DE4308923A1 - Active noise reduction system for vehicle passenger compartment - uses control noise sources for adaptive noise cancellation under control of detected residual noise level - Google Patents

Active noise reduction system for vehicle passenger compartment - uses control noise sources for adaptive noise cancellation under control of detected residual noise level

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DE4308923A1
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Kazuhiro Doi
Kenichiro Muraoka
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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur aktiven Verringerung von Geräuschen, die von Geräuschquellen in einen Raum übertragen werden, durch Erzeugen von Steue­ rungsgeräuschen für eine Interferenz mit den übertragenen Geräuschen.
Zum Beispiel legt das britische Patent Nr. 21 49 614, das am 12. Juni 1985 veröffentlicht wurde, eine herkömmliche Geräuschverringerungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrgast­ abteilen von Flugzeugen oder anderen geschlossenen Räumen offen. Die herkömmliche Geräuschverringerungsvorrichtung ist anwendbar zur Reduktion von Geräuschen, die von einer einzi­ gen Geräuschquelle mit einer Fundamentalfrequenz f0 und ih­ ren höheren harmonischen f1 bis fn übertragen werden. Die Geräuschquelle ist ein Motor oder dergleichen, der außerhalb des geschlossenen Raumes angeordnet ist. Eine Mehrzahl von Mikrophonen ist an verschiedenen Stellen innerhalb des Rau­ mes zum Feststellen der darauf wirkenden Schalldrücke ange­ ordnet. Um Steuerungsgeräusche zur Interferenz mit den über­ tragenen Geräuschen zu bilden, ist eine Mehrzahl von Laut­ sprechern an verschiedenen Stellen innerhalb des Raumes an­ geordnet. Die Lautsprecher werden von Treibersignalen mit Frequenzen mit zu den Frequenzen f0 bis fn der übertragenen Geräusche umgekehrten Phasen angetrieben, um die übertrage­ nen Geräusche auszulöschen. Ein "WIDROW LMS"-Algorithmus, der für mehrfache Kanäle entwickelt wurde, wird zum Treiben der Lautsprecher verwendet. Der "WIDROW LMS"-Algorithmus ist in einem 1975 in PROCEEDINGS OF THE IEEE, Band 63, Seite 1692 mit dem Titel "Adaptive Noise Cancellation: Principles and Applications" erschienenen Artikel beschrieben. Der "WIDROW LMS"-Algorithmus, der für mehrfache Kanäle entwic­ kelt wurde, ist in einem 1987 in IEEE TRANS. ACOUST., SPEECH, SIGNAL PROCESSING, Band ASSP-35, Seiten 1423-1434 mit dem Titel "A MULTIPLE ERROR LMS ALGORITHM AND ITS APPLI­ CATION TO THE ACTIVE CONTROL OF SOUND AND VIBRATION" veröf­ fentlichten Artikel beschrieben.
Der LMS-Algorithmus (Algorithmus der kleinsten Quadrate) ist einer von zur Verwendung bei der Auffrischung von Fil­ terkoeffizienten in adaptiven, digitalen Filtern geeigneten Algorithmen. Zum Beispiel werden in einem sogenannten Mehr­ fach-Fehler-gefilterten-X-LMS-Algorithmus alle Übertragungsfunktionsfilter, die nach den Übertragungsfunk­ tionen zwischen den Lautsprechern und den Mikrophonen model­ liert sind, für alle Lautsprecher-Mikrophon-Kombinationen eingestellt. Die Filterkoeffizienten jedes der digitalen Filter mit variablen Filterkoeffizienten werden derart auf­ gefrischt, daß der Wert einer vorgegebenen Leistungsfunk­ tion, die auf der Basis der Restgeräuschpegel, die von den jeweiligen Mikrophonen festgestellt werden, berechnet wird, reduziert wird.
Die herkömmliche, aktive Geräuschverringerungsvorrich­ tung ist auf der Annahme aufgebaut, daß das Filter die aku­ stische Übertragungscharakteristik zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon genau angibt. Es ist daher unmöglich, die Geräusche zu verringern, wenn es einen großen Unterschied zwischen der durch das Filter dargestellten, akustischen Übertragungscharakteristik und der akustischen Übertra­ gungscharakteristik des tatsächlichen physikalischen Raumes gibt.
Das Japanische Patent Kokai Nr. 3-2 59 722 legt eine wei­ tere aktive Geräuschverringerungsvorrichtung offen, die bei einem Kühlschrank angewendet wird. Die aktive Geräuschver­ ringerungsvorrichtung verwendet ein Mikrophon zum Messen des Schalldrucks an einer vorgegebenen Stelle in dem Kühlschrank und einen Lautsprecher zum Erzeugen eines Steuerungsge­ räuschs zum Löschen der von dem in dem Kühlschrank verwende­ ten Kompressor erzeugten Geräusche, bevor diese Geräusche nach außen abgestrahlt werden. Die Erzeugung der Steuerungs­ geräusche basiert auf dem Betriebszustand des Kompressors. Jedes Mal, wenn der Kompressor anhält, wird ein Identifika­ tionsgeräusch erzeugt, um die akustische Übertragungscharak­ teristik zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon zu mes­ sen. Die gemessene akustische Übertragungscharakteristik wird zur Identifizierung des Filters verwendet. Jedoch kann diese herkömmliche aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nicht direkt bei einem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs ver­ wendet, da der Identifikationsschall für die Passagiere lä­ stig ist. Zusätzlich ändern sich die Temperatur und die Feuchtigkeit sehr stark in kurzer Zeit in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs. Dies bewirkt eine Abweichung der durch das Filter dargestellten, akustischen Übertragungscharakteristik von der tatsächlichen, akustischen Übertragungscharakteri­ stik des tatsächlichen, physikalischen Raumes, auch wenn der Filterkoeffizient jedes Mal aufgefrischt wird, wenn der Mo­ tor stoppt. Die Abweichung wird mit der Zeit zunehmen.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Geräuschverringerungsvorrichtung zur Verfü­ gung zu stellen, die eine gute Geräuschsteuerung über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten kann, ohne irgendjemanden in dem zu überwachenden Raum zu belästigen.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die in den bei­ gefügten Patentansprüchen definierte Vorrichtung gelöst. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur aktiven Verringerung von Geräuschen, die von einer Geräusch­ quelle in einen Raum übertragen werden, bereitgestellt. Die aktive Geräuschverringerungsvorrichtung umfaßt Steuerungsge­ räuschquellen zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Raum, Restgeräuschdetektionsvorrichtungen zum Feststellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Raum, Geräuscherzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtungen zum Fest­ stellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräuschquelle zum Erzeugen eines Referenzsignals, eine Signalverarbei­ tungsvorrichtung zum Filtern des Referenzsignals entspre­ chend einer akustischen Übertragungsfunktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvor­ richtungen, aktive Steuerungsvorrichtungen zum Antreiben der Steuerungsgeräuschquellen zum Verringern der Geräusche in dem Raum basierend auf dem Referenzsignal und den Restge­ räuschen, Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrichtungen zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Raum, Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs, das dem festgestellten Rest­ geräuschpegel in dem Raum entspricht, und Auffrischungsvor­ richtungen zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharak­ teristik zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen basierend auf dem Iden­ tifikationsgeräusch und den Restgeräuschen, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozesses der Signalverarbeitungsvor­ richtung aufzufrischen.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur aktiven Verringerung von Ge­ räuschen, die von einer Geräuschquelle in einen Raum über­ tragen werden, bereitgestellt. Die aktive Geräuschverringe­ rungsvorrichtung umfaßt Steuerungsgeräuschquellen zum Erzeu­ gen von Steuerungsgeräuschen in dem Raum, Restgeräuschdetek­ tionsvorrichtungen zum Feststellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Raum, Geräuscherzeugungs-Zu­ standsdetektionsvorrichtungen zum Feststellen des Ge­ räuscherzeugungszustands der Geräuschquelle zum Erzeugen ei­ nes Referenzsignals, Signalerzeugungsvorrichtungen zum Er­ zeugen von Treibersignalen zum Antreiben der Steuerungsge­ räuschquellen basierend auf dem Referenzsignal, eine Signal­ verarbeitungsvorrichtung zum Filtern des Referenzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungsfunktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetekti­ onsvorrichtungen, Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Prozesses der Signalerzeugungsvorrichtungen ba­ sierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbei­ tungsvorrichtung verarbeiteten Referenzsignal resultiert, um die Geräusche in dem Raum zu reduzieren, Identifikationsge­ räusch-Erzeugungsvorrichtungen zum Erzeugen eines Identifi­ kationsgeräuschs mit einer spektralen Verteilung ähnlich der spektralen Verteilung der von der Geräuschquelle übertrage­ nen Geräusche, Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrich­ tungen zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Raum, Verstärkungseinstellungsvorrichtungen zum Einstel­ len der Verstärkung des Identifikationssignals basierend auf dem festgestellten Hintergrundgeräuschpegel, Signalüberlage­ rungsvorrichtungen zum Überlagern des Identifikationssignals mit der eingestellten Verstärkung über die Treibersignale, die von den Signalerzeugungsvorrichtungen erzeugt werden, um Signale für die Steuerungsgeräuschquellen zu erzeugen, und Auffrischungsvorrichtungen zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steuerungsgeräusch­ quellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen basie­ rend auf dem Identifikationssignal mit der eingestellten Verstärkung und den Restgeräuschen in dem Raum, wenn die Steuerungsgeräuschquellen von den von den Signalüberlage­ rungsvorrichtungen erzeugten Signalen angetrieben werden, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozesses der Signalverar­ beitungsvorrichtung aufzufrischen.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur aktiven Verringerung von Ge­ räuschen, die von einer Geräuschquelle in ein Fahrgastabteil eines Fahrzeugs übertragen werden, bereitgestellt. Die ak­ tive Geräuschverringerungsvorrichtung umfaßt Steuerungsge­ räuschquellen zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Restgeräuschdetektionsvor­ richtungen zum Feststellen von Restgeräuschen an vorgegebe­ nen Positionen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Ge­ räuscherzeugungs- Zustandsdetektionsvorrichtungen zum Fest­ stellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräuschquelle zum Erzeugen eines Referenzsignals, eine Signalverarbei­ tungsvorrichtung zum Filtern des Referenzsignals entspre­ chend einer akustischen Übertragungsfunktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvor­ richtungen, aktive Steuerungsvorrichtungen zum Antreiben der Steuerungsgeräuschquellen zum Verringern der Geräusche in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs basierend auf dem Refe­ renzsignal und den Restgeräuschen, Hintergrundgeräuschpegel- Detektionsvorrichtungen zum Feststellen eines Hintergrundge­ räuschpegels in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Identi­ fikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs, das dem festgestellten Restge­ räuschpegel in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs ent­ spricht, und Auffrischungsvorrichtungen zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steue­ rungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrich­ tungen basierend auf dem Identifikationsgeräusch und den Restgeräuschen, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozes­ ses der Signalverarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
Entsprechend einem weiterem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur aktiven Verringerung von Ge­ räuschen, die von einer Geräuschquelle in ein Fahrgastabteil eines Fahrzeugs übertragen werden, bereitgestellt. Die ak­ tive Geräuschverringerungsvorrichtung umfaßt Steuerungsge­ räuschquellen zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Restgeräuschdetektionsvor­ richtungen zum Feststellen von Restgeräuschen an vorgegebe­ nen Positionen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Ge­ räuscherzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtungen zum Fest­ stellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräuschquelle zum Erzeugen eines Referenzsignals, Signalerzeugungsvorrich­ tungen zum Erzeugen von Treibersignalen zum Antreiben der Steuerungsgeräuschquellen basierend auf dem Referenzsignal, eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Filtern des Refe­ renzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungsfunk­ tion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restge­ räuschdetektionsvorrichtungen, Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Prozesses der Signalerzeugungs­ vorrichtungen basierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbeitungsvorrichtung verarbeiteten Referenzsignal resultiert, um die Geräusche in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs zu reduzieren, Identifikationsgeräusch-Erzeugungs­ vorrichtungen zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einer spektralen Verteilung mit einem geringen Pegel auf der hochfrequenten Seite, Hintergrundgeräuschpegel-Detekti­ onsvorrichtungen zum Feststellen eines Hintergrundgeräusch­ pegels in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, Verstärkungs­ einstellungsvorrichtungen zum Einstellen der Verstärkung des Identifikationssignals basierend auf dem festgestellten Hin­ tergrundgeräuschpegel, Signalüberlagerungsvorrichtungen zum Überlagern des Identifikationssignals mit der eingestellten Verstärkung über die Treibersignale, die von den Signaler­ zeugungsvorrichtungen erzeugt werden, um Signale für die Steuerungsgeräuschquellen zu erzeugen, und Auffrischungsvor­ richtungen zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharak­ teristik zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen basierend auf dem Iden­ tifikationssignal mit der eingestellten Verstärkung und den Restgeräuschen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs, wenn die Steuerungsgeräuschquellen von den von den Signalüberla­ gerungsvorrichtungen erzeugten Signalen angetrieben werden, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozesses der Signal­ verarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
Die vorliegende Erfindung wird in größerem Detail unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen aktiven Geräuschverringerungsvorrichtung zeigt.
Fig. 2 zeigt einen Graph des Schalldruckes als Funktion der Frequenz.
Fig. 3(a) ist ein Blockdiagramm, das die genaue Anord­ nung des Identifikationssignal-Erzeugungsabschnitts zeigt.
Fig. 3(b) zeigt einen Graph, der die spektrale Vertei­ lung des Signalausgangs des M-Serien-Signalgenerators des Identifikationssignal-Erzeugungsabschnitts zeigt.
Fig. 3(c) zeigt einen Graph, der die spektrale Vertei­ lung des Identifikationssignalausgangs des Tiefpaßfilters des Identifikationssignal-Erzeugungsabschnitts zeigt.
Fig. 4(a) ist ein Blockdiagramm, das die genaue Anord­ nung des Straßengeräuschpegel-Detektionsabschnitts zeigt.
Fig. 4(b) zeigt einen Graph der Verstärkung als Funktion des RMS-Wertes.
Fig. 5 zeigt einen Graph des Schalldruckes als Funktion der Frequenz.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das zur Erklärung des in dem Identifikationsprozeßabschnitt durchgeführten Identifi­ kationsprozesses verwendet wird.
Fig. 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das zur Er­ klärung des in dem Identifikationsprozeßabschnitt durchge­ führten Identifikationsprozesses verwendet wird.
Fig. 8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen aktiven Geräuschverringerungsvorrichtung zeigt.
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das zum Erklären der modi­ fizierten Form des in dem Identifikationsprozeßabschnitt durchgeführten Identifikationsprozesses verwendet wird.
Fig. 10 zeigt einen Graphen der Motorlast als Funktion der Motordrehzahl.
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das zum Erklären einer weiteren modifizierten Form des in dem Identifikationspro­ zeßabschnitt durchgeführten Identifikationsprozesses verwen­ det wird.
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das zum Erklären einer weiteren modifizierten Form des in dem Identifikationspro­ zeßabschnitt durchgeführten Identifikationsprozesses verwen­ det wird.
In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist eine aktive Geräuschverringerungsvorrichtung entsprechend der Er­ findung gezeigt. Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug 1 beschrieben, welches von auf einer Straßen­ oberfläche 2 angeordneten Vorder- und Hinterrädern 3 getra­ gen wird. Das Kraftfahrzeug 1 besitzt ein Fahrgastabteil (geschlossener Raum) 10, in das Straßengeräusche von Stra­ ßengeräuschquellen übertragen werden. Die aktive Geräusch­ verringerungsvorrichtung umfaßt eine Geräuscherzeugungszu­ stands-Detektionsvorrichtung in der Form eines Vibrations­ sensors 4, der zum Feststellen der in der Nähe des Rades 3 erzeugten Straßengeräuschquelleninformation angeordnet ist, einen Hauptsteuerungsabschnitt 20 mit einer aktiven Steue­ rungsvorrichtung zum Durchführen von adaptiven Steuerungen auf der Basis eines Referenzsignals x, das die in der Nähe des Rades 3 festgestellten Vibrationen angibt, Steuerungsge­ räuschquellen in der Form von Lautsprechern LS0 und LS1, die in dem Fahrgastabteil 10 angeordnet sind, Restgeräuschdetek­ tionsvorrichtungen in der Form von Mikrophonen MP0 und MP1, Signalverarbeitungsvorrichtungen in der Form von Filtern C00′, C10′, C01′ und C11′, die im Hauptsteuerungsabschnitt 20 angeordnet sind, und einen Identifikationsverarbeitungs­ abschnitt 40 zum Identifizieren der Filter C00′, C10′, C01′ und C11′.
Der Hauptsteuerungsabschnitt 20 umfaßt eine Signalerzeu­ gungsvorrichtung in der Form von adaptiven, digitalen Fil­ tern W0 und W1 zum Erzeugen von Treibersignalen Y0 und Y1 zum Antreiben der Lautsprecher LS0 und LS1 und einen adapti­ ven Verarbeitungsabschnitt 21 zum Auffrischen der Filterko­ effizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 auf der Basis des von dem Vibrationssensor 4 erzeugten Referenz­ signals und der von den Mikrophonen MP0 und MP1 ausgegebenen Restgeräuschsignale e0 und e1. Der adaptive Verarbeitungsab­ schnitt 21 ist so ausgeführt, daß er einen sogenannten mehr­ fachen Fehler-gefilterten-X-LMS-Algorithmus durchführt. Für diesen Zweck umfaßt der adaptive Verarbeitungsabschnitt 21 Filter C00′, C10′, C01′ und C11′, die in der Form von endli­ chen Impulsantwortfunktionen auf die akustischen Übertra­ gungscharakteristiken (Übertragungsfunktionen C00, C10, C01 und C11) zwischen den Lautsprechern LS0 und LS1 und den Mi­ krophonen MP0 und MP1 modelliert sind, und Steuerungsvor­ richtungen in der Form von Filterkoeffizienten-Auffri­ schungsabschnitten 22A und 22B zum Auffrischen der Filterko­ effizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 zum Minimieren der Geräusche in dem Fahrgastabteil 10 auf der Basis der Werte r00, r10, r01 und r11, in die das Referenz­ signal x durch die Filter C00′, C10′, C01′ und C11′ umgewan­ delt wird, und der Restgeräuschsignale e0 und e1.
Unter der Annahme, daß e1(n) das von dem l-ten Mikrophon (l=0, 1, . . . , L, mit L=1 in diesem Ausführungsbeispiel) festgestellte Restgeräuschsignal, ep1(n) das von dem l-ten Mikrophon ohne von den Lautsprechern erzeugten Steuerungs­ schall festgestellte Restgeräuschsignal, Clmj′ der j-te Fil­ terkoeffizient (j=0, 1, 2, . . . , Ic-1, wobei Ic eine Kon­ stante ist) des Filters Clm′ ist, welches in der Form einer endlichen Impulsantwortfunktion auf die akustischen Übertra­ gungsfunktion Clm zwischen dem m-ten Lautsprecher (m=0, 1, . . . , M, mit M=1 in diesem Ausführungsbeispiel) dem l-ten Mikrophon modelliert ist, x(n) das Referenzsignal und Wmi der i-te Filterkoeffizient (i=0, 1, 2, . . . , Ik-1, wobei Ik eine Konstante ist) des adaptiven Filters ist, das den m-ten Lautsprecher in Abhängigkeit von dem Referenzsignal x(n) an­ treibt, gilt folgende Gleichung:
wobei die mit (n) bezeichneten Ausdrücke die zu einem Ab­ tastzeitpunkt n abgetasteten Werte angeben, Ic die Anzahl der Abgriffe des Filters Clm′ ist und Ik die Anzahl der Ab­ griffe des adaptiven, digitalen Filters Wm ist. Der Ausdruck "ΣWmi(n-j-i)" auf der rechten Seite der obigen Gleichung gibt den Ausgang ym(n) an, wenn das Referenzsignal x(n) in das adaptive, digitale Filter eingegeben wird, der Ausdruck "ΣClmj′ [ΣWmix(n-j-i)]" gibt das am l-ten Mikrophon über die Übertragungsfunktion Clm ankommende Signal an, wenn der m-te Lautsprecher von dem Treibersignal ym(n) angetrieben wird, einen Steuerungsschall zu erzeugen, und der Ausdruck "ΣΣCClmj′, [ΣWmix(n-j-i)]" gibt die Summe der am l-ten Mi­ krophon ankommenden Steuerungsgeräusche an.
Es wird nun angenommen, daß die Leistungsfunktion Je wie folgt gegeben ist:
Ein Algorithmus der kleinsten Quadrate wird verwendet, um die Filterkoeffizienten Wmi zu berechnen, für die die Lei­ stungsfunktion minimal wird. Genauer wird die Leistungsfunk­ tion partiell nach den Filterkoeffizienten Wmi abgeleitet.
Die partiell abgeleiteten Werte werden zum Auffrischen der Filterkoeffizienten Wmi verwendet. Aus Gleichung (2) findet man:
Aus Gleichung 1 folgt:
Durch Ersetzen der rechten Seite der Gleichung (4) durch rlm(n-i) wird der Filterkoeffizient mit dem wie folgt gege­ benen Wichtungskoeffizienten γl aufgefrischt:
wobei α der Konvergenzkoeffizient ist, der bei der Rate, mit der das Filter auf optimale Weise konvergiert, eine Rolle spielt und zur Stabilität der optimalen Filterkonvergenz beiträgt. Die Filterkoeffizienten-Auffrischungsabschnitte 22A und 22B frischen die Filterkoeffizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 entsprechend der Gleichung (5) auf.
Der Identifikationsverarbeitungsabschnitt 40 umfaßt eine Identifikationsignalerzeugungsvorrichtung in der Form eines Identifikationssignalerzeugungsabschnitts 41 zum Erzeugen eines Identifikationssignals x0, das zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs verwendet wird, einen Hintergrundgeräusch-Pegeldetektionsabschnitt 42 zum Feststellen des Pe­ gels des Hintergrundgeräuschs in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs, eine Verstärkungseinstellungsvorrichtung in der Form eines Verstärkungseinstellungsabschnitts 43 zum Ein­ stellen der Verstärkung des Identifikationssignals x0 ent­ sprechend dem Detektionsergebnis im Hintergrundgeräusch-Pe­ geldetektionsabschnitt 42, um ein angepaßtes Identifikati­ onssignal a (= G·x0) auszugeben, variable Filterkoeffizien­ ten C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′, die dieselben Abgrifflängen wie die in dem adaptiven Verarbeitungsabschnitt 21 des Hauptsteuerungsabschnitts 20 eingestellten Filter C00′, C10′, C01′ und C11′ besitzen, adaptive Verarbeitungsab­ schnitte 44 und 45 zum Durchführen von adaptiven Prozessen solcher Art, daß die Filter C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ in Konformität mit den tatsächlichen Übertragungsfunktionen C00, C10, C01 und C11 gebracht werden, um die Filter C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ aufzufrischen, und Subtraktoren 46, 47, 48 und 49 zum Subtrahieren der von den Prozessen des Identi­ fikationssignals in den Filtern C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ resultierenden Werte von den Restgeräuschen e0 und e1 und zum Anlegen der resultierenden Differenzen an die entspre­ chenden adaptiven Verarbeitungsabschnitte 44 und 45. Das Identifikationssignal a wird außerdem an den Hauptsteue­ rungsabschnitt 20 angelegt, wo Überlagerungsvorrichtungen in der Form von Addierern 23 und 24 das Identifikationssignal zu dem Signal Y0 und Y1 addieren. Die addierten Signale wer­ den zum Treiben der Lautsprecher LS0 und LS1 angelegt. Daher erzeugen die Lautsprecher LS0 und LS1 Steuerungsgeräusche, die den Signalen y0 und y1 zusammen mit einem Identifikati­ onsgeräusch entsprechend dem Identifikationssignal a ent­ sprechen. Wenn beide Lautsprecher LS0 und LS1 Identifikati­ onsgeräusche erzeugen, wird der Identifikationsprozeß ord­ nungsgemäß durchgeführt, da das Identifikationssignal a von einer Sorte ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schaltabschnitt 50 vorgesehen, um das Identifikationssignal a nur an einen der Addierer 23 und 24 anzulegen. Das Identi­ fikationssignal a wird über den Schaltabschnitt 50 auch an zwei der Filter C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ und an einen der adaptiven Verarbeitungsabschnitte 44 und 45 entsprechend den Lautsprechern LS0 oder LS1, von denen das Identifikationsge­ räusch erzeugt wird, angelegt.
Das von dem Identifikationssignalerzeugungsabschnitt 41 erzeugte Identifikationssignal x0 verhindert eine spektrale Verteilung ähnlich der der von der Straßenoberfläche 2 und dem Rad 3 übertragenen Geräusche. Die Straßengeräusche tre­ ten auf, wenn das Rad 3 über eine unebene Straßenoberfläche 2 läuft. Die Form des Spektrums einer unebenen Straßenober­ fläche ist im wesentlichen dieselbe wie für allgemeine Stra­ ßenoberflächen. Aus diesem Grund ist zu überlegen, daß die Form des Spektrums von der Art des Fahrzeugs abhängt. Grob gesprochen weist die spektrale Form einen Schalldruckpegel auf, der mit zunehmender Frequenz abnimmt, wie in Fig. 2 ge­ zeigt. Unter der Annahme, daß das Identifikationssignal x0, das von dem Identifikationssignalerzeugungsabschnitt 41 er­ zeugt wird, eine solche spektrale Verteilung aufweist, daß es mit einem Gradienten im Bereich von -10 dB/Oktave bis -15 dB/Oktave gedämpft wird, kann das Identifikationssignal in der Form eines Signals erzeugt werden, das eine spektrale Verteilung ähnlich der der Straßengeräusche aufweist.
Der Identifikationssignalerzeugungsabschnitt 41 kann so angeordnet sein, daß er einen M-Serien-Signalgenerator 41a und ein Tiefpaßfilter 41b, wie in Fig. 3(a) gezeigt, umfaßt. Der M-Serien-Signalgenerator 41a erzeugt ein weißes Rauschen mit einer spektralen Verteilung wie in Fig. 3(b) gezeigt. Wie aus Fig. 3(b) ersichtlich, erzeugt der M-Serien-Signal­ generator 41a ein Ausgangssignal mit demselben Pegel für den gesamten Frequenzbereich. Fig. 3(c) zeigt die spektrale Ver­ teilung des von dem Tiefpaßfilter 41b ausgegebenen Signals. Wie aus Fig. 3(c) ersichtlich, erzeugt das Tiefpaßfilter 41b ein Identifikationssignal x0 mit einem Pegel, der mit zuneh­ mender Frequenz in einem höherem Maße gedämpft ist. Alterna­ tiv kann der Identifikationssigalerzeugungsabschnitt 41 so angeordnet sein, daß er einen digitalen Speicher zum Spei­ chern der in Fig. 3(c) gezeigten Wellenform umfaßt. In die­ sem Fall erzeugt der Identifikationssignalerzeugungsab­ schnitt 41 das Identifikationssignal x0 auf der Basis der in dem digitalen Speicher gespeicherten Wellenform.
Der Hintergrund-Geräuschpegeldetektionsabschnitt 42 kann so angeordnet sein, daß er einen Addierer 42a, ein Bandpaß­ filter 42b und einen quadratischen Mittelwertberechner (RMS- Rechner) 42c umfaßt. Der Addierer 42a addiert die Restgeräu­ sche e0 und e1, die von den jeweiligen Mikrophonen MP0 und MP1 erzeugt werden. Das addierte Signal wird von dem Addie­ rer dem Bandpaßfilter 42b zugeführt. Das Bandpaßfilter 42b entfernt die Signalkomponenten bei einer Frequenz niedriger oder höher als die des Identifikationssignals x0. Dies be­ wirkt eine Adjustierung des Identifikationssignals x0 mit einer höheren Genauigkeit. Das gefilterte Signal wird von dem Bandpaßfilter 42b dem RMS-Rechner 42c zugeführt, der den quadratischen Mittelwert des gefilterten Signals berechnet. Die Verstärkung, mit der das Identifikationssignal x0 im Verstärkungseinstellungsabschnitt 43 multipliziert wird, wird auf der Basis des Ausgangs des RMS-Rechners 42c be­ stimmt, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Die Verstärkung G wird so bestimmt, daß der Schalldruckpegel des Identifikationssi­ gnals um einen vorgegebenen Wert geringer ist als der Schalldruckpegel des Hintergrundgeräuschs, wie in Fig. 5 ge­ zeigt. Dieser vorgegebene Wert liegt im Bereich von 5 dB bis 10 dB. Die adaptiven Verarbeitungsabschnitte 44 und 45 fri­ schen die Filterkoeffizienten der Filter C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ entsprechend dem LMS-Algorithmus im wesentlichen auf die gleiche Weise auf, wie es in dem adaptiven Verarbei­ tungsabschnitt 21 des Hauptsteuerungsabschnitts 20 getan wird. Die detaillierten Verfahren sind zum Beispiel in einem 1985 veröffentlichten Artikel von B. Windrow, S.D. Stearns mit dem Titel "Adaptive Signal Processing", Prentice-Hall, §9, offengelegt.
Die Arbeitsweise der aktiven Geräuschverringerungsvor­ richtung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden be­ schrieben. Die zwischen der Straßenoberfläche 2 und dem Rad 3 erzeugten Straßengeräusche werden in das Innere des Fahr­ gastabteils 10 des Fahrzeugs übertragen. Das Referenzsignal x des Vibrationssensors 4 wird durch einen Ana­ log/Digitalwandler (nicht gezeigt) den adaptiven, digitalen Filtern W0 und W1 und den Filtern C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ zugeführt. Die adaptiven Filter W0 und W1 verarbeiten das Referenzsignal x, um Treibersignale y0 und y1 zu erzeugen. Die Treibersignale y0 und y1 werden zum Antreiben der Laut­ sprecher LS0 und LS1 verwendet, um Steuerungsgeräusche in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs zu erzeugen. Unmittelbar nach Beginn der Steuerung würden die Filterkoeffizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 nicht zu Werten kon­ vergieren, die zur Minimierung der Hintergrundgeräusche in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs geeignet wären. Das Re­ ferenzsignal x wird den Filtern C00′, C10′, C01′ und C11′ zugeführt, die jeweils die Werte r00, r10, r01 und r11 er­ zeugen. Die Filterkoeffizienten-Auffrischungsabschnitte 22A und 22B erhalten die Werte r00, r10, r01 und r11 und auch die in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs von den Mikropho­ nen MP0 und MP1 festgestellten Restgeräusche e0 und e1, und sie frischen die Filterkoeffizienten der adaptiven, digita­ len Filter W0 und W1 nach Gleichung (5) auf. Als Ergebnis konvergieren die Filterkoeffizienten der adaptiven, digita­ len Filter W0 und W1 mit einer schnellen Rate zu den ge­ eigneten Werten. Demzufolge werden die in das Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs übertragenen Straßengeräusche von den von den Lautsprechern LS0 und LS1 erzeugten Steuerungsgeräuschen ausgelöscht.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, das den in dem Identifi­ kationsverarbeitungsabschnitt 40 durchgeführten Identifika­ tionsprozeß zeigt. Der Identifikationsprozeß beginnt bei Punkt 102. Bei Punkt 104 addiert der Addierer 42a des Hin­ tergrund-Geräuschdetektionsabschnitts 42 die Restgeräusche e0 und e1. Das addierte Signal wird von dem Bandpaßfilter 42b gefiltert. Der RMS-Rechner 42 berechnet die quadrati­ schen Mittelwerte des gefilterten Signals. Wenn der berech­ nete quadratische Mittelwert hinreichend klein ist, bedeutet dies, daß der Hauptsteuerungsabschnitt 20 ordnungsgemäß ar­ beitet, um das Hintergrundgeräusch in einem ausreichenden Maße zu reduzieren, und daß es nicht notwendig ist, den nachfolgenden Prozeß durchzuführen.
Bei Punkt 106 berechnet der Verstärkungseinstellungsab­ schnitt 43 eine Verstärkung G auf der Basis des in Punkt 104 berechneten quadratischen Mittelwerts mit Hilfe einer in ei­ nem Speicher gespeicherten Beziehung. Diese Beziehung legt die Verstärkung G als eine Funktion des RMS-Wertes fest, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Bei Punkt 108 erzeugt der Identifika­ tionssignal-Erzeugungsabschnitt 41 ein Identifikationssignal x0 für den gegebenen Zeitpunkt für den Verstärkungseinstel­ lungsabschnitt 43. Bei Punkt 110 stellt der Verstärkungsein­ stellungsabschnitt 43 die Verstärkung des Identifikationssi­ gnals x0 ein und berechnet das Identifikationssignal a (= G·x0). Nach Beendigung dieser Rechnung wird bei Punkt 112 das Identifikationssignal a über den Schaltabschnitt 50 an den Addierer 23 oder 24 angelegt. Das Identifikationssignal a wird dem von den adaptiven, digitalen Filtern W0 oder W1 erzeugten Treibersignalen y0 oder y1 überlagert. Das überla­ gerte Signal wird zum Antreiben der Lautsprecher LS0 oder LS1 verwendet. Als Ergebnis erzeugen die Lautsprecher LS0 und LS1 Steuerungsgeräusche, die von den Treibersignalen y0 und y1 resultieren, und ein Identifikationsgeräusch, das von dem Identifikationssignal a herrührt, in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs. Der Schalldruckpegel des Identifikations­ geräuschs wird durch die Verstärkungssteuerung im Verstär­ kungseinstellabschnitt 43 auf einen vorgegebenen Wert zwi­ schen 5 dB bis 10 dB weniger als der Hintergrundgeräuschpe­ gel eingestellt, wie in Fig. 5 gezeigt. Die spektrale Ver­ teilung des Identifikationsgeräuschs ist ähnlich der der Straßengeräusche, die die Hauptkomponenten des Hintergrund­ geräusches sind. Aus diesem Grund erzeugt das erzeugte Iden­ tifikationsgeräusch einen derart kleinen Schalldruckpegelzu­ wachs, daß der Fahrgast ihn nicht hören kann. Zum Beispiel nimmt der Schalldruckpegel um etwa 0,4 dB zu, wenn der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs 10 dB geringer ist als die Straßengeräusche. Das von dem Lautsprecher er­ zeugte Identifikationsgeräusch erzeugt eine den Restge­ räuschen e0 und e1, die von den Mikrophonen MP0 und MP1 ge­ messen werden, überlagerte Restgeräuschkomponente. Da die Filterkoeffizienten-Auffrischungsabschnitte 22A und 22B die Werte r00, r10, r01 und r11 jedoch zusammen mit den Restge­ räuschen e0 und e1 erhalten, ist es möglich, eine Ver­ schlechterung der Geräuschsteuerungscharakteristik des Hauptsteuerungsabschnitts 20 durch die Durchführung geeigne­ ter Operationen entsprechend der Gleichung (5) in den Fil­ terkoeffizienten-Auffrischungsabschnitten 22A und 22B zum Auffrischen der Filterkoeffizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 basierend auf den mit dem Referenzsignal x verbundenen Restgeräuschkomponenten zu verhindern.
Bei Punkt 114 berechnet der adaptive Verarbeitungsab­ schnitt 44 einen Wert ΔCi(n), mit dem der i-te Filterkoeffi­ zient des Filters C00′′ aufzufrischen ist. Wenn der Lautspre­ cher LS0 von dem Treibersignal y0, dem das Identifikations­ signal a überlagert ist, betrieben wird, erzeugt er ein Ge­ räusch einschließlich einer mit dem Identifikationssignal a verbundenen Komponente. Die Tatsache, daß die Übertragungs­ funktion C00 des Fahrgastabteils 10 des Fahrzeugs (der phy­ sikalische Raum) mit dem Filter C00′′ übereinstimmt, bedeu­ tet, daß die mit dem Identifikationssignal a verbundene Kom­ ponente mit dem Wert a′ des in dem Filter C00′′ wie in Fig. 7 gezeigt bearbeiteten Identifikationssignals übereinstimmt. Das Restgeräusch e0 umfaßt eine Komponente, die mit dem Identifikationssignal a verbunden ist. Es ist möglich, diese Komponente zu extrahieren, indem man das Identifikationssi­ gnal a dem adaptiven Verarbeitungsabschnitt 44 zuführt. So­ mit kann der Wert ΔCi(n), mit dem der Filterkoeffizient auf­ zufrischen ist, basierend auf dem Identifikationssignal a und dem Ausgang des Subtrahierers 46 wie folgt aus Gleichung (6) bestimmt werden:
ΔCi(n) = βa(n) · [eo(n-i)-a′(n-i)] (6)
wobei β der Konvergenzkoeffizient ist, der bei der Rate, mit der das Filter auf optimale Weise konvergiert, mitwirkt und zur Stabilität der optimalen Konvergenz des Filters bei­ trägt, und n die Schrittzahl auf einer diskreten Zeitachse ist. Es kann beurteilt werden, daß das Filter C00′′ zur Über­ tragungsfunktion C00 konvergiert, wenn der Wert ΔCi(n) für jedes i fast Null ist. Bei Punkt 116 wird das Filter C00′′ entsprechend dem Wert ΔCi(n) aufgefrischt. Bei Punkt 118 wird bestimmt, ob der Absolutwert von ΔCi(n) für ein belie­ biges i kleiner als ein vorgegebener Wert E ist. Wenn die Antwort auf diese Frage "JA" ist, bedeutet das, daß das Fil­ ter C00′′ zur Übertragungsfunktion C00 konvergiert ist, und bei Punkt 120 wird das Filter C00′ durch das Filter C00′′ er­ setzt. Andernfalls - geht der adaptive Prozeß zu Punkt 124. Bei Punkt 122 wird die Position des Schaltabschnitts 50 ge­ ändert. Danach geht der adaptive Prozeß zu Punkt 124, wo er zu Punkt 104 zurückgebracht wird.
Ähnliche Prozesse werden für die anderen Filter C10′′, C01′′ und C11′′ durchgeführt. Der Schalldruckpegel des Identi­ fikationsgeräuschs ist sehr viel geringer als der des Hin­ tergrundgeräuschs. Aus diesem Grund enthalten die Restgeräu­ sche e0 und e1 Geräuschkomponenten, die größer sind als die für den Identifikationsprozeß notwendigen Komponenten. Je­ doch ist es möglich, den Identifikationsprozeß ohne Schwie­ rigkeiten durch Verlängerung der Identifikationszeit, das heißt durch Bestimmen der Konvergenz des Filters basierend auf dem Mittelwert der vergangenen ΔCi-Werte anstelle auf dem momentanen ΔCi-Wert, durchzuführen. Da das Si­ gnal/Rauschverhältnis wie n1/2 verbessert wird, kann der Ein­ fluß der Geräuschkomponente um 1/10 reduziert werden, wenn die Anzahl der gemittelten Werte ungefähr 100 beträgt.
Erfindungsgemäß besitzt das für den Identifikationspro­ zeß verwendete Identifikationsgeräusch einen solch geringen Schalldruck, daß der Fahrgast ihn nicht hören kann, und er bewirkt keine Verschlechterung der Geräuschsteuerung. Es ist daher möglich, den Identifikationsprozeß immer zusammen mit der Geräuschsteuerung durchzuführen. Da Abweichungen zwi­ schen den Filtern C00′, C10′, C01′ und C11′ und den Übertra­ gungsfunktionen C00, C10, C01 und C11 minimiert werden kön­ nen, ist es möglich, eine gute Geräuschsteuerung zur Verfü­ gung zu stellen, selbst wenn sich die akustischen Übertra­ gungscharakteristiken in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs in kurzer Zeit stark ändern. Da das Identifikationssignal a den von den adaptiven, digitalen Filtern W0 und W1 erzeugten Treibersignalen y0 und y1 zum Anlegen an die Lautsprecher LS0 und LS1 überlagert wird, ist es möglich, eine vollstän­ dige Übereinstimmung zwischen dem Ausbreitungsweg des Iden­ tifikationsgeräuschs und dem Ausbreitungsweg des Steuerungs­ geräuschs herzustellen. Dies bewirkt einen genauen Identifi­ kationsprozeß.
Der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs nimmt mit abnehmender Verstärkung G ab. Jedoch soll das Si­ gnal/Rauschverhältnis für den Identifikationsprozeß vorzugs­ weise so hoch wie möglich sein, so daß ein längerer Zeitraum für den Identifikationsprozeß notwendig wird, wenn der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs abnimmt. Er­ findungsgemäß wird der Hintergrundgeräuschpegel basierend auf den festgestellten Restgeräuschen e0 und e1 festge­ stellt. Da der Hintergrundgeräuschpegel in dem Fahrgastab­ teil des Fahrzeugs direkt überwacht werden kann, kann die Verstärkung G auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, indem der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs auf einen Wert eingestellt wird, der ein vorgegebener Wert im Bereich von 5 dB bis 10 dB weniger als der Hintergrundge­ räuschpegel ist. Also kann der Schalldruckpegel des Identi­ fikationsgeräuschs derart auf einen maximal möglichen Wert eingestellt werden, daß die Fahrgäste ihn nicht hören kön­ nen. Es ist daher möglich, den Identifikationsprozeß in ei­ nem kurzen Zeitraum durchzuführen.
Die adaptiven Verarbeitungsabschnitte 44 und 45 des Identifikationsverarbeitungsabschnitts 40, die Filter C00′′, C10′′, C01′′ und C11′′ und die Schritte bei den Punkten 114 bis 120 bilden die Auffrischungsvorrichtungen. Die Addierer 23 und 24, der Identifikationssignal-Erzeugungsabschnitt 41, der Verstärkungseinstellungsabschnitt 43, die adaptiven Ver­ arbeitungsabschnitte 44 und 45, die Subtrahierer 46 bis 49, der Schaltabschnitt 50 und die Lautsprecher LS0 und LS1 bil­ den die Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtung.
In Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der akti­ ven Geräuschverringerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist im wesent­ lichen dasselbe wie das erste Ausführungsbeispiel mit Aus­ nahme der Anordnung des Identifikationssignal-Erzeugungsab­ schnitts 41. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Iden­ tifikationssignal-Erzeugungsabschnitt 41 ein digitales Fil­ ter 41c und einen Verzögerungsschaltkreis 41d. Das digitale Filter 41c ist ein Filter in der Form eines endlichen Im­ pulsantworttyps mit einer Übertragungscharakteristik (Schalldruck während Fahrt/Vibrations-Beschleunigung des Fahrzeugs), die experimentell erhalten wird. Das digitale Filter 41c erhält eine Eingabe von dem Vibrationssensor 4 und führt einen der oben erwähnten Übertragungscharakteri­ stik entsprechenden Prozeß durch. Das verarbeitete Signal wird von dem digitalen Filter 41c dem Verzögerungsschalt­ kreis 41d zugeführt, der es verzögert, um das Identifikati­ onssignal x0 zu bilden. Dieses Ausführungsbeispiel beseitigt die Notwendigkeit für eine Quelle zur Erzeugung des Identi­ fikationsgeräuschs. Da der Betrag der Aufhängungsvibration und der Pegel des Straßengeräuschs gut miteinander überein­ stimmen, ist es möglich, eine geeignete Pegelanpassung zu erzeugen. Wenn es außer dem Vibrationssensor 4 mit Geräusch­ quellen verbundene Signaldetektoren gibt, können die Aus­ gänge dieser Signaldetektoren zur Geräuschsteuerung einge­ führt werden. Dies bewirkt einen verbesserten Identifikati­ onsprozeß, ohne die Anordnung des Identifikationsverarbei­ tungsabschnitts 40 zu verkomplizieren. Wenn das Identifika­ tionssignal in der Form des Ausgangs des Vibrationssensors 4 genommen wird, werden die Steuerungsgeräusche und das Iden­ tifikationsgeräusch, die von den Lautsprechern LS0 und LS1 erzeugt werden, so korreliert, daß die Geräuschsteuerung verschlechtert wird. Diese Schwierigkeit kann beseitigt wer­ den, indem ein Verzögerungsschaltkreis in der vorderen oder hinteren Stufe des digitalen Filters 41c vorgesehen ist. So kann der Verzögerungsschaltkreis 41d eine Verzögerung von zum Beispiel 0,3 Sekunden zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Ausgang des Vibrationssensors für die Geräuschsteuerung ver­ wendet wird, und dem Zeitpunkt, an dem der Ausgang des Vi­ brationssensors 4 verschwindet, besitzen.
In Fig. 9 ist eine modifizierte Form des in dem Identi­ fikationsverarbeitungsabschnitt 40 durchgeführten Identifi­ kationsprozesses gezeigt. Der Identifikationsprozeß beginnt bei Punkt 202. Bei Punkt 204 wird die Fahrzeuggeschwindig­ keit V(n) gelesen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V(n) wird durch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal angezeigt, das von einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Detektionsvorrichtung in Form eines mit der Kraftübertragung verbundenen Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensors zugeführt wird. Bei Punkt 206 wird die ein­ gelesene Geschwindigkeit V(n) mit einer Proportionalitäts­ konstanten k multipliziert, um eine Verstärkung G1(n) zu er­ halten. Der Pegel der Hintergrundgeräusche, die die Straßen- und Windgeräusche umfassen sollen, ist in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich direkt proportional zur Fahrzeugge­ schwindigkeit. Die Proportionalitätsbeziehung wird experi­ mentell erhalten. Da die Proportionalitätskonstante k vorge­ geben ist, um einen solche Verstärkung zu erhalten, so daß das Identifikationsgeräusch mit einem vorgegebenen Wert ba­ sierend auf einer Proportionalitätsbeziehung abnimmt, wie in Fig. 5 gezeigt, kann eine geeignete Verstärkung G1(n) basie­ rend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V(n) erhalten werden. Alternativ kann die Proportionalitätskonstante k basierend auf der Tatsache erhalten werden, daß die Straßengeräusche um 6 dB zunehmen, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ver­ doppelt.
Bei Punkt 208 wird das Identifikationssignal x0 erzeugt. Bei Punkt 210 wird das Identifikationssignal a(n) (= G(n)·x0(n)) berechnet. Nach Beendigung dieser Rechnung wird bei Punkt 212 das Identifikationssignal a(n) über den Schaltabschnitt 50 an den Addierer 23 oder 24 angelegt. Das Identifikationssignal a(n) wird dem von den adaptiven, digi­ talen Filtern W0 oder W1 erzeugten Treibersignalen y0 oder y1 überlagert. Das überlagerte Signal wird zum Antreiben der Lautsprecher LS0 oder LS1 verwendet. Als Ergebnis erzeugen die Lautsprecher LS0 und LS1 Steuerungsgeräusche, die von den Treibersignalen y0 und y1 resultieren, und ein Identifi­ kationsgeräusch, das von dem Identifikationssignal a her­ rührt, in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs. Der Schall­ druckpegel des Identifikationsgeräuschs wird durch die Ver­ stärkungssteuerung im Verstärkungseinstellabschnitt 43 auf einen vorgegebenen Wert zwischen 5 dB bis 10 dB weniger als der Hintergrundgeräuschpegel eingestellt, wie in Fig. 5 ge­ zeigt. Die spektrale Verteilung des Identifikationsgeräuschs ist ähnlich der der Straßengeräusche, die die Hauptkomponen­ ten des Hintergrundgeräusches sind. Aus diesem Grund erzeugt das erzeugte Identifikationsgeräusch einen derart kleinen Schalldruckpegelzuwachs, daß der Fahrgast ihn nicht hören kann. Das von dem Lautsprecher erzeugte Identifikationsge­ räusch erzeugt eine den Restgeräuschen e0 und e1, die von den Mikrophonen MP0 und MP1 gemessen werden, überlagerte Restgeräuschkomponente. Da die Filterkoeffizienten-Auffri­ schungsabschnitte 22A und 22B die Werte r00, r10, r01 und r11 jedoch zusammen mit den Restgeräuschen e0 und e1 erhal­ ten, ist es möglich, eine Verschlechterung der Geräusch­ steuerungscharakteristik des Hauptsteuerungsabschnitts 20 durch die Durchführung geeigneter Operationen entsprechend der Gleichung (5) in den Filterkoeffizienten-Auffrischungs­ abschnitten 22A und 22B zum Auffrischen der Filterkoeffizi­ enten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 basierend auf den mit dem Referenzsignal x verbundenen Restgeräusch­ komponenten zu verhindern.
Bei Punkt 214 berechnet der adaptive Verarbeitungsab­ schnitt 44 einen Wert ΔCi(n), mit dem der i-te Filterkoeffi­ zient des Filters C00′′ aufzufrischen ist. Wenn der Lautspre­ cher LS0 von dem Treibersignal y0, dem das Identifikations­ signal a überlagert ist, betrieben wird, erzeugt er einen Schall einschließlich einer mit dem Identifikationssignal a verbundenen Komponente. Die Tatsache, daß die Übertragungs­ funktion C00 des Fahrgastabteils 10 des Fahrzeugs (der phy­ sikalische Raum) mit dem Filter C00′′ übereinstimmt, bedeu­ tet, daß die mit dem Identifikationssignal a verbundene Kom­ ponente mit dem Wert a′ des in dem Filter C00′′ wie in Fig. 8 gezeigt bearbeiteten Identifikationssignals übereinstimmt. Das Restgeräusch e0 umfaßt eine Komponente, die mit dem Identifikationssignal a verbunden ist. Es ist möglich, diese Komponente zu extrahieren, indem man das Identifikationssi­ gnal a dem adaptiven Verarbeitungsabschnitt 44 zuführt. So­ mit kann der Wert ΔCi(n), mit dem der Filterkoeffizient auf­ zufrischen ist, basierend auf dem Identifikationssignal a und dem Ausgang des Subtrahierers 46 aus Gleichung (6) be­ stimmt werden. Bei Punkt 216 wird das Filter C00′′ entspre­ chend dem Wert ΔCi(n) aufgefrischt. Bei Punkt 218 wird be­ stimmt, ob der Absolutwert von ΔCi(n) für ein beliebiges i kleiner als ein vorgegebener Wert E ist. Wenn die Antwort auf diese Frage "JA" ist, bedeutet das, daß das Filter C00′′ zur Übertragungsfunktion C00 konvergiert ist, und bei Punkt 220 wird das Filter C00′ durch das Filter C00′′ ersetzt. An­ dernfalls geht der adaptive Prozeß zu Punkt 224. Bei Punkt 222 wird die Position des Schaltabschnitts 50 geändert. Da­ nach geht der adaptive Prozeß zu Punkt 224, wo er zu Punkt 204 zurückgebracht wird.
Diese Modifikation kann die Berechnungen vereinfachen, da es keine Notwendigkeit für den Schritt zur Berechnung des RMS-Werts gibt.
Wenn das Hintergrundgeräusch den von dem Motor in das Fahrgastabteil übertragenen Schall enthält, kann die Ver­ stärkung, die bei Punkt 106 der Fig. 6 oder bei Punkt 206 der Fig. 9 berechnet wird, unter Bezugnahme auf eine in dem Identifikationsprozeßabschnitt 40 gespeicherte Tabelle be­ stimmt werden. Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer solchen Ta­ belle, die die Verstärkung als Funktion der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmt.
In Fig. 11 ist ein weitere modifizierte Form des in dem Identifikationsprozeßabschnitt 40 durchgeführten Identifika­ tionsprozesses gezeigt. Bei dieser Modifikation enthält das Hintergrundgeräusch eine Anzahl von in das Fahrgastabteil des Fahrzeugs übertragenen Komponenten. Der Identifikations­ prozeß beginnt bei Punkt 302. Bei Punkt 304 wird eine Ver­ stärkung G1(n) als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V(n) berechnet. Diese Berechnung wird durchgeführt, wie in Verbindung mit dem Punkt 206 der Fig. 9 beschrieben. Bei Punkt 306 wird eine Verstärkung G2(n) als Funktion der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet. Diese Berechnung wird durchgeführt, wie in Verbindung mit Fig. 10 beschrie­ ben. Bei Punkt 308 wird eine Verstärkung G3(n) berechnet, die auf der Feststellung beruht, ob die Audioeinheit an- oder ausgeschaltet ist. Wenn die Audioeinheit angeschaltet ist, wird der Hintergrundgeräuschpegel als hoch eingestuft. Bei Punkt 310 wird die Gesamtverstärkung GT(n) berechnet als:
Alternativ kann die Gesamtverstärkung GT(n) berechnet werden als:
Da die Gesamtverstärkung GT(n) bei Verwendung der Gleichung (8) zu groß werden würde, ist es vorzuziehen, eine obere Grenze für jede der Verstärkungen Gk(n) einzustellen. Die Gesamtverstärkung GT(n) kann berechnet werden als:
GT(n) = max[Gk(n)] (9)
wobei die Verstärkung GT(n) der maximale Wert jeder der Ver­ stärkungen Gk(n) ist. In diesem Fall wird die Verstärkung GT(n) nicht zu groß.
Bei Punkt 312 erzeugt der Identifikationssignalerzeu­ gungsabschnitt 41 ein Identifikationssignal x0 für den ge­ genwärtigen Zeitpunkt für den Verstärkungseinstellungsab­ schnitt 43. Bei Punkt 314 stellt der Verstärkungseinstel­ lungsabschnitt 314 die Verstärkung des Identifikationssi­ gnals x0 ein und berechnet das Identifikationssignal a(n) (= G·x0). Nach Beendigung dieser Rechnung wird bei Punkt 316 das Identifikationssignal a über den Schaltabschnitt 50 an den Addierer 23 oder 24 angelegt. Das Identifikationssignal a wird dem von den adaptiven, digitalen Filtern W0 oder W1 erzeugten Treibersignalen y0 oder y1 überlagert. Das überla­ gerte Signal wird zum Antreiben der Lautsprecher LS0 oder LS1 verwendet. Als Ergebnis erzeugen die Lautsprecher LS0 und LS1 Steuerungsgeräusche, die von den Treibersignalen y0 und y1 resultieren, und ein Identifikationsgeräusch, das von dem Identifikationssignal a herrührt, in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs. Der Schalldruckpegel des Identifikations­ geräuschs wird durch die Verstärkungssteuerung im Verstär­ kungseinstellabschnitt 43 auf einen vorgegebenen Wert zwi­ schen 5 dB bis 10 dB weniger als der Hintergrundgeräuschpe­ gel eingestellt, wie in Fig. 5 gezeigt. Die spektrale Ver­ teilung des Identifikationsgeräuschs ist ähnlich der der Straßengeräusche, die die Hauptkomponenten des Hintergrund­ geräusches sind. Aus diesem Grund erzeugt das erzeugte Iden­ tifikationsgeräusch einen derart kleinen Schalldruckpegelzu­ wachs, daß der Fahrgast ihn nicht hören kann. Das von dem Lautsprecher erzeugte Identifikationsgeräusch erzeugt eine den Restgeräuschen e0 und e1, die von den Mikrophonen MP0 und MP1 gemessen werden, überlagerte Restgeräuschkomponente. Da die Filterkoeffizienten-Auffrischungsabschnitte 22A und 22B die Werte r00, r10, r01 und r11 jedoch zusammen mit den Restgeräuschen e0 und e1 erhalten, ist es möglich, eine Ver­ schlechterung der Geräuschsteuerungscharakteristik des Hauptsteuerungsabschnitts 20 durch die Durchführung geeigne­ ter Operationen entsprechend der Gleichung (5) in den Fil­ terkoeffizienten-Auffrischungsabschnitten 22A und 22B zum Auffrischen der Filterkoeffizienten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 basierend auf den mit dem Referenzsignal x verbundenen Restgeräuschkomponenten zu verhindern.
Bei Punkt 318 berechnet der adaptive Verarbeitungsab­ schnitt 44 einen Wert ΔC(n), mit dem der Filterkoeffizient des Filters C00′′ aufzufrischen ist. Wenn der Lautsprecher LS0 von dem Treibersignal y0, dem das Identifikationssignal a überlagert ist, betrieben wird, erzeugt er ein Geräusch einschließlich einer mit dem Identifikationssignal a verbun­ denen Komponente. Die Tatsache, daß die Übertragungsfunktion C00 des Fahrgastabteils 10 des Fahrzeugs (der physikalische Raum) mit dem Filter C00′′ übereinstimmt, bedeutet, daß die mit dem Identifikationssignal a verbundene Komponente mit dem Wert a′ des in dem Filter C00′′ wie in Fig. 7 gezeigt be­ arbeiteten Identifikationssignals übereinstimmt. Das Restge­ räusch e0 umfaßt eine Komponente, die mit dem Identifikati­ onssignal a verbunden ist. Es ist möglich, diese Komponente zu extrahieren, indem man das Identifikationssignal a dem adaptiven Verarbeitungsabschnitt 44 zuführt. Somit kann der Wert ΔCi(n), mit dem der Filterkoeffizient aufzufrischen ist, basierend auf dem Identifikationssignal a und dem Aus­ gang des Subtrahierers 46 aus Gleichung (6) bestimmt werden. Es kann beurteilt werden, daß das Filter C00′′ gegen die Übertragungsfunktion C00 konvergiert, wenn der Wert ΔCi(n) für jedes i fast Null ist. Bei Punkt 320 wird das Filter C00′′ , entsprechend dem Wert ΔCi(n) aufgefrischt. Bei Punkt 322 wird bestimmt, ob der Absolutwert von ΔCi(n) für ein be­ liebiges i kleiner als ein vorgegebener Wert ε ist. Wenn die Antwort auf diese Frage "JA" ist, bedeutet das, daß das Fil­ ter C00′′ zur Übertragungsfunktion C00′′ konvergiert ist, und bei Punkt 324 wird das Filter C00′′ durch das Filter C00′′ er­ setzt. Andernfalls geht der adaptive Prozeß zu Punkt 328. Bei Punkt 326 wird die Position des Schaltabschnitts 50 ge­ ändert. Danach geht der adaptive Prozeß zu Punkt 328, wo er zu Punkt 304 zurückgebracht wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verstärkung GT(n) basierend auf dem Hintergrundgeräuschpegel, der von ver­ schiedenen Faktoren abgeleitet wird, bestimmt. Da der Iden­ tifikationsgeräuschpegel auf einen maximal möglichen Wert eingestellt werden kann, ist es möglich, die für den Identi­ fikationsprozeß notwendigen Berechnungen zu vereinfachen und die für den Identifikationsprozeß erforderliche Zeit zu ver­ ringern. Wenn die Verstärkung GT(n) nach Gleichung (7) be­ rechnet wird, kann die Verstärkung mit höherer Genauigkeit eingestellt werden, und die für den Identifikationsprozeß erforderliche Zeit kann verringert werden. Wenn die Verstär­ kung GT(n) nach den Gleichung (8) oder (9) berechnet wird, können die für den Identifikationsprozeß erforderlichen Be­ rechnungen verringert werden.
In Fig. 12 ist eine weitere modifizierte Form des in dem Identifikationsverarbeitungsabschnitt 40 durchgeführten Identifikationsprozesses gezeigt. Der Identifikationsprozeß beginnt bei Punkt 402. Bei Punkt 404 addiert der Addierer 42a der Hintergrund-Geräuschdetektionsabschnitts 42 die Restgeräusche e0 und e1. Das addierte Signal wird von dem Bandpaßfilter 42b gefiltert. Der RMS-Rechner 42 berechnet die quadratischen Mittelwerte des gefilterten Signals. Wenn der berechnete quadratische Mittelwert hinreichend klein ist, bedeutet dies, daß der Hauptsteuerungsabschnitt 20 ord­ nungsgemäß arbeitet, um das Hintergrundgeräusch in einem ausreichenden Maße zu reduzieren, und daß es nicht notwendig ist, den nachfolgenden Prozeß durchzuführen.
Bei Punkt 406 berechnet der Verstärkungseinstellungsab­ schnitt 43 eine Verstärkung G auf der Basis des in Punkt 404 berechneten quadratischen Mittelwerts mit Hilfe einer in ei­ nem Speicher gespeicherten Beziehung. Diese Beziehung legt die Verstärkung G als eine Funktion des RMS-Wertes fest, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Bei Punkt 408 wird festgestellt, ob die berechnete Verstärkung G kleiner ist als ein vorgegebe­ ner Wert Gth. Wenn die Antwort auf die Frage "JA" ist, geht der Ablauf zu Punkt 426. Andernfalls erzeugt bei Punkt 410 der Identifikationssignal-Erzeugungsabschnitt 41 ein Identi­ fikationssignal x0 für den gegebenen Zeitpunkt für den Ver­ stärkungseinstellungsabschnitt 43. Bei Punkt 412 stellt der Verstärkungseinstellungsabschnitt 43 die Verstärkung des Identifikationssignals x0 ein und berechnet das Identifika­ tionssignal a (= G·x0). Nach Beendigung dieser Rechnung wird bei Punkt 414 das Identifikationssignal a über den Schaltab­ schnitt 50 an den Addierer 23 oder 24 angelegt. Das Identi­ fikationssignal a wird dem von den adaptiven, digitalen Fil­ tern W0 oder W1 erzeugten Treibersignalen y0 oder y1 überla­ gert. Das überlagerte Signal wird zum Antreiben der Laut­ sprecher LS0 oder LS1 verwendet. Als Ergebnis erzeugen die Lautsprecher LS0 und LS1 Steuerungsgeräusche, die von den Treibersignalen y0 und y1 resultieren, und ein Identifikati­ onsgeräusch, das von dem Identifikationssignal a herrührt, in dem Fahrgastabteil 10 des Fahrzeugs. Der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs wird durch die Verstärkungs­ steuerung im Verstärkungseinstellabschnitt 43 auf einen vor­ gegebenen Wert zwischen 5 dB bis 10 dB weniger als der Hin­ tergrundgeräuschpegel eingestellt, wie in Fig. 5 gezeigt. Die spektrale Verteilung des Identifikationsgeräuschs ist ähnlich der der Straßengeräusche, die die Hauptkomponenten des Hintergrundgeräusches sind. Aus diesem Grund erzeugt das erzeugte Identifikationsgeräusch einen derart kleinen Schalldruckpegelzuwachs, daß der Fahrgast ihn nicht hören kann. Das von dem Lautsprecher erzeugte Identifikationsge­ räusch erzeugt eine den Restgeräuschen e0 und e1, die von den Mikrophonen MP0 und MP1 gemessen werden, überlagerte Restgeräuschkomponente. Da die Filterkoeffizienten-Auffri­ schungsabschnitte 22A und 22B die Werte r00, r10, r01 und r11 jedoch zusammen mit den Restgeräuschen e0 und e1 erhal­ ten, ist es möglich, eine Verschlechterung der Geräusch­ steuerungscharakteristik des Hauptsteuerungsabschnitts 20 durch die Durchführung geeigneter Operationen entsprechend der Gleichung (5) in den Filterkoeffizienten-Auffrischungs­ abschnitten 22A und 22B zum Auffrischen der Filterkoeffizi­ enten der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 basierend auf den mit dem Referenzsignal x verbundenen Restgeräusch­ komponenten zu verhindern.
Bei Punkt 416 berechnet der adaptive Verarbeitungsab­ schnitt 44 einen Wert ΔCi(n), mit dem der i-te Filterkoeffi­ zient des Filters C00′′ aufzufrischen ist. Wenn der Lautspre­ cher LS0 von dem Treibersignal y0, dem das Identifikations­ signal a überlagert ist, betrieben wird, erzeugt er einen Schall einschließlich einer mit dem Identifikationssignal a verbundenen Komponente. Die Tatsache, daß die Übertragungs­ funktion C00 des Fahrgastabteils 10 des Fahrzeugs (der phy­ sikalische Raum) mit dem Filter C00′′ übereinstimmt, bedeu­ tet, daß die mit dem Identifikationssignal a verbundene Kom­ ponente mit dem Wert a′ des in dem Filter C00′′ wie in Fig. 7 gezeigt bearbeiteten Identifikationssignals übereinstimmt. Das Restgeräusch e0 umfaßt eine Komponente, die mit dem Identifikationssignal a verbunden ist. Es ist möglich, diese Komponente zu extrahieren, indem man das Identifikationssi­ gnal a dem adaptiven Verarbeitungsabschnitt 44 zuführt. So­ mit kann der Wert ΔCi(n), mit dem der Filterkoeffizient auf­ zufrischen ist, basierend auf dem Identifikationssignal a und dem Ausgang des Subtrahierers 46 aus Gleichung (6) be­ stimmt werden. Es kann beurteilt werden, daß das Filter C00′′ zur Übertragungsfunktion C00 konvergiert, wenn der Wert ACi(n) für jedes i fast Null ist. Bei Punkt 418 wird das Filter C00′′ entsprechend dem Wert ΔCi(n) aufgefrischt. Bei Punkt 420 wird bestimmt, ob der Absolutwert von ΔCi(n) für ein beliebiges i kleiner als ein vorgegebener Wert ε ist. Wenn die Antwort auf diese Frage "JA" ist, bedeutet das, daß das Filter C00′′ zur Übertragungsfunktion C00 konvergiert ist, und bei Punkt 422 wird das Filter C00′ durch das Filter C00′′ ersetzt. Andernfalls geht der adaptive Prozeß zu Punkt 426. Bei Punkt 424 wird die Position des Schaltabschnitts 50 geändert. Danach geht der adaptive Prozeß zu Punkt 426, wo er zu Punkt 404 zurückgebracht wird.
Ähnliche Prozesse werden für die anderen Filter C10′′, C01′′ und C11′′ durchgeführt. Da sich der Hintergrundgeräusch­ pegel in einem dynamischen Bereich größer als 40 oder 50 dB ändert, ist es erforderlich, daß der A/D-Wandler und der mit den Mikrophonen verbundene Identifikationssignalerzeugungs­ abschnitt einen großen dynamischen Bereich besitzen. Dies führt zu einer teuren Vorrichtung. Entsprechend der vorlie­ genden Erfindung, wird der Identifikationsprozeß unterbro­ chen, wenn die Verstärkung G klein ist. Dies erlaubt die Verwendung von Komponenten mit einem kleinen dynamischen Be­ reich, was zu einer preiswerten Vorrichtung führt.
Da die Geräuschsteuerung die Geräusche nicht vollständig beseitigen kann, kann der Hintergrundgeräuschpegel basierend auf dem Pegel der von den Lautsprechern LS0 und LS1 erzeug­ ten Steuerungsgeräusche festgestellt werden. In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen dem Restgeräuschpegel und dem Steuerungsgeräuschpegel in einem Speicher gespeichert. Der Hintergrundgeräuschpegel wird aus dieser Beziehung abge­ schätzt. Die Verstärkungen der adaptiven, digitalen Filter W0 und W1 können aus ihren Filterkoeffizienten geschätzt werden. Alternativ können die Verstärkungen aus den von den adaptiven, digitalen Filtern W0 und W1 erzeugten Treibersi­ gnalen y0 und y1 geschätzt werden.
Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit der Verringe­ rung von in ein Fahrgastabteil 10 eines Fahrzeugs übertrage­ nen Straßengeräuschen beschrieben wurde, ist festzustellen, daß die Erfindung in keiner Weise auf diese Anwendung be­ schränkt ist. Zum Beispiel ist die Erfindung anwendbar zur Verringerung von von dem Motor in das Fahrgastabteil eines Fahrzeugs übertragenen Geräusche. In diesem Fall wird das Referenzsignal basierend auf dem Motorwellenpositionssignal erzeugt. Außerdem ist die Erfindung auf die Verringerung von in einen geschlossenen Raum übertragenen Geräuschen anwend­ bar.
Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit dem Schaltab­ schnitt 50 zur Auswahl der Komponente(n), an die ein einzel­ nes Identifikationssignal a angelegt wird, beschrieben wurde, ist festzustellen, daß der Schaltabschnitt 50 ent­ fernt werden kann. In diesem Fall werden jeweils unter­ schiedliche Identifikationssignale für die Lautsprecher LS0 und LS1 erzeugt. Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit zwei Mikrophonen MP0 und MP1 und zwei Lautsprechern LS0 und LS1 beschrieben wurde, ist festzustellen, daß die Anzahl der Mikrophone und der Lautsprecher drei oder mehr betragen kann. Wenn sich die akustische Übertragungscharakteristik mit einer geringen Rate ändert, kann der Schalldruckpegel des Identifikationsgeräuschs auf einen Wert 10 dB oder mehr geringer als der Schalldruckpegel des Hintergrundgeräuschs eingestellt werden. Auch wenn das Identifikationsgeräusch basierend auf einem Identifikationssignal x0 berechnet wird, das eine spektrale Verteilung ähnlich der spektralen Vertei­ lung der Geräusche in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs auf­ weist, ist festzustellen, daß auch weißes Rauschen als Iden­ tifikationssignal x0 verwendet werden kann.

Claims (32)

1. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung zur Verringe­ rung von von einer Geräuschquelle in einen Raum übertragenen Geräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
Steuerungsgeräuschquellen (LS0, LS1) zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Raum,
Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (MP0, MP1) zum Fest­ stellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Raum,
Geräuscherzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtungen (4) zum Feststellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräusch­ quelle zum Erzeugen eines Referenzsignals,
eine Signalverarbeitungsvorrichtung (20) zum Filtern des Referenzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungs­ funktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen,
aktive Steuerungsvorrichtungen zum Antreiben der Steue­ rungsgeräuschquellen zum Verringern der Geräusche in dem Raum basierend auf dem Referenzsignal und den Restge­ räuschen,
Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrichtungen (42) zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Raum, Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen (41) zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs, das dem festge­ stellten Restgeräuschpegel in dem Raum entspricht, und
Auffrischungsvorrichtungen (22A, 22B) zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steue­ rungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrich­ tungen basierend auf dem Identifikationsgeräusch und den Restgeräuschen, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozes­ ses der Signalverarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
2. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Steuerungs­ vorrichtung Signalerzeugungsvorrichtungen (W0, W1) zum Er­ zeugen von Treibersignalen (y0, y1) zum Antreiben der Steue­ rungsgeräuschquellen basierend auf dem Referenzsignal, Si­ gnalverarbeitungsvorrichtungen zum Filtern des Referenzsi­ gnals entsprechend der akustischen Übertragungscharakteri­ stik zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restge­ räuschdetektionsvorrichtungen und Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Signalverarbeitungsprozesses der Signalerzeugungsvorrichtung basierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbeitungsvorrichtung verarbei­ teten Referenzsignal und den Restgeräuschen resultiert, um die Geräusche in dem Raum zu reduzieren, umfaßt.
3. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsgeräusch- Erzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einem vorgegebenen Pegel gerin­ ger als der Hintergrundgeräuschpegel umfaßt.
4. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
5. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsgeräusch- Erzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einem vorgegebenen Pegel gerin­ ger als der Hintergrundgeräuschpegel umfaßt.
6. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
7. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundgeräuschpegel- Detektionsvorrichtungen Vorrichtungen zum Feststellen des Hintergrundgeräuschpegels basierend auf den von den Restge­ räuschdetektionsvorrichtungen festgestellten Restgeräuschen umfaßt.
8. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsgeräusch- Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum kontinuierlichen Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum kontinuierli­ chen Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungsprozes­ ses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
9. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsgeräusch- Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum intermittenten Er­ zeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum intermittenten Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungsprozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
10. Aktiven Geräuschverringerungsvorrichtung zur Verrin­ gerung von Geräuschen, die von einer Geräuschquelle in einen Raum übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie um­ faßt:
Steuerungsgeräuschquellen (LS0, LS1) zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Raum,
Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (MP0, MP1) zum Fest­ stellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Raum,
Geräuscherzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtungen (4) zum Feststellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräusch­ quelle zum Erzeugen eines Referenzsignals,
Signalerzeugungsvorrichtungen (W0, W1) zum Erzeugen von Treibersignalen (y0, y1) zum Antreiben der Steuerungsge­ räuschquellen basierend auf dem Referenzsignal,
eine Signalverarbeitungsvorrichtung (20) zum Filtern des Referenzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungs­ funktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen,
Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Prozesses der Signalerzeugungsvorrichtungen basierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbeitungsvorrich­ tung verarbeiteten Referenzsignal resultiert, um die Geräu­ sche in dem Raum zu reduzieren,
Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen (41) zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einer spektralen Verteilung ähnlich der spektralen Verteilung der von der Ge­ räuschquelle übertragenen Geräusche,
Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrichtungen (42) zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Raum, Verstärkungseinstellungsvorrichtungen (43) zum Einstel­ len der Verstärkung des Identifikationssignals basierend auf dem festgestellten Hintergrundgeräuschpegel,
Signalüberlagerungsvorrichtungen (23, 24) zum Überlagern des Identifikationssignals mit der eingestellten Verstärkung über die Treibersignale, die von den Signalerzeugungsvor­ richtungen erzeugt werden, um Signale für die Steuerungsge­ räuschquellen zu erzeugen, und
Auffrischungsvorrichtungen (22A, 22B) zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steue­ rungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrich­ tungen basierend auf dem Identifikationssignal mit der ein­ gestellten Verstärkung und den Restgeräuschen in dem Raum, wenn die Steuerungsgeräuschquellen von den von den Signal­ überlagerungsvorrichtungen erzeugten Signalen angetrieben werden, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
11. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsein­ stellungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen der Verstärkung des Identifikationssignals umfaßt, so daß das erzeugte Identifikationsgeräusch, wenn die Steuerungsge­ räuschquelle von dem Identifikationssignal angetrieben wird, einen vorgegebenen Pegel geringer als der Hintergrundge­ räuschpegel aufweist.
12. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
13. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundge­ räuschpegel-Detektionsvorrichtungen Vorrichtungen zum Fest­ stellen des Hintergrundgeräuschpegels basierend auf den von den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen festgestellten Rest­ geräuschen umfaßt.
14. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum kontinu­ ierlichen Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum konti­ nuierlichen Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
15. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum intermit­ tenten Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum inter­ mittenten Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
16. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung zur aktiven Verringerung von Geräuschen, die von einer Geräuschquelle in ein Fahrgastabteil (10) eines Fahrzeugs übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
Steuerungsgeräuschquellen (LS0, LS1) zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs,
Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (MP0, MP1) zum Fest­ stellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs,
Geräuscherzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtungen (4) zum Feststellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräusch­ quelle zum Erzeugen eines Referenzsignals,
eine Signalverarbeitungsvorrichtung (20) zum Filtern des Referenzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungs­ funktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen,
aktive Steuerungsvorrichtungen zum Antreiben der Steue­ rungsgeräuschquellen zum Verringern der Geräusche in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs basierend auf dem Referenzsi­ gnal und den Restgeräuschen,
Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrichtungen (42) zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Fahr­ gastabteil eines Fahrzeugs,
Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen (41) zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs, das dem festge­ stellten Restgeräuschpegel in dem Fahrgastabteil eines Fahr­ zeugs entspricht, und
Auffrischungsvorrichtungen (22A, 22B) zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steue­ rungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrich­ tungen basierend auf dem Identifikationsgeräusch und den Restgeräuschen, um den Inhalt des Signalverarbeitungsprozes­ ses der Signalverarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
17. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Steue­ rungsvorrichtung Signalerzeugungsvorrichtungen (W0, W1) zum Erzeugen von Treibersignalen (y0, y1) zum Antreiben der Steuerungsgeräuschquellen basierend auf dem Referenzsignal, Signalverarbeitungsvorrichtungen zum Filtern des Referenzsi­ gnals entsprechend der akustischen Übertragungscharakteri­ stik zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restge­ räuschdetektionsvorrichtungen und Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Signalverarbeitungsprozesses der Signalerzeugungsvorrichtung basierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbeitungsvorrichtung verarbei­ teten Referenzsignal und den Restgeräuschen resultiert, um die Geräusche in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs zu redu­ zieren, umfaßt.
18. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einem vorgegebenen Pegel geringer als der Hintergrundgeräuschpegel umfaßt.
19. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
20. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einem vorgegebenen Pegel geringer als der Hintergrundgeräuschpegel umfaßt.
21. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
22. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundge­ räuschpegel-Detektionsvorrichtungen Vorrichtungen zum Fest­ stellen des Hintergrundgeräuschpegels basierend auf den von den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen festgestellten Rest­ geräuschen umfaßt.
23. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum kontinu­ ierlichen Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum konti­ nuierlichen Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
24. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum intermit­ tenten Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum inter­ mittenten Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
25. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Fahrzeugsgeschwindigkeits-Detektionsvorrichtung zum Fest­ stellen der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl-De­ tektionsvorrichtung zum Feststellen der Motordrehzahl, eine Motorlastdetektionsvorrichtung zum Feststellen der Motorlast und eine Audioschallerzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtung zum Feststellen des Audioschallerzeugungszustands umfaßt und daß die Hintergrundgeräusch-Detektionsvorrichtungen Vorrich­ tungen zum Feststellen des Hintergrundgeräuschpegels basie­ rend auf wenigstens einem der festgestellten Fahrzeugge­ schwindigkeit, der festgestellten Motordrehzahl, der festge­ stellten Motorlast und dem festgestellten Audioschallerzeu­ gungszustand umfassen.
26. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung zur aktiven Verringerung von Geräuschen, die von einer Geräuschquelle in ein Fahrgastabteil (10) eines Fahrzeugs übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
Steuerungsgeräuschquellen (LS0, LS1) zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs,
Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (MP0, MP1) zum Fest­ stellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs,
Geräuscherzeugungs- Zustandsdetektionsvorrichtungen (4) zum Feststellen des Geräuscherzeugungszustands der Geräusch­ quelle zum Erzeugen eines Referenzsignals,
Signalerzeugungsvorrichtungen (W0, W1) zum Erzeugen von Treibersignalen zum Antreiben der Steuerungsgeräuschquellen basierend auf dem Referenzsignal,
eine Signalverarbeitungsvorrichtung (20) zum Filtern des Referenzsignals entsprechend einer akustischen Übertragungs­ funktion zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen,
Steuerungsvorrichtungen zum Einstellen des Inhalts des Prozesses der Signalerzeugungsvorrichtungen basierend auf einem Wert, der von dem in der Signalverarbeitungsvorrich­ tung verarbeiteten Referenzsignal resultiert, um die Geräu­ sche in dem Fahrgastabteil eines Fahrzeugs zu reduzieren,
Identifikationsgeräusch-Erzeugungsvorrichtungen (41) zum Erzeugen eines Identifikationsgeräuschs mit einer spektralen Verteilung mit einem geringen Pegel auf der hochfrequenten Seite,
Hintergrundgeräuschpegel-Detektionsvorrichtungen (42) zum Feststellen eines Hintergrundgeräuschpegels in dem Fahr­ gastabteil eines Fahrzeugs,
Verstärkungseinstellungsvorrichtungen (43) zum Einstel­ len der Verstärkung des Identifikationssignals basierend auf dem festgestellten Hintergrundgeräuschpegel,
Signalüberlagerungsvorrichtungen (23, 24) zum Überlagern des Identifikationssignals mit der eingestellten Verstärkung über die Treibersignale, die von den Signalerzeugungsvor­ richtungen erzeugt werden, um Signale für die Steuerungsge­ räuschquellen zu erzeugen, und
Auffrischungsvorrichtungen (22A, 22B) zum Bestimmen der akustischen Übertragungscharakteristik zwischen den Steue­ rungsgeräuschquellen und den Restgeräuschdetektionsvorrich­ tungen basierend auf dem Identifikationssignal mit der ein­ gestellten Verstärkung und den Restgeräuschen in dem Fahr­ gastabteil eines Fahrzeugs, wenn die Steuerungsgeräuschquel­ len von den von den Signalüberlagerungsvorrichtungen erzeug­ ten Signalen angetrieben werden, um den Inhalt des Signal­ verarbeitungsprozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung aufzufrischen.
27. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsein­ stellungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen der Verstärkung des Identifikationssignals umfaßt, so daß das erzeugte Identifikationsgeräusch, wenn die Steuerungsge­ räuschquelle von dem Identifikationssignal angetrieben wird, einen vorgegebenen Pegel geringer als der Hintergrundge­ räuschpegel aufweist.
28. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel zwischen 5 und 10 dB liegt.
29. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundge­ räuschpegel-Detektionsvorrichtungen Vorrichtungen zum Fest­ stellen des Hintergrundgeräuschpegels basierend auf den von den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen festgestellten Rest­ geräuschen umfaßt.
30. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum kontinu­ ierlichen Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum konti­ nuierlichen Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
31. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikations­ geräusch-Erzeugungsvorrichtungen Vorrichtungen zum intermit­ tenten Erzeugen des Identifikationsgeräuschs umfassen und daß die Auffrischungsvorrichtungen Vorrichtungen zum inter­ mittenten Auffrischen des Inhalts des Signalverarbeitungs­ prozesses der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen.
32. Aktive Geräuschverringerungsvorrichtung nach An­ spruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsvorrichtung zum Fest­ stellen der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl-De­ tektionsvorrichtung zum Feststellen der Motordrehzahl, eine Motorlastdetektionsvorrichtung zum Feststellen der Motorlast und eine Audioschallerzeugungs-Zustandsdetektionsvorrichtung zum Feststellen des Audioschallerzeugungszustands umfaßt und daß die Hintergrundgeräusch-Detektionsvorrichtungen Vorrich­ tungen zum Feststellen des Hintergrundgeräuschpegels basie­ rend auf wenigstens einem der festgestellten Fahrzeugge­ schwindigkeit, der festgestellten Motordrehzahl, der festge­ stellten Motorlast und dem festgestellten Audioschallerzeu­ gungszustand umfassen.
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