisiert; eine Erzeugungseinheit, die Unterdrückungsinformationen zum Unterdrücken der Geräuschkomponente auf der Basis der aktualisierten Übertragungscharakteristiken erzeugt; und eine Unterdrückungseinheit, welche die Geräuschkomponente auf der Basis der durch die Erzeugungseinheit erzeugten Unterdrückungsinformationen unterdrückt.
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Ferner werden weitere erwünschte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und den vorstehenden Abschnitten Technisches Gebiet und Hintergrund deutlich.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur aktiven Lärmkontrolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und ein System zur aktiven Lärmkontrolle mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zur Verfügung.
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Es wird ein Verfahren zur aktiven Lärmkontrolle bereitgestellt. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren das Erfassen einer Insassenposition eines Insassen innerhalb eines definierten Raumes. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Empfangen eines Fehlersignals von einem Mikrofon, welches an einem Standort innerhalb des definierten Raums angeordnet ist. Ein modifiziertes Fehlersignal wird erzeugt, indem das Fehlersignal basierend auf der Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort modifiziert wird. Das Verfahren beinhaltet zudem das Erzeugen eines Anti-Lärm-Signals zumindest teilweise basierend auf dem modifizierten Fehlersignal. Ferner wird das Anti-Lärm-Signal an einen Lautsprecher übertragen.
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Weiterhin wird ein System zur aktiven Lärmkontrolle bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet das System einen Positionssensor zum Erfassen einer Insassenposition eines Insassen innerhalb eines definierten Raums. Ein Mikrofon ist an einem Standort innerhalb des definierten Raums zum Empfangen von hörbarem Lärm und zum Erzeugen eines Fehlersignals angeordnet, welches zu dem hörbaren Lärm korrespondiert. Das System beinhaltet weiterhin eine erste Steuervorrichtung, die in Verbindung mit dem Positionssensor und dem Mikrofon steht und dazu konfiguriert ist, das Fehlersignal von dem Mikrofon zu empfangen und ein modifiziertes Fehlersignal durch das Modifizieren des Fehlersignals basierend auf der Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort zu erzeugen. Eine zweite Steuervorrichtung steht in Verbindung mit der ersten Steuervorrichtung und ist dazu konfiguriert, ein Anti-Lärm-Signal zumindest teilweise basierend auf dem modifizierten Fehlersignal zu erzeugen. Das System beinhaltet zudem einen Lautsprecher, der in Verbindung mit der zweiten Steuervorrichtung steht, um das Anti-Lärm-Signal von der zweiten Steuervorrichtung zu empfangen und Schall zu erzeugen, der zu dem Anti-Lärm-Signal korrespondiert, um zumindest einen Teil des hörbaren Lärms zu negieren.
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Figurenliste
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Die beispielhaften Ausführungsformen werden nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs ist, welches ein System zur aktiven Lärmkontrolle gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält;
- 2 ein Blockdiagramm eines Positionssensors des Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
- 3 ein Blockdiagramm des Systems zur aktiven Lärmkontrolle gemäß einem Ausführungsbeispiel ist; und
- 4 ein Blockdiagramm des Systems zur aktiven Lärmkontrolle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist ihrer Natur nach lediglich beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die Anwendung und Benutzung zu beschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Lehre gebunden zu sein, wie sie in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
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Bezugnehmend auf die Figuren, in denen durchgehend in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, wird hier ein Fahrzeug 100 mit einem System zur aktiven Lärmkontrolle 102 gezeigt. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Fahrzeug 100 ein Automobil (nicht separat nummeriert). Allerdings kann das hier beschriebene System zur aktiven Lärmkontrolle 102 in anderen Fahrzeugtypen 100 oder in nicht-Fahrzeug Applikationen implementiert und/oder genutzt werden. Zum Beispiel können andere Fahrzeuge 100 ohne Einschränkung Flugzeuge umfassen (nicht gezeigt). Nicht-Fahrzeug Applikationen beinhalten ohne Einschränkung Büros in einer Fabrikumgebung (nicht gezeigt).
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Mit Bezug auf 1 definiert das Fahrzeug 100 des Ausführungsbeispiels einen definierten Raum 104. Im Besonderen ist der definierte Raum 104 in den Ausführungsbeispielen ein Insassenraum (nicht separat nummeriert) des Fahrzeugs 100. Der Insassenraum bringt einer oder mehrere Individuen unter, d.h. Insassen des Fahrzeugs 100, z.B. ein Fahrer und ein Passagier (Passagiere). Das Automobil des Ausführungsbeispiels beinhaltet einen Antriebsstrang (nicht nummeriert) mit einem Motor 105, der an zumindest ein Rad (nicht gezeigt) über ein Getriebe (nicht gezeigt) gekoppelt ist, um das Fahrzeug 100 anzutreiben, wie es dem Fachmann bekannt ist.
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Das System 102 beinhaltet einen Positionssensor 106, welcher dazu konfiguriert ist, eine Insassenposition eines Insassen 108 innerhalb des definierten Raums 104 zu erfassen. In dem Ausführungsbeispiel ist der Positionssensor 106 dazu konfiguriert, die Position jedes Insassen 108 zu erfassen. Das heißt, dass der Positionssensor 106 dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Insassenpositionen einer Vielzahl von Insassen 108 zu erfassen. Dementsprechend kann der Positionssensor 106 auch die Anzahl Insassen 108 bestimmen. Zum Beispiel kann der Positionssensor 106 dazu genutzt werden, die Position zweier Insassen 108 zu erfassen, z.B. ein erster Insasse 108 und ein zweiter Insasse 108. Allerdings kann der Positionssensor 108 dazu konfiguriert sein, nur eine Position eines einzelnen Insassen 108 zu erfassen, zum Beispiel, ein Fahrer (nicht separat nummeriert) des Fahrzeugs 100.
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Der Positionssensor 106 kann dazu konfiguriert sein, die Position der Insassen(en) 108 mehrfach zu bestimmen zu jeder Zeit, die das System in Betrieb ist. In diesem Sinne kann die Position jedes Insassen 108 aktualisiert werden, sobald der Insasse 108 die Position ändert innerhalb des definierten Raums 104.
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Der Lesbarkeit halber bezieht sich die nachstehende Beschreibung auf einen einzelnen Insassen 108. Allerdings sollte dies nicht in irgendeiner Weise als einschränkend aufgefasst werden, da der Positionssensor 106 des Ausführungsbeispiels dazu konfiguriert ist, die Position einer Vielzahl von Insassen 108 zu erfassen.
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Genauer gesagt ist der Positionssensor 106 dazu konfiguriert, die Position des Kopfes des Insassen 108 zu erfassen. Noch genauer gesagt ist der Positionssensor 106 dazu konfiguriert, die Position von zumindest einem der Ohren des Insassen 108 zu erfassen und/oder einen Mittelpunkt zwischen den Ohren auf einer imaginären die beiden Ohren des Insassen 108 verbindenden Linie zu bestimmen. In diesem Sinne kann die Insassenposition, wie sie nachstehend verwendet wird, so aufgefasst werden, dass sie die Position von zumindest einem der Ohren des Insassen 108 des Fahrzeugs 100 ist.
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In den Ausführungsbeispielen nutzt der Positionssensor 106 Schallwellen im Ultraschallbereich, um die Position des Insassen 108 des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Im eigentlichen Sinne sind Schallwellen in diesem Bereich außerhalb des menschlichen Gehörs und werden den Insassen so nicht ablenken oder sollten nicht Bedenken bezüglich der Privatsphäre darstellen. Dementsprechend kann der Positionssensor 106 auf einen Ultraschall-Positionssensor (nicht separat nummeriert) verweisen.
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Mit Bezug auf 2 beinhaltet der Positionssensor 106 der Ausführungsbeispiele einen Signalgeber 200. Der Signalgeber 200 kann dazu konfiguriert sein, ein Hochspannungs-Dauerstrichsignal und/oder eine Vielzahl von Hochspannungspulsen zu erzeugen. Wie der Fachmann feststellen wird, können alternativ andere Arten von Signalen durch den Signalgeber 200 erzeugt werden. Eine Vielzahl von Ultraschallsendern 202 sind elektrisch an den Signalgeber 200 gekoppelt. Die Ultraschallsender, gemeinhin als Senderwandler bezeichnet, erzeugen Schallwellen im Ultraschallbereich. Die durch die Ultraschallsender 202 erzeugten Schallwellen korrespondieren zu dem vom Signalgeber 200 erzeugten Signal. Im Besonderen haben die Schallwellen in den Ausführungsbeispielen eine Frequenz von ungefähr 100 kHz und eine effektive Bandbreite von ungefähr 25 kHz. Natürlich wird der Fachmann für die Schallwellen im Ultraschallbereich andere geeignete Frequenzen realisieren.
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Die Schallwellen werden von in dem definierten Raum 104 angeordneten Objekten, einschließlich dem Insassen 108, reflektiert. Der Positionssensor 106 der Ausführungsbeispiele enthält weiterhin eine Vielzahl von Ultraschallempfängern 204 zum Empfangen der reflektierten Schallwellen. Im Besonderen werden in den Ausführungsbeispielen ungefähr 16 Ultraschallempfänger 204 genutzt, um die reflektierten Schallwellen zu empfangen; allerdings kann eine unterschiedliche Anzahl Ultraschallempfänger 204 eingesetzt werden. Die Ultraschallempfänger 204, gemeinhin als Empfängerwandler bezeichnet, erzeugen eine Vielzahl von empfangenen Signalen, welche zu den empfangenen reflektierten Schallwellen korrespondieren.
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Obwohl die oben beschriebenen Ultraschallsender 202 und Empfänger 204 getrennte Vorrichtungen implizieren, können diese auch vom Fachmann in einen Sendeempfänger (nicht gezeigt) kombiniert werden.
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Weiterhin bezugnehmen auf 2 beinhaltet der Positionssensor 106 auch eine elektrisch an die Ultraschallempfänger gekoppelte Recheneinheit 206. Die Recheneinheit 206 empfängt die empfangenen Signale von den Ultraschallempfängern 204 und ist dazu konfiguriert, die Position des Insassen 108 des Fahrzeugs 100 als auch die Anzahl Insassen 108 zu bestimmen. Genauer gesagt ist die Recheneinheit 204 in der dargestellten Ausführungsform dazu konfiguriert, die Position von zumindest einem der Ohren von jedem der Insassen 108 des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Die Recheneinheit 206 der dargestellten Ausführungsform beinhaltet an die Ultraschallempfänger 204 gekoppelte Verarbeitungsschaltkreise 208, einen an die Verarbeitungsschaltkreise 208 gekoppelten Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 210 und einen an den ADC 210 gekoppelten Mikroprozessor 212. Allerdings können, wie der Fachmann bemerkt, die spezifischen Gestaltungsparameter der Recheneinheit 206 variiert werden.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann der Positionssensor 106 Radiowellen nutzen, um die Position des Insassen 108 des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Anders ausgedrückt kann der Positionssensor 106 Radar nutzen, um die Position des Insassen 108 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Positionssensor 106 ein linear frequenzmoduliertes (LFM) Dauerstrichsignal oder ein Ultrabreitband-Pulssignal nutzen. Solche Signale haben eine Bandbreite von ungefähr 4 GHz bei einer Sendeleistung in der Größenordnung von Milliwatt (mW) und wären in der Lage eine Auflösung von ungefähre 4 cm zu erreichen. Natürlich wird der Fachmann andere geeignete Konfigurationen realisieren.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) nutzt der Positionssensor 106 Infrarotwellen, um die Position des Insassen des Fahrzeugs zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Positionssensor 106 eine Kamera (nicht gezeigt) mit einer Infrarot-Lichtquelle (nicht gezeigt) beinhalten.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) beinhaltet der Positionssensor 106 einer oder mehrere Drucksensoren. Der(Die) Drucksensor(en) kann(können) in Sitzen des Fahrzeugs angeordnet sein, um die Anwesenheit des Insassen 108 zu detektieren. Der(Die) Drucksensor(en) können zudem im Zusammenspiel mit den oben beschriebenen Konfigurationen mit Radar oder Kamera genutzt werden. Als solche(r) kann(können) der(die) Drucksensor(en) in Bereichen des Fahrzeugs 100 genutzt werden, die für die Konfigurationen mit Radar oder Kamera nicht zu erreichen sind, oder um eine Verifikation der von den Konfigurationen mit Radar oder Kamera erzeugten Positionen bereitzustellen. Weiterhin kann das System 102 dieses weiteren Ausführungsbeispiels anthropometrische Daten im Zusammenspiel mit den Drucksensoren nutzen, um Kopf- und/oder Ohrposition des Insassen 108 zu bestimmen. Zum Beispiel kann das System 102 Zugang zu Größeninformationen des Insassen 108 haben. Mittels dieser Größeninformation, kombiniert mit den Daten des Drucksensors, welche die Anwesenheit des Insassen 108 anzeigen, ist das System 102 dazu konfiguriert, die Position von zumindest einem der Ohren des Insassen 108 zu berechnen und/oder den Mittelpunkt zwischen den Ohren auf einer imaginären die Ohren des Insassen 108 verbindenden Linie zu bestimmen.
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Wieder bezugnehmend auf 1 beinhaltet das System 102 auch zumindest ein Mikrofon 110 zum Empfangen hörbarer Signale einschließlich hörbaren Lärms. Das in den Ausführungsbeispielen gezeigte Mikrofon 110 ist an einem Standort innerhalb des definierten Raums 104 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel, wie es in 1 und 3 gezeigt wird, beinhaltet das System 102 ein einzelnes Mikrofon 110. Das Mikrofon 110 ist an einer Position angeordnet, die unterschiedlich von den Insassenpositionen ist. Zum Beispiel kann das Mikrofon an einem Dachhimmel (engl. Headliner, nicht gezeigt) des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Das Mikrofon 110 erzeugt ein zu den empfangenen hörbaren Signalen korrespondierendes Fehlersignal.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt, beinhaltet das System 102 ein innerhalb des definierten Raums angeordnetes erstes Mikrofon 110A und zweites Mikrofon 110B. Genauer gesagt ist das erste Mikrofon 110A an einem ersten Standort (nicht gezeigt) angeordnet und das zweite Mikrofon 110B ist an einem von dem ersten Standort unterschiedlichen zweiten Standort (nicht gezeigt) angeordnet. Das erste Mikrofon 110A erzeugt ein erstes Fehlersignal und das zweite Mikrofon 110B erzeugt ein zweites Fehlersignal, jedes Fehlersignal korrespondiert zu den von den entsprechenden Mikrofonen 110A, 110B empfangenen hörbaren Signalen.
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Bezugnehmen auf 1,3 und 4 beinhaltet das System 102 weiterhin eine erste Steuervorrichtung 112, die in Verbindung mit dem Positionssensor 106 und dem Mikrofon 110 steht. Die erste Steuervorrichtung 112 kann einen Mikroprozessor, einen Mikrokontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder andere geeignete Vorrichtungen umfassen, die in der Lage sind, Rechnungen durchzuführen und/oder Programme oder andere Anweisungen auszuführen. In der in 1 und 3 gezeigten Ausführungsform ist die erste Steuervorrichtung 112 dazu konfiguriert, das Fehlersignal von dem Mikrofon 110 und die Insassenposition von dem Positionssensor 106 zu empfangen. Ferner ist die erste Steuervorrichtung 112 dazu konfiguriert, ein modifiziertes Fehlersignal zu erzeugen, indem das Fehlersignal basierend auf der Insassenposition relativ zu dem Standort des Mikrofons 110 modifiziert wird.
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In manchen Ausführungsformen kann die erste Steuervorrichtung 112 ein einzelnes modifiziertes Fehlersignal erzeugen, das vielfache Insassenpositionen berücksichtigt. In anderen Ausführungsformen kann die erste Steuervorrichtung 112 dazu konfiguriert sein, vielfache Fehlersignale zu produzieren, wobei jedes Fehlersignal zu jedem Insassen 108 korrespondiert. Weiterhin kann(können) das(die) modifizierte(n) Fehlersignal(e) angepasst werden, sobald der(die) Insassen(n) 108 sich innerhalb des definierten Raums 104 bewegen.
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Der Prozess des Modifizierens des empfangenen Fehlersignals zum Erzeugen des modifizierten Fehlersignals kann das Verwenden einer akustischen Transferfunktion beinhalten. Genauer gesagt eine abgeschätzte Inverse der akustischen Transferfunktion zwischen der Insassenposition, d.h. der Position des Insassenkopfes, und dem Standort des Mikrofons 110. In einer Konfiguration kann die akustische Transferfunktion abgeschätzt werden, indem eine Standardformel verwendet wird, die den Abstand bzw. die Abstände zwischen dem Standort des Mikrofons 110 und der Insassenposition(en) nutzt.
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In einer weiteren Konfiguration werden eine Vielzahl von Kalibrierungssignalen mit einem Kalibrierungsmikrofon (nicht gezeigt) an einer Vielzahl von Standorten überall im definierten Raum 104 von einem gemeinsamen hörbaren Signal, wie ein laufender Motor 105, aufgenommen. Dieser Vorgang muss nur während der Entwicklung des Fahrzeugs 100 stattfinden und muss nicht für jedes produzierte Fahrzeug 100 notwendig sein. Bei der Durchführung des Vorgangs kann der definierte Raum 104 mit einem Volumengitter in eine Vielzahl von Standorten unterteilt werden. In einer Ausführungsform werden die Tonmessungen sowohl während des Betriebs des Systems 102, d.h. Lärmkompensation bereitstellend wie untenstehend beschrieben, als auch außerhalb des Betriebs des Systems 102. Die an jedem Standort mit dem Kalibrierungsmikrofon aufgenommenen Tonmessungen, d.h. die Kalibrierungssignale, können dann mit dem vom Mikrofon 110 empfangenen Fehlersignal verglichen werden, welches zu dem gemeinsamen hörbaren Signal korrespondiert. Die akustische Transferfunktion kann dann für jeden Standort in dem Volumengitter aufgestellt werden und für die Benutzung mit der ersten Steuervorrichtung 112 gespeichert werden.
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In dem auf 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Steuervorrichtung 112 dazu konfiguriert, das erste Fehlersignal von dem ersten Mikrofon 110A zu empfangen und das zweite Fehlersignal von dem zweiten Mikrofon 110B empfangen. In Erwiderung auf das Empfangen des ersten und zweiten Fehlersignals erzeugt die erste Steuervorrichtung 112 ein modifiziertes Fehlersignal, indem die ersten und zweiten Fehlersignale in ein kombiniertes Fehlersignal kombiniert werden und das kombinierte Signal basierend auf der Insassenposition relativ zu den ersten und zweiten Standorten der ersten und zweiten Mikrofone 110A, 110B modifiziert wird. Genauer gesagt kann ein einzelnes modifiziertes Fehlersignal erzeugt werden und/oder vielfache modifizierte Fehlersignale, wobei jedes modifizierte Fehlersignal zu einem Insassen 108 korrespondiert, erzeugt werden. Bei der Benutzung von mehreren Mikrofonen 110A, 110B stellt das System 102 räumliche Filterung bereit, welche zu noch genaueren modifizierten Fehlersignalen führt, wie sie von der ersten Steuervorrichtung 112 produziert werden.
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Wieder bezugnehmend auf 1, 3 und 4 beinhaltet das System 102 auch eine zweite Steuervorrichtung 114, die in Verbindung mit der ersten Steuervorrichtung 112 steht. Die zweite Steuervorrichtung 114 ist dazu konfiguriert, ein Anti-Lärm-Signal zumindest teilweise basierend auf dem von der ersten Steuervorrichtung 112 empfangenen modifizierten Fehlersignal zu erzeugen. Das Anti-Lärm-Signal wird durch einen adaptiven Filter erzeugt, der auf die Minimierung des modifizierten Signals abgestimmt ist.
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Die zweite Steuervorrichtung 114 kann einen Mikroprozessor oder andere ähnliche Vorrichtungen für die Durchführung von Berechnungen und die Ausführung von Anweisungen beinhalten. Weiterhin können die erste Steuervorrichtung 112 und die zweite Steuervorrichtung 114 zusammen als eine einzelne Steuervorrichtung (nicht gezeigt) oder als Teil einer einzelnen Steuervorrichtung integriert werden. Zum Beispiel kann ein Mikroprozessor die Anweisungen ausführen und die Berechnungen durchführen sowohl von der ersten, als auch der zweiten Steuervorrichtung 112, 114.
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Ein Lautsprecher 116, gemeinhin einfach als „Speaker“ bezeichnet, steht in Verbindung mit der zweiten Steuervorrichtung 114. Zum Beispiel kann der Lautsprecher 116 elektrisch mit dem Lautsprecher 116 verbunden sein. Der Lautsprecher 116 empfängt das Anti-Lärm-Signal von der zweiten Steuervorrichtung 114 und produziert Schall, der zu dem Anti-Lärm-Signal korrespondiert, um zumindest einen Teil des hörbaren Lärms zu negieren.
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Der Lautsprecher 116 kann Teil eines Audiosystems (nicht gezeigt) für ein Fahrzeug 100 sein. Als solcher kann derselbe Lautsprecher 116, der Musik oder andere Audiounterhaltung für die Insassen 108 bereitstellt, auch genutzt werden, um das Anti-Lärm-Signal zum Kompensieren und/oder Vermindern von ungewolltem Lärm bereitzustellen.
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Die zweite Steuervorrichtung 114 kann dazu konfiguriert sein, eine Vielzahl von Anti-Lärm-Signalen zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist die zweite Steuervorrichtung 114 dazu konfiguriert, ein Anti-Lärm-Signal erzeugen, welches zu jedem der Lautsprecher 116 korrespondiert. Genauer gesagt kann jedes Anti-Lärm-Signal zu einer Vielzahl von der ersten Steuervorrichtung 112 erzeugten modifizierten Fehlersignalen korrespondieren. Als solches passt das System 102 die an jedem Lautsprecher 116 in Schall umgewandelten Anti-Lärm-Signale entsprechend der Positionen der Insassen 108 des Fahrzeugs 100 an. Eine solche Anpassung erlaubt eine genauere Übereinstimmung der Bemühungen zur Lärmkompensation, wie sie von jedem Insassen 108 wahrgenommen werden.
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Bezugnehmend auf 1 kann das Fahrzeug 100 ein Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 zur Steuerung einer oder mehrerer Aspekte des Antriebsstrangs enthalten. Das Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 kann eine Motorsteuerung (ECM) (nicht separat nummeriert) zur Betriebssteuerung des Motors 105 und/oder eine Getriebesteuerung(TCM) (nicht separat nummeriert) zur Betriebssteuerung des Getriebes umfassen.
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Das Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 der Ausführungsbeispiele steht in Verbindung mit der ersten Steuervorrichtung 112 und/oder der zweiten Steuervorrichtung 114. Die Verbindung zwischen dem Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 und den Steuervorrichtungen 112, 114 kann für mehrere Zwecke genutzt werden. In einer Verfahrensweise können Leistungsdaten des Antriebsstrangs betreffend die Leistung des Antriebsstrangs von dem Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 zu den Steuervorrichtungen 112, 114 gesendet werden. Zum Beispiel können die Umdrehungen pro Minute (RPM) des Motors 105 und/oder des Getriebes zu den Steuervorrichtungen 112, 114 gesendet werden. Die Steuervorrichtungen 112, 114 können dann diese Information beim Modifizieren des Fehlersignals nutzen, um das modifizierte Fehlersignal und das Anti-Lärm-Signal zu erzeugen. Zum Beispiel können die Steuervorrichtungen 112, 114 das Fehlersignal nur bei Frequenzen entsprechend der RPM des Motors 105 und/oder des Getriebes verarbeiten. Als solches wird unerwünschter Lärm des Motors und/oder Getriebes bei den relevanten momentanen Frequenzen kompensiert.
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In einer anderen Verfahrensweise können Daten bezüglich der Leistung des Systems 102 von den Steuervorrichtungen 112, 114 an das Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 gesendet werden. Diese Daten können die Frequenzen beinhalten, welche das System 102 effektiv basierend auf der Anzahl und/oder der Standorte der Insassen 108 kompensieren kann. Durch Nutzen dieser Daten kann das Antriebsstrang-Steuerungsmodul 118 den Motor 105 und/oder das Getriebe regulieren, um bei RPM zu laufen, welche Frequenzen entsprechen, die effektiv kompensiert werden können. Dies kann Kraftstoff sparen und Vorteile in der Effizienz haben. Zum Beispiel kann ein Dieselmotor bei niedrigeren RPM betrieben werden, welche in größerer Effizienz resultieren, welche aber ohne effektive Lärmkompensation unerträglich für die Insassen 108 wären.
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Weiterhin bezugnehmend auf 1 kann das System 102 ferner einen oder mehrere Sensoren 120 zur Erfassung der Position einer oder mehrerer struktureller Elemente (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 100 beinhalten. Diese strukturellen Elemente können ohne Beschränkung Fenster, Cabriolet-Dächer und klappbare Sitze des Fahrzeugs 100 beinhalten. Der(Die) Sensor(en) 120 steht(en) in Verbindung mit der ersten Steuervorrichtung 112. Die erste Steuervorrichtung 112 kann dazu konfiguriert sein, die Position des(der) strukturellen Element(e) und die entsprechende daraus resultierende Änderung in den Öffnungen beim Modifizieren des Fehlersignals zu nutzen, um das modifizierte Fehlersignal zu erzeugen.
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Zum Beispiel können einer oder mehrere Sensoren 120 mit jedem Fenster des Fahrzeugs 100 verwendet werden. Als solches kann die Größe der durch geöffnete oder teilweise geöffnete Fenster erzeugten Öffnung erfasst werden. Das Öffnen der Fenster ändert die Abmessungen und/oder Größe des definierten Raums 104 und modifiziert die Transferfunktion zwischen dem Nutzerohr und dem Mikrofon 110. Das Öffnen der Fenster modifiziert zudem die Transferfunktion zwischen dem Lautsprecher 116 und dem Insassen 108 und/oder dem Mikrofon 110. Die erste Steuervorrichtung 112 und/oder die zweite Steuervorrichtung 114 sind dazu programmiert, solche Änderungen entsprechend zu kompensieren. Natürlich können andere Änderungen in Öffnungen, z.B. klappbare Sitze, von dem System 102 verwendet werden.
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Änderungen in Öffnungen, die durch Öffnen der Fenster, Einklappen der Sitze etc. verursacht werden, können auch durch den Positionssensor 106 erfasst werden. Diese Erfassung kann zusätzlich oder an Stelle der Erfassung durch den oben beschriebenen Sensor gemacht werden.
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Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung vorgestellt worden ist, sollte anerkannt werden, dass es eine enorme Anzahl von Varianten gibt. Es sollte auch anerkannt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die nicht dazu vorgesehen sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung der Offenbarung in irgend einer Weise zu beschränken. Vielmehr wird die vorstehende ausführliche Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Plan bieten, die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen umzusetzen. Es sollte selbstverständlich sein, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung von Elementen gemacht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung der beigefügten Patentansprüche und deren rechtlichen Äquivalenten abzuweichen.
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WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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- 1. Verfahren zur aktiven Lärmkontrolle, umfassend:
- Erfassen einer Insassenposition eines Insassen innerhalb eines definierten Raums;
- Empfangen eines Fehlersignals von einem Mikrofon, welches an einem Mikrofonstandort innerhalb des definierten Raums angeordnet ist;
- Erzeugen eines Anti-Lärm-Signals zumindest teilweise basierend auf dem Fehlersignal und der erfassten Insassenposition; und
- Übertragen des Anti-Lärm-Signals an einen Lautsprecher, wobei
- das Erfassen der Insassenposition weiterhin definiert ist, als das Erfassen einer ersten Insassenposition eines ersten Insassen und das Erfassen einer zweiten Insassenposition eines zweiten Insassen; und
- das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals durch das Modifizieren des empfangenen Fehlersignals basierend auf der ersten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort und auf der zweiten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort
- , wobei das Erzeugen eines Anti-Lärm-Signals zumindest teilweise auf dem modifizierten Fehlersignal basiert.
- 2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals durch das Modifizieren des empfangenen Fehlersignals das Verwenden eines Schätzwertes einer akustischen Transferfunktion zwischen der Insassenposition und dem Mikrofonstandort umfasst.
- 3. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Erfassen der Insassenposition weiterhin definiert ist, als das Erfassen einer ersten Insassenposition eines ersten Insassen und das Erfassen einer zweiten Insassenposition eines zweiten Insassen; und das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen eines ersten modifizierten Fehlersignals durch das Modifizieren des empfangenen Fehlersignals basierend auf der ersten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort und als das Erzeugen eines zweiten modifizierten Fehlersignals durch das Modifizieren des empfangenen Fehlersignals basierend auf der zweiten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort.
- 4. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei das Erzeugen des Anti-Lärm-Signals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen eines ersten Anti-Lärm-Signals zumindest teilweise basierend auf zumindest einem des ersten oder des zweiten modifizierten Fehlersignals und als das Erzeugen eines zweiten Anti-Lärm-Signals zumindest teilweise basierend auf zumindest einem des ersten oder des zweiten modifizierten Fehlersignals; und das Übertragen des Anti-Lärm-Signals an den Lautsprecher weiterhin definiert ist, als das Übertragen des ersten Anti-Lärm-Signals an einen ersten Lautsprecher und als das Übertragen des zweiten Anti-Lärm-Signals an einen zweiten Lautsprecher.
- 5. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Erfassen der Insassenposition weiterhin definiert ist, als das Erfassen einer Vielzahl von Insassenpositionen für jeden einer Vielzahl von Insassen; und das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen einer Vielzahl von modifizierten Fehlersignalen durch das Modifizieren des empfangenen Fehlersignals basierend auf jedem einer Vielzahl von Insassenpositionen relativ zu dem Mikrofonstandort.
- 6. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Empfangen einer Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Empfangen eines ersten Fehlersignals von einem ersten Mikrofon, welches an einem ersten Mikrofonstandort innerhalb des definierten Raums angeordnet ist, und als das Empfangen eines zweiten Fehlersignals von einem zweiten Mikrofon, welches an einem zweiten Mikrofonstandort innerhalb des definierten Raums angeordnet ist; und das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals durch das Kombinieren des ersten und zweiten Fehlersignals zu einem kombinierten Fehlersignal und als das Erzeugen des kombinierten Signals basierend auf der Position des Individuums relativ zu den ersten und dem zweiten Mikrofonstandorten.
- 7. Verfahren nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend das Empfangen von Leistungsdaten des Antriebsstrangs von einem Antriebsstrang-Steuerungsmodul, wobei das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals weiterhin definiert ist, als das Erzeugen eines modifizierten Fehlersignals durch das Modifizieren des Fehlersignals basierend auf der Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort und den Leistungsdaten des Antriebsstrangs.
- 8. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei die Insassenposition weiterhin definiert ist, als die Position von zumindest einem der Ohren eines Insassen des Fahrzeugs.
- 9. System zur aktiven Lärmkontrolle, umfassend:
- einen Positionssensor zum Erfassen einer ersten Insassenposition eines ersten Insassen und Erfassen einer zweiten Insassenposition eines zweiten Insassen innerhalb eines definierten Raums;
- ein Mikrofon, welches an einem Mikrofonstandort innerhalb des definierten Raums angeordnet ist, zum Empfangen von hörbarem Lärm und zum Erzeugen eines zu dem hörbaren Lärm korrespondierenden Fehlersignals;
- eine erste Steuervorrichtung in Verbindung stehend mit dem Positionssensor und dem Mikrofon und dazu konfiguriert, das Fehlersignal von dem Mikrofon zu empfangen und ein modifiziertes Fehlersignal durch das Modifizieren des Fehlersignals basierend auf der ersten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort und auf der zweiten Insassenposition relativ zu dem Mikrofonstandort zu erzeugen;
- eine zweite Steuervorrichtung in Verbindung stehend mit der ersten Steuervorrichtung und dazu konfiguriert, ein Anti-Lärm-Signal zumindest teilweise basierend auf dem modifizierten Fehlersignal zu erzeugen; und
- ein Lautsprecher in Verbindung stehend mit der zweiten Steuervorrichtung zum Empfangen des Anti-Lärm-Signals von der zweiten Steuervorrichtung und zum Erzeugen von Schall, der zu dem Anti-Lärm-Signal korrespondiert, um zumindest einen Teil des hörbaren Lärms zu negieren.
- 10. System nach Ausführungsform 9, wobei das Mikrofon weiterhin definiert ist, als ein erstes Mikrofon, welches an einem ersten Mikrofonstandort angeordnet ist, und als ein zweites Mikrofon, welches an einem zweiten Mikrofonstandort angeordnet ist, der verschieden von dem ersten Mikrofonstandort ist.
- 11. System nach Ausführungsform 10, wobei die erste Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, das erste Fehlersignal von dem ersten Mikrofon zu empfangen und das zweite Fehlersignal von dem zweiten Mikrofon zu empfangen und ein modifiziertes Fehlersignal durch das Kombinieren des ersten und zweiten Fehlersignals in ein kombiniertes Fehlersignal zu erzeugen und das kombinierte Signal basierend auf der Insassenposition relativ zu den ersten und zweiten Mikrofonstandorten zu modifizieren.
- 12. System nach Ausführungsform 9, wobei der Positionssensor umfasst:
- einen Signalgeber;
- eine Vielzahl von Ultraschallsendern, die elektrisch an den Signalgeber zum Erzeugen von Schallwellen im Ultraschallbereich gekoppelt sind;
- eine Vielzahl von Ultraschallempfängern zum Empfangen von reflektierten Schallwellen im Ultraschallbereich und zum Erzeugen einer Vielzahl von empfangenen Signalen, die zu den empfangenen reflektierten Schallwellen korrespondieren; und
- eine Recheneinheit, die elektrisch an die Ultraschallempfänger und die erste Steuervorrichtung zum Empfangen der empfangenen Signale und zum Bestimmen der Insassenposition gekoppelt ist.
- 13. System nach Ausführungsform 9, wobei der Positionssensor dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Insassenpositionen einer Vielzahl von Insassen des Fahrzeugs zu erfassen, und wobei die erste Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, ein modifiziertes Fehlersignal durch das Modifizieren des empfangenden Fehlersignals basierend auf der Vielzahl von Insassenpositionen zu erzeugen.
- 14. System nach Ausführungsform 9, weiterhin umfassend einen Sensor zum Erfassen einer Größe einer veränderbaren Öffnung, welche die Abmessungen des definierten Raums ändert, wobei die erste Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, das modifizierte Fehlersignal basierend auf den Änderungen des definierten Raums anzupassen.
