DE102022118016A1 - Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von Hintergrundgeräusch, Verfahren zum Betreiben des Systems und Verwendung des Systems - Google Patents

Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von Hintergrundgeräusch, Verfahren zum Betreiben des Systems und Verwendung des Systems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Geräuschreduzierungssystem (20) zur aktiven Kompensierung von Hintergrundgeräusch in einem Fahrgastbeförderungsbereich (4) eines Fahrzeugs (2), die Steuereinheit (2) weist eine Mittelungseinheit (44), die eingerichtet ist, ein mittleres Fehlersignal (EA) zu berechnen, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position (P) in einem Geräuschreduzierungsbereich (14), und eine dynamische Einstelleinheit (36) auf, die eingerichtet ist, Parameter der Gegenschall-Einheit (34) auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals (EA) zu aktualisieren und so das mittlere Fehlersignal (EA) zu minimieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle in einem Geräuschreduzierungsbereich in einem Fahrgastbeförderungsbereich eines Fahrzeugs erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System eine Steuereinheit, einen Referenzsensor zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle, einen Schallgeber zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches und eine Monitormikrofon-Reihe mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe zu dem Geräuschreduzierungsbereich benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen, wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit implementiert ist, die dadurch eingerichtet ist, ein Fehlersignal an einer Position eines virtuellen Mikrofons zu schätzen, wobei das virtuelle Mikrofon sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und das Fehlersignal bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position des virtuellen Mikrofons, wobei die Steuereinheit ferner eine Gegenschall-Einheit zur Erzeugung eines Gegenschallsignals zum Ansteuern des Schallgebers aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Geräuschreduzierungssystems zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle in einem Geräuschreduzierungsbereich in einem Fahrgastbeförderungsbereich eines Fahrzeugs erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System eine Steuereinheit, einen Referenzsensor zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle, einen Schallgeber zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches, und eine Monitormikrofon-Reihe mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe zu dem Geräuschreduzierungsbereich benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen, wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit implementiert ist, die dadurch ein Fehlersignal an einer Position eines virtuellen Mikrofons schätzt, wobei das virtuelle Mikrofon sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und das Fehlersignal bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position des virtuellen Mikrofons, die Steuereinheit ferner eine Gegenschall-Einheit zur Erzeugung eines Gegenschallsignals zum Ansteuern des Schallgebers aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt.
  • Geräuschreduzierungssysteme sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Geräuschreduzierungssysteme werden auch als Geräuschverdrängungssysteme, Hintergrundgeräuschverdrängungssysteme, Hintergrundgeräuschreduzierungssysteme und Geräuschunterdrückungssysteme bezeichnet. Es wird zwischen aktiven und passiven Systemen unterschieden. Bei einem passiven System werden schallabsorbierende Materialien eingesetzt, um unerwünschte Hintergrundgeräusche in beispielsweise einem Fahrgastbereich eines Fahrzeugs zu reduzieren. Bei aktiven Geräuschreduzierungssystemen, die auch als aktive Geräuschunterdrückungssysteme oder aktive Geräuschschutzsysteme (häufig als „ANC“ abgekürzt) bezeichnet werden, wird eine aktive Geräuschkompensierung mittels Gegenschall (auch als „Gegen-Geräusch“, engl. „anti-noise“, bezeichnet) eingesetzt. Der Gegenschall wird dem unerwünschten Hintergrundgeräusch überlagert, so dass das Hintergrundgeräusch in einer Ruhezone mittels destruktiver Interferenz reduziert oder fast vollständig eliminiert wird.
  • Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung werden nur aktive Geräuschreduzierungssysteme erläutert, selbst wenn diese nicht ausdrücklich als aktive Geräuschreduzierungssysteme, sondern vielmehr lediglich als Geräuschreduzierungssysteme bezeichnet werden.
  • Bei Geräuschreduzierungssystemen kann eine effiziente Unterdrückung des Hintergrundgeräusches nur in einer kleinen räumlichen Region erzielt werden. Diese räumliche Region wird typischerweise als Ruhezone bezeichnet und liegt innerhalb eines Geräuschreduzierungsbereichs des Systems. In der Ruhezone wird der Gegenschall mit dem Hintergrundgeräusch in mehr oder weniger exakter Gegenphase überlagert. Daher tritt eine effiziente Unterdrückung des Hintergrundgeräusches auf Diese räumliche Begrenzung führt zu dem Effekt, dass aktive Geräuschreduzierungssysteme relativ empfindlich auf Bewegungen des Kopfes eines Benutzers sind. Wenn sich der Eingang des Gehörgangs am Ohr des Benutzers nicht mehr in der Ruhezone befindet, kann eine effiziente Hintergrundgeräuschreduzierung nicht mehr gewährleistet werden und das Geräuschreduzierungssystem verliert an Wirksamkeit.
  • Darum wird in vielen Fällen eine Verlegung oder Neueinstellung des Geräuschreduzierungsbereichs durchgeführt. Im Allgemeinen werden Geräuschreduzierungssysteme durch Minimierung eines Fehlersignals angesteuert, welches das von dem Geräuschreduzierungssystem nicht unterdrückte Restgeräusch angibt. Um eine effiziente Geräuschunterdrückung vorzusehen, sollte das Restgeräusch in der Nähe des oder am Gehörgang des Benutzers minimiert werden. Um das Geräusch an einer Position zu schätzen, an der ein physikalisches Mikrofon nicht platziert werden kann oder nicht erwünscht ist, platziert zu werden, ist das Konzept „virtueller Mikrofone“ eingeführt worden. Dieses Konzept wird grundsätzlich beispielsweise in US 5,381,485 beschrieben.
  • Rückbezug nehmend auf die Bewegung des Kopfes des Benutzers wird die Anpassung des Geräuschreduzierungssystems an die Bewegung vorgenommen, indem eine Position des virtuellen Mikrofons verlagert wird, das eingerichtet ist, die Summe aus Hintergrundgeräusch und Gegenschall aufzunehmen.
  • In vielen Fällen wird eine Mikrofon-Reihe zur Aufnahme eines Signals zur anschließenden Schätzung des Signals an der Position des virtuellen Mikrofons eingesetzt. Es gibt verschiedene Ansätze, die verschiedene Filter einsetzen, die verwendet werden, um ein die Summe aus dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an einer Position des virtuellen Mikrofons darstellenden Restsignal zu schätzen.
  • Darüber hinaus weist ein aktives Geräuschreduzierungssystem ein Mikrofon zur Erfassung des Hintergrundgeräusches einer Geräuschquelle auf, deren Geräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich eliminiert werden soll. Dieses Mikrofon wird häufig als Referenzmikrofon bezeichnet. Ein Gegenschall-Filter, der einen Schallgeber ansteuert, der den Gegenschall aussendet, verwendet das Signal des Referenzmikrofons. Die Ausgabe des Gegenschall-Filters wird nicht nur zum Ansteuern des Schallgebers verwendet, sondern auch einem weiteren Filter zugeführt. Dieser ist eingerichtet, ein Stummschaltungssignal zu schätzen, welches den Gegenschall an der Position des zuvor erwähnten virtuellen Mikrofons darstellt. Durch Subtraktion des geschätzten Stummschaltungssignals von dem geschätzten Signal, welches das Hintergrundgeräusch und der Gegenschall ist, kann ein Fehlersignal abgeleitet werden. Dieses Fehlersignal stellt eine Fehlerfunktion des Geräuschreduzierungssystems dar. Durch Minimierung des Werts der Fehlerfunktion wird das Geräuschunterdrückungssystem dynamisch an das durch die Geräuschquelle erzeugte Geräusch angepasst, wodurch eine effiziente Geräuschreduzierung an der Position des virtuellen Mikrofons erzielt werden kann.
  • Die Position des virtuellen Mikrofons stimmt jedoch nicht in allen Situationen mit dem Ort des Gehörgangs des Ohrs des Benutzers überein. Bei dem Bestreben, eine flexible und dynamische Geräuschreduzierung in einem Geräuschreduzierungsbereich vorzusehen, kann eine Mehrzahl von virtuellen Mikrofonen eingerichtet werden. Zur aktiven Geräuschreduzierung kann ein virtuelles Mikrofon ausgewählt werden, wobei eine Auswahl des virtuellen Mikrofons, das sich am nächsten zu dem erfassten Ort des Ohrs des Benutzers befindet, die effizienteste Geräuschunterdrückung vorsehen wird. Systeme, die eine Mehrzahl von virtuellen Mikrofonpositionen verwenden, sind beispielsweise aus EP 3 435 372 A1 oder aus WO 2020/047286 A1 bekannt. Die Analyse einer Mehrzahl virtueller Mikrofonpositionen stellt jedoch einen erheblichen Rechenaufwand für die Steuereinheit des Geräuschreduzierungssystems dar.
  • In Anbetracht des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von Hintergrundgeräusch, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems und Verwendung des Systems vorzusehen, wobei eine effiziente Geräuschreduzierung vorgesehen werden sollte, während der Rechenaufwand für eine Steuereinheit des Systems verringert wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle in einem Geräuschreduzierungsbereich in einem Fahrgastbeförderungsbereich eines Fahrzeugs erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System eine Steuereinheit, einen Referenzsensor zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle, einen Schallgeber zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches und eine Monitormikrofon-Reihe mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe zu dem Geräuschreduzierungsbereich benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen,
    • wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit implementiert ist, die dadurch eingerichtet ist, ein Fehlersignal an einer Position eines virtuellen Mikrofons zu schätzen, wobei das virtuelle Mikrofon sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und das Fehlersignal bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position des virtuellen Mikrofons, wobei die Steuereinheit ferner eine Gegenschall-Einheit zur Erzeugung eines Gegenschallsignals zum Ansteuern des Schallgebers aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt,
    • und wobei das Geräuschreduzierungssystem dadurch weiter verbessert wird, dass die Steuereinheit ferner eine Mittelungseinheit, die eingerichtet ist, ein mittleres Fehlersignal zu berechnen, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position in dem Geräuschreduzierungsbereich, und eine dynamische Einstelleinheit aufweist, die eingerichtet ist, Parameter der Gegenschall-Einheit auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals zu aktualisieren und so das mittlere Fehlersignal zu minimieren.
  • Bei diesem Geräuschreduzierungssystem kann die Ruhezone vergrößert werden. Eine größere Ruhezone bietet mehr Flexibilität für eine potentielle Bewegung eines Kopfes eines Benutzers und erhöht dadurch die Wirkung und Nutzbarkeit eines Geräuschreduzierungssystems signifikant. Darüber hinaus reduziert das Geräuschreduzierungssystem gemäß Aspekten der Erfindung den Rechenaufwand für die Steuereinheit. Herkömmliche Geräuschreduzierungssysteme setzen mehrere Fehlermikrofonpfade ein, wobei für jeden virtuellen Mikrofonpfad ein separater Geräuschreduzierungsalgorithmus abläuft. Diese Systeme sind MIMO-Systeme (Multiple Input Multiple Output) und erfordern eine hohe Rechenleistung, um die vielen Fehlerpfade parallel zu berechnen. Während diese Systeme in der Lage sein können, die Ruhezone in gewissem Maße zu vergrößern, wird dieses Leistungsvermögen auf Kosten eines sehr hohen Rechenaufwands für die Analyse der Vielzahl von Fehlersignalen erzielt. Der Systemhardware wird ein erheblicher Rechenaufwand aufgebürdet. Dies macht das System kostenintensiv.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung ist die Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall, die das Fehlersignal ist, bezeichnend für ein Restgeräusch, das durch das Geräuschreduzierungssystem nicht unterdrückt wird. Die Position, für welche die Differenz berechnet wird, ist eine Position eines virtuellen Mikrofons. Die Berechnung für mehr als eine Position impliziert, dass die Berechnung dadurch erfolgt, dass die Differenz für mehr als eine Position eines virtuellen Mikrofons berechnet wird, d.h. beispielsweise für eine Mehrzahl von virtuellen Mikrofonen oder für ein räumlich erweitertes virtuelles Mikrofon.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Geräuschreduzierungssystem das Merkmal auf, wonach sich eine Mehrzahl von Positionen in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und die Steuereinheit eingerichtet ist, mindestens ein erstes Fehlersignal für ein an einer ersten Position befindliches virtuelles (Fehler-) Mikrofon und ein zweites Fehlersignal für ein an einer zweiten Position befindliches virtuelles (Fehler-) Mikrofon zu schätzen, und die Mittelungseinheit eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal aus mindestens dem ersten und dem zweiten Fehlersignal zu berechnen.
  • Die oben behandelten technischen Nachteile werden durch das Geräuschreduzierungssystem gemäß den genannten Aspekten der Erfindung in vorteilhafter Weise überwunden. Ein wichtiger Aspekt ist die Mittelung des Fehlersignals, wobei ein Mittelwert von zwei oder mehr virtuellen (Fehler-) Mikrofonen in Betracht gezogen wird. Durch diese Maßnahme kann der Rechenaufwand auf ein Niveau reduziert werden, das vergleichbar ist mit Systemen, die nur ein einziges virtuelles Mikrofon verwenden. Gleichzeitig kann die Ruhezone signifikant vergrößert werden. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil für die praktische Implementierung des Systems dar.
  • Die virtuellen Mikrofone im Geräuschreduzierungsbereich können in einem Raster angeordnet sein oder die Position der virtuellen Mikrofone kann frei gewählt und definiert werden. Es ist auch möglich, die virtuellen Mikrofone dynamisch neu anzuordnen, was bedeutet, dass ihre Positionen während des Betriebs des Systems verändert oder optimiert werden können. Vorteilhafterweise gibt es eine Vielzahl von vorgegebenen Positionen, an denen die virtuellen Mikrofone platziert werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Geräuschreduzierungssystem dadurch weiter verbessert, dass die Mittelungseinheit ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal zu berechnen, das ein arithmetischer Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals ist. Die Berechnung des mittleren Fehlersignals durch Berechnung des arithmetischen Mittelwerts ist eine einfache und effiziente Art und Weise zur Bestimmung des mittleren Fehlersignals.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Geräuschreduzierungssystem das Merkmal auf, wonach die Mittelungseinheit ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal zu berechnen, das ein gewichteter Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals ist. Berechnen eines gewichteten Mittelwerts der Fehlersignale ermöglicht es, sich auf eine oder mehrere Positionen im Geräuschreduzierungsbereich zu fokussieren. Dies kann durch Übergewichten des jeweiligen virtuellen Mikrofons erfolgen. Die Gewichtung kann auf ein einzelnes virtuelles Mikrofon oder auf mehr als ein Mikrofon gelegt werden, je nachdem, ob besondere Gewichtung auf eine oder mehrere Positionen gelegt werden sollte. Dies kann zu einer Verschiebung der Ruhezone in einen bestimmten Bereich oder in bestimmte Bereiche führen, während der Gesamtbereich der Ruhezone vergrößert werden kann. Die Gewichtung wird auf das virtuelle Mikrofon gelegt, indem das Signal dieses Mikrofons bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts übergewichtet wird. Beispielsweise wird das Signal mit einem Faktor größer als Eins multipliziert, der das Übergewicht definiert, während die übrigen Signale ohne einen Faktor bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts berücksichtigt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Geräuschreduzierungssystem eine Positionserfassungseinheit auf, beispielsweise eine Kameraanordnung, die eingerichtet ist, eine Position und/oder Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrgastes zu erfassen und eine Position eines Ohrs eines Fahrgastes in dem Fahrgastbeförderungsbereich zu schätzen, wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, eine Hauptposition der Mehrzahl von Positionen für die virtuellen Mikrofone auszuwählen, die zu der geschätzten Position des Ohrs des Fahrgastes benachbart, insbesondere am nächsten, ist, wobei die Mittelungseinheit eingerichtet ist, das Fehlersignal an der Hauptposition bei der Berechnung des durchschnittlichen Fehlersignals überzugewichten.
  • Die Positionserfassungseinheit kann als ein G eingerichtet sein. Unter Verwendung dieses Systems kann die Ruhezone der Bewegung des Kopfes des Fahrgastes folgen. Dies erfolgt durch Verschiebung der Position des virtuellen Mikrofons, das bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts übergewichtet wird. Falls die virtuellen Mikrofone in einem festen Raster oder Gitter angeordnet sind, kann das nächstliegend zu dem Ohr des Benutzers befindliche virtuelle Mikrofon als das Mikrofon ausgewählt werden, auf das besondere Gewichtung gelegt wird. Wenn der gewichtete Mittelwert berechnet wird, kann dieses besondere virtuelle Mikrofon übergewichtet werden.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das Geräuschreduzierungssystem ferner dadurch verbessert, dass die Steuereinheit aufweist: eine erste Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal zu empfangen und ein verschobenes Gegenschallsignal zu schätzen, das für den Gegenschall an einer physikalischen Position eines der Monitormikrofone der Monitormikrofon-Reihe bezeichnend ist, eine erste Verarbeitungseinheit, die eingerichtet ist, das verschobene Gegenschallsignal und ein Monitorsignal des an der physikalischen Position befindlichen Monitormikrofons zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, ein Restsignal zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem Monitorsignal und dem verschobenen Gegenschallsignal an der physikalischen Position des Monitormikrofons ist, eine zweite Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Restsignal zu empfangen und ein verschobenes Restsignal zu schätzen, welches das an die Position des virtuellen Mikrofons verschobene Restsignal ist, eine dritte Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal zu empfangen und ein verschobenes Gegenschallsignal zu schätzen, das für das Gegenschallsignal an der Position des virtuellen Mikrofons bezeichnend ist, eine zweite Verarbeitungseinheit, die eingerichtet ist, das verschobene Restsignal und das verschobene Gegenschallsignal zu empfangen und das Fehlersignal für die Position des virtuellen Mikrofons durch Addition des verschobenen Restsignals und des verschobenen Gegenschallsignals zu schätzen.
  • Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist der virtuelle Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit gemäß der Fernmikrofon-Technik implementiert. Dies hat sich in praktischen Versuchen als vorteilhaft erwiesen, da es unter den gewünschten Umständen die beste Leistung liefert.
  • Gemäß weiterer Ausführungsformen kann der virtuelle Abtast-Algorithmus durch andere Mittel implementiert werden. Beispielsweise weist die Steuereinheit einen virtuellen Abtast-Algorithmus auf, der eine virtuelle Mikrofonanordnung, eine Vorwärtsdifferenz-Vorhersagetechnik, eine adaptive LMS-virtuelle Mikrofontechnik, ein virtuelles Abtasten mit Kalman-Filterung oder eine stochastisch optimale virtuelle Abtasttechnik mit diffusem tonalen Feld ist. Einer dieser Algorithmen kann gemäß weiterer Ausführungsformen in der Steuereinheit implementiert sein. Vorbehaltlos wird auf die bevorzugte Ausführungsform weiter Bezug genommen, welche die Implementierung der Fernmikrofon-Technik ist.
  • Darüber hinaus kann das Geräuschreduzierungssystem dadurch weiter verbessert werden, dass die erste Filtereinheit, die erste Verarbeitungseinheit, die zweite Filtereinheit, die dritte Filtereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit eingerichtet sind, die jeweiligen Signale für mindestens die erste und zweite Position, insbesondere für alle Positionen in dem Geräuschreduzierungsbereich, zu berechnen und zu schätzen.
  • Indem eine Mehrzahl von oder alle virtuellen Mikrofone in Betracht gezogen werden, die sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befinden, kann die Ruhezone maximiert werden. Darüber hinaus kann eine maximale Flexibilität in Bezug auf Kopfnachführung und Gewichtung während der Berechnung des mittleren Fehlersignals vorgesehen werden.
  • Gemäß einem anderen vorteilhaften Aspekt der Erfindung erfolgt die Berechnung nicht für eine Mehrzahl von Punkten, an denen das virtuelle Mikrofon platziert werden kann, sondern basiert die Berechnung von Anfang an auf einem vorgegebenen Abschnitt des Geräuschreduzierungsbereichs, der ein Teilbereich davon ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das Geräuschreduzierungssystem dadurch weiter verbessert, dass die Mittelungseinheit eingerichtet ist, ein mittleres Fehlersignal zu berechnen, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall in einem Abschnitt des mehr als eine Position aufweisenden Geräuschreduzierungsbereichs.
  • Eine praktische Implementierung dieses Systems gemäß der Fernmikrofon-Technik führt zu der folgenden vorteilhaften Ausführungsform, wonach die Mittelungseinheit eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Monitorsignalen von an unterschiedlichen physikalischen Positionen befindlichen Monitormikrofonen zu empfangen und ein Bereich-Monitorsignal zu schätzen, das bezeichnend ist für ein von den Monitormikrofonen für einen vorgegebenen Bereich der Monitormikrofone eingefangenes Fehlersignal, wobei die Steuereinheit aufweist: eine erste Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal zu schätzen, das bezeichnend ist für das Gegenschallsignal in dem vorgegebenen Bereich, eine erste Verarbeitungseinheit, die eingerichtet ist, das verschobene Bereich-Gegenschallsignal und das Bereich-Monitorsignal zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, ein Bereich-Restsignal zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal ist, eine zweite Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Bereich-Restsignal zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Restsignal zu schätzen, welches das in einen mehr als eine Position eines virtuellen Mikrofons aufweisenden vorgegebenen virtuellen Bereich verschobene Bereich-Restsignal ist, eine dritte Filtereinheit, die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen virtuellen Bereich, und die Mittelungseinheit ferner eine zweite Verarbeitungseinheit aufweist, die eingerichtet ist, das verschobene Bereich-Restsignal und das verschobene Bereich-Gegenschallsignal zu empfangen und das Fehlersignal für den vorgegebenen virtuellen Bereich durch Addition des verschobenen Bereich-Restsignals und des verschobenen Bereich-Gegenschallsignals zu schätzen.
  • Die bereichbasierte Berechnung reduziert die Rechenbelastung, während gleichzeitig die Ruhezone vergrößert werden kann. Andererseits ermöglicht die Mittelung über die Mehrzahl von Fehlerwerten für unterschiedliche Positionen in der Ruhezone eine dynamische und flexible Anpassung des Systems, wobei eine Gewichtung auf verschiedene Punkte in dem Geräuschreduzierungsbereich gelegt werden kann. Während die bereichbasierte Berechnung eher eine statische Lösung ist, kann die mittelwertbasierte Lösung unter Verwendung einer Mehrzahl von Fehlerwerten dynamisch an die individuelle Gebrauchssituation angepasst werden, beispielsweise in Kombination mit Kopfnachführung.
  • Das Geräuschreduzierungssystem gemäß einem anderen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann dadurch verbessert werden, dass die Monitormikrofon-Reihe ferner ein direktes Monitormikrofon aufweist und die Mittelungseinheit eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal zu berechnen, indem ein Restsignal des direkten Monitormikrofons ferner in Betracht gezogen wird.
  • Das Signal des direkten Monitormikrofons agiert als physikalischer Support Vektor für die Berechnung, die auf den geschätzten Signalen der virtuellen Mikrofone basiert. Obwohl diese Maßnahme nicht eingängig ist, konnte festgestellt werden, dass diese Maßnahme die Robustheit des Algorithmus verbessert. Ferner konnte festgestellt werden, dass das Signal des direkten Monitormikrofons Schätzfehler bei den Signalen der virtuellen Mikrofone kompensiert. Insbesondere wird der Algorithmus mit gewichteter Regelung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen robuster.
  • Das Konzept des direkten Monitormikrofons kann mit einer der beiden vorgenannten Ausführungsformen, nämlich der Mittelung über eine Mehrzahl von Fehlersignalen und dem bereichbasierten Ansatz, kombiniert werden.
  • Bei Bezugnahme auf die Mittelung der Mehrzahl von Fehlersignalen führt dies zu der folgenden vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, wonach die Monitormikrofon-Reihe ferner ein direktes Monitormikrofon aufweist und die Mittelungseinheit eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal zu berechnen, indem ein direktes Restsignal des direkten Monitormikrofons ferner in Betracht gezogen wird.
  • Gemäß dem bereichbasierten Ansatz kann das Geräuschreduzierungssystem dadurch weiter verbessert werden, dass die Mittelungseinheit eingerichtet ist, ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons zu umgehen, die erste Verarbeitungseinheit ferner eingerichtet ist, das verschobene direkte Gegenschallsignal und ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, ferner ein direktes Restsignal zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal an der Position des direkten Monitormikrofons ist, die erste Verarbeitungseinheit ferner eingerichtet ist, das verschobene direkte Gegenschallsignal und ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, ferner ein direktes Restsignal zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal an der Position des direkten Monitormikrofons ist, die zweite Filtereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit eingerichtet sind, das direkte Restsignal zu umgehen, und die Mittelungseinheit ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal zu berechnen, das ein Mittelwert des Fehlersignals für den vorgegebenen virtuellen Bereich und des direkten Restsignals ist.
  • Darüber hinaus wird das Geräuschunterdrückungssystem in vorteilhafter Weise dadurch verbessert, dass die Steuereinheit ferner mindestens eine Bandpasseinheit aufweist, die eingerichtet ist, einen Bandpassfilter auf das mittlere Fehlersignal und/oder auf ein von dem Referenzsensor aufgenommenes Geräuschsignal zum Erfassen des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle anzuwenden.
  • Insbesondere kann der Bandpassfilter ein Bandpass für den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 600 Hz sein. Darüber hinaus kann er ein Tiefpassfilter sein, wobei eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters zwischen 400 Hz und 1000 Hz, insbesondere zwischen 500 Hz und 800 Hz, und ferner insbesondere zumindest etwa 600 Hz beträgt. Die obere Grenzfrequenz wird dadurch gewählt, dass ein Vorzeichen des Gegenschallsignals innerhalb des Geräuschreduzierungsbereichs nicht wechselt. Diese Voraussetzung hat sich vorteilhaft für die Stabilität des Geräuschunterdrückungsalgorithmus herausgestellt. Bei der Berechnung eines räumlichen Abstandes von einer Frequenz in einem der genannten Bereiche unter Anwendung der bekannten Formel unter weiterer Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit ergibt sich ein maximaler räumlicher Abstand von etwa 0,2 m. Diese Grenze sollte ein maximaler Abstand für die Punkte P sein, an denen die virtuellen Mikrofone angeordnet sind. Gleiches gilt für einen Abstand zwischen dem Punkt, an dem das virtuelle Mikrofon angeordnet werden kann, d.h. einem der vorgenannten Punkte, und der physikalischen Position des direkten Mikrofons.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Bandpassfilter dynamisch eingestellt werden. Dies kann auf der Grundlage von Information über die Größe der gewünschten Ruhezone erfolgen. Wenn die Größe der gewünschten Ruhezone oder ein maximaler Abstand zwischen Punkten für das virtuelle Mikrofon oder Punkten zwischen der am weitesten entfernten virtuellen Mikrofonposition und dem direkten Mikrofon bekannt ist, kann eine in dem Geräuschunterdrückungsalgorithmus verwendete maximale Frequenz bestimmt werden. Durch Begrenzen des Algorithmus auf diese Maximalfrequenz wird die Stabilität des Geräuschunterdrückungseffektes in dem Geräuschreduzierungsbereich signifikant verbessert. Mit anderen Worten kann durch die Verwendung des Bandpassfilters die Stabilität des Algorithmus weiter verbessert werden. Mit anderen Worten verbessert die bandbegrenzte Steuerung das korrekte Arbeiten des Geräuschreduzierungssystems. Die bandbegrenzte Steuerung wird wirksam, weil effiziente destruktive Interferenz, die für eine effiziente Geräuschunterdrückung wesentlich ist, typischerweise nur in einem räumlichen Bereich stattfindet, der etwa ein Zehntel der betrachteten Wellenlänge, d.h. der zu unterdrückenden Wellenlänge, beträgt.
  • Das Geräuschreduzierungssystem gemäß Aspekten der Erfindung sieht eine Steuerung unter Verwendung eines gewichteten Mittelwerts vor und verbessert dadurch den Geräuschunterdrückungseffekt. Dieser vorteilhafte Effekt ist nicht auf eine feste Kopfposition beschränkt, sondern kann durch Anwendung der Kopfnachführtechnologie flexibel an die Bewegung des Kopfes des Benutzers angepasst werden. Indem ferner das direkte Signal eines physikalischen Mikrofons in Betracht gezogen wird, kann die Stabilität des Algorithmus signifikant verbessert werden.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle in einem Geräuschreduzierungsbereich in einem Fahrgastbeförderungsbereich eines Fahrzeugs erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System eine Steuereinheit, einen Referenzsensor zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle, einen Schallgeber zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches, und eine Monitormikrofon-Reihe mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe zu dem Geräuschreduzierungsbereich benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen, wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit implementiert ist, die dadurch ein Fehlersignal an einer Position eines virtuellen Mikrofons schätzt, wobei das virtuelle Mikrofon sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und das Fehlersignal bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position des virtuellen Mikrofons, die Steuereinheit ferner eine Gegenschall-Einheit zur Erzeugung eines Gegenschallsignals zum Ansteuern des Schallgebers aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt, wobei dieses Verfahren dadurch weiter verbessert wird, dass die Steuereinheit eine Mittelungseinheit, die ein mittleres Fehlersignal berechnet, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position in dem Geräuschreduzierungsbereich, und eine dynamische Einstelleinheit aufweist, die Parameter der Gegenschall-Einheit auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals aktualisiert und so das mittlere Fehlersignal minimiert.
  • Darüber hinaus weist das Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung eine Mehrzahl von Positionen auf, die sich in dem Geräuschreduzierungsbereich befindet und schätzt die Steuereinheit mindestens ein erstes Fehlersignal für ein an einer ersten Position befindliches virtuelles Mikrofon und ein zweites Fehlersignal für ein an einer zweiten Position befindliches virtuelles Mikrofon und berechnet die Mittelungseinheit das mittlere Fehlersignal aus mindestens dem ersten und dem zweiten Fehlersignal.
  • Gemäß einer vorteilhafte Ausführungsform weist das Verfahren das Merkmal auf, wonach die Mittelungseinheit ferner das mittlere Fehlersignal berechnet, das ein arithmetischer Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals ist.
  • Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren dadurch weiter verbessert, dass die Mittelungseinheit ferner das mittlere Fehlersignal berechnet, das ein gewichteter Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren dadurch weiter verbessert, dass das Geräuschreduzierungssystem ferner eine Positionserfassungseinheit aufweist, die eine Position und/oder Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrgastes erfasst und eine Position eines Ohrs eines Fahrgastes in dem Fahrgastbeförderungsbereich schätzt, wobei die Steuereinheit ferner eine Hauptposition der Mehrzahl von Positionen auswählt, die zu der geschätzten Position des Ohrs des Fahrgastes benachbart ist, wobei die Mittelungseinheit das Fehlersignal an der Hauptposition bei der Berechnung des durchschnittlichen Fehlersignals übergewichtet.
  • Darüber hinaus kann das Verfahren dadurch verbessert werden, dass die Steuereinheit ferner aufweist: eine erste Filtereinheit, die das Gegenschallsignal empfängt und ein verschobenes Gegenschallsignal schätzt, das für den Gegenschall an einer physikalischen Position eines der Monitormikrofone der Mikrofon-Reihe bezeichnend ist, eine erste Verarbeitungseinheit, die das verschobene Gegenschallsignal und ein Monitorsignal des an der physikalischen Position befindlichen Monitormikrofons empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit ein Restsignal berechnet, das eine Differenz zwischen dem Monitorsignal und dem verschobenen Gegenschallsignal an der physikalischen Position des Monitormikrofons ist, eine zweite Filtereinheit, die das Restsignal empfängt und ein verschobenes Restsignal schätzt, welches das an die Position des virtuellen Mikrofons verschobene Restsignal ist, eine dritte Filtereinheit, die das Gegenschallsignal empfängt und ein verschobenes Gegenschallsignal schätzt, das für das Gegenschallsignal an der Position des virtuellen Mikrofons bezeichnend ist, eine zweite Verarbeitungseinheit, die das verschobene Restsignal und das verschobene Gegenschallsignal empfängt und das Fehlersignal für die Position des virtuellen Mikrofons durch Addieren des verschobenen Restsignals und des verschobenen Gegenschallsignals schätzt.
  • Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren dadurch weiter verbessert, dass die erste Filtereinheit, die erste Verarbeitungseinheit, die zweite Filtereinheit, die dritte Filtereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit die jeweiligen Signale für mindestens die erste und zweite Position, insbesondere für alle Positionen in dem Geräuschreduzierungsbereich, berechnet und schätzt.
  • Das Verfahren wird auch dadurch weiter verbessert, dass die Mittelungseinheit ein mittleres Fehlersignal berechnet, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall in einem Abschnitt des mehr als eine Position aufweisenden Geräuschreduzierungsbereichs.
  • Darüber hinaus weist das Verfahren vorteilhafterweise das Merkmal auf, wonach die Mittelungseinheit eine Mehrzahl von Monitorsignalen von an unterschiedlichen physikalischen Positionen befindlichen Monitormikrofonen empfängt und ein Bereich-Monitorsignal schätzt, das bezeichnend ist für ein von den Monitormikrofonen für einen vorgegebenen Bereich der Monitormikrofone eingefangenes Monitorsignal, wobei die Steuereinheit aufweist: eine erste Filtereinheit, die das Gegenschallsignal empfängt und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal schätzt, das bezeichnend ist für das Gegenschallsignal in dem vorgegebenen Bereich, eine erste Verarbeitungseinheit, die das verschobene Bereich-Gegenschallsignal und das Bereich-Monitorsignal empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit ein Bereich-Restsignal berechnet, das eine Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal ist, eine zweite Filtereinheit, die das Bereich-Restsignal empfängt und ein verschobenes Bereich-Restsignal schätzt, welches das in einen mehr als eine Position eines virtuellen Mikrofons aufweisenden vorgegebenen virtuellen Bereich verschobene Bereich-Restsignal ist, eine dritte Filtereinheit, die das Gegenschallsignal empfängt und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen virtuellen Bereich, und die Mittelungseinheit weist ferner eine zweite Verarbeitungseinheit auf, die das verschobene Bereich-Restsignal und das verschobene Bereich-Gegenschallsignal empfängt und das Fehlersignal für den vorgegebenen virtuellen Bereich durch Addieren des verschobenen Bereich-Restsignals und des verschobenen Bereich-Gegenschallsignals schätzt.
  • Darüber hinaus kann das Verfahren durch die Monitormikrofon-Reihe verbessert werden, die ferner ein direktes Monitormikrofon aufweist, und dadurch, dass die Mittelungseinheit das mittlere Fehlersignal berechnet, indem ein direktes Restsignal des direkten Monitormikrofons ferner in Betracht gezogen wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren dadurch weiter verbessert, dass die erste Filtereinheit ferner ein verschobenes direktes Gegenschallsignal schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall an einer physikalischen Position des direkten Monitormikrofons, die erste Verarbeitungseinheit ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal und ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit ferner ein direktes Restsignal berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal an der Position des direkten Monitormikrofons ist, die zweite Filtereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit das direkte Restsignal umgehen und die Mittelungseinheit das mittlere Fehlersignal berechnet, das ein Mittelwert aus dem mindestens einen Fehlersignal für eine Position in dem Geräuschreduzierungsbereich und dem direkten Restsignal ist.
  • Das Verfahren wird auch dadurch weiter verbessert, dass die Mittelungseinheit ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons umgeht, die erste Verarbeitungseinheit ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal und ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit ferner ein direktes Restsignal berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal an der Position des direkten Monitormikrofons ist, die erste Verarbeitungseinheit ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal und ein direktes Monitorsignal des direkten Monitormikrofons empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit ferner ein direktes Restsignal berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal an der Position des direkten Monitormikrofons ist, die zweite Filtereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit das direkte Restsignal umgehen und die Mittelungseinheit ferner das mittlere Fehlersignal berechnet, das ein Mittelwert des Fehlersignals für den vorgegebenen virtuellen Bereich und des direkten Restsignals ist.
  • Darüber hinaus kann das Verfahren verbessert werden, indem die Steuereinheit ferner mindestens eine Bandpasseinheit aufweist, die einen Bandpassfilter auf das mittlere Fehlersignal und/oder auf ein von dem Referenzsensor aufgenommenes Geräuschsignal zum Erfassen des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle anwendet.
  • Gleiche oder ähnliche Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen, die in Bezug auf das Geräuschreduzierungssystem genannt worden sind, gelten für das Verfahren zum Betreiben des Geräuschreduzierungssystems in gleicher oder ähnlicher Weise und werden daher nicht wiederholt.
  • Die Aufgabe wird auch durch Verwendung des Geräuschreduzierungssystems gemäß einer der zuvor genannten Ausführungsformen gelöst. Das verwendete Geräuschreduzierungssystem dient zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle in einem Geräuschreduzierungsbereich in einem Fahrgastbeförderungsbereich eines Fahrzeugs erzeugtem Hintergrundgeräusch. Insbesondere ist dieses Fahrzeug ein Nutzfahrzeug, ferner insbesondere ein Baufahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung zusammen mit den Ansprüchen und den angefügten Zeichnungen ersichtlich. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung der allgemeinen Idee der Erfindung unter Verwendung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Im Folgenden sind:
    • 1 eine vereinfachte, schematische Zeichnung, die ein ein Geräuschreduzierungssystem aufweisendes Fahrzeug darstellt,
    • 2 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines Geräuschreduzierungssystems und
    • 3 bis 6 Zeichnungen, welche eine Funktionalität eines Geräuschreduzierungssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
  • In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
  • 1 ist eine vereinfachte, schematische Zeichnung eines Fahrzeugs 2, bei dem es sich um einen Pkw, ein Nutzfahrzeug, ein Baufahrzeug oder jedes andere, insbesondere angetriebene Straßenfahrzeug handeln kann. Das Fahrzeug 2 weist einen Fahrgastbeförderungsbereich 4 auf, der in gestrichelter Linie dargestellt ist. Das Fahrzeug 2 ist mit einem Geräuschreduzierungssystem zur aktiven Kompensierung von Hintergrundgeräusch ausgestattet, das von einer Geräuschquelle 6 erzeugt wird. Die Geräuschquelle 6 kann der Motor des Fahrzeugs 2 oder jede andere Vorrichtung oder Quelle sein, die unerwünschtes Hintergrundgeräusch erzeugt. Die Geräuschquelle 6 kann beispielsweise ein Rad, ein Nebenantrieb oder ein mechanisches oder hydraulisches System des Fahrzeugs 2 sein. Das Geräusch, das in dem Fahrgastbeförderungsbereich 4 zu reduzieren ist, wird durch einen Sensor 8 gemessen. Der Sensor 8 kann jegliche Vorrichtung sein, die zum Erfassen von Hintergrundgeräusch der Geräuschquelle 6 geeignet ist. Er kann ein Mikrofon oder ein Beschleunigungssensor sein. Der Sensor 8 ist nicht auf eine elektroakustische oder elektromechanische Vorrichtung, wie ein Mikrofon, beschränkt. Es ist auch möglich, ein der Hintergrundgeräuschquelle 6 zugehöriges Signal einem Modell zuzuführen, das ein berechnetes Hintergrundgeräuschsignal ausgibt. Beispielsweise kann eine Anzahl von Umdrehungen eines Motors oder jeder andere geeignete Parameter davon dem Modell des Motors zugeführt oder direkt dem Geräuschunterdrückungssystem zugeführt werden. Mit anderen Worten können die Parameter der Geräuschquelle 6, die elektronisch verfügbar sind, direkt zur Schätzung des Hintergrundgeräusches verwendet werden.
  • Das Geräuschreduzierungssystem des Fahrzeugs 2 weist eine Steuereinheit 10 auf, die eine separate elektronische Vorrichtung sein kann. Die Steuereinheit 10 kann jedoch auch als Software in einer Hauptsteuerung des Fahrzeugs 2 implementiert sein, die dabei die Steuereinheit 10 vorsieht. Das Geräuschreduzierungssystem weist ferner einen Schallgeber 12 zur Erzeugung von Gegenschall auf. Der Schallgeber 12 kann ein Lautsprecher sein. Der Gegenschall und das Hintergrundgeräusch werden in einem Geräuschreduzierungsbereich 14 zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches überlagert. Darüber hinaus weist das Geräuschreduzierungssystem eine Monitormikrofon-Reihe 16 auf, die zu dem Geräuschreduzierungsbereich 14 benachbart angeordnet ist. Die Monitormikrofon-Reihe 16 ist eingerichtet, das von der Geräuschquelle 6 abgegebene Hintergrundgeräusch und den von dem Schallgeber 12 abgegebene Gegenschall aufzunehmen.
  • 2 zeigt eine vereinfachte, schematische Darstellung des Geräuschreduzierungssystems 20, das in das in 1 gezeigte Fahrzeug 2 integriert werden kann. Die Hauptteile des Systems sind beispielhaft in dem Fahrersitz 22 angeordnet, insbesondere in einer Kopfstütze 24 des Sitzes 22.
  • Es gibt die Steuereinheit 10, eine die Monitormikrofon-Reihe 16 bildende Mehrzahl von Monitormikrofonen 15 und den Schallgeber 12. Darüber hinaus kann ein Sensor 8, beispielsweise ein Mikrofon, in der Kopfstütze 24 angeordnet sein, um das Hintergrundgeräusch der Geräuschquelle 6 (schematisch durch einen Lautsprecher dargestellt) zu erfassen. Der Sensor 8 kann auch entfernt von den übrigen Teilen des Systems 20 angeordnet sein, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist. Das Geräuschreduzierungssystem 20 in 2 ist ein kompaktes System, das in einer einzigen Einheit vollständig implementiert werden kann, beispielhaft in der Kopfstütze 24. In einem stärker verteilten System kann das Geräuschunterdrückungssystem 20 auch bestehende Sensoren verwenden, die bereits in dem Fahrzeug 2 vorhanden sind und von anderen Systemen des Fahrzeugs 2 verwendet werden, beispielsweise von einem Audiosystem.
  • Das Geräuschreduzierungssystem 20 kann mit dem oder ohne den Sensor 8 verwendet werden. Das Vorhandensein des Sensors 8 hängt davon ab, ob das Geräuschreduzierungssystem 20 ein vorwärtsfortschreibendes System (mit dem Referenzsensor 8) oder ein Rückkopplungssystem (ohne den Referenzsensor 8) ist. Falls das System 20 auf den Sensor 8 verzichtet, wird das Hintergrundgeräusch unter Verwendung der Monitormikrofon-Reihe 16 direkt erfasst. Darüber hinaus weist das Geräuschreduzierungssystem 20 einen Schallgeber 12 auf, der beispielsweise ein Lautsprecher ist. Der Schallgeber 12 befindet sich lediglich beispielhaft auch in der Kopfstütze 24.
  • Das Geräuschreduzierungssystem 20 weist ferner ein Kopfnachführsystem 26 auf, das beispielsweise ein Paar Stereokameras 28 aufweist. Das Kopfnachführsystem 26 wird zur Erfassung einer Position und/oder Ausrichtung des Kopfes 30 eines Fahrgastes eingesetzt, der sich in dem Fahrgastbeförderungsbereich 4 befindet. Das Kopfnachführsystem 26 eignet sich zur Erfassung der Position eines Ohrs, insbesondere des Orts des Eingangs des Gehörgangs. Das Kopfnachführsystem 26 kann auch in der Kopfstütze 24 integriert sein, um so ein integriertes System vorzusehen. Die Position des Kopfes 30 des Benutzers wird von der Positionserfassungseinheit 46 des Kopfnachführsystems 26 erfasst oder berechnet.
  • Die Kopfnachführung eignet sich zur Festlegung des Geräuschreduzierungsbereichs 14 dadurch, dass sie direkt benachbart zu dem Kopf 30 des Fahrgastes, d.h. in der Nähe der Ohren des Fahrgastes, liegt. Bei Bezugnahme auf einen Geräuschreduzierungsbereich 14 sollte beachtet werden, dass es einen rechten Geräuschreduzierungsbereich 14b und einen linken Geräuschreduzierungsbereich 14a gibt, die eingerichtet sind, um eine geeignete Geräuschreduzierung für beide Ohren des Benutzers vorzusehen. Beispielhaft und ohne Einschränkung wird lediglich zum Zweck der Vereinfachung von Erläuterungen im Folgenden auf einen Geräuschreduzierungsbereich 14 Bezug genommen. Ungeachtet der für einen einzigen Geräuschreduzierungsbereich 14 gemachten Erläuterungen eignet sich das Geräuschreduzierungssystem 20 zur Vorrichtung von zwei oder mehr Geräuschreduzierungsbereichen 14 für mindestens beide Ohren eines Fahrgastes oder sogar für eine Mehrzahl von Fahrgästen.
  • Im Bestreben, den Geräuschreduzierungsbereich 14 an der für eine effiziente Geräuschreduzierung am besten geeigneten Position einzurichten, setzt das Geräuschreduzierungssystem 20 das Konzept virtueller Mikrofone 32 ein. Das virtuelle Mikrofon 32 wird in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 eingerichtet. An einer Position des virtuellen Mikrofons 32 wird eine Fehlerfunktion erfasst, die das Restgeräusch an der Position des virtuellen Mikrofons 32 nach Geräuschunterdrückung ist. Durch Minimieren der Fehlerfunktion an der Position des virtuellen Mikrofons 32 optimiert das Geräuschreduzierungssystem 20 das Geräuschunterdrückungsverhalten. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das virtuelle Mikrofon 32 so nahe wie möglich an dem Eingang des Gehörgangs des Kopfes 30 des Fahrgastes zu platzieren. Dies kann beispielsweise durch Versetzen der Position des virtuellen Mikrofons 32 auf der Grundlage von durch das Kopfnachführsystem 26 erzeugten Daten erfolgen.
  • Die Steuereinheit 10 betreibt einen virtuellen Abtast-Algorithmus, der üblicherweise als „Fernmikrofon-Technik“ bezeichnet wird. Vorbehaltlos wird im Folgenden auf diesen Algorithmustyp Bezug genommen. Gemäß weiterer Ausführungsformen können alternative Algorithmen auf der Steuereinheit 10 ablaufen. Diese sind beispielsweise Algorithmen, die bezeichnet werden als: „Virtuelle Mikrofonanordnung“, „Vorwärtsdifferenz-Vorhersagetechnik“, „adaptive LMS-virtuelle Mikrofontechnik“, „virtuelles Abtasten mit Kalman-Filterung“ oder „stochastisch optimale virtuelle Abtasttechnik mit diffusem tonalen Feld“.
  • 3 ist eine Zeichnung, die ein Geräuschreduzierungssystem 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das System 20 weist den Sensor 8 auf, der das Hintergrundgeräusch der Geräuschquelle 6 erfasst. Das Hintergrundgeräusch wird in ein Geräuschsignal S umgewandelt, das einer dynamischen Einstelleinheit zugeführt wird, die eingerichtet ist, Parameter der Gegenschall-Einheit 34 zu aktualisieren, die zum Erzeugen eines Gegenschallsignals A dient. Das Gegenschallsignal A dient zum Ansteuern des Schallgebers 12, so dass er den Gegenschall zur Überlagerung mit dem Hintergrundgeräusch der Geräuschquelle 6 in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 aussendet. Lediglich beispielhaft ist dies in 3 und den folgenden Figuren für nur ein Ohr des Kopfes 30 des Fahrgastes dargestellt. Darüber hinaus gibt es die dynamische Einstelleinheit 36 zum Aktualisieren von Parametern der Gegenschall-Filtereinheit 34 auf der Grundlage eines mittleren Fehlersignals EA, und um so das mittlere Fehlersignal EA im Bestreben, den Geräuschunterdrückungseffekt zu optimieren, zu minimieren.
  • Das Geräuschreduzierungssystem 20 weist darüber hinaus die Mikrofon-Reihe 16 auf, die eine Mehrzahl von Monitormikrofonen 15 aufweist, die jeweils unter Verwendung eines Punkts dargestellt sind. Die Mikrofon-Reihe 16 ist eingerichtet, Hintergrundgeräusch und Gegenschall für eine Mehrzahl von virtuellen Mikrofonpositionen P1, P2...PN aufzunehmen. Die virtuellen Mikrofonpositionen werden für eine beliebige Anzahl N von virtuellen Mikrofonen 15 mit P1, P2...PN bezeichnet. Die virtuellen Mikrofonpositionen werden allgemein auch mit P bezeichnet. Sie befinden sich in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 und können lediglich beispielhaft in einem Raster angeordnet sein.
  • Ein maximaler Abstand zwischen den Positionen P hängt tatsächlich von dem Frequenzbereich ab, in dem der Geräuschunterdrückungsalgorithmus arbeitet. Insbesondere kann dieser Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 600 Hz liegen. Die obere Grenze oder Grenzfrequenz wird dadurch gewählt, dass ein Vorzeichen des Gegenschallsignals innerhalb des Geräuschreduzierungsbereichs 14 nicht invertiert. Diese Voraussetzung ist vorteilhaft für die Stabilität des Geräuschunterdrückungsalgorithmus. Bei der Berechnung eines räumlichen Abstandes von dieser Frequenz ergibt sich ein maximaler räumlicher Abstand von etwa 0,2 m. Diese Grenze sollte ein maximaler Abstand für die Punkte P sein, an denen die virtuellen Mikrofone angeordnet werden. Gleiches gilt für einen maximalen Abstand zwischen dem Punkt P, an dem das virtuelle Mikrofon angeordnet werden kann, d.h. einem der vorgenannten Punkte P1...PN, und der physikalischen Position des direkten Mikrofons 48, was weiter unten ausführlich erläutert werden wird.
  • Der Frequenzbereich kann durch Integration einer Bandpasseinheit 50 in die Signalleitung(en) des entweder einen oder der beiden Geräuschsignale S und des mittleren Fehlersignals EA festgelegt werden. Die Bandpasseinheit 50 ist in 3 unter Verwendung einer gestrichelten Linie dargestellt, um darzustellen, dass sie eine optionale Einheit ist. Sie kann bei allen anderen Ausführungsformen an gleicher Stelle implementiert sein.
  • In 3 weist die Steuereinheit 10, welche die Gegenschall-Einheit 34 und die dynamische Einstelleinheit 36 aufweist, ferner eine Mittelungseinheit 44 auf, welche eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal EA zu berechnen. Das mittlere Fehlersignal EA ist bezeichnend für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position P in dem Geräuschreduzierungsbereich 14. Die dynamische Einstelleinheit 36 aktualisiert die Parameter des in der Gegenschall-Einheit 34 ablaufenden Geräuschunterdrückungsalgorithmus auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals EA und minimieren so dieses.
  • Die Schätzung des mittleren Fehlersignals EA spiegelt mehr als eine Position P in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 wider. Sie kann entweder durch Berechnen mehr als eines Fehlersignals oder durch Berechnen eines mittleren Fehlersignals durchgeführt werden, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall in einem vorgegebenen Abschnitt PQ des Geräuschreduzierungsbereichs 14, wobei der Abschnitt PQ mehr als eine Position P aufweist. Das erste Konzept wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert, das zweite Konzept wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 erläutert. Selbstverständlich werden mehrere Ausführungsformen des jeweiligen Konzepts unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
  • Rückbezug nehmend auf 3 weist die Steuereinheit 10 ferner eine erste Filtereinheit 38 auf, die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal A zu empfangen. Die erste Filtereinheit 38 schätzt ein verschobenes Gegenschallsignal, das allgemein mit A(x) bezeichnet wird, das bezeichnend ist für den Gegenschall an der physikalischen Position x eines der Monitormikrofone 15 der Mikrofon-Reihe 16. Beispielhaft sind die physikalischen Positionen der Monitormikrofone 15 mit x1...x4 bezeichnet. Die entsprechenden verschobenen Gegenschallsignale für diese Positionen x1...x4 sind A(x1), A(x2), A(x3) und A(x4). Das verschobene Gegenschallsignal A(x) stellt das geschätzte Gegenschallsignal an der jeweiligen physikalischen Position der Monitormikrofone 15 dar. Zur Berechnung der einzelnen Signale A(x1), A(x2), A(x3) und A(x4) kann die erste Filtereinheit 38 jeweilige Untereinheiten aufweisen.
  • Darüber hinaus weist die Steuereinheit 10 eine erste Verarbeitungseinheit 39 auf. Die erste Verarbeitungseinheit 39 empfängt die verschobenen Gegenschallsignale A(x) und ein allgemein mit N(x) bezeichnetes Monitorsignal der Monitormikrofone 15, das sich an der physikalischen Position x befindet. Insbesondere empfängt die erste Verarbeitungseinheit 39 die verschobenen Gegenschallsignale A(x1), A(x2), A(x3) und A(x4) und das Monitorsignal N(x1...x4) der Monitormikrofone 15, die sich an Positionen x1...x4 befinden. Die erste Verarbeitungseinheit 39 ist eingerichtet, ein Restsignal zu berechnen, das allgemein mit R(x) gekennzeichnet ist und das eine Differenz zwischen dem Monitorsignal N(x) und dem verschobenen Gegenschallsignal A(x) an der physikalischen Position x des Monitormikrofons 15 ist. Insbesondere berechnet die erste Verarbeitungseinheit 39 die Restsignale R(x1), R(x2), R(x3) und R(x4), die jeweils eine Differenz zwischen A(x1) und N (x1), A(x2) und N(x2), A(x3) und N(x3) und A(x4) und N(x4) sind. Das Restsignal R(x) ist das Restgeräusch an der jeweiligen Position x des Monitormikrofons 15, was das von der Geräuschquelle 6 erzeugte Geräusch abzüglich des Gegenschallsignals an einer jeweiligen Position x bedeutet.
  • Die Restsignale R(x) werden einer zweiten Filtereinheit 40 zugeführt. Die zweite Filtereinheit 40 ist eingerichtet, ein verschobenes Restsignal R(P) zu schätzen, welches das an die Position P des virtuellen Mikrofons verschobene Restsignal R(x) ist. Insbesondere werden Restsignale R(P1)...R(N) für jeweils eine der Positionen P1...PN, insbesondere für alle Positionen P, in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 berechnet.
  • Die Steuereinheit 10 weist ferner eine dritte Filtereinheit 41 auf, die das Gegenschallsignal A empfängt. Die dritte Filtereinheit 41 ist eingerichtet, ein verschobenes Gegenschallsignal zu schätzen, das allgemein mit A(P) gekennzeichnet ist und das bezeichnend für den Gegenschall an der Position P des virtuellen Mikrofons 32 ist. Zur Berechnung jeweils eines der verschobenen Gegenschallsignale A(P1)...A(PN) kann die dritte Filtereinheit 41 jeweilige Untereinheiten aufweisen.
  • Darüber hinaus weist die Steuereinheit 10 eine zweite Verarbeitungseinheit 42 auf, welche die Restsignale R(P) und die verschobenen Gegenschallsignale A(P) jeweils empfängt. Insbesondere empfängt die zweite Verarbeitungseinheit 42 die verschobenen Restsignale R(P1)...R(PN) und die verschobenen Gegenschallsignale A(P1)...A(PN) für jeweils eine der Positionen P1...PN in dem Geräuschreduzierungsbereich 14. Die zweite Verarbeitungseinheit 42 berechnet oder schätzt aus jeweils einem dieser Wertepaare ein Fehlersignal, das allgemein mit E(P) gekennzeichnet werden sollte, für die Position P des virtuellen Mikrofons. Insbesondere wird ein erstes Fehlersignal E(P1) für einen Punkt P1, ein zweites Fehlersignal E(P2) für einen Punkt P2 berechnet, wobei dies bis zur maximalen Anzahl N von Punkten P in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 fortgesetzt wird, was das Fehlersignal E(PN) bedeutet.
  • Der Mittelungseinheit 44 werden alle Fehlersignale E(P1)...E(PN) zugeführt. Aus den Fehlersignalen E(P) berechnet die Mittelungseinheit 44 das mittlere Fehlersignal EA. Das mittlere Fehlersignal EA kann das arithmetische Mittel aller zuvor erwähnten Fehlersignale E(P1), E(P2)...E(PN) sein. Diese Mittelung erfolgt zumindest für die erste und zweite Position P1, P2 der virtuellen Mikrofone. Insbesondere ist die Mittelungseinheit 44 eingerichtet, das mittlere Fehlersignal EA zu berechnen, das der Mittelwert aller Fehlersignale E(P1), E(P2)...E(PN) für alle Positionen P1, P2...PN der virtuellen Mikrofone ist, die sich in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 befinden. Das mittlere Fehlersignal EA wird der dynamischen Einstelleinheit 36 zugeführt, um Parameter der Gegenschall-Filtereinheit 34 zu aktualisieren, was bedeutet, dass die aktualisierten Parameter auf der Grundlage von Information über das mittlere Fehlersignal EA berechnet werden und so das mittlere Fehlersignal EA minimiert wird. Dies führt zu dem Effekt der Minimierung des von der Geräuschquelle 6 in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 erzeugten Hintergrundgeräusches.
  • Die Mittelungseinheit 44 ist insbesondere eingerichtet, das mittlere Fehlersignal EA aus einem arithmetischen Mittelwert der einzelnen Fehlersignale E(P1), E(P2)...E(PN) zu berechnen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Mittelungseinheit 44 des Geräuschreduzierungssystems 20 eingerichtet, das mittlere Fehlersignal EA als ein gewichteter Mittelwert zu berechnen. Dies kann dadurch erfolgen, dass einem oder mehreren der Fehlersignale E(P1), E(P2)...E(PN) eine individuelle Gewichtung oder Gewichtungsfaktor gegeben werden. Bei der Berechnung dieses gewichteten Mittelwerts kann besondere Gewichtung auf einen bestimmten Punkt P gelegt werden, an dem sich ein virtuelles Hauptmikrofon befindet. Falls beispielsweise der Kopf 30 des Fahrgastes in der in 3 dargestellten Position ist, befindet sich der Punkt PX nächstliegend zu dem Ohr des Fahrgastes. Folglich sollte die beste Leistung der Geräuschreduzierung an diesem bestimmten Punkt PX sein. Somit kann der Fehlerfunktion E(PX) für den Punkt PX und das entsprechende virtuelle Mikrofon eine Übergewichtung gegeben werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Fehlerfunktion ein höherer Gewichtungsfaktor gegeben wird als den übrigen Fehlerfunktionen der anderen Punkte P.
  • Die Lokalisierung des Punktes PX, der sich nächstliegend zu dem Ohr des Benutzers befindet, kann beispielsweise durch das Kopfnachführsystem 26 erfolgen. Zu diesem Zweck weist das Kopfnachführsystem 26 (siehe 2) nicht nur die Kameraanordnung, welche die Stereokameras 28 aufweist, sondern auch die Positionserfassungseinheit 46 auf. Die Positionserfassungseinheit 46 ist eingerichtet, eine Position und/oder Ausrichtung des Kopfes 30 des Benutzers in dem Fahrgastbeförderungsbereich 4 zu erfassen. Die Steuereinheit 10 des Geräuschreduzierungssystems 20 ist dann eingerichtet, die Position PX als eine virtuelle Hauptmikrofonposition auszuwählen, die lediglich beispielhaft die mit PX bezeichnete Position ist. Diese Auswahl kann aus der Mehrzahl vorgegebener Positionen P1, P2...PN der virtuellen Mikrofone in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 getroffen werden. Es ist jedoch auch möglich, die Position PX unter Vernachlässigung des Rasters, in dem die übrigen Positionen P1, P2...PN angeordnet sind, zu bestimmen. Insbesondere ist die Hauptmikrofonposition PX die zu einer geschätzten Position eines Ohrs des Benutzers benachbarte Position. Die Mittelungseinheit 44 ist eingerichtet, das Fehlersignal E(PX) dieser virtuellen Hauptmikrofonposition PX bei der Berechnung des mittleren Fehlersignals EA überzugewichten.
  • Es gibt eine weitere Ausführungsform des Geräuschreduzierungssystems 20, die in 4 dargestellt ist. Dieses System 20 weist eine Mikrofon-Reihe 16 mit einem direkten Mikrofon 48 auf. Die Teile und Einheiten des Systems 20 mit den gleichen Bezugsziffern sind bereits unter Bezugnahme auf 3 erläutert worden. Die Anordnung und Funktionalität der Einheiten sind ähnlich. Im Gegensatz zu dem System in 3 ist die Mittelungseinheit 44 eingerichtet, das mittlere Fehlersignal EA zu berechnen, indem ferner ein direktes Restsignal R(xd) des direkten Mikrofons 48 in Betracht gezogen wird.
  • Insbesondere ist die erste Filtereinheit 38 eingerichtet, ein verschobenes direktes Gegenschallsignal A(xd) zu schätzen. Dieses Signal A(xd) ist bezeichnend für den Gegenschall an der physikalischen Position xd des direkten Monitormikrofons 48. Ferner ist die erste Verarbeitungseinheit 39 eingerichtet, das verschobene direkte Gegenschallsignal A(xd) und direkte Monitorsignal N(xd) des direkten Monitormikrofons 48 zu empfangen. Die Einheit berechnet aus der Differenz des direkten Monitorsignals N(xd) und des verschobenen direkten Gegenschallsignals A (xd) ein direktes Restsignal R(xd) für die Position xd des direkten Monitormikrofons 48. Die zweite Filtereinheit 40 und die zweite Verarbeitungseinheit 42 umgehen das direkte Restsignal R(xd). Die Mittelungseinheit 44 berechnet aus dem Mittelwert der Fehlersignale R(P1)...R(PN) für die Positionen P1...PN in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 das mittlere Fehlersignal EA, indem ferner das direkte Restsignal R(xd) in Betracht gezogen wird. Indem ferner das direkte Restsignal R(xd) in Betracht gezogen wird, wird die Stabilität der Geräuschunterdrückung in dem Geräuschreduzierungsbereich 14 verbessert.
  • 5 zeigt ein Geräuschreduzierungssystem 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Einheiten dieser Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern wie in den 3 und 4 werden nicht wiederholt erläutert. Die Steuereinheit 10 weist eine Mittelungseinheit 44 auf, die im Gegensatz zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Monitorsignalen N(X) der sich an unterschiedlichen physikalischen Positionen x befindlichen Monitormikrofone 15 zu empfangen und ein Bereich-Monitorsignal N(xq) zu schätzen. Dieses Bereich-Monitorsignal N(xq) ist bezeichnend für ein durch die Monitormikrofone 15 für einen vorgegebenen Bereich xq der Monitormikrofone 15 eingefangenes Fehlersignal. Die erste Filtereinheit 38 ist eingerichtet, das Gegenschallsignal A zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal A(xq) zu schätzen. Dieses Signal ist bezeichnend für den Gegenschall in dem vorgegebenen Bereich xq. Die erste Verarbeitungseinheit 39 empfängt das verschobene Bereich-Gegenschallsignal A(xq) und das Bereich-Monitorsignal N(xq). Die erste Verarbeitungseinheit 39 berechnet ein Bereich-Restsignal R(xq), das die Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal N(xq) und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal A(xq) ist. Die zweite Filtereinheit 40 empfängt das Bereich-Restsignal R(xq) und schätzt ein verschobenes Bereich-Restsignal R(PQ). Das verschobene Bereich-Restsignal R(PQ) ist das in einen vorgegebenen virtuellen Bereich PQ verschobene Bereich-Restsignal R(xq), der mehr als eine Position P der virtuellen Mikrofone 32 aufweist. Der vorgegebene virtuelle Bereich PQ ist beispielhaft als ein Teilbereich oder Abschnitt des Geräuschreduzierungsbereichs 14 dargestellt.
  • Die dritte Filtereinheit 41 empfängt das Gegenschallsignal A und schätzt ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal A(PQ), das bezeichnend für den Gegenschall in dem vorgegebenen virtuellen Bereich PQ ist. Die Mittelungseinheit 44 weist ferner die zweite Verarbeitungseinheit 42 auf, die eingerichtet ist, das verschobene Bereich-Restsignal R(PQ) und das verschobene Bereich-Gegenschallsignal A(PQ) zu empfangen. Die zweite Verarbeitungseinheit 42 schätzt ferner das Fehlersignal E(PQ) für den vorgegebenen virtuellen Bereich PQ als das mittlere Fehlersignal EA. Das mittlere Fehlersignal EA wird wiederum zu der dynamischen Einstelleinheit 36 rückgekoppelt, um den Parameter der Gegenschall-Einheit 34 anzupassen oder zu optimieren.
  • Das Konzept der Bereich-Berechnung des Monitorsignals N, des Restsignals R und des Gegenschallsignals A kann auch ergänzt werden, indem ferner das Signal eines direkten Mikrofons 48 in Betracht gezogen wird. Dies wird unter Bezugnahme auf die Ausführungsform in 6 erläutert.
  • Einheiten der in 6 gezeigten Ausführungsform, die mit den gleichen Bezugsziffern wie in 5 versehen sind, werden nicht wiederholt erläutert. Im Gegensatz zu der Ausführungsform in 5 empfängt die Mittelungseinheit 44 die Monitorsignale von den Monitormikrofonen 15, die sich an den Positionen x1...x3 befinden, und von dem direkten Monitormikrofon 48. Eines der Monitormikrofone 15 kann als direktes Mikrofon 48 ausgewählt sein, das sich an der Position xd befinden sollte. Somit weist das direkte Monitorsignal N Signale der die Monitormikrofon-Reihe 16 bildenden Monitormikrofone 14 auf und zusätzlich zu dem Signal des an der Position xd befindlichen direkten Mikrofons 48 werden die Signale mit N(x1...x3, xd) bezeichnet.
  • Die Mittelungseinheit 44 berechnet aus diesem Signal das Bereich-Monitorsignal N(xq), wobei die Signale der beispielsweise an Positionen x1 ...x3 befindlichen Monitormikrofone 15 in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus gibt die Mittelungseinheit 44 das direkte Monitorsignal N(xd) an die erste Verarbeitungseinheit 39 weiter. An der ersten Verarbeitungseinheit 39 wird, wie bereits unter Bezugnahme auf die in 5 gezeigte Ausführungsform erläutert wurde, eine Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal N(xq) und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal A(xq) berechnet und von der zweiten Filtereinheit 40 als das Bereich-Restsignal R(xq) weiterverarbeitet. Die weitere Arbeitsweise der dritten Filtereinheit 41 und der zweiten Differentialeinheit 42 ist ähnlich der Ausführungsform in 5. Im Gegensatz zu dieser Ausführungsform ist die erste Verarbeitungseinheit 39 ferner eingerichtet, ein direktes Restsignal R(xd) aus einer Differenz des direkten Monitorsignals N(xd) und des verschobenen direkten Gegenschallsignals A(xd) zu berechnen. Dieses direkte Restsignal R(xd) umgeht die zweite Filtereinheit 40 und die zweite Differenzialeinheit 42 und wird der Mittelungseinheit 44 direkt zugeführt. Der Mittelungseinheit 44 ist eingerichtet, das mittlere Fehlersignal EA zu berechnen, das ein Mittelwert des Fehlersignals für den vorgegebenen virtuellen Bereich E(PQ) und des direkten Restsignals R(xd) ist.
  • Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt werden. Innerhalb des Umfangs der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ bezeichnet sind, als optionale Merkmale zu verstehen.
  • Bezugszeichentabelle
    • 2
    Fahrzeug
    4
    Fahrgastbeförderungsbereich
    6
    Geräuschquelle
    8
    Referenzsensor
    10
    Steuereinheit
    12
    Schallgeber
    14
    Geräuschreduzierungsbereich
    14a
    linker Geräuschreduzierungsbereich
    14b
    rechter Geräuschreduzierungsbereich
    15
    Monitormikrofon
    16
    Monitormikrofon-Reihe
    20
    Geräuschreduzierungssystem
    22
    Sitz
    24
    Kopfstütze
    16
    Kopfnachführsystem
    28
    Stereokameras
    30
    Kopf
    32
    virtuelles Mikrofon
    34
    Gegenschall-Einheit
    36
    dynamische Einstelleinheit
    38
    erste Filtereinheit
    39
    erste Verarbeitungseinheit
    40
    zweite Filtereinheit
    41
    dritte Filtereinheit
    42
    zweite Verarbeitungseinheit
    44
    Mittelungseinheit
    46
    Positionserfassungseinheit
    48
    direktes Monitormikrofon
    50
    Bandpasseinheit
    S
    Geräuschsignal
    A
    Gegenschallsignal
    N
    Monitorsignal
    R
    Restsignal
    E
    Fehlersignal
    P
    virtuelle Mikrofonposition
    PQ
    vorgegebener virtueller Bereich
    EA
    mittleres Fehlersignal
    PX
    virtuelle Hauptmikrofonposition
    ED
    direktes Fehlersignal
    x
    physikalische Mikrofonposition
    xq
    vorgegebener Bereich
    A(x)
    verschobenes Gegenschallsignal
    A(xd)
    verschobenes direktes Gegenschallsignal
    A(xq)
    verschobenes Bereich-Gegenschallsignal
    N(x)
    Monitorsignal
    N(xd)
    direktes Monitorsignal
    N(xq)
    Bereich-Monitorsignal
    R(x)
    Restsignal
    R(xd)
    direktes Restsignal
    R(xq)
    Bereich-Restsignal
    R(P)
    verschobenes Restsignal
    R(PQ)
    verschobenes Bereich-Restsignal
    A(P)
    verschobenes Gegenschallsignal
    A(PQ)
    verschobenes Bereich-Gegenschallsignal
    E(P)
    Fehlersignal für Punkt P
    E(PQ)
    Fehlersignal für den virtuellen Bereich PQ
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5381485 [0006]
    • EP 3435372 A1 [0010]
    • WO 2020047286 A1 [0010]

Claims (27)

  1. Geräuschreduzierungssystem (20) zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle (6) in einem Geräuschreduzierungsbereich (14) in einem Fahrgastbeförderungsbereich (4) eines Fahrzeugs (2) erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System (20) eine Steuereinheit (10), einen Referenzsensor (8) zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle (6), einen Schallgeber (12) zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches und eine Monitormikrofon-Reihe (16) mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen (15) aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe (16) zu dem Geräuschreduzierungsbereich (14) benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle (6) ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber (12) ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen, wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit (10) implementiert ist, die dazu eingerichtet ist, ein Fehlersignal (E(P)) an einer Position (P) eines virtuellen Mikrofons (32) zu schätzen, wobei das virtuelle Mikrofon (32) sich in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) befindet und das Fehlersignal bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position (P) des virtuellen Mikrofons (32), wobei die Steuereinheit (10) ferner eine Gegenschall-Einheit (34) zur Erzeugung eines Gegenschallsignals (A) zum Ansteuern des Schallgebers (12) aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) ferner eine Mittelungseinheit (44), die eingerichtet ist, ein mittleres Fehlersignal (EA) zu berechnen, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position (P) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14), und eine dynamische Einstelleinheit (36) aufweist, die eingerichtet ist, Parameter der Gegenschall-Einheit (34) auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals (EA) zu aktualisieren und so das mittlere Fehlersignal (EA) zu minimieren.
  2. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 1, wobei sich eine Mehrzahl von Positionen (P1...PN) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) befindet und die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, mindestens ein erstes Fehlersignal (E(P1)) für ein an einer ersten Position (P1) befindliches virtuelles Mikrofon (32) und ein zweites Fehlersignal (E(P2)) für ein an einer zweiten Position (P2) befindliches virtuelles Mikrofon (32) zu schätzen, und die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) aus mindestens dem ersten und dem zweiten Fehlersignal (E(P1), E(P2)) zu berechnen.
  3. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 2, wobei die Mittelungseinheit (44) ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) zu berechnen, das ein arithmetischer Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals (E(P1), E(P2)) ist.
  4. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 2, wobei die Mittelungseinheit (44) ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) zu berechnen, das ein gewichteter Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals (E(P1), E(P2)) ist.
  5. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 4, ferner aufweisend eine Positionserfassungseinheit (46), die eingerichtet ist, eine Position und/oder Ausrichtung eines Kopfes (30) eines Fahrgastes zu erfassen und eine Position eines Ohrs eines Fahrgastes in dem Fahrgastbeförderungsbereich (4) zu schätzen, wobei die Steuereinheit (10) ferner eingerichtet ist, eine Hauptposition (PX) der Mehrzahl von Positionen (P1...PN) auszuwählen, die zu der geschätzten Position des Ohrs des Fahrgastes benachbart ist, wobei die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, das Fehlersignal (E(PX)) an der Hauptposition (PX) bei der Berechnung des mittleren Fehlersignals (EA) überzugewichten.
  6. Geräuschreduzierungssystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit (10) aufweist: eine erste Filtereinheit (38), die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal (A) zu empfangen und ein verschobenes Gegenschallsignal (A(x)) zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall an einer physikalischen Position (x) eines der Monitormikrofone (15) der Monitormikrofon-Reihe (16), eine erste Verarbeitungseinheit (39), die eingerichtet ist, das verschobene Gegenschallsignal (A(x)) und ein Monitorsignal (N(x)) des an der physikalischen Position (x) befindlichen Monitormikrofons (15) zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) eingerichtet ist, ein Restsignal (R(x)) zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem Monitorsignal (N(x)) und dem verschobenen Gegenschallsignal (A(x)) an der physikalischen Position (x) des Monitormikrofons (15) ist, eine zweite Filtereinheit (40), die eingerichtet ist, ein Restsignal (R(x)) zu empfangen und ein verschobenes Restsignal (R(P) zu schätzen, welches das an die Position (P) des virtuellen Mikrofons (32) verschobene Restsignal (R(x)) ist, eine dritte Filtereinheit (41), die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal (A) zu empfangen und ein verschobenes Gegenschallsignal (A(P)) zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall an der Position (P) des virtuellen Mikrofons (32), eine zweite Verarbeitungseinheit (42), die eingerichtet ist, das verschobene Restsignal (R(P)) und das verschobene Gegenschallsignal (A(P)) zu empfangen und das Fehlersignal (E(P)) für die Position (P) des virtuellen Mikrofons (32) durch Addition des verschobenen Restsignals (R(P)) und des verschobenen Gegenschallsignals (A(P)) zu schätzen.
  7. Geräuschreduzierungssystem (20) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 in Kombination mit Anspruch 6, wobei die erste Filtereinheit (38), die erste Verarbeitungseinheit (39), die zweite Filtereinheit (40), die dritte Filtereinheit (41) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) eingerichtet sind, die jeweiligen Signale für mindestens die erste und zweite Position (P1, P2), insbesondere für alle Positionen (P1...PN) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14), zu berechnen und zu schätzen.
  8. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 1, wobei die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, ein mittleres Fehlersignal (EA) zu berechnen, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall in einem vorgegebenen Bereich (PQ) des mehr als eine Position (P) aufweisenden Geräuschreduzierungsbereichs (14).
  9. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 8, wobei die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Monitorsignalen (N(x)) von an verschiedenen physikalischen Positionen (x) befindlichen Monitormikrofonen (15) zu empfangen und ein Bereich-Monitorsignal (N(xq)) zu schätzen, das bezeichnend ist für ein von den Monitormikrofonen (15) für einen vorgegebenen Bereich (xq) der Monitormikrofone (15) eingefangenes Monitorsignal, wobei die Steuereinheit (10) aufweist: eine erste Filtereinheit (38), die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal (A) zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen Bereich (xq), eine erste Verarbeitungseinheit (39), die eingerichtet ist, das verschobene Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) und das Bereich-Monitorsignal (N(xq)) zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) eingerichtet ist, ein Bereich-Restsignal (R(xq)) zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal (N(xq)) und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) ist, eine zweite Filtereinheit (40), die eingerichtet ist, ein Bereich-Restsignal (R(xq)) zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Restsignal (R(PQ)) zu schätzen, welches das in einen vorgegebenen mehr als eine Position (P) eines virtuellen Mikrofons (32) aufweisenden virtuellen Bereich (PQ) verschobene Bereich-Restsignal (R(xq)) ist, eine dritte Filtereinheit (41), die eingerichtet ist, das Gegenschallsignal (A) zu empfangen und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal (A(PQ)) zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ), und die Mittelungseinheit (44) weist ferner eine zweite Verarbeitungseinheit (42) auf, die eingerichtet ist, das verschobene Bereich-Restsignal (R(PQ)) und das verschobene Bereich-Gegenschallsignal (A(PQ)) zu empfangen und das Fehlersignal (E(PQ)) für den vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ) als das mittlere Fehlersignal (EA) durch Addition des verschobenen Bereich-Restsignals (R(PQ)) und des verschobenen Bereich-Gegenschallsignals (A(PQ)) zu schätzen.
  10. Geräuschreduzierungssystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Monitormikrofon-Reihe (16) ferner ein direktes Monitormikrofon (48) aufweist und die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) zu berechnen, indem ein direktes Restsignal (R(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) ferner in Betracht gezogen wird.
  11. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 6, wobei die erste Filtereinheit (38) ferner eingerichtet ist, ein verschobenes direktes Gegenschallsignal (A(xd)) zu schätzen, das bezeichnend ist für den Gegenschall an einer physikalischen Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48), die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner eingerichtet ist, das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) eingerichtet ist, ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die zweite Filtereinheit (40) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) eingerichtet sind, das direkte Restsignal (R(xd)) zu umgehen, und die Mittelungseinheit 44 ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) zu berechnen, das ein Mittelwert des mindestens einen Fehlersignals (E(P)) für eine Position (P) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) und des direkten Restsignals R(xd) ist.
  12. Geräuschreduzierungssystem (20) nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 9, wobei die Mittelungseinheit (44) eingerichtet ist, ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) zu umgehen, die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner eingerichtet ist, das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) eingerichtet ist, ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner eingerichtet ist, das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) zu empfangen, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) eingerichtet ist, ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) zu berechnen, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die zweite Filtereinheit (40) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) eingerichtet sind, das direkte Restsignal (R(xd)) zu umgehen, und die Mittelungseinheit 44 ferner eingerichtet ist, das mittlere Fehlersignal (EA) zu berechnen, das ein Mittelwert des Fehlersignals (E(PQ)) für den vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ) und des direkten Restsignals R(xd) ist.
  13. Geräuschunterdrückungssystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) ferner mindestens eine Bandpasseinheit (50) aufweist, die eingerichtet ist, einen Bandpassfilter auf das mittlere Fehlersignal (EA) und/oder auf ein von dem Referenzsensor (8) aufgenommenes Geräuschsignal (S) zum Erfassen des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle (6) anzuwenden.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Geräuschreduzierungssystem (20) zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle (6) in einem Geräuschreduzierungsbereich (14) in einem Fahrgastbeförderungsbereich (4) eines Fahrzeugs (2) erzeugtem Hintergrundgeräusch, wobei das System (20) eine Steuereinheit (10), einen Referenzsensor (8) zur Erfassung des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle (6), einen Schallgeber (12) zur Erzeugung von Gegenschall zur Überlagerung des Gegenschalles mit dem Hintergrundgeräusch in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) zur aktiven Reduzierung des Hintergrundgeräusches, und eine Monitormikrofon-Reihe (16) mit einer Mehrzahl von Monitormikrofonen (15) aufweist, wobei die Monitormikrofon-Reihe (16) zu dem Geräuschreduzierungsbereich (14) benachbart angeordnet und eingerichtet ist, von der Geräuschquelle (6) ausgesendetes Hintergrundgeräusch und von dem Schallgeber (12) ausgesendeten Gegenschall aufzunehmen, wobei ein virtueller Abtast-Algorithmus in der Steuereinheit (10) implementiert ist, die dadurch ein Fehlersignal (E(P)) an einer Position (P) eines virtuellen Mikrofons (32) schätzt, wobei das virtuelle Mikrofon (32) sich in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) befindet und das Fehlersignal (E(P)) bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an der Position (P) des virtuellen Mikrofons (32), die Steuereinheit (10) ferner eine Gegenschall-Einheit (34) zur Erzeugung eines Gegenschallsignals (A) zum Ansteuern des Schallgebers (12) aufweist, so dass er den Gegenschall erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) ferner eine Mittelungseinheit (44), die ein mittleres Fehlersignal (EA) berechnet, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall an mehr als einer Position (P) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14), und eine dynamische Einstelleinheit (36) aufweist, die Parameter der Gegenschall-Einheit (34) auf der Grundlage des mittleren Fehlersignals (EA) aktualisiert und so das mittlere Fehlersignal (EA) minimiert.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich eine Mehrzahl von Positionen (P1...PN) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) befindet und die Steuereinheit (10) mindestens ein erstes Fehlersignal (E(P1)) für ein an einer ersten Position (P1) befindliches virtuelles Mikrofon (32) und ein zweites Fehlersignal für ein an einer zweiten Position (P2) befindliches virtuelles Mikrofon (32) schätzt, und die Mittelungseinheit (44) das mittlere Fehlersignal (EA) aus mindestens dem ersten und dem zweiten Fehlersignal (E(P1), E(P2)) berechnet.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Mittelungseinheit (44) ferner das mittlere Fehlersignal (EA) berechnet, das ein arithmetischer Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals (E(P1), E(P2)) ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Mittelungseinheit (44) das mittlere Fehlersignal (EA) berechnet, das ein gewichteter Mittelwert des mindestens ersten und zweiten Fehlersignals (E(P1), E(P2)) ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Geräuschreduzierungssystem (20) ferner eine Positionserfassungseinheit (46) aufweist, die eine Position und/oder Ausrichtung eines Kopfes (30) eines Fahrgastes erfasst und eine Position eines Ohrs eines Fahrgastes in dem Fahrgastbeförderungsbereich (4) schätzt, wobei die Steuereinheit (10) ferner eine Hauptposition (PX) der Mehrzahl von Positionen (P1...PN) auswählt, die zu der geschätzten Position des Ohrs des Fahrgastes benachbart ist, wobei die Mittelungseinheit (44) das Fehlersignal (E(PX)) an der Hauptposition (PX) bei der Berechnung des mittleren Fehlersignals (EA) übergewichtet.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Steuereinheit (10) aufweist: eine erste Filtereinheit (38), die das Gegenschallsignal (A) empfängt und ein verschobenes Gegenschallsignal (A(x)) schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall an einer physikalischen Position (x) eines der Monitormikrofone (15) der Monitormikrofon-Reihe (16), eine erste Verarbeitungseinheit (39), die das verschobene Gegenschallsignal (A(x)) und ein Monitorsignal (N(x)) des an der physikalischen Position (x) befindlichen Monitormikrofons (15) empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) ein Restsignal (R(x)) berechnet, das eine Differenz zwischen dem Monitorsignal (N(x)) und dem verschobenen Gegenschallsignal (A(x)) an der physikalischen Position (x) des Monitormikrofons (15) ist, eine zweite Filtereinheit (40), die das Restsignal (R(x)) empfängt und ein verschobenes Restsignal (R(P) schätzt, welches das an die Position (P) des virtuellen Mikrofons (32) verschobene Restsignal (R(x)) ist, eine dritte Filtereinheit (41), die das Gegenschallsignal (A) empfängt und ein verschobenes Gegenschallsignal (A(P)) schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall an der Position (P) des virtuellen Mikrofons (32), eine zweite Verarbeitungseinheit (42), die das verschobene Restsignal (R(P)) und das verschobene Gegenschallsignal (A(P)) empfängt und das Fehlersignal (E(P)) für die Position (P) des virtuellen Mikrofons (32) durch Addieren des verschobenen Restsignals (R(P)) und des verschobenen Gegenschallsignals (A(P)) schätzt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18 in Kombination mit Anspruch 19, wobei die erste Filtereinheit (38), die erste Verarbeitungseinheit (39), die zweite Filtereinheit (40), die dritte Filtereinheit (41) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) die jeweiligen Signale für mindestens die erste und zweite Position (P1, P2), insbesondere für alle Positionen (P1...PN) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14), berechnet und schätzt.
  21. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Mittelungseinheit (44) ein mittleres Fehlersignal (EA) berechnet, das bezeichnend ist für eine Differenz zwischen dem Hintergrundgeräusch und dem Gegenschall in einem vorgegebenen Bereich (PQ) des mehr als eine Position (P) aufweisenden Geräuschreduzierungsbereichs (14).
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Mittelungseinheit (44) eine Mehrzahl von Monitorsignalen (N(x)) von an verschiedenen physikalischen Positionen (x) befindlichen Monitormikrofonen (15) empfängt und ein Bereich-Monitorsignal (N(xq)) schätzt, das bezeichnend ist für ein von den Monitormikrofonen (15) für einen vorgegebenen Bereich (xq) der Monitormikrofone (15) eingefangenes Fehlersignal, wobei die Steuereinheit (10) aufweist: eine erste Filtereinheit (38), die das Gegenschallsignal (A) empfängt und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen Bereich (xq). eine erste Verarbeitungseinheit (39), die das verschobene Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) und das Bereich-Monitorsignal (N(xq)) empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) ein Bereich-Restsignal (R(xq)) berechnet, das eine Differenz zwischen dem Bereich-Monitorsignal (N(xq)) und dem verschobenen Bereich-Gegenschallsignal (A(xq)) ist, eine zweite Filtereinheit (40), die ein Bereich-Restsignal (R(xq)) empfängt und ein verschobenes Bereich-Restsignal (R(PQ) schätzt, welches das in einen vorgegebenen mehr als eine Position (P) eines virtuellen Mikrofons (32) aufweisenden virtuellen Bereich (PQ) verschobene Restsignal (R(x)) ist, eine dritte Filtereinheit (41), die das Gegenschallsignal (A) empfängt und ein verschobenes Bereich-Gegenschallsignal (A(PQ)) schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall in dem vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ), und die Mittelungseinheit (44) weist ferner eine zweite Verarbeitungseinheit (42) auf, die das verschobene Bereich-Restsignal (R(PQ)) und das verschobene Bereich-Gegenschallsignal (A(PQ)) empfängt und das Fehlersignal (E(PQ)) für den vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ) als das mittlere Fehlersignal (EA) durch Addieren des verschobenen Bereich-Restsignals (R(PQ)) und des verschobenen Bereich-Gegenschallsignals (A(PQ)) schätzt.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei die Monitormikrofon-Reihe (16) ferner ein direktes Monitormikrofon (48) aufweist und die Mittelungseinheit (44) das mittlere Fehlersignal (EA) berechnet, indem ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) des direkten Monitormikrofons in Betracht gezogen wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 23 in Kombination mit Anspruch 19, wobei die erste Filtereinheit (38) ferner ein verschobenes direktes Gegenschallsignal (A(xd)) schätzt, welches bezeichnend ist für den Gegenschall an einer physikalischen Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48), die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die zweite Filtereinheit (40) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) das direkte Restsignal (R(xd)) umgehen und die Mittelungseinheit (44) das mittlere Fehlersignal (EA) berechnet, das ein Mittelwert des mindestens einen Fehlersignals (E(P)) für eine Position (P) in dem Geräuschreduzierungsbereich (14) und des direkten Restsignals R(xd) ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 23 in Kombination mit Anspruch 22, wobei die Mittelungseinheit (44) ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) umgeht, die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner das verschobene direkte Gegenschallsignal (A(xd)) und ein direktes Monitorsignal (N(xd)) des direkten Monitormikrofons (48) empfängt, wobei die erste Verarbeitungseinheit (39) ferner ein direktes Restsignal (R(xd)) berechnet, das eine Differenz zwischen dem direkten Monitorsignal (N(xd)) und dem verschobenen direkten Gegenschallsignal (A(xd)) an der Position (xd) des direkten Monitormikrofons (48) ist, die zweite Filtereinheit (40) und die zweite Verarbeitungseinheit (42) das direkte Restsignal (R(xd)) umgehen und die Mittelungseinheit 44 ferner das mittlere Fehlersignal (EA) berechnet, das ein Mittelwert des Fehlersignals (E(PQ)) für den vorgegebenen virtuellen Bereich (PQ) und des direkten Restsignals R(xd) ist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, wobei die Steuereinheit (10) ferner mindestens eine Bandpasseinheit (50) aufweist, die einen Bandpassfilter auf das mittlere Fehlersignal (EA) und/oder auf ein von dem Referenzsensor (8) aufgenommenes Geräuschsignal (S) zum Erfassen des Hintergrundgeräusches der Geräuschquelle (6) anwendet.
  27. Verwendung eines Geräuschreduzierungssystems (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur aktiven Kompensierung von durch eine Geräuschquelle (6) in einem Geräuschreduzierungsbereich (14) in einem Fahrgastbeförderungsbereich (4) eines Fahrzeugs (2) erzeugtem Hintergrundgeräusch, insbesondere in einem Nutzfahrzeug, ferner insbesondere in einem Baufahrzeug.
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