DE102020101100A1 - Method and device for operating a noise suppression system in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geräuschminderung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum, mit folgenden Schritten:- Erfassen eines Schallsignals einer schallübertragenden Fläche eines Fahrzeugteils, das eine Schwingung entsprechend Umgebungsgeräuschen entspricht;- Modifizieren des Schallsignals durch Eliminieren oder Reduzieren der Stärke eines Signalanteils mit einer oder mehrerer vorgegeben Frequenzen, wobei die vorgegebenen Frequenzen von den Frequenzen eines oder mehrerer akustischer Warnsignale abhängen;- Erzeugen eines Gegenschallsignals aus dem modifizierten Schallsignal;- Beaufschlagen eines mit der schallübertragenden Fläche gekoppelten Schallwandlers mit dem Gegenschallsignal.The invention relates to a method for noise reduction of ambient noises in a vehicle interior, with the following steps: - Detecting a sound signal of a sound-transmitting surface of a vehicle part, which corresponds to a vibration corresponding to ambient noise; - Modifying the sound signal by eliminating or reducing the strength of a signal component with one or more predetermined frequencies, the predetermined frequencies depending on the frequencies of one or more acoustic warning signals; - generating a counter-sound signal from the modified sound signal; - applying the counter-sound signal to a sound transducer coupled to the sound-transmitting surface.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge, und insbesondere Maßnahmen zur Reduzierung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum.The invention relates to motor vehicles, and in particular to measures for reducing ambient noise in a vehicle interior.
Technischer HintergrundTechnical background
Fahrzeuginsassen sind während des Betriebs des Kraftfahrzeugs in der Regel dauerhaft Umgebungsgeräuschen ausgesetzt, die aufgrund ihres hohen Schallpegels eine hohe Belastung darstellen können. Diese kann die Konzentration des Fahrers auf das Verkehrsgeschehen beeinträchtigen und somit die Fahrsicherheit gefährden.During the operation of the motor vehicle, vehicle occupants are usually permanently exposed to ambient noises which, due to their high sound level, can represent a high level of exposure. This can impair the driver's concentration on the traffic situation and thus endanger driving safety.
Zur Verringerung der Lautstärke von Umgebungsgeräuschen im Fahrzeuginnenraum sind als passive Maßnahmen die Verwendung von Dämmmaterialien zwischen Karosserie und Innenverkleidung vorgesehen. Da jedoch ein großer Anteil der Umgebungsgeräusche über die Fahrzeugscheiben übertragen wird, ist das Vorsehen einer passiven Dämmung in der Regel nicht ausreichend. So werden verschiedentlich aktive Schalldämmungen zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, um durch Anregung von Flächen mit einer gegenphasigen Schwingung Umgebungsgeräusche zu dämpfen. To reduce the volume of ambient noises in the vehicle interior, the use of insulating materials between the body and the interior trim is provided as passive measures. However, since a large proportion of the ambient noise is transmitted via the vehicle windows, the provision of passive insulation is generally not sufficient. Various active soundproofing systems are provided for use in a motor vehicle in order to dampen ambient noises by stimulating surfaces with an out-of-phase oscillation.
Beispielsweise beschreibt die
Die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Weiterhin ist aus der Druckschrift
Jedoch kann die aktive Geräuschminderung im Fahrzeuginnenraum dazu führen, dass wichtige Umgebungsgeräusche, wie eine Fahrzeughupe, ein Martinshorn oder dergleichen, von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht wahrgenommen werden, da diese gemeinsam mit den übrigen Umgebungsgeräuschen stark gedämpft werden.However, the active noise reduction in the vehicle interior can lead to important ambient noises, such as a vehicle horn, a siren or the like, not being perceived by a driver of the motor vehicle, since these are greatly attenuated together with the other ambient noises.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sicherzustellen, dass wichtige Umgebungsgeräusche im Fahrzeuginnenraum wahrnehmbar bleiben, während übrige Umgebungsgeräusche gedämpft werden.It is therefore the object of the present invention to ensure that important ambient noises remain perceptible in the vehicle interior, while the remaining ambient noises are attenuated.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Geräuschminderung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung und das Kraftfahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the method for reducing ambient noise in a vehicle interior according to
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further refinements are given in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Geräuschminderung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- - Erfassen eines Schallsignals einer schallübertragenden Fläche eines Fahrzeugteils, das eine Schwingung entsprechend Umgebungsgeräuschen aufweist;
- - Modifizieren des Schallsignals durch Eliminieren oder Reduzieren der Stärke eines Signalanteils mit einer oder mehrerer vorgegebenen Frequenzen, wobei die vorgegebenen Frequenzen von den Frequenzen eines oder mehrerer akustischer Warnsignale abhängen;
- - Erzeugen eines Gegenschallsignals aus dem modifizierten Schallsignal;
- - Beaufschlagen eines mit der schallübertragenden Fläche gekoppelten Schallwandlers mit dem Gegenschallsignal.
- - Detecting a sound signal of a sound-transmitting surface of a vehicle part, which has a vibration corresponding to ambient noise;
- Modifying the sound signal by eliminating or reducing the strength of a signal component with one or more predetermined frequencies, the predetermined frequencies depending on the frequencies of one or more acoustic warning signals;
- - Generating a counter-sound signal from the modified sound signal;
- - Applying the counter-sound signal to a sound transducer coupled to the sound-transmitting surface.
Das obige Verfahren schlägt vor, die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum durch Gegenschall zu mindern, insbesondere indem insbesondere mithilfe eines Schallwandlers an einer schallübertragenden Fläche des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Fensterscheibe, eine Gegenschwingung aufgebracht wird. Dazu wird eine Schwingung bzw. Vibration der Schall übertragenden Fläche erfasst und eine entsprechende Gegenschwingung eingekoppelt.The above method suggests reducing the perception of ambient noise in a vehicle interior by counter-noise, in particular by applying a counter-vibration to a sound-transmitting surface of the motor vehicle, for example a window pane, using a sound transducer. For this purpose, an oscillation or vibration of the sound-transmitting surface is recorded and a corresponding counter-oscillation is coupled in.
Um zu gewährleisten, dass für den Fahrer wichtige Umgebungsgeräusche, wie beispielsweise eine Polizeisirene, ein Martinshorn, eine Feuerwehrsirene, Hupen von Kraftfahrzeugen, Rückwärtsfahrsignal von Nutzfahrzeugen, Fahrradklingeln und dergleichen, weiterhin vom Fahrer im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden können, erfolgt die Geräuschminderung im Innenraum selektiv. Somit können durch entsprechende Ansteuerung des Schallwandlers durch eine Steuereinheit bekannte Frequenzen bzw. Frequenzbereiche von nicht oder in nur geringerem Maß zu dämpfende Umgebungsgeräusche vorgesehen werden.In order to ensure that ambient noises that are important for the driver, such as a police siren, siren, fire brigade siren, horns from motor vehicles, reversing signals from commercial vehicles, bicycle bells and the like, can continue to be perceived by the driver in the vehicle interior, the noise reduction in the interior takes place selectively. Thus, by appropriately activating the sound transducer by a control unit, known frequencies or frequency ranges of ambient noises that cannot be attenuated or only to a lesser extent can be provided.
Im Falle eines Klangmusters kann dieses erfasst werden und mithilfe einer Klangmuster-Erkennungseinheit interpretiert werden. Die Klangmuster-Erkennungseinheit kann ausgebildet sein, um dies beispielsweise durch Fourier-Transformation von erfassten Klangsignalen in einen Frequenzbereich und durch an sich bekannte Auswertung der Fourier-transformierten Klangsignale hinsichtlich bekannter Klangmuster durchzuführen. Daraus ergeben sich nicht zu dämpfende Frequenzbereiche, insbesondere zeitliche Verläufe von nicht zu dämpfenden Frequenzbereiche, die von der Geräuschminderung im Innenraum ausgenommen werden sollen.In the case of a sound pattern, this can be recorded and interpreted with the aid of a sound pattern recognition unit. The sound pattern recognition unit can be designed to do this, for example, by Fourier transformation of recorded sound signals into a frequency range and by evaluation of the Fourier transformed sound signals known per se with respect to known sound patterns. This results in frequency ranges that are not to be attenuated, in particular temporal progressions of frequency ranges that are not to be attenuated, which are to be excluded from the noise reduction in the interior.
Die nicht zu dämpfenden Frequenzbereiche können so an das Klangmuster angepasst werden. So weist beispielsweise ein Martinshorn eine zeitliche Abfolge von unterschiedlichen Frequenzen auf, die einem bekannten Muster entsprechen. Durch Erkennen dieser zeitlichen Abfolge kann die Filterung der entsprechenden Frequenzen entsprechend unterdrückt werden.The frequency ranges not to be attenuated can thus be adapted to the sound pattern. For example, a sirloin has a time sequence of different frequencies that correspond to a known pattern. By recognizing this time sequence, the filtering of the corresponding frequencies can be suppressed accordingly.
Weiterhin kann das Schallsignal durch den Schallwandler, der mit dem Gegenschallsignal beaufschlagt wird, oder ein Mikrofon zur Aufzeichnung von Umgebungsgeräuschen erfasst werden.Furthermore, the sound signal can be detected by the sound transducer to which the counter-sound signal is applied, or a microphone for recording ambient noise.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Schallsignal modifiziert werden, indem dieses in einen Frequenzbereich transformiert wird und anschließend die Signalanteile der einen oder den mehreren vorgegeben Frequenzen reduziert oder eliminiert werden.According to one embodiment, the sound signal can be modified by transforming it into a frequency range and then reducing or eliminating the signal components of the one or more predetermined frequencies.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gegenschallsignal durch gegenphasiges Bereitstellen von Signalanteilen der in dem modifizierten Schallsignal verbleibenden Frequenzanteile erzeugt wird.It can be provided that the counter-sound signal is generated by providing signal components of the frequency components remaining in the modified sound signal in antiphase.
Weiterhin können die vorgegebenen Frequenzen den Frequenzen des einen oder der mehreren akustischen Warnsignale entsprechen und insbesondere einen Frequenzbereich um die Frequenz(en) des einen oder der mehreren akustischen Warnsignale umfassen.Furthermore, the predetermined frequencies can correspond to the frequencies of the one or more acoustic warning signals and in particular include a frequency range around the frequency (s) of the one or more acoustic warning signals.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere Steuereinheit, zur Geräuschminderung von Umgebungsgeräuschen in einem Fahrzeuginnenraum vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, zum:
- - Erfassen eines Schallsignals von einer schallübertragenden Fläche eines Fahrzeugteils, das eine Schwingung entsprechend Umgebungsgeräuschen aufweist;
- - Modifizieren des Schallsignals durch Eliminieren oder Reduzieren der Stärke eines Signalanteils mit einer oder mehrerer vorgegeben Frequenzen, wobei die vorgegebenen Frequenzen von den Frequenzen eines oder mehrerer akustischer Warnsignale abhängen;
- - Erzeugen eines Gegenschallsignals aus dem modifizierten Schallsignal;
- - Beaufschlagen eines mit der schallübertragenden Fläche gekoppelten Schallwandlers mit dem Gegenschallsignal.
- - Detecting a sound signal from a sound-transmitting surface of a vehicle part, which has a vibration corresponding to ambient noise;
- Modifying the sound signal by eliminating or reducing the strength of a signal component with one or more predetermined frequencies, the predetermined frequencies depending on the frequencies of one or more acoustic warning signals;
- - Generating a counter-sound signal from the modified sound signal;
- - Applying the counter-sound signal to a sound transducer coupled to the sound-transmitting surface.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen umfassend:
- - einen Schallwandler, der mit einer schallübertragenden Fläche gekoppelt ist; und
- - die obige Vorrichtung.
- - A sound transducer which is coupled to a sound-transmitting surface; and
- - the above device.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugtür mit einer Seitenscheibe, die mit einem System zur Geräuschreduzierung im Fahrzeuginnenraum versehen ist; und -
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben des Geräuschminderungssystems der1 .
-
1 a schematic representation of a vehicle door with a side window, which is provided with a system for noise reduction in the vehicle interior; and -
2 FIG. 3 is a flow chart illustrating a method for operating the noise reduction system of FIG1 .
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Die Seitenscheibe
Weiterhin kann der Schallwandler
Insbesondere kann der Schallwandler
Der Schallwandler
Da die Fahrzeugscheiben eine direkte schallübertragende Fläche von Umgebungsschall in den Fahrzeuginnenraum darstellen, wird ein Großteil der in dem Fahrzeuginnenraum wahrgenommenen Umgebungsgeräusche über die Fahrzeugscheiben übertragen. Wird die Geräuschübertragung über die Fahrzeugscheiben gedämpft, kann somit entsprechend ein großer Anteil der in dem Fahrzeuginnenraum wahrnehmbaren Umgebungsgeräusche unterdrückt werden. Das Konzept der Geräuschminderung durch Gegenschall ist hinreichend bekannt, und es wird entsprechend nicht näher darauf eingegangen.Since the vehicle windows represent a direct sound-transmitting surface of ambient sound into the vehicle interior, a large part of the ambient noise perceived in the vehicle interior is transmitted via the vehicle windows. If the noise transmission via the vehicle windows is attenuated, a large proportion of the ambient noise perceptible in the vehicle interior can accordingly be suppressed. The concept of noise reduction through counter-noise is well known and accordingly will not be discussed in detail.
Ein Teil der Umgebungsgeräusche stellt für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs jedoch eine wertvolle Information dar und sollte möglichst nicht so stark gedämpft oder unterdrückt werden, dass der Fahrer diese nicht mehr wahrnehmen kann. Dazu gehören beispielsweise Polizei- und Feuerwehrsirenen, Fahrzeughupen anderer Verkehrsteilnehmer, Fahrradklingeln, das Rückwärtsfahrsignal von Nutzfahrzeugen und dergleichen. Diese Warnsignale sind jedoch wohldefiniert und weisen bekannte Frequenzen und Frequenzmuster auf, die sich in bestimmten Frequenzbereichen bewegen. So weist beispielsweise eine Polizeisirene ein Tonsignal mit zwei intermittierend aufeinanderfolgenden vorgegebenen Frequenzen auf.However, some of the ambient noise represents valuable information for the driver of a motor vehicle and should, if possible, not be dampened or suppressed to such an extent that the driver can no longer perceive it. These include, for example, police and fire brigade sirens, vehicle horns from other road users, bicycle bells, the reversing signal from commercial vehicles and the like. However, these warning signals are well defined and have known frequencies and frequency patterns that move in specific frequency ranges. For example, a police siren has a tone signal with two intermittently successive predetermined frequencies.
Es ist daher vorgesehen, dass die Gegenschallerzeugung für die Frequenzen solcher Warnsignale unterbunden wird, so dass diese Warnsignale weiterhin vom Fahrer im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden können, während übrige Frequenzen durch eine Gegenschallerzeugung weiterhin gedämpft werden. Insbesondere können die nicht zu unterdrückenden Frequenzen durch die Vorgabe von Frequenzbereichen bestimmt sein, um so die Einwirkung von Doppler-Effekten bei sich relativ zum eigenen Fahrzeug bewegenden Schallquellen zu berücksichtigen.It is therefore provided that the generation of counter-sound is suppressed for the frequencies of such warning signals, so that these warning signals can continue to be perceived by the driver in the vehicle interior, while the other frequencies continue to be attenuated by generating counter-sound. In particular, the frequencies that are not to be suppressed can be determined by specifying frequency ranges in order to take into account the effect of Doppler effects in the case of sound sources moving relative to the own vehicle.
Das aktive Geräuschunterdrückungsverfahren, das in dem Geräuschunterdrückungssystem
In Schritt S1 werden von der Steuereinheit
In Schritt S2 werden die Schallsignale analysiert und beispielsweise mithilfe einer Fourier-Transformation in Frequenzanteile zerlegt.In step S2, the sound signals are analyzed and, for example, broken down into frequency components with the aid of a Fourier transformation.
In Schritt S3 werden nun diejenigen Signalanteile aus dem in den Frequenzbereich transformierten Schallsignal eliminiert, deren Frequenzen einer oder mehreren Frequenzen eines Warnsignals entsprechen, die in der Fahrzeugumgebung auftreten können. Diese sind beispielsweise 362-483 Hz oder 410 - 547 Hz für Martinshörner. Diese Frequenzen sind vordefiniert. Vorzugsweise werden die zu filternden Frequenzen zu Frequenzbereichen um die entsprechenden Frequenzen der Warnsignale erweitert, um die Einflüsse von Doppler-Effekten zu berücksichtigen.In step S3 those signal components are now eliminated from the sound signal transformed into the frequency range, the frequencies of which are one or more frequencies of a warning signal that can occur in the vehicle environment. These are, for example, 362-483 Hz or 410 - 547 Hz for Martin's horns. These frequencies are predefined. The frequencies to be filtered are preferably extended to frequency ranges by the corresponding frequencies of the warning signals in order to take into account the influences of Doppler effects.
Das so modifizierte Frequenzspektrum wird nachfolgend in Schritt S4 zu einem Ansteuersignal für den Schallwandler
Dadurch wird die Schwingung der Seitenscheibe
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- GeräuschminderungssystemNoise reduction system
- 22
- FahrzeugtürVehicle door
- 33
- SeitenscheibeSide window
- 44th
- SchallwandlerTransducer
- 55
- SteuereinheitControl unit
- 66th
- Mikrofonmicrophone
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 5812684 A [0004]US 5812684 A [0004]
- DE 10116166 A1 [0005]DE 10116166 A1 [0005]
- EP 0964387 A2 [0006]EP 0964387 A2 [0006]
- EP 3486897 A1 [0007]EP 3486897 A1 [0007]
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DE102020101100.8A DE102020101100A1 (en) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | Method and device for operating a noise suppression system in a motor vehicle |
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DE102020101100.8A Pending DE102020101100A1 (en) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | Method and device for operating a noise suppression system in a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102020101100A1 (en) |
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- 2020-01-17 DE DE102020101100.8A patent/DE102020101100A1/en active Pending
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JP 2006- 023 587 A, Maschinenübersetzung, ESPACENET [online] EPO [abgerufen am 09.09.2020] |
JP 2008- 241 899 A, Maschinenübersetzung, ESPACENET [online] EPO [abgerufen am 09.09.2020] |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified |