JP3621714B2 - 車室内騒音低減装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの振動騒音を主要因として発生する車室内の騒音を、相殺音と干渉させて低減させる車室内騒音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの振動騒音を主要因として発生する車室内騒音に対し、この騒音と同一振幅で逆位相となる音（相殺音）を音源から発生させ、車室内騒音を低減させる種々の技術が提案されている。
【０００３】
また、最近では、例えば特開平３−１７８８４６号公報等に示されるように、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ） アルゴリズム、或いは、このＬＭＳアルゴリズムを多チャンネルに拡大したＭＥＦＸ−ＬＭＳ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｘ−ＬＭＳ） アルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置が提案され、一部実用化され始めている。
【０００４】
一般に、このＬＭＳアルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置では、エンジン振動を主要因として発生する車室内騒音を消音する場合、エンジン振動と相関の高い信号を騒音振動源信号（プライマリソース）として検出し、このプライマリソースから適応フィルタによって騒音に対する相殺音を合成してスピーカから発生する。そして、受聴点における騒音低減状態を誤差信号（エラー信号）としてマイクにより検出し、このエラー信号と、上記プライマリソースに補償係数ＣＬＭ０ （主にスピーカ／マイク間の車内伝達特性を有限のインパルスレスポンスで表現した係数列；ＬはマイクＮｏ． 、ＭはスピーカＮｏ． を示す添字）を合成した信号とからＬＭＳアルゴリズムにより上記適応フィルタのフィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新して受聴点における騒音低減を最適な値とするようになっている。
【０００５】
ところで、例えば図４に示すように、車室内の前側に相殺音を発するスピーカ７が設けられ、前部座席の受聴点のエラー信号を検出するマイク８ａと後部座席の受聴点のエラー信号を検出するマイク８ｂとが設けられた車室内騒音低減装置１では、上記補償係数ＣＬＭ０ は、スピーカ７とマイク８ａ間の経路のスピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１に対応する補償係数Ｃ１１０ とスピーカ７とマイク８ｂ間の経路のスピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１に対応する補償係数Ｃ２１０ の２つが存在する。
【０００６】
上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭに対応する上記各補償係数ＣＬＭ０ は、例えば、図６に示すようなシステム同定により求められる。すなわち、上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭを未知の系３０とし、この未知の系３０に入力された所定のランダムノイズと、適応フィルタ（ＣＬＭ０ 適応フィルタ）３１に入力された上記ランダムノイズとの加算結果が０に収束するようにＬＭＳ演算回路（ＣＬＭ０ −ＬＭＳ演算回路）３２で、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ３１のフィルタ係数を更新し、このフィルタ係数を上記各補償係数ＣＬＭ０ とする。このシステム同定により求められた上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭの一例を図５に示す。
【０００７】
この図５からも明らかなように、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１は、スピーカ７とマイク８ａとの距離が短いため波形の収束が速く、補償係数Ｃ１１０ は約３０タップ程度の長さで近似できる。これに対し、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１は、スピーカ７とマイク８ｂとの距離が長いため、長いディレイ（スピーカ７からマイク８ｂに音が到達するのに生じる遅れ）の後、波形は車内の残響特性等の影響を受けてゆっくり収束するため、補償係数Ｃ２１０ は約９０タップ程度の長さが必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＬＭＳアルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置では、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の演算可能総タップ数を各補償係数ＣＬＭ０ 毎に同じタップ数で表現するようにしているため、各補償係数ＣＬＭ０ は、補償係数Ｃ１１０ を表現するのに必要な３０タップと、補償係数Ｃ２１０ を表現するのに必要な９０タップの略中間のタップ数で表現するようにしていた。例えば、ＤＳＰの演算可能総タップ数が１２０タップに設定された場合、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ は、それぞれ６０タップで表現していた。
【０００９】
このため、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１は補償係数Ｃ１１０ によって確実に表現されるが、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１は補償係数Ｃ２１０ によって確実に表現することができず、マイク８ｂの受聴点の消音性能が低下するといった問題がある。
【００１０】
また、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ を、それぞれ９０タップで表現できるようにＤＳＰの演算可能総タップ数を確保すれば、各スピーカ／マイク間車内伝達特性ＣＬＭを確実に表現することができるが、補償係数Ｃ１１０ において無駄な演算が増加するといった問題や、上記ＤＳＰの演算可能総タップ数の確保のため、消音システムに、より高い演算能力を有するＤＳＰを用いなければならない等の問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、各補償係数をそれぞれ的確に表現して、従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を最適に保つことのできる車室内騒音低減装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の車室内騒音低減装置は、エンジン振動と相関の高い騒音振動源信号を適応フィルタによりキャンセル信号として合成するキャンセル信号合成手段と、上記キャンセル信号を騒音に対する相殺音として音源から発生する相殺音発生手段と、複数の受聴点を設定し、これら各受聴点における騒音低減状態を誤差信号として検出する複数の誤差信号検出手段と、上記キャンセル信号が上記キャンセル信号合成手段から出力され上記複数の誤差信号として戻ってくるまでの複数の経路に対応する各車内伝達特性を表現する各補償係数のタップ数を、全ての補償係数のタップ数の総和を予め設定しておいた値の範囲内に制限して、それぞれの補償係数毎に設定すると共に、上記各補償係数のタップ値を設定する補償係数設定手段と、上記騒音振動源信号を上記補償係数設定手段で設定した上記各補償係数と合成する入力信号補償手段と、上記入力信号補償手段からの各信号と上記複数の誤差信号とに基づき上記適応フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段とを備えた車室内騒音低減装置において、上記補償係数設定手段は、第一の補償係数のタップ数とタップ値を予め設定した収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定し、上記第一の補償係数とは異なる他の補償係数のタップ数とタップ値を上記収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定して、全ての補償係数のタップ数とタップ値の設定を行った後に、上記全ての補償係数のタップ数の総和を求め、該タップ数の総和が上記予め設定しておいた値の範囲を越える場合には、上記収束判定エラー量を変更して再び上記各補償係数のタップ数とタップ値の設定を行うものである。
【００１３】
【作 用】
上記構成において、予め、補償係数設定手段で、キャンセル信号がキャンセル信号合成手段から出力され複数の誤差信号として戻ってくるまでの複数の経路に対応する各車内伝達特性を表現する各補償係数のタップ数を、全ての補償係数のタップ数の総和を予め設定しておいた値の範囲内に制限して、それぞれの補償係数毎に設定すると共に、上記各補償係数のタップ値を設定しておく。次に、エンジンの振動騒音を主要因として車室内に騒音が発生すると、上記キャンセル信号合成手段で、エンジン振動と相関の高い騒音振動源信号を適応フィルタにより上記キャンセル信号として合成し、相殺音発生手段で、上記キャンセル信号を騒音に対する相殺音として音源から発生する。複数の受聴点における騒音低減状態は、複数の誤差信号検出手段で、それぞれに対応する誤差信号として検出され、一方、入力信号補償手段で、上記騒音振動源信号を上記補償係数設定手段で設定した上記各補償係数と合成する。そして、フィルタ係数更新手段で、上記複数の誤差信号と上記入力信号補償手段からの各信号とに基づき上記適応フィルタのフィルタ係数を更新する。この際、上記補償係数設定手段は、第一の補償係数のタップ数とタップ値を予め設定した収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定し、上記第一の補償係数とは異なる他の補償係数のタップ数とタップ値を上記収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定して、全ての補償係数のタップ数とタップ値の設定を行った後に、上記全ての補償係数のタップ数の総和を求め、該タップ数の総和が上記予め設定しておいた値の範囲を越える場合には、上記収束判定エラー量を変更して再び上記各補償係数のタップ数とタップ値の設定を行う。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１〜図５は本発明の一実施例を示し、図１は車室内騒音低減装置のシステム概略図、図２は入力信号変換回路の説明図、図３は補償係数決定手順を示すフローチャート、図４は騒音低減を行う車室内の平面図、図５は図４のスピーカ／マイク間の車内伝達特性の説明図である。
【００１５】
図１において、符号１は車室内騒音低減装置を示し、４サイクルエンジンのイグニッションコイル（共に図示せず）へのイグニッションパルス信号（Ｉｇ パルス信号）は、入力信号変換回路２に対しても出力される。
【００１６】
この入力信号変換回路２は、図２に示すように、波形成形回路２ａと間引回路２ｂとで構成されており、この入力信号変換回路２に入力された上記Ｉｇ パルス信号は、エンジン回転に同期してエンジン２回転で１パルスで、エンジン回転の０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数からなる信号に成形・間引されて、騒音振動源信号（プライマリソースＰｓ ）として、キャンセル信号合成手段としての適応フィルタ３および入力信号補償手段としてのスピーカ／マイク間伝達特性補償回路（以下「ＣＬＭ０ 回路」と略称）４ａ，４ｂに出力される。
【００１７】
これは、４サイクルエンジン関連の振動騒音は、エンジンが２回転（７２０℃Ａ）で吸入・圧縮・爆発・排気の４行程を完了するために、エンジン２回転を１周期とする振動騒音となっており、周波数領域ではエンジン回転の０．５次成分を基本波とし、その高次成分が主体となったスペクトルとなっている（０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分により構成されている）ためである。従って、Ｉｇ パルス信号を前述のように成形・加工することにより、消音したい振動騒音と極めて相関の高いプライマリソースＰｓ を得ることができる。
【００１８】
また、上記適応フィルタ３は、フィルタ係数更新手段としてのＬＭＳ演算回路５により更新可能なフィルタ係数Ｗ（ｎ） を有するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ）フィルタであり、所定のタップ数（例えば、５１２タップ）に形成されている。この適応フィルタ３に入力された上記プライマリソースＰｓ は、上記フィルタ係数Ｗ（ｎ） と畳み込み積和され、キャンセル信号として出力信号処理回路６を介し相殺音発生手段としてのスピーカ７から相殺音を発生するようになっている。
【００１９】
上記出力信号処理回路６は、Ｄ／Ａ変換器，アナログフィルタ回路（波形整形や特定の周波数域のみ通過させることを目的としたフィルタ回路）およびアンプ回路等により構成されている。
【００２０】
また、上記スピーカ７は、例えば図４に示すように、車内の前側に配設されており、車内の受聴点、すなわち、前部座席の乗員の耳位置に近接する位置には、誤差信号検出手段としてのエラーマイク８ａが、後部座席の乗員の耳位置に近接する位置には、誤差信号検出手段としてのエラーマイク８ｂが、それぞれ設けられている。
【００２１】
上記各エラーマイク８ａ，８ｂにて検出された騒音低減状態を示す誤差信号（相殺音とエンジン関連の振動騒音との干渉の結果を示す信号；エラー信号）は、それぞれアンプ回路，フィルタ回路およびＡ／Ｄ変換器等からなる入力信号処理回路９ａ，９ｂを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるようになっている。
【００２２】
一方、前記ＣＬＭ０ 回路４ａには、上記適応フィルタ３から出力された信号が、上記出力信号処理回路６を介し上記スピーカ７から相殺音として発生され、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１の影響を受けて上記エラーマイク８ａにて検出され、上記入力信号処理回路９ａを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるまでの時間の遅れや、諸特性を有限のインパルスレスポンスで近似した補償係数Ｃ１１０ が、後述する補償係数設定手段としてのシステム同定回路１０で予め決定され設定されており、入力されたプライマリソースＰｓ に、上記補償係数Ｃ１１０ を畳み込み積和することで補償して上記ＬＭＳ演算回路５に信号を出力する回路に形成されている。
【００２３】
同様に、前記ＣＬＭ０ 回路４ｂには、上記適応フィルタ３から出力された信号が、上記出力信号処理回路６を介し上記スピーカ７から相殺音として発生され、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１の影響を受けて上記エラーマイク８ｂにて検出され、上記入力信号処理回路９ｂを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるまでの時間の遅れや、諸特性の変化を有限のインパルスレスポンスで近似した補償係数Ｃ２１０ が、上記システム同定回路１０で予め決定され設定されており、入力されたプライマリソースＰｓ に、上記補償係数Ｃ２１０ を畳み込み積和することで補償して上記ＬＭＳ演算回路５に信号を出力する回路に形成されている。
【００２４】
また、上記ＬＭＳ演算回路５では、上記各入力信号処理回路９ａ，９ｂからの各エラー信号と、上記ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂで補償された各プライマリソースＰｓ とから、周知のＬＭＳアルゴリズムにより前記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の修正量を求め、フィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新する回路に構成されている。ここで、上記スピーカ７と接続された上記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の係数更新は次式により行われる。更新後のｉ番目のフィルタ係数をＷｉ（ｎ＋１），更新するｉ番目のフィルタ係数をＷｉ（ｎ），ステップサイズをμ，Ｎｏ．Ｌの上記各エラーマイク８ａ，８ｂ（上記エラーマイク８ａをＮｏ．１、上記エラーマイク８ｂをＮｏ．２とする）からの信号をｅＬ（ｎ），上記各補償係数ＣＬＭ０ のｉ番目の係数をＣＬｉＭ０，プライマリソースＰｓ のｉ個前の値をｘ（ｎ−１） とすると、
Ｗｉ（ｎ＋１）＝Ｗｉ（ｎ）−μΣｅＬ（ｎ）・ΣＣＬｉＭ０・ｘ（ｎ−１） ・・・・・・（１）
さらに、上記システム同定回路１０は、後述する補償係数決定手順に従い、上記補償係数Ｃ１１０ および上記補償係数Ｃ２１０ を演算し、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに上記補償係数Ｃ１１０ および上記補償係数Ｃ２１０ を設定する回路で、主に、ランダムノイズ発生部１１と、ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と、ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３と、ＣＬＭ０ メモリ部１４と、システム同定スイッチ部１５および加算部１６等とから構成されている。
【００２５】
上記ランダムノイズ発生部１１は、上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ を求めるシステム同定の際に、デジタル信号化された所定のランダムノイズＲＮ を発生して、前記出力信号処理回路６と、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３とに、上記ランダムノイズＲＮ を入力するように接続されている。
【００２６】
また、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２は、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３によりフィルタ係数Ｗｃ のタップ数およびタップ値が更新されるＦＩＲフィルタで、このＣＬＭ０ 適応フィルタ１２に入力された上記ランダムノイズＲＮ は、上記フィルタ係数Ｗｃ と畳み込み積和され上記加算部１６に出力される。
【００２７】
さらに、上記システム同定スイッチ部１５は、システム同定時に、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３により、前記入力信号処理回路９ａあるいは前記入力信号処理回路９ｂのどちらか一方からの信号を、このシステム同定回路１０に入力して上記加算部１６に出力するようになっている。
【００２８】
上記加算部１６での加算結果（上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記入力信号処理回路９ａあるいは上記入力信号処理回路９ｂのどちらか一方からの信号との加算結果）は、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３に出力される。
【００２９】
また、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３では、上記補償係数決定手順に従い、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１→上記エラーマイク８ａ→上記入力信号処理回路９ａ、あるいは、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１→上記エラーマイク８ｂ→上記入力信号処理回路９ｂの経路を未知の系とし、これら２つの未知の系を係数列で表現するための必要なタップ数とタップ値とを求めるとともに、決定したタップ数とタップ値に基づき、これらの値を上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ として、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定する回路である。
【００３０】
すなわち、上記補償係数決定手順に従い、システムの演算可能な範囲内での上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２の上記フィルタ係数Ｗｃ の様々なタップ数において、上記ランダムノイズＲＮ を、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と上記一方の未知の系とに入力し、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記一方の未知の系からの信号との加算結果が所定の値以内に収束するように上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ値を周知のＬＭＳ演算により求め、これらの値を上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ として、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定するのである。
【００３１】
また、上記ＣＬＭ０ メモリ部１４には、上記補償係数Ｃ１１０ と上記補償係数Ｃ２１０ の２つの領域が確保され、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３と接続されており、このＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３の演算に応じて、演算途中の補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ 、あるいは、決定した補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ のＲＡＭ回路となっている。
【００３２】
尚、図４中、符号Ｓａ は車室内の消音エリアを示す。
次に、上記システム同定回路１０で実行される補償係数決定手順を図３のフローチャートを基に説明する。
【００３３】
まず、ステップ（以下Ｓと略称）１０１で、出力信号処理回路６→スピーカ７→スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１→エラーマイク８ａ→入力信号処理回路９ａの経路（Ｃ１１のパス）について、システム同定を実行する。すなわち、システム同定スイッチ部１５を、上記入力信号処理回路９ａからの信号が、このシステム同定回路１０に入力され上記加算部１６に出力されるように動作させた後、ランダムノイズ発生部１１から上記Ｃ１１のパスと、ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２およびＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３とに、上記ランダムノイズＲＮ を入力し、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記Ｃ１１のパスからの信号との加算部１６での加算結果が最小となるように、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３で、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２のフィルタ係数Ｗｃ のタップ値を周知のＬＭＳ演算により更新する。
【００３４】
次いで、Ｓ１０２に進み、上記Ｓ１０１の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、予め設定しておいた値（収束判定エラー量）以内に収束しているか否か判定し、収束している場合にはＳ１０３に進み、収束していない場合にはＳ１０４に進む。
【００３５】
そして、上記Ｓ１０２での判定の結果、収束していると判定されてＳ１０３に進むと、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２のフィルタ係数Ｗｃ のタップ数を予め設定しておいた数量（例えば、１０タップ）減らし、再び、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を実行し、Ｓ１０５に進む。
【００３６】
Ｓ１０５に進むと、上記Ｓ１０３の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、上記収束判定エラー量以内に収束しているか否か判定し、収束している場合にはＳ１０３に戻り、収束していない場合にはＳ１０４に進む。
【００３７】
すなわち、上記Ｓ１０１〜上記Ｓ１０５は、システム同定の結果が、収束判定エラー量以内に収束しなくなるまで上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ数を減らしていく手順となっている。
【００３８】
そして、上記Ｓ１０２あるいは上記Ｓ１０５で、システム同定の結果が予め設定しておいた値以内に収束せず、Ｓ１０４に進むと、上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ数を予め設定しておいた数量（上記Ｓ１０３で減ずるタップ数より小さな値で、例えば、２タップ）増加し、再び、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を実行し、Ｓ１０６に進む。
【００３９】
上記Ｓ１０６に進むと、上記Ｓ１０４の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、上記収束判定エラー量以内に収束しているか否か判定し、収束している場合には、以上の手順で決定したタップ数とタップ値を補償係数Ｃ１１０ としてＳ１０７に進み、収束していない場合にはＳ１０４に戻り、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を繰り返す。
【００４０】
上記Ｓ１０６で、収束していると判定されＳ１０７に進むと、システムの全ＣＬＭのパスについてのシステム同定が終了したか否か（全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値の決定が終了したか否か）の判定が行われる。すなわち、これまでの例では、Ｃ１１のパスについて説明してきたが、このＳ１０７で、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１→エラーマイク８ｂ→入力信号処理回路９ｂの経路（Ｃ２１のパス）のシステム同定が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、前記Ｓ１０１に戻り、Ｃ２１のパスについて、上記システム同定スイッチ部１５を、上記入力信号処理回路９ｂからの信号が、このシステム同定回路１０に入力され上記加算部１６に出力されるように動作させた後、上記Ｃ１１のパスの補償係数Ｃ１１０ と同様に、タップ数とタップ値を定め、補償係数Ｃ２１０ を決定する。
【００４１】
そして、上記Ｓ１０７で、システムの全ＣＬＭのパスについてのシステム同定（全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値の決定）が終了していると判定されると、Ｓ１０８に進み、全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数が、システムが演算可能な総タップ数（例えば、１２０タップ）であるか否かの判定が行われ、演算可能な総タップ数である場合（例えば、補償係数Ｃ１１０ が３０タップで補償係数Ｃ２１０ が９０タップである場合）には、Ｓ１０９に進み、以上のシステム同定によって決定された補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とをＣＬＭ０ メモリ部１４に記憶し、この補償係数決定手順を終了し、一方、演算可能な総タップ数とならない場合（例えば、補償係数Ｃ１１０ が４０タップで補償係数Ｃ２１０ が１００タップである場合）には、Ｓ１１０に進み、上記収束判定エラー量を変更して、再び、Ｓ１０１から、この補償係数決定手順を実行する。尚、上述の例では、補償係数Ｃ１１０ を求めた後、補償係数Ｃ２１０ を求めるようにしているが、補償係数Ｃ２１０ を求めてから補償係数Ｃ１１０ を求めるようにしても良い。
【００４２】
以上のように、各補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値とを、それぞれの補償係数ＣＬＭ０ が表現する経路について、演算可能な総タップ数の範囲内で最適な値に決定して、各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定することにより、各受聴点における消音性能を最適に保つことが可能となる。
【００４３】
次に、本実施例の車室内騒音低減装置１の動作について説明する。
まず、システム同定回路１０で、上述の補償係数決定手順に従い、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とを決定し、各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定しておく。
【００４４】
そして、エンジンの振動騒音が、エンジンからマウント（いずれも図示せず）等を伝達して車内音となり、また、吸気や排気の音等も車室内に伝播すると、これらのエンジン関連振動騒音は、周波数領域では、いずれも０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数スペクトルにより主に構成されており、各々の振動源に対する車体伝達特性が乗ぜられて各受聴点（前部座席の乗員の耳位置に近接する位置と後部座席の乗員の耳位置に近接する位置）に達する。
【００４５】
一方、エンジンのイグニッションコイル（共に図示せず）へのイグニッションパルス信号（Ｉｇ パルス信号）は、入力信号変換回路２に入力され、波形成形回路２ａと間引回路２ｂにより、エンジン回転に同期してエンジン２回転で１パルスで、エンジン回転の０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数からなる信号に成形・間引されて、騒音振動源信号（プライマリソースＰｓ ）として、適応フィルタ３と上記ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂとに出力される。
【００４６】
上記適応フィルタ３に入力されたプライマリソースＰｓ は、この適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） との畳み込み積和により、振動騒音を相殺するキャンセル信号として出力信号処理回路６を介しスピーカ７に出力され、このスピーカ７から上記各受聴点における振動騒音に対する相殺音として出力される。このとき、上記スピーカ７から前部座席の乗員の耳位置に近接する位置の受聴点への相殺音は、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１を受けて、また、上記スピーカ７から後部座席の乗員の耳位置に近接する位置の受聴点への相殺音は、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１を受けて上記各受聴点に達する。
【００４７】
このため、上記各受聴点では、上記エンジン関連の振動騒音と上記相殺音とが干渉して振動騒音が低減させられると同時に、上記各受聴点の近傍に配設されているエラーマイク８ａ，８ｂにより、振動騒音と相殺音との干渉の結果が検出され、エラー信号として、入力信号処理回路９ａ，９ｂを介してＬＭＳ演算回路５に入力される。
【００４８】
また、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに入力されたプライマリソースＰｓ は、前記システム同定回路１０により、予め設定されている補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とそれぞれ畳み込み積和され、上記ＬＭＳ演算回路５に出力される。
【００４９】
そして、上記ＬＭＳ演算回路５で、上記入力信号処理回路９ａ，９ｂからのエラー信号と、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂで補償されたプライマリソースＰｓ とから、ＬＭＳアルゴリズムにより上記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の修正量を求め、フィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新する。
【００５０】
このように、本実施例では、適応フィルタから出力され、ＬＭＳ演算回路に入力される各パスに対応する各補償係数ＣＬＭ０ を、演算可能な範囲で必要なタップ数・タップ値を用いてそれぞれ最適に表現し、これらの補償係数ＣＬＭ０ を用いて消音制御の演算を行うようにしているため、システムのＤＳＰが従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を安定して最適に保つことができる。
【００５１】
尚、本実施例では、プライマリソースＰｓ としてＩｇ パルスを用いるように構成しているが、他のエンジン関連の振動騒音と相関の高い信号（例えば、燃料噴射パルスＴｉ 等）をプライマリソースＰｓ としても良い。
【００５２】
また本実施例では、スピーカ１個、エラーマイク２個の２つのパスを有するＬＭＳアルゴリズムを利用した消音システムの例について説明したが、他のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを利用した消音システム（例えば、マイク４個、スピーカ４個で１６個のパスを有する）等のシステム）についても適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、キャンセル信号がキャンセル信号合成手段から出力され誤差信号として戻ってくるまでの経路に応じた車内伝達特性を表現するタップ数とタップ値とを演算能力範囲内で算出し補償係数として設定する補償係数設定手段を車室内騒音低減装置に備えたので、上記各経路毎に各補償係数をそれぞれ的確に表現して、従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を最適に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車室内騒音低減装置のシステム概略図
【図２】入力信号変換回路の説明図
【図３】補償係数決定手順を示すフローチャート
【図４】騒音低減を行う車室内の平面図
【図５】図４のスピーカ／マイク間の車内伝達特性の説明図
【図６】一般的なシステム同定の概念説明図
【符号の説明】
１ 車室内騒音低減装置
３ 適応フィルタ（キャンセル信号合成手段）
４ａ ＣＬＭ０ 回路（入力信号補償手段）
４ｂ ＣＬＭ０ 回路（入力信号補償手段）
５ ＬＭＳ演算回路（フィルタ係数更新手段）
６ キャンセル信号判定回路（キャンセル信号比較手段）
７ スピーカ（相殺音発生手段）
８ａ エラーマイク（誤差信号検出手段）
８ｂ エラーマイク（誤差信号検出手段）
１０ システム同定回路（補償係数設定手段）
ＣＬＭ スピーカ／マイク間伝達特性
ＣＬＭ０ 補償係数
Ｐｓ プライマリソース（騒音振動源信号）
Ｗ（ｎ） フィルタ係数
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの振動騒音を主要因として発生する車室内の騒音を、相殺音と干渉させて低減させる車室内騒音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの振動騒音を主要因として発生する車室内騒音に対し、この騒音と同一振幅で逆位相となる音（相殺音）を音源から発生させ、車室内騒音を低減させる種々の技術が提案されている。
【０００３】
また、最近では、例えば特開平３−１７８８４６号公報等に示されるように、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ） アルゴリズム、或いは、このＬＭＳアルゴリズムを多チャンネルに拡大したＭＥＦＸ−ＬＭＳ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｘ−ＬＭＳ） アルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置が提案され、一部実用化され始めている。
【０００４】
一般に、このＬＭＳアルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置では、エンジン振動を主要因として発生する車室内騒音を消音する場合、エンジン振動と相関の高い信号を騒音振動源信号（プライマリソース）として検出し、このプライマリソースから適応フィルタによって騒音に対する相殺音を合成してスピーカから発生する。そして、受聴点における騒音低減状態を誤差信号（エラー信号）としてマイクにより検出し、このエラー信号と、上記プライマリソースに補償係数ＣＬＭ０ （主にスピーカ／マイク間の車内伝達特性を有限のインパルスレスポンスで表現した係数列；ＬはマイクＮｏ． 、ＭはスピーカＮｏ． を示す添字）を合成した信号とからＬＭＳアルゴリズムにより上記適応フィルタのフィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新して受聴点における騒音低減を最適な値とするようになっている。
【０００５】
ところで、例えば図４に示すように、車室内の前側に相殺音を発するスピーカ７が設けられ、前部座席の受聴点のエラー信号を検出するマイク８ａと後部座席の受聴点のエラー信号を検出するマイク８ｂとが設けられた車室内騒音低減装置１では、上記補償係数ＣＬＭ０ は、スピーカ７とマイク８ａ間の経路のスピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１に対応する補償係数Ｃ１１０ とスピーカ７とマイク８ｂ間の経路のスピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１に対応する補償係数Ｃ２１０ の２つが存在する。
【０００６】
上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭに対応する上記各補償係数ＣＬＭ０ は、例えば、図６に示すようなシステム同定により求められる。すなわち、上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭを未知の系３０とし、この未知の系３０に入力された所定のランダムノイズと、適応フィルタ（ＣＬＭ０ 適応フィルタ）３１に入力された上記ランダムノイズとの加算結果が０に収束するようにＬＭＳ演算回路（ＣＬＭ０ −ＬＭＳ演算回路）３２で、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ３１のフィルタ係数を更新し、このフィルタ係数を上記各補償係数ＣＬＭ０ とする。このシステム同定により求められた上記各スピーカ／マイク間の車内伝達特性ＣＬＭの一例を図５に示す。
【０００７】
この図５からも明らかなように、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１は、スピーカ７とマイク８ａとの距離が短いため波形の収束が速く、補償係数Ｃ１１０ は約３０タップ程度の長さで近似できる。これに対し、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１は、スピーカ７とマイク８ｂとの距離が長いため、長いディレイ（スピーカ７からマイク８ｂに音が到達するのに生じる遅れ）の後、波形は車内の残響特性等の影響を受けてゆっくり収束するため、補償係数Ｃ２１０ は約９０タップ程度の長さが必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＬＭＳアルゴリズムを利用した車室内騒音低減装置では、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の演算可能総タップ数を各補償係数ＣＬＭ０ 毎に同じタップ数で表現するようにしているため、各補償係数ＣＬＭ０ は、補償係数Ｃ１１０ を表現するのに必要な３０タップと、補償係数Ｃ２１０ を表現するのに必要な９０タップの略中間のタップ数で表現するようにしていた。例えば、ＤＳＰの演算可能総タップ数が１２０タップに設定された場合、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ は、それぞれ６０タップで表現していた。
【０００９】
このため、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ１１は補償係数Ｃ１１０ によって確実に表現されるが、スピーカ／マイク間車内伝達特性Ｃ２１は補償係数Ｃ２１０ によって確実に表現することができず、マイク８ｂの受聴点の消音性能が低下するといった問題がある。
【００１０】
また、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ を、それぞれ９０タップで表現できるようにＤＳＰの演算可能総タップ数を確保すれば、各スピーカ／マイク間車内伝達特性ＣＬＭを確実に表現することができるが、補償係数Ｃ１１０ において無駄な演算が増加するといった問題や、上記ＤＳＰの演算可能総タップ数の確保のため、消音システムに、より高い演算能力を有するＤＳＰを用いなければならない等の問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、各補償係数をそれぞれ的確に表現して、従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を最適に保つことのできる車室内騒音低減装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の車室内騒音低減装置は、エンジン振動と相関の高い騒音振動源信号を適応フィルタによりキャンセル信号として合成するキャンセル信号合成手段と、上記キャンセル信号を騒音に対する相殺音として音源から発生する相殺音発生手段と、複数の受聴点を設定し、これら各受聴点における騒音低減状態を誤差信号として検出する複数の誤差信号検出手段と、上記キャンセル信号が上記キャンセル信号合成手段から出力され上記複数の誤差信号として戻ってくるまでの複数の経路に対応する各車内伝達特性を表現する各補償係数のタップ数を、全ての補償係数のタップ数の総和を予め設定しておいた値の範囲内に制限して、それぞれの補償係数毎に設定すると共に、上記各補償係数のタップ値を設定する補償係数設定手段と、上記騒音振動源信号を上記補償係数設定手段で設定した上記各補償係数と合成する入力信号補償手段と、上記入力信号補償手段からの各信号と上記複数の誤差信号とに基づき上記適応フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段とを備えた車室内騒音低減装置において、上記補償係数設定手段は、第一の補償係数のタップ数とタップ値を予め設定した収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定し、上記第一の補償係数とは異なる他の補償係数のタップ数とタップ値を上記収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定して、全ての補償係数のタップ数とタップ値の設定を行った後に、上記全ての補償係数のタップ数の総和を求め、該タップ数の総和が上記予め設定しておいた値の範囲を越える場合には、上記収束判定エラー量を変更して再び上記各補償係数のタップ数とタップ値の設定を行うものである。
【００１３】
【作 用】
上記構成において、予め、補償係数設定手段で、キャンセル信号がキャンセル信号合成手段から出力され複数の誤差信号として戻ってくるまでの複数の経路に対応する各車内伝達特性を表現する各補償係数のタップ数を、全ての補償係数のタップ数の総和を予め設定しておいた値の範囲内に制限して、それぞれの補償係数毎に設定すると共に、上記各補償係数のタップ値を設定しておく。次に、エンジンの振動騒音を主要因として車室内に騒音が発生すると、上記キャンセル信号合成手段で、エンジン振動と相関の高い騒音振動源信号を適応フィルタにより上記キャンセル信号として合成し、相殺音発生手段で、上記キャンセル信号を騒音に対する相殺音として音源から発生する。複数の受聴点における騒音低減状態は、複数の誤差信号検出手段で、それぞれに対応する誤差信号として検出され、一方、入力信号補償手段で、上記騒音振動源信号を上記補償係数設定手段で設定した上記各補償係数と合成する。そして、フィルタ係数更新手段で、上記複数の誤差信号と上記入力信号補償手段からの各信号とに基づき上記適応フィルタのフィルタ係数を更新する。この際、上記補償係数設定手段は、第一の補償係数のタップ数とタップ値を予め設定した収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定し、上記第一の補償係数とは異なる他の補償係数のタップ数とタップ値を上記収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定して、全ての補償係数のタップ数とタップ値の設定を行った後に、上記全ての補償係数のタップ数の総和を求め、該タップ数の総和が上記予め設定しておいた値の範囲を越える場合には、上記収束判定エラー量を変更して再び上記各補償係数のタップ数とタップ値の設定を行う。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１〜図５は本発明の一実施例を示し、図１は車室内騒音低減装置のシステム概略図、図２は入力信号変換回路の説明図、図３は補償係数決定手順を示すフローチャート、図４は騒音低減を行う車室内の平面図、図５は図４のスピーカ／マイク間の車内伝達特性の説明図である。
【００１５】
図１において、符号１は車室内騒音低減装置を示し、４サイクルエンジンのイグニッションコイル（共に図示せず）へのイグニッションパルス信号（Ｉｇ パルス信号）は、入力信号変換回路２に対しても出力される。
【００１６】
この入力信号変換回路２は、図２に示すように、波形成形回路２ａと間引回路２ｂとで構成されており、この入力信号変換回路２に入力された上記Ｉｇ パルス信号は、エンジン回転に同期してエンジン２回転で１パルスで、エンジン回転の０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数からなる信号に成形・間引されて、騒音振動源信号（プライマリソースＰｓ ）として、キャンセル信号合成手段としての適応フィルタ３および入力信号補償手段としてのスピーカ／マイク間伝達特性補償回路（以下「ＣＬＭ０ 回路」と略称）４ａ，４ｂに出力される。
【００１７】
これは、４サイクルエンジン関連の振動騒音は、エンジンが２回転（７２０℃Ａ）で吸入・圧縮・爆発・排気の４行程を完了するために、エンジン２回転を１周期とする振動騒音となっており、周波数領域ではエンジン回転の０．５次成分を基本波とし、その高次成分が主体となったスペクトルとなっている（０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分により構成されている）ためである。従って、Ｉｇ パルス信号を前述のように成形・加工することにより、消音したい振動騒音と極めて相関の高いプライマリソースＰｓ を得ることができる。
【００１８】
また、上記適応フィルタ３は、フィルタ係数更新手段としてのＬＭＳ演算回路５により更新可能なフィルタ係数Ｗ（ｎ） を有するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ）フィルタであり、所定のタップ数（例えば、５１２タップ）に形成されている。この適応フィルタ３に入力された上記プライマリソースＰｓ は、上記フィルタ係数Ｗ（ｎ） と畳み込み積和され、キャンセル信号として出力信号処理回路６を介し相殺音発生手段としてのスピーカ７から相殺音を発生するようになっている。
【００１９】
上記出力信号処理回路６は、Ｄ／Ａ変換器，アナログフィルタ回路（波形整形や特定の周波数域のみ通過させることを目的としたフィルタ回路）およびアンプ回路等により構成されている。
【００２０】
また、上記スピーカ７は、例えば図４に示すように、車内の前側に配設されており、車内の受聴点、すなわち、前部座席の乗員の耳位置に近接する位置には、誤差信号検出手段としてのエラーマイク８ａが、後部座席の乗員の耳位置に近接する位置には、誤差信号検出手段としてのエラーマイク８ｂが、それぞれ設けられている。
【００２１】
上記各エラーマイク８ａ，８ｂにて検出された騒音低減状態を示す誤差信号（相殺音とエンジン関連の振動騒音との干渉の結果を示す信号；エラー信号）は、それぞれアンプ回路，フィルタ回路およびＡ／Ｄ変換器等からなる入力信号処理回路９ａ，９ｂを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるようになっている。
【００２２】
一方、前記ＣＬＭ０ 回路４ａには、上記適応フィルタ３から出力された信号が、上記出力信号処理回路６を介し上記スピーカ７から相殺音として発生され、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１の影響を受けて上記エラーマイク８ａにて検出され、上記入力信号処理回路９ａを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるまでの時間の遅れや、諸特性を有限のインパルスレスポンスで近似した補償係数Ｃ１１０ が、後述する補償係数設定手段としてのシステム同定回路１０で予め決定され設定されており、入力されたプライマリソースＰｓ に、上記補償係数Ｃ１１０ を畳み込み積和することで補償して上記ＬＭＳ演算回路５に信号を出力する回路に形成されている。
【００２３】
同様に、前記ＣＬＭ０ 回路４ｂには、上記適応フィルタ３から出力された信号が、上記出力信号処理回路６を介し上記スピーカ７から相殺音として発生され、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１の影響を受けて上記エラーマイク８ｂにて検出され、上記入力信号処理回路９ｂを介し上記ＬＭＳ演算回路５に入力されるまでの時間の遅れや、諸特性の変化を有限のインパルスレスポンスで近似した補償係数Ｃ２１０ が、上記システム同定回路１０で予め決定され設定されており、入力されたプライマリソースＰｓ に、上記補償係数Ｃ２１０ を畳み込み積和することで補償して上記ＬＭＳ演算回路５に信号を出力する回路に形成されている。
【００２４】
また、上記ＬＭＳ演算回路５では、上記各入力信号処理回路９ａ，９ｂからの各エラー信号と、上記ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂで補償された各プライマリソースＰｓ とから、周知のＬＭＳアルゴリズムにより前記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の修正量を求め、フィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新する回路に構成されている。ここで、上記スピーカ７と接続された上記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の係数更新は次式により行われる。更新後のｉ番目のフィルタ係数をＷｉ（ｎ＋１），更新するｉ番目のフィルタ係数をＷｉ（ｎ），ステップサイズをμ，Ｎｏ．Ｌの上記各エラーマイク８ａ，８ｂ（上記エラーマイク８ａをＮｏ．１、上記エラーマイク８ｂをＮｏ．２とする）からの信号をｅＬ（ｎ），上記各補償係数ＣＬＭ０ のｉ番目の係数をＣＬｉＭ０，プライマリソースＰｓ のｉ個前の値をｘ（ｎ−１） とすると、
Ｗｉ（ｎ＋１）＝Ｗｉ（ｎ）−μΣｅＬ（ｎ）・ΣＣＬｉＭ０・ｘ（ｎ−１） ・・・・・・（１）
さらに、上記システム同定回路１０は、後述する補償係数決定手順に従い、上記補償係数Ｃ１１０ および上記補償係数Ｃ２１０ を演算し、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに上記補償係数Ｃ１１０ および上記補償係数Ｃ２１０ を設定する回路で、主に、ランダムノイズ発生部１１と、ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と、ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３と、ＣＬＭ０ メモリ部１４と、システム同定スイッチ部１５および加算部１６等とから構成されている。
【００２５】
上記ランダムノイズ発生部１１は、上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ を求めるシステム同定の際に、デジタル信号化された所定のランダムノイズＲＮ を発生して、前記出力信号処理回路６と、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３とに、上記ランダムノイズＲＮ を入力するように接続されている。
【００２６】
また、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２は、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３によりフィルタ係数Ｗｃ のタップ数およびタップ値が更新されるＦＩＲフィルタで、このＣＬＭ０ 適応フィルタ１２に入力された上記ランダムノイズＲＮ は、上記フィルタ係数Ｗｃ と畳み込み積和され上記加算部１６に出力される。
【００２７】
さらに、上記システム同定スイッチ部１５は、システム同定時に、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３により、前記入力信号処理回路９ａあるいは前記入力信号処理回路９ｂのどちらか一方からの信号を、このシステム同定回路１０に入力して上記加算部１６に出力するようになっている。
【００２８】
上記加算部１６での加算結果（上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記入力信号処理回路９ａあるいは上記入力信号処理回路９ｂのどちらか一方からの信号との加算結果）は、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３に出力される。
【００２９】
また、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３では、上記補償係数決定手順に従い、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１→上記エラーマイク８ａ→上記入力信号処理回路９ａ、あるいは、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１→上記エラーマイク８ｂ→上記入力信号処理回路９ｂの経路を未知の系とし、これら２つの未知の系を係数列で表現するための必要なタップ数とタップ値とを求めるとともに、決定したタップ数とタップ値に基づき、これらの値を上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ として、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定する回路である。
【００３０】
すなわち、上記補償係数決定手順に従い、システムの演算可能な範囲内での上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２の上記フィルタ係数Ｗｃ の様々なタップ数において、上記ランダムノイズＲＮ を、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２と上記一方の未知の系とに入力し、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記一方の未知の系からの信号との加算結果が所定の値以内に収束するように上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ値を周知のＬＭＳ演算により求め、これらの値を上記各補償係数Ｃ１１０ ，Ｃ２１０ として、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定するのである。
【００３１】
また、上記ＣＬＭ０ メモリ部１４には、上記補償係数Ｃ１１０ と上記補償係数Ｃ２１０ の２つの領域が確保され、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３と接続されており、このＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３の演算に応じて、演算途中の補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ 、あるいは、決定した補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ のＲＡＭ回路となっている。
【００３２】
尚、図４中、符号Ｓａ は車室内の消音エリアを示す。
次に、上記システム同定回路１０で実行される補償係数決定手順を図３のフローチャートを基に説明する。
【００３３】
まず、ステップ（以下Ｓと略称）１０１で、出力信号処理回路６→スピーカ７→スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１→エラーマイク８ａ→入力信号処理回路９ａの経路（Ｃ１１のパス）について、システム同定を実行する。すなわち、システム同定スイッチ部１５を、上記入力信号処理回路９ａからの信号が、このシステム同定回路１０に入力され上記加算部１６に出力されるように動作させた後、ランダムノイズ発生部１１から上記Ｃ１１のパスと、ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２およびＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３とに、上記ランダムノイズＲＮ を入力し、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２からの信号と上記Ｃ１１のパスからの信号との加算部１６での加算結果が最小となるように、上記ＣＬＭ０ タップ数・タップ値演算回路１３で、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２のフィルタ係数Ｗｃ のタップ値を周知のＬＭＳ演算により更新する。
【００３４】
次いで、Ｓ１０２に進み、上記Ｓ１０１の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、予め設定しておいた値（収束判定エラー量）以内に収束しているか否か判定し、収束している場合にはＳ１０３に進み、収束していない場合にはＳ１０４に進む。
【００３５】
そして、上記Ｓ１０２での判定の結果、収束していると判定されてＳ１０３に進むと、上記ＣＬＭ０ 適応フィルタ１２のフィルタ係数Ｗｃ のタップ数を予め設定しておいた数量（例えば、１０タップ）減らし、再び、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を実行し、Ｓ１０５に進む。
【００３６】
Ｓ１０５に進むと、上記Ｓ１０３の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、上記収束判定エラー量以内に収束しているか否か判定し、収束している場合にはＳ１０３に戻り、収束していない場合にはＳ１０４に進む。
【００３７】
すなわち、上記Ｓ１０１〜上記Ｓ１０５は、システム同定の結果が、収束判定エラー量以内に収束しなくなるまで上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ数を減らしていく手順となっている。
【００３８】
そして、上記Ｓ１０２あるいは上記Ｓ１０５で、システム同定の結果が予め設定しておいた値以内に収束せず、Ｓ１０４に進むと、上記フィルタ係数Ｗｃ のタップ数を予め設定しておいた数量（上記Ｓ１０３で減ずるタップ数より小さな値で、例えば、２タップ）増加し、再び、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を実行し、Ｓ１０６に進む。
【００３９】
上記Ｓ１０６に進むと、上記Ｓ１０４の上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定の結果が、上記収束判定エラー量以内に収束しているか否か判定し、収束している場合には、以上の手順で決定したタップ数とタップ値を補償係数Ｃ１１０ としてＳ１０７に進み、収束していない場合にはＳ１０４に戻り、上記Ｃ１１のパスについてのシステム同定を繰り返す。
【００４０】
上記Ｓ１０６で、収束していると判定されＳ１０７に進むと、システムの全ＣＬＭのパスについてのシステム同定が終了したか否か（全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値の決定が終了したか否か）の判定が行われる。すなわち、これまでの例では、Ｃ１１のパスについて説明してきたが、このＳ１０７で、上記出力信号処理回路６→上記スピーカ７→上記スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１→エラーマイク８ｂ→入力信号処理回路９ｂの経路（Ｃ２１のパス）のシステム同定が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、前記Ｓ１０１に戻り、Ｃ２１のパスについて、上記システム同定スイッチ部１５を、上記入力信号処理回路９ｂからの信号が、このシステム同定回路１０に入力され上記加算部１６に出力されるように動作させた後、上記Ｃ１１のパスの補償係数Ｃ１１０ と同様に、タップ数とタップ値を定め、補償係数Ｃ２１０ を決定する。
【００４１】
そして、上記Ｓ１０７で、システムの全ＣＬＭのパスについてのシステム同定（全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値の決定）が終了していると判定されると、Ｓ１０８に進み、全ての補償係数ＣＬＭ０ のタップ数が、システムが演算可能な総タップ数（例えば、１２０タップ）であるか否かの判定が行われ、演算可能な総タップ数である場合（例えば、補償係数Ｃ１１０ が３０タップで補償係数Ｃ２１０ が９０タップである場合）には、Ｓ１０９に進み、以上のシステム同定によって決定された補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とをＣＬＭ０ メモリ部１４に記憶し、この補償係数決定手順を終了し、一方、演算可能な総タップ数とならない場合（例えば、補償係数Ｃ１１０ が４０タップで補償係数Ｃ２１０ が１００タップである場合）には、Ｓ１１０に進み、上記収束判定エラー量を変更して、再び、Ｓ１０１から、この補償係数決定手順を実行する。尚、上述の例では、補償係数Ｃ１１０ を求めた後、補償係数Ｃ２１０ を求めるようにしているが、補償係数Ｃ２１０ を求めてから補償係数Ｃ１１０ を求めるようにしても良い。
【００４２】
以上のように、各補償係数ＣＬＭ０ のタップ数とタップ値とを、それぞれの補償係数ＣＬＭ０ が表現する経路について、演算可能な総タップ数の範囲内で最適な値に決定して、各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定することにより、各受聴点における消音性能を最適に保つことが可能となる。
【００４３】
次に、本実施例の車室内騒音低減装置１の動作について説明する。
まず、システム同定回路１０で、上述の補償係数決定手順に従い、補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とを決定し、各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに設定しておく。
【００４４】
そして、エンジンの振動騒音が、エンジンからマウント（いずれも図示せず）等を伝達して車内音となり、また、吸気や排気の音等も車室内に伝播すると、これらのエンジン関連振動騒音は、周波数領域では、いずれも０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数スペクトルにより主に構成されており、各々の振動源に対する車体伝達特性が乗ぜられて各受聴点（前部座席の乗員の耳位置に近接する位置と後部座席の乗員の耳位置に近接する位置）に達する。
【００４５】
一方、エンジンのイグニッションコイル（共に図示せず）へのイグニッションパルス信号（Ｉｇ パルス信号）は、入力信号変換回路２に入力され、波形成形回路２ａと間引回路２ｂにより、エンジン回転に同期してエンジン２回転で１パルスで、エンジン回転の０．５×ｎ（ｎ：整数）次成分の周波数からなる信号に成形・間引されて、騒音振動源信号（プライマリソースＰｓ ）として、適応フィルタ３と上記ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂとに出力される。
【００４６】
上記適応フィルタ３に入力されたプライマリソースＰｓ は、この適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） との畳み込み積和により、振動騒音を相殺するキャンセル信号として出力信号処理回路６を介しスピーカ７に出力され、このスピーカ７から上記各受聴点における振動騒音に対する相殺音として出力される。このとき、上記スピーカ７から前部座席の乗員の耳位置に近接する位置の受聴点への相殺音は、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ１１を受けて、また、上記スピーカ７から後部座席の乗員の耳位置に近接する位置の受聴点への相殺音は、スピーカ／マイク間伝達特性Ｃ２１を受けて上記各受聴点に達する。
【００４７】
このため、上記各受聴点では、上記エンジン関連の振動騒音と上記相殺音とが干渉して振動騒音が低減させられると同時に、上記各受聴点の近傍に配設されているエラーマイク８ａ，８ｂにより、振動騒音と相殺音との干渉の結果が検出され、エラー信号として、入力信号処理回路９ａ，９ｂを介してＬＭＳ演算回路５に入力される。
【００４８】
また、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂに入力されたプライマリソースＰｓ は、前記システム同定回路１０により、予め設定されている補償係数Ｃ１１０ と補償係数Ｃ２１０ とそれぞれ畳み込み積和され、上記ＬＭＳ演算回路５に出力される。
【００４９】
そして、上記ＬＭＳ演算回路５で、上記入力信号処理回路９ａ，９ｂからのエラー信号と、上記各ＣＬＭ０ 回路４ａ，４ｂで補償されたプライマリソースＰｓ とから、ＬＭＳアルゴリズムにより上記適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗ（ｎ） の修正量を求め、フィルタ係数Ｗ（ｎ） を更新する。
【００５０】
このように、本実施例では、適応フィルタから出力され、ＬＭＳ演算回路に入力される各パスに対応する各補償係数ＣＬＭ０ を、演算可能な範囲で必要なタップ数・タップ値を用いてそれぞれ最適に表現し、これらの補償係数ＣＬＭ０ を用いて消音制御の演算を行うようにしているため、システムのＤＳＰが従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を安定して最適に保つことができる。
【００５１】
尚、本実施例では、プライマリソースＰｓ としてＩｇ パルスを用いるように構成しているが、他のエンジン関連の振動騒音と相関の高い信号（例えば、燃料噴射パルスＴｉ 等）をプライマリソースＰｓ としても良い。
【００５２】
また本実施例では、スピーカ１個、エラーマイク２個の２つのパスを有するＬＭＳアルゴリズムを利用した消音システムの例について説明したが、他のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを利用した消音システム（例えば、マイク４個、スピーカ４個で１６個のパスを有する）等のシステム）についても適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、キャンセル信号がキャンセル信号合成手段から出力され誤差信号として戻ってくるまでの経路に応じた車内伝達特性を表現するタップ数とタップ値とを演算能力範囲内で算出し補償係数として設定する補償係数設定手段を車室内騒音低減装置に備えたので、上記各経路毎に各補償係数をそれぞれ的確に表現して、従来の演算能力であっても、各受聴点における消音性能を最適に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車室内騒音低減装置のシステム概略図
【図２】入力信号変換回路の説明図
【図３】補償係数決定手順を示すフローチャート
【図４】騒音低減を行う車室内の平面図
【図５】図４のスピーカ／マイク間の車内伝達特性の説明図
【図６】一般的なシステム同定の概念説明図
【符号の説明】
１ 車室内騒音低減装置
３ 適応フィルタ（キャンセル信号合成手段）
４ａ ＣＬＭ０ 回路（入力信号補償手段）
４ｂ ＣＬＭ０ 回路（入力信号補償手段）
５ ＬＭＳ演算回路（フィルタ係数更新手段）
６ キャンセル信号判定回路（キャンセル信号比較手段）
７ スピーカ（相殺音発生手段）
８ａ エラーマイク（誤差信号検出手段）
８ｂ エラーマイク（誤差信号検出手段）
１０ システム同定回路（補償係数設定手段）
ＣＬＭ スピーカ／マイク間伝達特性
ＣＬＭ０ 補償係数
Ｐｓ プライマリソース（騒音振動源信号）
Ｗ（ｎ） フィルタ係数
Claims (1)
- エンジン振動と相関の高い騒音振動源信号を適応フィルタによりキャンセル信号として合成するキャンセル信号合成手段と、
上記キャンセル信号を騒音に対する相殺音として音源から発生する相殺音発生手段と、
複数の受聴点を設定し、これら各受聴点における騒音低減状態を誤差信号として検出する複数の誤差信号検出手段と、
上記キャンセル信号が上記キャンセル信号合成手段から出力され上記複数の誤差信号として戻ってくるまでの複数の経路に対応する各車内伝達特性を表現する各補償係数のタップ数を、全ての補償係数のタップ数の総和を予め設定しておいた値の範囲内に制限して、それぞれの補償係数毎に設定すると共に、上記各補償係数のタップ値を設定する補償係数設定手段と、
上記騒音振動源信号を上記補償係数設定手段で設定した上記各補償係数と合成する入力信号補償手段と、
上記入力信号補償手段からの各信号と上記複数の誤差信号とに基づき上記適応フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段とを備えた車室内騒音低減装置において、
上記補償係数設定手段は、第一の補償係数のタップ数とタップ値を予め設定した収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定し、上記第一の補償係数とは異なる他の補償係数のタップ数とタップ値を上記収束判定エラー量に対するシステム同定の収束状態により上記タップ数を増減処理して設定して、全ての補償係数のタップ数とタップ値の設定を行った後に、上記全ての補償係数のタップ数の総和を求め、該タップ数の総和が上記予め設定しておいた値の範囲を越える場合には、上記収束判定エラー量を変更して再び上記各補償係数のタップ数とタップ値の設定を行うことを特徴とする車室内騒音低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03122294A JP3621714B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 車室内騒音低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03122294A JP3621714B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 車室内騒音低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239691A JPH07239691A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3621714B2 true JP3621714B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=12325413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03122294A Expired - Fee Related JP3621714B2 (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 車室内騒音低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3621714B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6466616B1 (en) | 1999-07-02 | 2002-10-15 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Power efficient equalization |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP03122294A patent/JP3621714B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07239691A (ja) | 1995-09-12 |
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