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Die Erfindung betrifft ein aktives Schalldämpfungssystem zur aktiven Dämpfung eines von einer Störschallquelle erzeugten Störschalls in einem Zielraum, das
- - eine mindestens einen Referenzsensor umfassende Referenzsensoreinrichtung aufweist, die eingerichtet ist zur Erfassung mindestens eines Referenzsignals, das zur Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, und
- - eine mindestens einen Sekundäraktuator umfassende Sekundäraktuatoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, durch ein Sekundärsteuersignal gesteuert zu werden und in Abhängigkeit des Sekundärsteuersignals einen Sekundärschall in den Zielraum zu emittieren, und
- - eine Regeleinrichtung aufweist, die mit der Sekundäraktuatoreinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Referenzsignals das Sekundärsteuersignal derart zu erzeugen, dass durch eine Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls in dem Zielraum eine Dämpfung des Störschalls bewirkt wird.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur aktiven Dämpfung eines von einer Störschallquelle erzeugten Störschalls in einem Zielraum mit den Schritten:
- - Erfassen eines Referenzsignals, das zur Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, mittels einer mindestens einen Referenzsensor umfassenden Referenzsensoreinrichtung,
- - Emittieren eines Sekundärschalls in den Zielraum mittels einer mindestens einen Sekundäraktuator umfassenden Sekundäraktuatoreinrichtung, wobei der Sekundärschall emittiert wird in Abhängigkeit eines zur Steuerung der Sekundäraktuatoreinrichtung dienenden Sekundärsteuersignals,
- - Erzeugen des Sekundärsteuersignals mittels einer Regeleinrichtung, die mit der Sekundäraktuatoreinrichtung verbunden ist, wobei das Sekundärsteuersignal in Abhängigkeit des Referenzsignals derart erzeugt wird, dass durch eine Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls in dem Zielraum eine Dämpfung des Störschalls bewirkt wird.
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Unter einer Störschallquelle wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung grundsätzlich eine beliebige Schallquelle verstanden, die Störschall, d.h. unerwünschten Schall, erzeugt. Unter einem Störschall wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere Lärm verstanden, d.h. als störend und/oder unangenehm empfundene Geräusche. Die Begriffe „Störschallquelle“ und „Lärmquelle“ werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung synonym verwendet.
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Unter einer Drohne wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein unbemanntes Luftfahrzeug verstanden. Eine solche Drohne kann insbesondere als unbemannter Multicopter ausgebildet sein.
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Ein Zielraum im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann beispielsweise ein Innenraum eines Gebäudes oder eines Fahrzeugs oder ein Teil hiervon sein. Ein Zielraum im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann z.B. aber auch ein Innenraum einer Kopfhörermuschel sein. Ein Zielraum im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann auch ein sonstiger Zielraum sein, in welchem eine Dämpfung eines Störschalls gewünscht ist. Der Zielraum kann dabei insbesondere auch räumlich eng begrenzt sein und z.B. nur die unmittelbare Umgebung eines Benutzers oder die unmittelbare Umgebung der Ohren eines Benutzers umfassen.
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Das Referenzsignal ist ein Signal, das in an sich bekannter Weise zur Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient. Als Referenzsignal wird erfindungsgemäß demnach mindestens eine Größe erfasst, die mit dem von der Störschallquelle erzeugten Störschall korreliert ist. Hierzu können beispielsweise mittels Referenzsensors, der als akustischer Sensor ausgebildet ist, von der Störschallquelle erzeugte Schallwellen in Form eines akustischen Referenzsignals erfasst werden. Denkbar ist aber z.B. auch eine Erfassung einer Position der Störschallquelle, einer Geschwindigkeit der Störschallquelle oder einer Drehzahl (z.B. eines Motors) der Störschallquelle, d.h. eine Erfassung nichtakustischer Betriebsparameter der Störschallquelle, als Referenzsignal.
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Die Belastung der Umwelt mit Lärm, der z.B. durch den Straßen-, Schienen- und Luftverkehr, durch industrielle und/oder gewerbliche Einrichtungen und durch Baustellen erzeugt wird, stellt ein Problem dar, dessen Bedeutung in den letzten Jahren stetig zugenommen hat und in vielen Fällen bisher nicht zufriedenstellend gelöst werden kann. Dies gilt nicht nur, aber in besonderem Maße für den städtischen Raum und die darin befindlichen Wohngebiete, in denen Menschen nicht nur im öffentlichen Raum, sondern auch innerhalb von geschlossenen Wohnräumen mitunter einer kontinuierlichen Lärmbelastung ausgesetzt sind. Gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass Störschall in Form von Lärm belastend und gesundheitsschädigend auf den menschlichen Körper wirken und trotz akustischer Gewöhnung Körper und Psyche des Menschen unbewusst beeinflussen kann.
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Verschärft wird die Problematik der Lärmbelastung durch eine zunehmende Durchdringung der Umwelt mit einer Vielzahl unterschiedlichster Lärmquellen. Hierzu werden in naher Zukunft in zunehmendem Maße insbesondere unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen) gehören. Diese sind vor allem in Form von Multicoptern für verschiedenste urbane Anwendungsszenarien vorgesehen, zu denen Aufklärungs-, Liefer- und ähnliche Dienste gehören. Die Konfrontation mit dem Menschen und die daraus folgende Lärmproblematik sind diesen Anwendungsszenarien immanent.
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In psychoakustischer Hinsicht werden die von solchen unbemannten Luftfahrzeugen, insbesondere Multicoptern, erzeugten Geräusche als sehr störend empfunden, wobei dies dadurch verstärkt wird, dass die erzeugten Geräusche in Abhängigkeit des Flugzustands stark variieren. Die Optimierung der Rotoren, der Flugtechnik und der Motoren solcher unbemannter Luftfahrzeuge liefern zwar wertvolle Beiträge zur Reduktion der abgestrahlten Schallleistung, können jedoch das prinzipielle Problem nicht lösen. Ähnliches gilt für andere Lärmquellen der oben erwähnten Art.
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Zur Lärmreduktion sind aus dem Stand der Technik zunächst einmal passive Maßnahmen bekannt. Hierzu gehören beispielsweise die Schalldämmung von Fassaden und Fenstern sowie passiver Gehörschutz. Solche passiven Maßnahmen aber nicht immer praktikabel. Zudem weisen sie zwar eine relativ gute Wirksamkeit bei der Dämpfung mittlerer und hoher Frequenzen auf, ihre Effektivität bei der Dämpfung niedriger Frequenzen ist jedoch gering.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik aktive Lösungen zur Schalldämpfung bekannt, die häufig unter den Oberbegriffen Active Noise Control (ANC) oder aktive Lärmkompensation zusammengefasst werden. Diese aktiven Lösungen zur Schalldämpfung beruhen üblicherweise auf dem Prinzip destruktiver Interferenz, wobei dem zu dämpfenden Störschall ein zu diesem Zweck erzeugter Sekundärschall überlagert und der Störschall auf diese Weise gedämpft wird. Solche ANC-Systeme können beispielsweise als aktive Schalldämmfenster ausgebildet sein, bei denen die für das Erzeugen und Emittieren des Sekundärschalls erforderlichen Komponenten üblicherweise baulich in das Fenster integriert sind und auf diese Weise eine aktive Schalldämpfung in einem von der Fensterfläche umgebenden Zielraum ermöglichen.
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Derartige ANC-Systeme werden üblicherweise auf Basis adaptiver Filter realisiert, wobei dem adaptiven Filter ein Referenzsignal zugeführt wird, welches den Störschall charakterisiert. Das Referenzsignal kann dabei z.B. mit Hilfe eines am Fenster angeordneten Mikrofons erfasst werden. Eine geeignete Regeleinrichtung, die z.B. ein aktives Filter aufweisen kann, kann in Abhängigkeit des Referenzsignals ein Sekundärsteuersignal erzeugen, das einen Sekundäraktuator, z.B. in Form eines Lautsprechers, steuert, welcher den Sekundärschall in den Zielraum emittiert. Durch die Erfassung des Referenzsignals und dessen Berücksichtigung bei der Erzeugung des Sekundärsteuersignals, das den Sekundäraktuator steuert, ist es dabei grundsätzlich möglich, auf Änderungen des Störschalls durch eine entsprechende Anpassung des Sekundärschalls zu reagieren.
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Ein aktives Schalldämpfungssystem der eingangs genannten Art, das auf dem zuvor erläuterten Prinzip beruht, ist z.B. aus der
DE 10 2005 016 021 A1 bekannt. Darin wird ein aktives Gegenschallsystem beschrieben, das eine Reglereinheit, einen Fehlersensor, einen Referenzsensor und mehrere Sekundäraktuatoren aufweist und zur Dämpfung einer Primärschallwelle dient. Zu diesem Zweck erfasst der Referenzsensor die Primärschallwelle und leitet diese als Referenzsignal an die Reglereinheit weiter. Der Fehlersensor erfasst die überlagerten Schallwellen und leitet diese als Fehlersignal an die Reglereinheit weiter. Die Reglereinheit verarbeitet das Fehlersignal und das Referenzsignal und erzeugt auf dieser Grundlage ein Sekundärsignal, das an die Sekundäraktuatoren zum Emittieren der Gegenschallwellen weitergeleitet wird.
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Die Effektivität solcher aktiver Schalldämpfungssysteme (ANC-Systeme) ist jedoch in vielen Fällen begrenzt. Eine wesentliche Ursache hierfür liegt darin, dass die Leistungsfähigkeit der für die Erzeugung des Sekundärschalls verantwortlichen Regelstrecke hinsichtlich der bei Änderungen des Referenzsignals erforderlichen Adaption des Sekundärsteuersignals unzureichend ist.
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Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein zugehöriges Verfahren zur aktiven Schalldämpfung bereitzustellen, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein aktives Schalldämpfungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorgeschlagen wird demnach, dass das aktive Schalldämpfungssystem der eingangs genannten Art
- - eine mit der Referenzsensoreinrichtung verbundene erste Kommunikationseinrichtung aufweist, die für eine Funkkommunikation eingerichtet ist, und
- - eine mit der Regeleinrichtung verbundene zweite Kommunikationseinrichtung aufweist, die für eine Funkkommunikation eingerichtet ist,
- - dazu eingerichtet ist, das Referenzsignal funkgestützt über die erste Kommunikationseinrichtung und die zweite Kommunikationseinrichtung von der Referenzsensoreinrichtung an die Regeleinrichtung zu übermitteln.
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Die erste Kommunikationseinrichtung weist dabei zumindest eine Funksendeeinheit auf und die zweite Kommunikationseinrichtung weist zumindest eine Funkempfangseinheit auf. Auf diese Weise ist es möglich, das Referenzsignal funkgestützt, d.h. über eine Funkstrecke, von der Referenzsensoreinrichtung über die erste Kommunikationseinrichtung und die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung zu übermitteln.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei derartigen Lösungen zur aktiven Schalldämpfung, die sich auf eine Erfassung eines den Störschall beschreibenden Referenzsignals stützen, eine frühe Kenntnis des Referenzsignals entscheidend für eine effektive Dämpfung des Störschalls ist. Dies liegt darin begründet, dass die Regeleinrichtung und insbesondere das dabei realisierte aktive Filter eine ausreichende Verarbeitungszeit benötigen, um in Abhängigkeit des Referenzsignals das Sekundärsteuersignal zur Steuerung des Sekundäraktuators zu erzeugen. Je länger die zu diesem Zweck zur Verfügung stehende Bearbeitungszeit ist, desto komplexer und aufwendiger können die adaptiven Algorithmen der Regeleinrichtung ausgestaltet werden, um eine bestmögliche Anpassung des Sekundärsteuersignals und damit eine bestmögliche Dämpfung des Störschalls durch die destruktive Interferenz des Sekundärschalls zu erreichen.
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Die Bearbeitungszeit, die der Regeleinrichtung zu diesem Zweck zur Verfügung steht, wird bei herkömmlichen Systemen zur aktiven Schalldämpfung durch die akustische Verzögerung zwischen dem Referenzsensor und dem Sekundäraktuator begrenzt. Übersteigt die Verarbeitungszeit der Regeleinrichtung diese akustische Verzögerung, erfährt die Leistungsfähigkeit des Systems eine substantielle Verschlechterung, weil die Regelstrecke die Kausalitätsbedingung nicht einhalten kann.
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Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass das Referenzsignal funkgestützt von der Referenzsensoreinrichtung an die Regeleinrichtung übermittelt wird. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Referenzsensoreinrichtung bzw. den mindestens einen Referenzsensor sehr viel näher an der Störschallquelle anzuordnen als die Sekundäraktuatoreinrichtung bzw. den mindestens einen Sekundäraktuator. Dadurch erhöht sich die akustische Verzögerung, d.h. die Laufzeit, welche die Ausbreitung des Störschalls von der Referenzsensoreinrichtung bis zur Sekundäraktuatoreinrichtung in Anspruch nimmt. Da die durch die funkgestützte Übermittlung des Referenzsignals verursachte Verzögerung deutlich geringer ist als die akustische Verzögerung, kommt die Vergrößerung der akustischen Verzögerung, d.h. der Laufzeit des Störschalls, zum großen Teil einer Vergrößerung der für die Regeleinrichtung zur Verfügung stehenden Verarbeitungszeit zugute.
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Wird die aktive Schalldämpfung beispielsweise durch ein aktives Schalldämmfenster realisiert und ist die Störschallquelle als Drohne ausgebildet, so kann der Ort der Erfassung des Referenzsignals vom Fenster zur Drohne verlagert und das Referenzsignal funkgestützt von der Drohne an das Fenster übermittelt werden, um auf dieser Grundlage eine am Fenster angeordnete Sekundäraktuatoreinrichtung zu steuern, die den Sekundärschall in den Innenraum des Gebäudes als Zielraum emittiert.
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Erfindungsgemäß lässt sich somit ein deutlicher Laufzeitvorteil generieren, der sich vorteilhaft in einer deutlich verbesserten Dämpfung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls auswirkt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung an der Störschallquelle angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Referenzsensoreinrichtung von einer mobilen Störschallquelle mitgeführt werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Referenzsensoreinrichtung in die Störschallquelle integriert sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung in einer ersten Entfernung zur Störschallquelle positioniert oder positionierbar ist und die Sekundäraktuatoreinrichtung in einer zweiten Entfernung zur Störschallquelle positioniert oder positionierbar ist. Die erste Entfernung kann dabei vorteilhaft um wenigstens 10m kleiner sein als die zweite Entfernung. Vorteilhaft kann die erste Entfernung insbesondere um wenigstens 50 m, insbesondere um wenigstens 100 m, insbesondere um wenigstens 200 m, insbesondere um wenigstens 500 m, insbesondere um wenigstens 1000 m, insbesondere um wenigstens 2500 m, insbesondere um wenigstens 5000 m kleiner sein als die zweite Entfernung.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung, bei denen die Referenzsensoreinrichtung an der Störschallquelle angeordnet ist, von einer mobilen Störschallquelle mitgeführt wird oder in die Störschallquelle integriert ist oder zumindest deutlich näher an der Störschallquelle positioniert ist als die Sekundäraktuatoreinrichtung, bieten den Vorteil, dass sich aufgrund der zuvor erläuterten Zusammenhänge ein besonders großer Laufzeitvorteil realisieren lässt. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass der Regeleinrichtung für die Erzeugung des Sekundärsteuersignals eine besonders lange Verarbeitungsdauer zur Verfügung steht und eine besonders wirksame Dämpfung des Störschalls in dem Zielraum ermöglicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sekundäraktuatoreinrichtung an dem Zielraum oder in dem Zielraum angeordnet ist.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung bieten den Vorteil, dass der Sekundärschall mit einer vergleichsweise geringen Schallleistung in den Zielraum emittiert werden kann, um die aktive Dämpfung des Störschalls durch destruktive Interferenz herbeizuführen. Dadurch können in vorteilhafter Weise unerwünschte Nebeneffekte des Sekundärschalls, z.B. eine unerwünschte Erhöhung des Schalldrucks durch konstruktive Interferenz außerhalb des Zielraums, weitgehend vermieden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- - das aktive Schalldämpfungssystem eine mindestens einen Fehlersensor umfassende Fehlersensoreinrichtung aufweist, die mit der Regeleinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, den resultierenden Schall in dem Zielraum, der aus der Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls resultiert, in Form eines Fehlersignals zu erfassen, und
- - die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Fehlersignals das Sekundärsteuersignal zu erzeugen.
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Vorgeschlagen wird somit, dass das aktive Schalldämpfungssystem dazu eingerichtet ist, den aus der Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls resultierenden Schall in dem Zielraum in Form eines Fehlersignals zu erfassen. Das Fehlersignal kann dabei insbesondere eine Abweichung des resultierenden Schalls von einem angestrebten Zustand in dem Zielraum beschreiben, wobei der angestrebte Zustand üblicherweise einer vollständigen Beseitigung des Störschalls entsprechen wird. Das Fehlersignal kann somit eine Abweichung von einem angestrebten Zustand beschreiben. Diese Abweichung kann in Form des Fehlersignals beispielsweise zusammen mit dem Referenzsignal einem adaptiven Filter der Regeleinrichtung zugeführt werden, um in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Fehlersignals das Sekundärsteuersignal zu erzeugen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines LMS-Filters und/oder eines FxLMS-Filters erfolgen.
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Durch eine solche Weiterbildung der Erfindung, bei der ein Fehlersignal erfasst und zur Erzeugung des Sekundärsteuersignals genutzt wird, wird das aktive Schalldämpfungssystem demnach um eine Rückkopplung ergänzt, sodass ein geschlossener Regelkreis entsteht. Dies bietet den Vorteil, dass das Sekundärsteuersignal besonders präzise an den tatsächlich vorhandenen Störschall bzw. den resultierenden Schall im Zielraum adaptiert werden kann und somit eine besonders effektive Dämpfung des Störschalls im Zielraum ermöglicht wird.
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Der Fehlersensor kann insbesondere als Mikrofon, d.h. als Fehlermikrofon, oder allgemein als akustischer Sensor, d.h. als akustischer Fehlersensor, ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung mindestens ein adaptives Filter aufweist. Das adaptive Filter kann insbesondere als Least-Mean-Squares-Filter (LMS-Filter) und/oder als Filtered-x-LMS-Filter (FxLMS-Filter) ausgebildet sein.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung bieten den Vorteil, dass sie eine einfache Realisierung adaptiver Filter und/oder adaptiver Regelungen mit geringer Komplexität ermöglichen und zugleich für den vorgesehenen Anwendungszweck eine präzise sowie zuverlässig und schnell konvergierende Adaption des Sekundärschalls an den im Zielraum vorhandenen Störschall erlauben.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Störschallquelle als mobile Störschallquelle ausgebildet ist.
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Eine solche Weiterbildung der Erfindung ist vorteilhaft, weil mobile Störschallquellen insbesondere in urbanen Anwendungsszenarien einen großen und stetig wachsenden Anteil an der Lärmerzeugung haben. Solche mobilen Störschallquellen können beispielsweise Fahrzeuge jeglicher Art sein, z.B. Drohnen oder sonstige Luftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge oder Kraftfahrzeuge. Durch einen Einsatz der Erfindung zur Dämpfung des von mobilen Störschallquellen erzeugten Störschalls kann daher ein besonders wertvoller Beitrag zur Lärmreduktion geleistet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung mindestens einen akustischen Sensor erfasst, der zur Erfassung eines von der Störschallquelle emittierten akustischen Signals als Referenzsignal eingerichtet ist. Vorteilhaft kann die Referenzsensoreinrichtung insbesondere mindestens ein zur Erfassung eines von der Störschallquelle emittierten akustischen Signals eingerichtetes Mikrofon umfassen.
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Derartige Weiterbildungen bieten den Vorteil, dass sie eine einfache Erfassung des Referenzsignals erlauben, das den von der Störschallquelle erzeugten Störschall beschreibt. Denkbar ist beispielsweise, dass zu diesem Zweck ein oder mehrere Mikrofone an einer mobilen Störschallquelle angeordnet oder in diese integriert und von dieser mitgeführt werden. Zugleich kann durch eine derartige Ausgestaltung der Referenzsensoreinrichtung mit einem akustischen Sensor eine vergleichsweise präzise Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls gewonnen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung mindestens einen nichtakustischen Sensor umfasst, der zur Erfassung nichtakustischer Betriebsparameter der Störschallquelle als Referenzsignal eingerichtet ist.
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Ein solcher nichtakustischer Sensor kann insbesondere ein Positionssensor sein, der zur Erfassung der Position der Störschallquelle als Referenzsignal eingerichtet ist. Ein solcher Positionssensor kann z.B. ein GNSS-basierter Positionssensor, d.h. ein satellitengestützter Positionssensor, z.B. ein GPS-Positionssensor und/oder ein Galileo-Positionssensor sein.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein solcher nichtakustischer Sensor aber auch ein Geschwindigkeitssensor sein, der zur Erfassung einer Geschwindigkeit der Störschallquelle eingerichtet ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein solcher nichtakustischer Sensor auch ein Bewegungsrichtungssensor sein, der zur Erfassung einer Bewegungsrichtung der Störschallquelle eingerichtet ist. Denkbar ist dabei auch, dass der Positionssensor und/oder der Geschwindigkeitssensor und/oder der Bewegungsrichtungssensor als kombinierter Positions- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Bewegungsrichtungssensor ausgebildet sind, z.B. in Form eines satellitengestützten Positions- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Bewegungsrichtungssensors der zuvor genannten Art.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein solcher nichtakustischer Sensor insbesondere ein Drehzahlsensor sein, der zur Erfassung einer Drehzahl der Störschallquelle als Referenzsignal eingerichtet ist. Eine solche Drehzahl kann z.B. eine Drehzahl eines Motors, eines Triebwerks, eines Rotors oder eines Propellers der Störschallquelle sein.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung, bei denen die Referenzsensoreinrichtung mindestens einen nichtakustischen Sensor erfasst, bieten den Vorteil, dass sie eine sehr einfache Erfassung von Betriebsparametern der Störschallquelle erlauben, die stark mit dem von der Störschallquelle erzeugten Störschall korrelieren. Beispielsweise wird der von einer als Multicopter ausgebildeten Drohne erzeugte Störschall maßgeblich durch den Flugzustand der Drohne, insbesondere durch die Fluggeschwindigkeit, Flugrichtung und Drehzahl der Rotoren, beeinflusst. Durch nichtakustische Sensoren der zuvor genannten Art kann daher eine aussagekräftige Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls gewonnen und für die Erzeugung des Sekundärsteuersignals genutzt werden. Werden ein oder mehrere derartige nichtakustische Sensoren in Kombination mit mindestens einem akustischen Sensor zur Erfassung des Referenzsignals genutzt, kann in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Genauigkeit des Sekundärsteuersignals und des daraus resultierenden Sekundärschalls erreicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kommunikationseinrichtung
- - dazu eingerichtet ist, ein Anmeldesignal, das zur Aktivierung und/oder Initialisierung der aktiven Dämpfung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, funkgestützt über die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung und/oder die Sekundäraktuatoreinrichtung zu übermitteln, und/oder
- - dazu eingerichtet ist, ein Abmeldesignal, das zur Deaktivierung der aktiven Dämpfung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, funkgestützt über die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung und/oder die Sekundäraktuatoreinrichtung zu übermitteln.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung sind vorteilhaft, da das aktive Schalldämpfungssystem auf diese Weise schnell und effektiv reagieren kann, eine Störschallquelle im akustischen Einflussbereich des Zielraums hinzukommt bzw. wegfällt. Denkbar ist beispielsweise, dass sich eine Drohne, die sich einem bewohnten Gebiet nähert, bei dem aktiven Schalldämpfungssystem anmeldet, indem die Drohne ein Anmeldesignal der zuvor genannten Art funkgestützt an die Regeleinrichtung und/oder die Sekundäraktuatoreinrichtung übermittelt. In Verbindung mit der funkgestützten Übermittlung des Referenzsignals können die Regeleinrichtung und die Sekundäraktuatoreinrichtung (z.B. als Bestandteile eines aktiven Schalldämmfensters) mit der aktiven Dämpfung des Störschalls im Zielraum beginnen. Wenn die Drohne den akustischen Einflussbereich des Zielraums verlässt und somit für die aktive Schalldämpfung im Zielraum nicht mehr relevant ist, kann sie sich bei dem aktiven Schalldämpfungssystem abmelden, indem sie ein Abmeldesignal der zuvor genannten Art funkgestützt an die Regeleinrichtung und/oder die Sekundäraktuatoreinrichtung übermittelt. Die Regeleinrichtung und die Sekundäraktuatoreinrichtung können daraufhin die Dämpfung des von der abgemeldeten Störschallquelle erzeugten Störschalls beenden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kommunikationseinrichtung dazu eingerichtet ist, technische Parameter der Störschallquelle funkgestützt über die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung zu übermitteln, wobei die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, das Sekundärsteuersignal in Abhängigkeit der technischen Parameter zu erzeugen.
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Derartige technische Parameter können z.B. ein Typ der Störschallquelle wie eine Typbezeichnung einer Drohne, Informationen zur Anzahl, Größe und/oder Drehzahl der Rotoren oder sonstige technische Parameter der Störschallquelle sein.
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Eine solche Weiterbildung der Erfindung, bei der technische Parameter der Störschallquelle übermittelt werden, bietet den Vorteil, dass auf diese Weise der Sekundärschall besser an den von der Störschallquelle erzeugten Störschall angepasst und auf diese Weise die Genauigkeit der aktiven Dämpfung verbessert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Störschallquelle
- - als unbemanntes Luftfahrzeug, insbesondere als Multicopter, ausgebildet ist oder
- - als bemanntes Luftfahrzeug, insbesondere als Flugzeug oder Hubschrauber, ausgebildet ist oder
- - als Kraftfahrzeug ausgebildet ist oder
- - als Baumaschine ausgebildet ist oder
- - als Schienenfahrzeug ausgebildet ist oder
- - als Windkraftanlage ausgebildet ist.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung bieten den Vorteil, dass sie einen Einsatz der Erfindung für in der Praxis besonders häufig vorkommende und/oder als besonders störend wahrgenommene Störschallquellen erlauben.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Sekundäraktuator als Lautsprecher ausgebildet ist.
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Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass sie eine einfache Realisierung des Sekundäraktuators und zugleich ein wirksames Emittieren des Sekundärschalls in dem Zielraum erlaubt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Se ku ndäraktuatoreinrichtung
- - in mindestens ein Fenster, insbesondere ein Fenster eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes, integriert ist und/oder
- - in eine Fassade eines Gebäudes integriert ist und/oder
- - in einem Innenraum eines Gebäudes oder eines Fahrzeugs angeordnet ist.
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Derartige Weiterbildungen der Erfindung bieten den Vorteil, dass sie eine kompaktbauende und optisch kaum wahrnehmbare Realisierung des aktiven Schalldämpfungssystems erlauben. Zugleich wird auf diese Weise eine effektive Dämpfung des Störschalls durch eine in unmittelbarer Nähe des Zielraums angeordnete Sekundäraktuatoreinrichtung ermöglicht.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
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Das eingangs genannte Verfahren weist erfindungsgemäß demnach den folgenden zusätzlichen Schritt auf:
- - funkgestütztes Übermitteln des Referenzsignals von der Referenzsensoreinrichtung an die Regeleinrichtung über eine erste Kommunikationseinrichtung, die mit der Referenzsensoreinrichtung verbunden und für eine Funkkommunikation eingerichtet ist, und eine zweite Kommunikationseinrichtung, die mit der Regeleinrichtung verbunden und für eine Funkkommunikation eingerichtet ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass sämtliche genannten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen, sondern grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden können. Die Gliederung des Verfahrens in die Verfahrensschritte der in den Ansprüchen angegebenen Reihenfolge impliziert keine Reihenfolge der tatsächlichen Abarbeitung der Verfahrensschritte, sondern dient lediglich dem besseren Verständnis.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung an der Störschallquelle angeordnet ist und/oder von einer mobilen Störschallquelle mitgeführt wird und/oder in die Störschallquelle integriert ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Referenzsensoreinrichtung in einer ersten Entfernung zur Störschallquelle positioniert oder positionierbar ist und die Sekundäraktuatoreinrichtung in einer zweiten Entfernung zur Störschallquelle positioniert oder positionierbar ist, wobei die erste Entfernung um wenigstens 10m, insbesondere um wenigstens 50 m, insbesondere um wenigstens 100 m, insbesondere um wenigstens 200 m, insbesondere um wenigstens 500 m, insbesondere um wenigstens 1000 m, insbesondere um wenigstens 2500 m, insbesondere um wenigstens 5000 m, kleiner ist als die zweite Entfernung.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte aufweist:
- - Erfassen des resultierenden Schalls in dem Zielraum, der aus der Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls resultiert, in Form eines Fehlersignals mittels einer mindestens einen Fehlersensor umfassenden Fehlersensoreinrichtung, die mit der Regeleinrichtung verbunden ist, und
- - Erzeugen des Sekundärsteuersignals in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Fehlersignals mittels der Regeleinrichtung
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass
- - die Referenzsensoreinrichtung mindestens einen akustischen Sensor umfasst und mittels des akustischen Sensors ein von der Störschallquelle emittiertes akustisches Signal als Referenzsignal erfasst wird und/oder
- - die Referenzsensoreinrichtung mindestens einen nichtakustischen Sensor umfasst und mittels des nichtakustischen Sensors ein nichtakustischer Betriebsparameter der Störschallquelle als Referenzsignal erfasst wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweist:
- - funkgestütztes Übermitteln eines Anmeldesignals, das zur Aktivierung und/oder Initialisierung der aktiven Dämpfung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, über die erste Kommunikationseinrichtung und die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung und/oder die Seku ndäraktuatoreinrichtung,
- - funkgestütztes Übermitteln eines Abmeldesignals, das zur Deaktivierung der aktiven Dämpfung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient, über die erste Kommunikationseinrichtung und die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung und/oder die Seku ndäraktuatoreinrichtung,
- - funkgestütztes Übermitteln technischer Parameter der Störschallquelle über die erste Kommunikationseinrichtung und die zweite Kommunikationseinrichtung an die Regeleinrichtung, wobei die Regeleinrichtung das Sekundärsteuersignal in Abhängigkeit der technischen Parameter erzeugt.
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Hinsichtlich der Funktionsweise und der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner vorteilhaften Weiterbildungen kann auf die diesbezüglichen Erläuterungen des erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfungssystems und seiner vorteilhaften Weiterbildungen verwiesen werden.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 - eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfungssystems;
- 2 - ein Blockschaltbild eines beispielhaften Regelkreises auf Basis eines FxLMS-Filters;
- 3 - eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfungssystems 1 zur aktiven Dämpfung eines von einer Störschallquelle 3 erzeugten Störschalls 5 in einem Zielraum 7. Die Störschallquelle 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet als Drohne, nämlich als unbemannter Multicopter. Die Störschallquelle 3 ist in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel somit eine mobile Störschallquelle. Die Rotoren des Multicopters erzeugen in dem Zielraum 7 einen unerwünschten Störschall 5, der durch das erfindungsgemäße aktive Schalldämpfungssystem 1 gedämpft wird.
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In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zielraum 7 als Innenraum eines Gebäudes ausgebildet, der durch eine Außenwand 31 begrenzt wird.
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Erkennbar ist in der 1 außerdem, dass das aktive Schalldämpfungssystem 1 eine Referenzsensoreinrichtung 11 mit einem Referenzsensor 9 aufweist. Die Referenzsensoreinrichtung 11 ist eingerichtet zur Erfassung eines Referenzsignals, das zur Beschreibung des von der Störschallquelle 3 erzeugten Störschalls 5 dient. Die Referenzsensoreinrichtung 11 ist in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in den die als unbemannter Multicopter ausgebildete mobile Störschallquelle integriert und wird von dieser mitgeführt. In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Referenzsensor 9 der Referenzsensoreinrichtung 11 außerdem als akustischer Sensor in Form eines Mikrofons ausgebildet, das zur Erfassung eines von der Störschallquelle 3 emittierten akustischen Signals als Referenzsignal eingerichtet ist.
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Des Weiteren lässt das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel erkennen, dass das aktive Schalldämpfungssystem 1 eine Sekundäraktuatoreinrichtung 15 aufweist, die einen Sekundäraktuator 13 umfasst, der in diesem Ausführungsbeispiel als Lautsprecher ausgebildet ist. Die Sekundäraktuatoreinrichtung 15 ist in dem Ausführungsbeispiel in ein Fenster 29 eines Gebäudes integriert, wobei das Fenster 29 als aktives Schalldämmfenster ausgebildet ist. Die Sekundäraktuatoreinrichtung 15 ist dazu eingerichtet, durch ein Sekundärsteuersignal gesteuert zu werden und in Abhängigkeit des Sekundärsteuersignals einen Sekundärschall 17 in den Zielraum 7 zu emittieren. Erkennbar ist auch, dass die Sekundäraktuatoreinrichtung 15 durch die Integration in das Fenster 29 an dem Zielraum 7 angeordnet ist, nämlich in der Gebäudehülle angeordnet ist, die den Zielraum 7 nach außen begrenzt.
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Des Weiteren zeigt die 1, dass das aktive Schalldämpfungssystem 1 in diesem Ausführungsbeispiel neben einer Regeleinrichtung 19, auf deren Funktionalität später näher eingegangen wird, eine Fehlersensoreinrichtung 27 aufweist, die einen Fehlersensor 26 umfasst, der in diesem Ausführungsbeispiel als Mikrofon, d.h. als Fehlermikrofon ausgebildet ist. Die Fehlersensoreinrichtung 27 ist in diesem Ausführungsbeispiel in dem Zielraum 7 angeordnet ist. Die Fehlersensoreinrichtung 27 ist mit der Regeleinrichtung 19 verbunden und dazu eingerichtet, den resultierenden Schall in dem Zielraum 7, der aus der Überlagerung des Störschalls 5 und des Sekundärschalls 17 resultiert, in Form eines Fehlersignals zu erfassen. Dieses Fehlersignal beschreibt eine Abweichung zwischen dem aus der Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls resultierenden Schall in dem Zielraum 7 und einem erwünschten Zustand in dem Zielraum 7, wobei der erwünschte Zustand einer vollständigen Beseitigung des Störschalls 5 in dem Zielraum 7 durch die aktive Dämpfung entspricht. Das erfasste Fehlersignal übermittelt die Fehlersensoreinrichtung 27 an die mit der Fehlersensoreinrichtung 27 verbundene Regeleinrichtung 19, um durch die Rückkopplung des Fehlersignals einen geschlossenen Regelkreis zu erzeugen.
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Des Weiteren ist aus dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ersichtlich, dass das aktive Schalldämpfungssystem 1 eine Regeleinrichtung 19 aufweist, die mit der Sekundäraktuatoreinrichtung 15 verbunden ist. Die Regeleinrichtung 19 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des von der Referenzsensoreinrichtung 11 erfassten Referenzsignals und des von der Fehlersensoreinrichtung 27 erfassten Fehlersignals das Sekundärsteuersignal zur Steuerung der Sekundäraktuatoreinrichtung 15 derart zu erzeugen, dass durch eine Überlagerung des Störschalls 5 und des Sekundärschalls 17 in dem Zielraum 7 eine Dämpfung des Störschalls 5 bewirkt wird. Die Regeleinrichtung 19 weist zu diesem Zweck in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein adaptives Filter, nämlich ein Filtered-x-LMS-Filter (FxLMS-Filter) auf.
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Das in der 1 gezeigte aktive Schalldämpfungssystem 1 weist außerdem eine mit der Referenzsensoreinrichtung 11 verbundene erste Kommunikationseinrichtung 21 auf, die für eine Funkkommunikation eingerichtet ist. Außerdem ist eine mit der Regeleinrichtung 19 verbundene zweite Kommunikationseinrichtung 22 erkennbar, die ebenfalls für eine Funkkommunikation eingerichtet ist. Die erste Kommunikationseinrichtung 21 und die zweite Kommunikationseinrichtung 22 weisen in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel jeweils eine Funksende- und Funkempfangseinheit (nicht gezeigt) auf, um Funksignale sowohl senden als auch empfangen zu können. Denkbar ist in alternativen Ausführungsformen aber auch, dass die erste Kommunikationseinrichtung 21 nur eine Funksendeeinheit, aber keine Funkempfangseinheit aufweist, während die zweite Kommunikationseinrichtung 22 nur eine Funkempfangseinheit, aber keine Funksendeeinheit aufweist. Die erste Kommunikationseinrichtung 21 ist in dem Ausführungsbeispiel mit einer ersten Antenne 23 verbunden, um über die erste Antenne 23 Funksignale zu senden und zu empfangen. Die zweite Kommunikationseinrichtung 22 ist mit einer zweiten Antenne 24 verbunden, um über die zweite Antenne 24 Funksignale zu senden und zu empfangen.
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Das aktive Schalldämpfungssystem 1 ist auf diese Weise dazu eingerichtet, das Referenzsignal über die erste Kommunikationseinrichtung 21 und die zweite Kommunikationseinrichtung 23 mittels der Antennen 23, 24 funkgestützt, nämlich über eine Funkstrecke 25, von der Referenzsensoreinrichtung 11 an die Regeleinrichtung 19 zu übermitteln.
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In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Referenzsensoreinrichtung 11 in einer ersten Entfernung zur Störschallquelle 3 positioniert, die vernachlässigbar klein ist, da die Referenzsensoreinrichtung 11 in die Störschallquelle 3 integriert ist. Die Sekundäraktuatoreinrichtung 15 ist in einer zweiten Entfernung zur Störschallquelle 3 positioniert, die in dem in der 1 gezeigten Zustand näherungsweise 200 m beträgt. Die erste Entfernung ist demnach annähernd 200 m kleiner als die zweite Entfernung.
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Aufgrund der vergleichsweise großen Entfernung von näherungsweise 200 m zwischen der ersten Kommunikationseinrichtung 21 und der zweiten Kommunikationseinrichtung 22 ist eine entsprechend hohe Kommunikationsreichweite der Kommunikationseinrichtungen erforderlich, die in diesem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht wird, dass die Kommunikationseinrichtungen 21, 22 als WLAN-Kommunikationseinrichtungen ausgebildet sind, wobei die erste Kommunikationseinrichtung 21 für eine WLAN-Funkübertragung mit einer entsprechend hohen Sendeleistung eingerichtet ist.
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Auf diese Weise lässt sich mit dem erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfungssystem 1 ein erheblicher Laufzeitvorteil erzielen, wie im Folgenden anhand eines Vergleichs mit einem konventionellen System erläutert werden soll.
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Hierzu sei zunächst ein konventionelles aktives Schalldämpfungssystem angenommen, das zur Dämpfung des von einem Multicopter erzeugten Störschalls eingesetzt werden soll. Der Multicopter sei dabei in Übereinstimmung mit dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel positioniert in einer Entfernung von 200 m vor einem aktiven Schalldämmfenster, in welches ein als Sekundäraktuator dienender Lautsprecher integriert ist. Bei einem konventionellen System wird das Referenzsignal - im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfungssystem - erfasst mittels eines unmittelbar vor dem Fenster angeordneten Mikrofons, das als Referenzsensor dient. Der von dem Multicopter erzeugte Störschall breitet sich als Schallwelle ausgehend von dem Multicopter in Richtung des am Fenster angeordneten, als Mikrofon ausgebildeten Referenzsensors aus. Die Laufzeit der Schallwelle beträgt dabei unter Annahme einer Schallgeschwindigkeit von 343 m/s ca. 200 m / 343 m/s = 583 ms.
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Wird hingegen ein erfindungsgemäßes aktives Schalldämpfungssystem 1 der zuvor erläuterten Art genutzt, so erfolgt eine funkgestützte Übermittlung des Referenzsignals von einem an dem Multicopter 3 angeordneten Referenzsensor 9 an die Regeleinrichtung 19, die wie die Sekundäraktuatoreinrichtung 15 in das Fenster 29 integriert und damit in unmittelbarer Nähe des Zielraums 7 angeordnet ist. Die Ausbreitungsverzögerung des Funksignals durch die Luft ist dabei vernachlässigbar gering. Wird eine Latenz der funkgestützten Übermittlung des Referenzsignals von insgesamt 10 ms angenommen, so ergibt sich ein Laufzeitvorteil von ca.
583 ms - 10 ms = 573 ms
gegenüber konventionellen aktiven Schalldämpfungssystemen der zuvor erläuterten Art, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Auch bei deutlich kleineren Entfernungen zwischen der Störschallquelle 3 (bzw. der an der Störschallquelle 3 angeordneten Referenzsensoreinrichtung 11) und dem Fenster 29 (bzw. der in das Fenster integrierten Sekundäraktuatoreinrichtung 15) ergeben sich erhebliche Laufzeitvorteile gegenüber konventionellen Lösungen. Diese Laufzeitvorteile führen aufgrund der oben erläuterten Zusammenhänge dazu, dass der Regeleinrichtung 29 eine deutlich längere Bearbeitungszeit zur Verfügung steht, sodass bisher bestehende Limitierungen bei der Erzeugung des Sekundärsteuersignals entfallen und eine verbesserte aktive Dämpfung des Störschalls 5 erreicht werden kann.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Blockschaltbild eines beispielhaften Regelkreises zur aktiven Dämpfung eines von einer Störschallquelle erzeugten Störschalls, wie er mit der vorliegenden Erfindung realisiert werden kann.
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Gezeigt ist dabei, dass der Störschall als Referenzsignal x messtechnisch erfasst und einem adaptiven Filter W zugeführt wird. Das adaptive Filter W ist als FxLMS-Filter ausgebildet. Auf dieser Grundlage wird ein Sekundärschallsignal y ermittelt, das als Stellgröße dem Störschall überlagert werden soll, um den Störschall in dem Zielraum zu dämpfen. Das Sekundärschallsignal y unterliegt dabei dem Einfluss einer Sekundärstrecke S, sodass das tatsächliche akustische Sekundärschallsignal, welches dem Störschall überlagert wird, das modifizierte Sekundärschallsignal y' ist.
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Das akustische Referenzsignal x wird außerdem über ein Filter Ŝ, welches den Einfluss der Sekundärstrecke S nachbildet, dem FxLMS-Filter zur Bestimmung der Filterkoeffizienten zugeführt.
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Erkennbar ist in der 2 auch, dass das akustische Referenzsignal x, das seinen Ursprung an der Störschallquelle hat, sich über eine Primärstrecke P als Schallwelle zum Zielraum ausbreitet und dabei dem Einfluss der Primärstrecke P unterliegt. Dem daraus resultierenden Störschallsignal D wird schließlich im Zielraum das modifizierte Sekundärsteuersignal y' überlagert. Aus dieser Überlagerung ergibt sich das Fehlersignal e, das durch einen Fehlersensor erfasst werden und als Rückkopplung dem FxLMS-Filter zugeführt werden kann. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis geschaffen und eine effektive Anpassung des adaptiven Filters für eine wirksame Dämpfung des Störschalls ermöglicht.
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Die 3 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur aktiven Dämpfung eines von einer Störschallquelle erzeugten Störschalls in einem Zielraum.
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Erkennbar ist, dass in einem Verfahrensschritt 101 ein Referenzsignal erfasst wird, das zur Beschreibung des von der Störschallquelle erzeugten Störschalls dient. Das Referenzsignal wird dabei mittels einer mindestens einen Referenzsensor umfassenden Referenzsensoreinrichtung umfasst.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 102 wird das Referenzsignal funkgestützt von der Referenzsensoreinrichtung an eine Regeleinrichtung übermittelt. Das funkgestützte Übermitteln erfolgt dabei über eine erste Kommunikationseinrichtung, die mit der Referenzsensoreinrichtung verbunden und für eine Funkkommunikation eingerichtet ist, und eine zweite Kommunikationseinrichtung, die mit der Regeleinrichtung verbunden und für eine Funkkommunikation eingerichtet ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 103 wird mittels der Regeleinrichtung, die mit einer Sekundäraktuatoreinrichtung verbunden ist, ein Sekundärsteuersignal erzeugt, das zur Steuerung der Sekundäraktuatoreinrichtung dient. Das Sekundärsteuersignal wird dabei in Abhängigkeit des Referenzsignals und eines Fehlersignals derart erzeugt, dass durch eine Überlagerung des Störschalls und eines von der Sekundäraktuatoreinrichtung emittierten Sekundärschalls in dem Zielraum eine Dämpfung des Störschalls bewirkt wird.
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Des Weiteren ist in der 3 gezeigt, dass in einem weiteren Verfahrensschritt 104 mittels der Sekundäraktuatoreinrichtung, die mindestens einen Sekundäraktuator umfasst, ein Sekundärschall in den Zielraum emittiert wird. Der Sekundärschall wird dabei emittiert in Abhängigkeit des zur Steuerung der Sekundäraktuatoreinrichtung dienenden Sekundärsteuersignals.
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Darüber hinaus ist in der 3 gezeigt, dass in einem weiteren Verfahrensschritt 105 mittels einer mindestens einen Fehlersensor umfassenden Fehlersensoreinrichtung, die mit der Regeleinrichtung verbunden ist, ein resultierender Schall in dem Zielraum in Form eines Fehlersignals erfasst wird. Der resultierende Schall ist dabei ein Schall, der aus der Überlagerung des Störschalls und des Sekundärschalls resultiert.
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Im Anschluss werden in dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Verfahrensschritte in der genannten Reihenfolge wiederholt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- aktives Schalldämpfungssystem
- 3
- Störschallquelle
- 5
- Störschall
- 7
- Zielraum
- 9
- Referenzsensor
- 11
- Referenzsensoreinrichtung
- 13
- Sekundäraktuator
- 15
- Sekundäraktuatoreinrichtung
- 17
- Sekundärschall
- 19
- Regeleinrichtung
- 21
- erste Kommunikationseinrichtung
- 22
- zweite Kommunikationseinrichtung
- 23
- erste Antenne
- 24
- zweite Antenne
- 25
- Funkstrecke
- 26
- Fehlersensor
- 27
- Fehlersensoreinrichtung
- 29
- Fenster
- 31
- Außenwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005016021 A1 [0013]
