JPH06314097A

JPH06314097A - 能動型騒音制御装置

Info

Publication number: JPH06314097A
Application number: JP5104615A
Authority: JP
Inventors: Izuho Hirano; 出穂平野; Akio Kinoshita; 明生木下; Yoshiharu Nakaji; 義晴中路; Tsutomu Hamabe; 勉浜辺
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】発生する騒音や残留騒音の周波数特性がフラッ
トでない場合でも、全ての周波数帯域において騒音低減
効果が得られるようにする。【構成】騒音の発生状態を表す基準信号ｘ_kを、適応デ
ィジタルフィルタＷ_kmでフィルタ処理して駆動信号ｙ_m
を生成する一方、フィルタ係数更新部１２によって、騒
音が低減するようにＬＭＳアルゴリズムに従って適応デ
ィジタルフィルタＷ_kmのフィルタ係数を更新する。そし
て、フィルタ係数更新部１２において必要な基準信号ｘ
_k及び残留騒音信号ｅ_lは、それぞれの周波数特性の逆
のゲイン特性を有する逆フィルタＩ_x，Ｉ_eでフィルタ
処理してから、ＬＭＳアルゴリズムに用いるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、騒音源から伝達され
る騒音に制御音源から発せられる制御音を干渉させるこ
とにより騒音の低減を図る能動型騒音制御装置に関し、
特に、騒音の発生状態を表す基準信号を適応ディジタル
フィルタでフィルタ処理して制御音源を駆動する信号を
生成する手段と、基準信号及び空間内の残留騒音を表す
信号に基づいて空間内の騒音が低減するように適応ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新する手段とを備え
た能動型騒音制御装置において、コヒーレンスを有する
全ての周波数帯域で騒音の低減効果が得られるようにし
たものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の能動型騒音制御装置として、英国
特許第２１４９６１４号や特表平１−５０１３４４号に
記載のものがある。これら従来の装置は、航空機の客室
やこれに類する閉空間に適用される騒音低減装置であっ
て、閉空間の外部に位置するエンジン等の単一の騒音源
は、基本周波数ｆ₀及びその高調波ｆ₁〜ｆ_nを含む騒
音を発生するという条件の下において作動するものであ
る。

【０００３】具体的には、閉空間内の複数の位置に設置
され音圧を検出するマイクロフォンと、その閉空間に制
御音を発生する複数のラウドスピーカとを備え、騒音源
の周波数ｆ₀〜ｆ_n成分に基づき、それら周波数ｆ₀〜
ｆ_n成分と逆位相の信号でラウドスピーカを駆動させ、
もって閉空間に伝達される騒音と逆位相の制御音をラウ
ドスピーカから発生させて騒音を打ち消している。

【０００４】そして、ラウドスピーカから発せられる制
御音の生成方法として、PROCEEDINGS OF THE IEEE,VOL.
63 PAGE 1692,1975,“ADAPTIVE NOISE CANSELLATION ：
PRINCIPLES AND APPLICATIONS ”で述べられている‘WI
DROW LMS’アルゴリズムを多チャンネルに展開したアル
ゴリズムを適用している。その内容は、上記特許の発明
者による論文、“A MULTIPLE ERROR LMS ALGORITHM AND
ITS APPLICATION TOTHE ACTIVE CONTROL OF SOUND AND
VIBRATION ”,IEEE TRANS.ACOUST.,SPEECH,SIGNAL PRO
CESSING,VOL.ASSP −35,PP.1423−1434,1987 にも述べ
られている。

【０００５】即ち、ＬＭＳアルゴリズムは、適応ディジ
タルフィルタのフィルタ係数を更新するのに好適なアル
ゴリズムの一つであって、例えばいわゆるＦｉｌｔｅｒ
ｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムにあっては、ラウドスピ
ーカからマイクロフォンまでの伝達関数をモデル化した
伝達関数フィルタを全てのラウドスピーカとマイクロフ
ォンとの組み合わせについて設定し、騒音源の騒音発生
状態を表す基準信号をそのフィルタで処理した値と各マ
イクロフォンが検出した残留騒音とに基づいた所定の評
価関数の値が低減するように、各ラウドスピーカ毎に設
けられたフィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタの
フィルタ係数を更新している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】確かに、上記従来の能
動型騒音制御装置であっても空間内の騒音レベルを低減
することは可能であるが、空間内の騒音に音圧レベルの
高い周波数成分と低い周波数成分とが含まれている場
合、ＬＭＳアルゴリズム等の逐次更新型の適用アルゴリ
ズムによって適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を
更新する処理を実行すると、音圧レベルの高い周波数成
分が大きく低減するようにフィルタ係数が更新されてい
くため、音圧レベルの低い周波数成分に対する騒音低減
効果が小さいという不具合がある。

【０００７】例えば、上記従来の能動型騒音制御装置
を、車両の車室内に伝達されるロード・ノイズ（走行中
に車輪及び路面間で発生するランダム・ノイズ）を低減
する装置とした場合、車室内に伝達されるロード・ノイ
ズは、低周波側の音圧レベルが高く、高周波になるほど
音圧レベルが低くなるという周波数特性を有しているた
め、低周波側に対しては比較的顕著な騒音低減効果が得
られるが、高周波側に対してはあまり効果が得られない
のである。

【０００８】そして、人間が不快に感ずる周波数帯域と
音圧レベルの高い周波数帯域とは必ずしも一致しないた
め、機械的な測定によれば騒音レベルが低減できている
ことが確認されている状況であっても、人間の評価では
騒音レベルが低減できていないとの結果を得ることにも
なりかねないのである。本発明は、このような従来の技
術が有する未解決の課題に着目してなされたものであっ
て、周波数成分によって騒音の音圧レベルに差がある場
合であっても、広い周波数帯域に渡って騒音低減効果を
得ることができる能動型騒音制御装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、騒音源から騒音が伝達され
る空間に制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の
騒音発生状態を検出し基準信号として出力する騒音発生
状態検出手段と、前記空間内の所定位置における残留騒
音を検出し残留騒音信号として出力する残留騒音検出手
段と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、
前記基準信号を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ
処理して前記制御音源を駆動する信号を生成する駆動信
号生成手段と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基
づいて前記空間内の騒音が低減するように前記適応ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段
と、を備えた能動型騒音制御装置において、前記適応処
理手段に入力される前記基準信号又は前記残留騒音信号
のうちの少なくとも一方の信号を位相情報のみからなる
信号とする位相情報抽出手段を設けた。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明における位相情報抽出手段として、対象と
する信号の周波数特性と逆のゲイン特性を有する逆フィ
ルタを用いたものである。そして、請求項３記載の発明
は、上記請求項２記載の発明において、騒音の複数の周
波数特性に対応して特性の異なる複数の逆フィルタを設
けるとともに、騒音の周波数特性を検出する周波数特性
検出手段と、この周波数特性検出手段の検出結果に応じ
て前記複数の逆フィルタのうち使用する逆フィルタを選
択する逆フィルタ選択手段と、を備えた。

【００１１】さらに、請求項４記載の発明は、上記請求
項２記載の発明において、逆フィルタを作成する逆フィ
ルタ作成手段を設けた。そして、請求項５記載の発明
は、上記請求項４記載の発明における逆フィルタ作成手
段として、適応アルゴリズムに従って逆フィルタを作成
する手段を設けたものであり、請求項６記載の発明は、
請求項５記載の発明における適応アルゴリズムとして、
ＬＭＳアルゴリズムを適用したものである。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、上記請求項
４乃至請求項６記載の発明において、逆フィルタ作成手
段は周波数領域で演算処理を行い、逆フィルタは時間領
域でフィルタ処理を行うこととした。そして、請求項８
記載の発明は、上記請求項４乃至請求項６記載の発明に
おいて、逆フィルタ作成手段は周波数領域で演算処理を
行い、逆フィルタは周波数領域でフィルタ処理を行うこ
ととした。

【００１３】またさらに、請求項９記載の発明は、上記
請求項２乃至請求項８記載の発明において、逆フィルタ
に人間の聴感特性に基づいたＡ特性補正を重畳した。

【００１４】

【作用】基準信号及び残留騒音信号は、そのままでは各
周波数成分ごとに所定の振幅及び位相を有する信号であ
るが、請求項１記載の発明であれば、位相情報抽出手段
を設けているため、適応処理手段に入力される基準信号
又は残留騒音信号のうちの少なくとも一方の信号は、位
相情報のみからなる信号（振幅情報を有しない信号）と
なっている。

【００１５】従って、適応処理手段が、その入力される
基準信号及び残留騒音信号に基づいて適応ディジタルフ
ィルタのフィルタ係数を更新すると、振幅情報の影響を
受けずに更新処理を行うことになるから、適応ディジタ
ルフィルタのフィルタ係数は、全ての周波数帯域の騒音
を低減し得る最適値に向かって収束していく。そして、
請求項２記載の発明であれば、位相情報抽出手段として
設けられた逆フィルタが、対象とする信号（基準信号又
は残留騒音信号のうち、位相情報のみからなる信号とし
て適応処理手段に供給される信号）の周波数特性とは逆
のゲイン特性を有するため、かかる逆フィルタで対象と
する信号をフィルタ処理すれば、振幅情報が除去されて
位相情報のみからなる信号となる。

【００１６】また、請求項３記載の発明であれば、周波
数特性検出手段が、現在発生している騒音の周波数特性
を検出すると、その検出結果に応じて、逆フィルタ選択
手段が、騒音の複数の周波数特性に対応して設けられた
特性の異なる複数の逆フィルタのうち使用する逆フィル
タを選択する。従って、位相情報抽出手段としての逆フ
ィルタが、発生している騒音の周波数特性に応じて使い
分けられることになるから、騒音の周波数特性が変化す
る場合であっても、適応処理手段に入力される基準信号
又は残留騒音信号のうちの一方の信号が位相情報のみか
らなる信号となる。

【００１７】一方、請求項４記載の発明であれば、請求
項２記載の発明における逆フィルタを作成する逆フィル
タ作成手段自体を有しているため、複数の逆フィルタを
記憶しておかなくても、騒音の周波数特性が変化する場
合に、適応処理手段に入力される基準信号又は残留騒音
信号のうちの一方の信号が位相情報のみからなる信号と
なる。

【００１８】そして、請求項５記載の発明では、逆フィ
ルタ作成手段は、適応アルゴリズム（例えば請求項６記
載の発明のようなＬＭＳアルゴリズム）に従って逆フィ
ルタを作成するため、発生している騒音の周波数特性が
変化する状況であっても、逆フィルタが高精度に作成さ
れる。また、請求項７記載の発明であれば、逆フィルタ
作成手段が周波数領域の演算処理によって逆フィルタを
作成するため、演算量が少なくて済む。特に、ＬＭＳア
ルゴリズム等の適応アルゴリズムに従う場合には、畳み
込み演算が必要であることから、これを周波数領域で行
えば演算量が大幅に低減される。

【００１９】なお、周波数領域の演算処理を行うために
は、一般にはＦＦＴ（高速フーリエ変換）を使用する必
要があることから、データを所定個数のブロック単位で
扱うことになるが、この発明では、逆フィルタにおける
フィルタ処理は時間領域で行われるため、適応処理手段
に取り込まれる信号が時間的に遅れてしまうことは防止
される。

【００２０】しかし、演算量の軽減を図るためには、逆
フィルタにおけるフィルタ処理も周波数領域で行うこと
が望ましいのであり、発生する騒音の周波数特性が短時
間で頻繁に変化するものでない場合には、逆フィルタに
おけるフィルタ処理を周波数領域で行っても特に問題は
ない。従って、そのような場合には、請求項８記載の発
明のように、逆フィルタ作成手段における演算処理及び
逆フィルタにおけるフィルタ処理の両方を周波数領域で
行えば、演算量が大幅に軽減される。

【００２１】さらに、請求項９記載の発明であれば、逆
フィルタに、人間の聴感特性を考慮しているＡ特性補正
が重畳されているため、逆フィルタによって位相情報の
みの信号となっている信号は、結局、Ａ特性に応じた振
幅特性を有する信号となる。よって、適応処理手段が適
応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新すると、適
応ディジタルフィルタのフィルタ係数は、人間がよく聞
こえる周波数帯域の音を大きく低減し得る最適値に向か
って収束していく。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１乃至図６は本発明の第１実施例を示す図で
あり、これは本発明に係る能動型騒音制御装置を、車両
２の車室３内の騒音の低減を図る車両用能動型騒音制御
装置１に適用したものである。

【００２３】先ず、構成を説明すると、図１に示すよう
に、この車両用能動型騒音制御装置１は、車輪２ａと路
面４との間の騒音源から空間としての車室３内に伝達さ
れる騒音としてのロード・ノイズの低減を図る装置であ
って、車輪２ａの所定位置には、騒音発生状態検出手段
としての加速度センサ５が配設されていて、この加速度
センサ５は、車輪２ａに生じる生じる振動加速度でなる
基準信号ｘを、マイクロコンピュータ等から構成された
コントローラ１０に供給する。なお、図１には四つの車
輪のうちの一つの車輪２ａに設けられた加速度センサ５
及びそれから出力される基準信号ｘのみを図示している
が、実際には加速度センサは各車輪に対応して設けられ
ていて、それら加速度センサ５から出力された基準信号
ｘ_k（ｋ＝１〜Ｋ：Ｋは加速度センサ５の個数であり、
各車輪ごとに一つであればＫ＝４となる）がコントロー
ラ１０に供給されている。

【００２４】一方、車室３内には、車室３内に残留する
騒音の音圧を測定する残留騒音検出手段としてのマイク
ロフォン８と、車室３内に制御音を発生する制御音源と
してのラウドスピーカ９とが配設されていて、マイクロ
フォン８は、測定された車室３内の残留騒音を、残留騒
音信号ｅとしてコントローラ１０に供給する。なお、こ
のマイクロフォン８も図１には一つしか示していない
が、実際には、乗員の耳位置近傍等の複数の位置にそれ
ぞれ配設されていて、それらマイクロフォン８が検出し
た残留騒音信号ｅ_l（ｌ＝１，…，Ｌ：Ｌはマイクロフ
ォンの個数）がコントローラ１０に供給されている。

【００２５】コントローラ１０は、供給される基準信号
ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lに基づいて所定の演算処理を
実行し、車輪２ａ及び路面４間から車室３内に伝達され
るロード・ノイズが打ち消されるような制御音がラウド
スピーカ９から発せられるように、ラウドスピーカ９に
駆動信号ｙを供給する。なお、ラウドスピーカ９も図１
には一つしか示していないが、実際には、複数個のラウ
ドスピーカ９が所定の位置に配設されていて、コントロ
ーラ１０からは、それらラウドスピーカ９のそれぞれに
対して駆動信号ｙ_m（ｍ＝１，…，Ｍ：Ｍはラウドスピ
ーカ９の個数）が供給される。

【００２６】そして、コントローラ１０は、その機能構
成をブロック図で表した図２に示すように、Ｋ個の基準
信号ｘ_k及びＭ個のラウドスピーカ９に対応したＫ×Ｍ
個のフィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタＷ
_kmと、この適応ディジタルフィルタＷ_km及び基準信号ｘ
_kを畳み込みその結果を添字ｍごとに足し合わせて駆動
信号ｙ_mを演算する駆動信号生成手段としての駆動信号
生成部１１と、を有している。

【００２７】また、コントローラ１０は、適応ディジタ
ルフィルタＷ_kmのフィルタ係数を更新するフィルタ係数
更新部１２を有していて、このフィルタ係数更新部１２
は、ＬＭＳアルゴリズムに基づいて適応ディジタルフィ
ルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ _kmi（ｉ＝０，１，…，Ｉ
−１：Ｉは適応ディジタルフィルタＷ_kmのタップ数）を
適宜更新するものである。

【００２８】そして、コントローラ１０は、車室内３に
おけるラウドスピーカ９及びマイクロフォン８間の伝達
関数Ｃを有限インパルス応答関数の形でモデル化したデ
ィジタルフィルタである伝達関数フィルタＣ＾_lmを有し
ている。具体的には、Ｍ個のラウドスピーカ９とＬ個の
マイクロフォン８と間にはＭ×Ｌ個の組み合わせがある
ため、Ｍ×Ｌ個の伝達関数フィルタＣ＾_lmが設けられて
いる。ここで、伝達関数フィルタＣ＾_lmの各フィルタ係
数をＣ＾_lmj（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１：Ｊは伝達関数
フィルタＣ＾_lmのタップ数）で表す。

【００２９】この伝達関数フィルタＣ＾_lmの出力ｒ_klm
が、フィルタ係数更新部１２に供給されている。さら
に、コントローラ１０には、基準信号ｘ_kが入力される
逆フィルタＩ_xと、残留騒音信号ｅ_lが入力される逆フ
ィルタＩ_eとが設けられていて、逆フィルタＩ_xの出力
ｘ_k' は伝達関数フィルタＣ＾_lmに入力され、逆フィル
タＩ_eの出力信号ｅ_l' は、フィルタ係数更新部１２に
入力されている。

【００３０】逆フィルタＩ_xは、これに入力される基準
信号ｘ_kの周波数特性とは逆のゲイン特性を有するフィ
ルタである。具体的には、車両２のサスペンションの振
動特性や一般に走行する路面の凹凸等に基づいて車室３
内に伝達される前のロード・ノイズの周波数特性が決ま
ることから、それを実験等で測定して逆フィルタＩ_xを
設計することになる。

【００３１】一方、逆フィルタＩ_eは、これに入力され
る残留騒音信号ｅ_lの周波数特性とは逆のゲイン特性を
有するフィルタである。そして、残留騒音信号ｅ_lは、
ロード・ノイズに起因する成分が支配的であること及び
サスペンション及びマイクロフォン８間の音響伝達特性
Ｇの一般的な周波数特性が高周波側ほど低レベルとなる
右下がりの特性となることから、逆フィルタＩ_eは一般
的には、高周波側ほど通過し易いハイパス・フィルタと
なる。

【００３２】ここで、フィルタ係数更新部１２における
フィルタ係数更新処理はＬＭＳアルゴリズムに従うこと
から、適応ディジタルフィルタＷ_kmのフィルタ係数Ｗ
_kmiの更新式は、収束係数をαとすれば、下記の（１）
式のようになる。図３はコントローラ１０内で実行される処理の概要を示
すフローチャートであって、以下、図３に従って本実施
例の動作を説明する。

【００３３】即ち、図３に示す処理は所定のサンプリン
グ周期ごとの割り込み処理として実行されるようになっ
ていて、先ず、そのステップ１１０において基準信号ｘ
_k及び残留騒音信号ｅ_lを読み込んだら、ステップ１２
０に移行し、逆フィルタＩ_xで基準信号ｘ_kをフィルタ
処理し、次いでステップ１３０に移行し、逆フィルタＩ
_eで残留騒音信号ｅ_lをフィルタ処理する。

【００３４】ここで、基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ
_lは、図４の（ａ）に示すように、実軸Ｒｅ，虚軸Ｉ
ｍ，周波数軸ｆでなる３次元座標で表現すると、各周波
数成分ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃，…，ごとに所定の振幅情報及
び位相情報を有する物理量として表せる。ちなみに、振
幅情報は図４に矢印で示される各ベクトルの長さで表現
され、位相情報は各ベクトルの向きで表現され、各ベク
トルは１秒間にｆ_n回、周波数軸の周りを回転する。こ
の場合、図４の（ｂ）にも示すように、正の周波数ベク
トルｆ_nと、負の周波数ベクトル−ｆ_nとは、実軸Ｒｅ
に対称な形で反対方向に回転する。そして、信号波形の
時々刻々の振幅は、その時刻における全ベクトルの総和
（虚数成分は打ち消されて０になり、常に実数成分のみ
が残る）に等しくなる。

【００３５】しかし、ステップ１２０及び１３０の処理
が行われると、基準信号ｘ_kは逆フィルタＩ_xによって
フィルタ処理され、残留騒音信号ｅ_lは逆フィルタＩ_e
によってフィルタ処理されるため、それら基準信号ｘ_k
及び残留騒音信号ｅ_lは、例えば図５に示すように全て
の周波数成分において同じ振幅を有することになり、実
質的には、位相情報のみからなる信号ｘ_k' 、ｅ_l' と
なっている。

【００３６】そして、ステップ１４０に移行し、基準信
号ｘ_k' を伝達関数フィルタＣ＾_lmでフィルタ処理して
処理信号ｒ_klmを演算し、次いでステップ１５０に移行
して、上記（１）式に従って適応ディジタルフィルタＷ
_kmの各フィルタ係数Ｗ_kmiを更新する。ステップ１５０
で全てのフィルタ係数Ｗ_kmiの更新を終えたら、ステッ
プ１６０に移行し、基準信号ｘ_k' を適応ディジタルフ
ィルタＷ_kmでフィルタ処理し、添字ｍごとに足し合わせ
て駆動信号ｙ_mを演算し、この駆動信号ｙ_mをステップ
１７０で対応するラウドスピーカ９に出力する。

【００３７】すると、ラウドスピーカ９から車室３内に
制御音が発せられるが、制御開始直後は、適応ディジタ
ルフィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ_kmiが最適値に収束
しているとは限らないので、その制御音によって車室３
内のロード・ノイズが必ずしも低減されるとはいえな
い。しかし、図３に示す処理が繰り返し実行されると、
フィルタ係数更新部１２がＬＭＳアルゴリズムに基づ
き、車室３内の騒音が低減するように適応ディジタルフ
ィルタＷ_kmのフィルタ係数Ｗ_kmiを更新していくので、
ラウドスピーカ９から発せられる制御音によってロード
・ノイズが打ち消され、車室３内の騒音が低減されるよ
うになる。

【００３８】そして、本実施例では、基準信号ｘ_kは逆
フィルタＩ_xでフィルタ処理してから伝達関数フィルタ
Ｃ＾_lmに取り込まれ、残留騒音信号ｅ_lは逆フィルタＩ
_eでフィルタ処理してからフィルタ係数更新部１２に取
り込まれているため、図５に示すような実質的に位相情
報のみからなる信号に基づいてＬＭＳアルゴリズムが実
行されることになる。

【００３９】仮に、図４に示すように各周波数成分ごと
に所定の振幅情報及び位相情報を有する基準信号ｘ_k及
び残留騒音信号ｅ_lに基づいてＬＭＳアルゴリズムが実
行されると、振幅情報の大きい（図４の例では低周波
側）成分の影響を大きく受けてフィルタ係数Ｗ_kmiが更
新されてしまうため、その大きな影響を与える周波数成
分の騒音は比較的良好に低減することができるが、振幅
情報の小さい（図４の例では高周波側）の騒音はそれほ
ど低減されなくなってしまう。

【００４０】これに対し、本実施例では、振幅情報を無
視してＬＭＳアルゴリズムが実行されることになるた
め、図６に示すように全ての周波数帯域において騒音低
減効果が得られるのである。特に、本実施例のように車
室３内に伝達されるロード・ノイズの低減を図る場合、
車室３内に伝達されるロード・ノイズは図６実線で示す
ように低周波側ほど音圧レベルが高いため、従来の構成
では低周波側の騒音は良好に低減されても高周波側の騒
音はあまり低減されないので、制御実行中には高周波側
の騒音が逆に浮き上がってしまい、乗員の感覚では高周
波側の騒音レベルが悪化したと評価されてしまう可能性
があったのに対し、本実施例の構成であれば、図６破線
で示すようにコヒーレンスを有する全ての周波数帯域の
騒音レベルが低減するので、乗員の感覚によっても確実
に騒音が低減されていると評価されるようになるのであ
る。

【００４１】ここで、本実施例にあっては、逆フィルタ
Ｉ_x，逆フィルタＩ_e及びステップ１２０，１３０の処
理によって位相情報抽出手段が構成され、伝達関数フィ
ルタＣ＾_lm，フィルタ係数更新部１２及びステップ１４
０，１５０の処理によって適応処理手段が構成される。
図７乃至図１０は本発明の第２実施例を示す図であり、
この実施例も、上記第１実施例と同様に車室内に伝達さ
れる騒音としてのロード・ノイズの低減を図る車両用能
動型騒音制御装置に本発明を適用したものである。

【００４２】図７はコントローラ１０の機能構成を示す
ブロック図であり、基本的には上記第１実施例のコント
ローラの機能構成と同じであるため、同様の構成には同
じ符号を付しその重複する説明は省略する。即ち、本実
施例のコントローラ１０は、複数Ｐ個の逆フィルタＩ_x1
〜Ｉ_xP及びＩ_e1〜Ｉ_ePと、それら逆フィルタＩ_x1〜Ｉ_xP
及びＩ_e1〜Ｉ_ePの入力側及び出力側に設けられた切換部
１５ａ〜１５ｄと、それら切換部１５ａ〜１５ｄの状態
を制御する切換制御部１６と、を有していて、切換制御
部１６には、車速を検出する車速センサ１５から車速検
出信号Ｖが供給されている。

【００４３】ここで、車輪及び路面間で発生し車室内に
伝達されるロード・ノイズの周波数特性は、主に路面の
凹凸パターンによって決まるのであるが、その路面の凹
凸パターンが一般の街中で略一定と考えれば、ロード・
ノイズの周波数特性は、図８に示すように特に車速の影
響を受けて変化することが判っている。具体的には、車
速の上昇に伴い低周波成分が減少し、高周波成分が増加
する特性となる。

【００４４】そこで、例えば図９に示すように車速ごと
に周波数特性の異なる複数の逆フィルタを設け、それら
を車速に応じて使い分ければ、きめ細かな制御が可能と
なるのであり、具体的には、切換制御部１６が、車速セ
ンサ１７から供給される車速検出信号Ｖに基づいて最適
な逆フィルタＩ_x1〜Ｉ_xP及びＩ_e1〜Ｉ_ePを判断し、それ
に応じて切換部１５ａ〜１５ｄを切り換えるものであ
る。

【００４５】図１０は本実施例のコントローラ１０内で
実行される処理の概要を示すフローチャートである。な
お、上記第１実施例の処理と同様のステップには同じ符
号を付し、その重複する説明は省略する。即ち、本実施
例では、ステップ１１０で基準信号ｘ_k及び残留騒音信
号ｅ_lを読み込んだ後に、ステップ１１１に移行して、
車速検出信号Ｖを読み込む。

【００４６】次いで、ステップ１１２に移行し、その車
速検出信号Ｖに基づいて、最適な逆フィルタＩ_x1〜Ｉ_xP
及びＩ_e1〜Ｉ_ePを選択し、その選択された逆フィルタを
Ｉ_x，Ｉ_eとしてセットする。ここで、切換部１５ａ〜
１５ｄが切り換えられたことになる。そして、ステップ
１２０に移行し、それ以降は上記第１実施例と同様の処
理を実行する。

【００４７】このような処理を実行する結果、逆フィル
タＩ_x，Ｉ_eが固定であった上記第１実施例に比べて、
振幅情報を除去するのにより適した逆フィルタＩ_x，Ｉ
_eが処理に用いられることになるから、逆フィルタ処理
された後の基準信号ｘ_k' 及び残留騒音信号ｅ_l' の周
波数特性が車速によらず常にフラットになり、全ての周
波数帯域において騒音を低減するという作用効果が顕著
になる。

【００４８】ここで、本実施例では、車速センサ１７に
よって周波数特性検出手段が構成され、切換部１５ａ〜
１５ｄ，切換制御部１６及びステップ１１２における処
理によって逆フィルタ選択手段が構成される。図１１は
本発明の第３実施例を示す図であり、この実施例も、上
記第１実施例と同様に車室内に伝達される騒音としての
ロード・ノイズの低減を図る車両用能動型騒音制御装置
に本発明を適用したものである。

【００４９】即ち、図１１はコントローラ１０の機能構
成を示すブロック図であり、基本的には上記第１実施例
のコントローラの機能構成と同じであるため、同様の構
成には同じ符号を付しその重複する説明は省略する。こ
こで、ロード・ノイズは、実際にはサスペンション等の
部材を伝搬して車室内に放射されて車室内の騒音となる
ことため、そのサスペンション等を適宜選定することに
より、ある程度調整することが可能である。つまり、ロ
ード・ノイズの周波数特性をフラットにすることが車両
によっては可能なのである。

【００５０】これに対し、残留騒音は、伝達系Ｇを伝わ
るロード・ノイズ及び伝達系Ｃを伝わる制御音ｙを合成
したものと考えることができるから、ｅ＝ＧＸ＋Ｃｙ ……（２）と表すことができる。そして、車室内に残留騒音が存在
するということは、上記（２）式において右辺第１項が
第２項に比べて大きいということであり、残留騒音はＧ
ｘが支配的であると考えることができ、上述したように
ロード・ノイズの周波数特性がフラットであれば、残留
騒音の周波数特性は、伝達系Ｇの特性によって略決まる
ことになる。

【００５１】従って、残留騒音信号ｅ_lを、伝達系Ｇの
周波数特性とは逆のゲイン特性を有する逆フィルタＧ^-1
でフィルタ処理すれば、その出力ｅ_l' の周波数特性
は、略フラットになるのである。さらに、本実施例で
は、その逆フィルタＧ^-1をＬＭＳアルゴリズムに基づい
て制御中に同定する機能を設けることにより、サスペン
ション部材の使用頻度や車室内の温度，湿度等の変動に
よって伝達系Ｇの周波数特性が変化しても、良好な効果
が得られるようにしている。

【００５２】具体的には、コントローラ１０の機能構成
をブロック図で表した図１１に示すように、駆動信号生
成部１１の出力側にも伝達関数フィルタＣ＾_lmを設ける
とともに、その伝達関数フィルタＣ＾_lmの出力の反転値
と残留騒音信号ｅ_lの非反転値とを加算する加算部２０
の出力を、フィルタ係数可変の逆フィルタＧ^-1及びフィ
ルタ係数更新部２１に入力している。このフィルタ係数
更新部２１は、逆フィルタＧ^-1のフィルタ係数をＬＭＳ
アルゴリズムに従って更新する機能を有していて、ここ
には、加算部２０の出力を逆フィルタＧ^-1でフィルタ処
理した値の非反転値と基準信号ｘ_kを遅れ要素Ｚ^-nで処
理した結果の反転値とを加算する加算部２２の出力も供
給されている。遅れ要素Ｚ^-nは、伝達系Ｇ及び適応ディ
ジタルフィルタＷ_kmによるロード・ノイズ，基準信号ｘ
_kの時間遅れを調整するための要素である。

【００５３】加算部２０の出力は、残留騒音信号ｅ_lか
ら、駆動信号ｙ_mが伝達系Ｃを通じてマイクロフォン８
に到達した音に該当する成分を除いたものであるから、
基準信号ｘ_kが伝達系Ｇを通じてマイクロフォン８に到
達した成分に対応するものである。従って、加算部２０
の出力を逆フィルタＧ^-1でフィルタ処理した結果は、基
準信号ｘとなるから、フィルタ係数更新部２１が、加算
部２２の出力が零に近づくように、逆フィルタＧ^-1のフ
ィルタ係数を更新すれば、逆フィルタＧ^-1の周波数特性
は伝達系Ｇの周波数特性とは逆のゲイン特性に一致する
ようになる。

【００５４】この結果、逆フィルタＧ^-1において残留騒
音信号ｅ_lを処理すれば、その出力ｅ_l' の周波数特性
は略フラットになり、その出力ｅ_l' をフィルタ係数更
新部１２に供給して適応ディジタルフィルタＷ_kmのフィ
ルタ係数Ｗ_kmiを更新すると、上記第１実施例と同様の
作用効果が得られるものである。むしろ、本実施例によ
れば、逆フィルタＧ^-1が常に同定されるため、伝達系Ｇ
の周波数特性が変化しても出力ｅ_l' の周波数特性をフ
ラットにできるという利点がある。

【００５５】なお、本実施例の構成において、逆フィル
タＧ^-1の作成を周波数領域のＬＭＳアルゴリズムに従っ
て行うこととすれば、時間領域の畳み込み演算は周波数
領域では単なる周波数成分ごとの乗算となるため、演算
量が軽減されるという利点があるし、その場合、逆フィ
ルタＧ^-1による残留騒音信号ｅ_lのフィルタ処理は時間
領域で行えば、フィルタ係数更新部１２における更新処
理が時間的に遅れてしまうという不具合がない。

【００５６】しかし、伝達系Ｇの周波数特性が短時間で
大きく変動しないことが明らかな場合には、フィルタＧ
^-1による残留騒音信号ｅ_lのフィルタ処理も周波数領域
で行えば、さらに演算量が軽減されるという利点があ
る。ここで、本実施例にあっては、フィルタ係数更新部
２１，加算部２０，２１及び遅れ要素Ｚ^-nによって逆フ
ィルタ作成手段が構成されている。

【００５７】図１２及び図１３は本発明の第４実施例を
示す図であり、この実施例も、上記第１実施例と同様に
車室内に伝達される騒音としてのロード・ノイズの低減
を図る車両用能動型騒音制御装置に本発明を適用したも
のである。図１２はコントローラ１０の機能構成を示す
ブロック図であり、基本的には上記第１実施例のコント
ローラの機能構成と同じであるため、同様の構成には同
じ符号を付しその重複する説明は省略する。

【００５８】即ち、本実施例では、逆フィルタＩ_xを作
成する逆フィルタ作成部２５及び逆フィルタＩ_eを作成
する逆フィルタ作成部２６を設けたものであり、一方の
逆フィルタ作成部２５には基準信号ｘ_kが入力され、他
方の逆フィルタ作成部２６には残留騒音信号ｅ_lが入力
されている。逆フィルタ作成部２５及び２６の具体的な
構成は同じであるため、逆フィルタ作成部２５の構成の
みを図１３に示す。

【００５９】かかる逆フィルタ作成部２５は、時間領域
の基準信号ｘ_kを周波数領域の基準信号ｘ_k（ｆ）に変
換するフーリエ変換部２５ａと、周波数領域の基準信号
ｘ_k（ｆ）の各周波数成分のレベル関係を、例えば図８
という入力に対して図９のような結果が得られるように
反転するレベル反転部２５ｂと、このレベル反転部２５
ｂの出力を逆フーリエ変換して時間領域における逆フィ
ルタＩ_xを作成する逆フーリエ変換部２５ｃと、を備え
て構成される。

【００６０】このような構成であれば、逆フィルタＩ_x
及びＩ_eが作成されるから、上記第１実施例と同様の作
用効果が得られるとともに、それら逆フィルタＩ_x及び
Ｉ_eは実際の基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lの周波
数特性に基づいて作成されるため、それら逆フィルタＩ
_x及びＩ_eの出力ｘ_k' ，ｅ_l' の周波数特性を確実に
フラットにすることができる。

【００６１】しかも、逆フィルタＩ_x及びＩ_eの作成の
ための演算処理は周波数領域で行うが、逆フィルタＩ_x
及びＩ_eにおけるフィルタ処理は時間領域で行うため、
フィルタ係数更新部１２における適応ディジタルフィル
タＷ_kmのフィルタ係数Ｗ_kmiの更新処理が時間的に遅れ
てしまうようなこともない。ここで、本実施例では、逆
フィルタ作成部２５，２６によって逆フィルタ作成手段
が構成される。

【００６２】図１４及び図１５は本発明の第５実施例を
示す図であり、この実施例も、上記第１実施例と同様に
車室内に伝達される騒音としてのロード・ノイズの低減
を図る車両用能動型騒音制御装置に本発明を適用したも
のである。図１４はコントローラ１０の機能構成を示す
ブロック図であり、基本的には上記第１実施例のコント
ローラの機能構成と同じであるため、同様の構成には同
じ符号を付しその重複する説明は省略する。

【００６３】即ち、本実施例は、上記第４実施例と略同
様の構成であって、異なるのは、逆フィルタＩ_x及びＩ
_eにおけるフィルタ処理も、周波数領域で行う点にあ
る。具体的には、コントローラ１０には、基準信号ｘ_k
が入力される可変逆フィルタ３０と、残留騒音信号ｅ_l
が入力される可変逆フィルタ３１とが設けられていて、
可変逆フィルタ３０の出力ｘ_k' が伝達関数フィルタＣ
＾_lmに入力され、可変逆フィルタ３１の出力ｅ_lがフィ
ルタ係数更新部１２に入力されている。

【００６４】可変逆フィルタ３０及び３１の具体的な構
成は同じであるため、可変逆フィルタ３０の構成のみを
図１５に示す。かかる可変逆フィルタ３０は、時間領域
の基準信号ｘ_kを周波数領域の基準信号ｘ_k（ｆ）に変
換するフーリエ変換部３０ａと、周波数領域の基準信号
ｘ_k（ｆ）の各周波数成分のレベル関係を、例えば図８
という入力に対して図９のような結果が得られるように
反転して周波数領域における逆フィルタＩ_x（ｆ）を作
成する逆フィルタ作成部３０ｂと、基準信号ｘ_k（ｆ）
を逆フィルタＩ_x（ｆ）でフィルタ処理して周波数領域
における逆フィルタの出力ｘ_k' （ｆ）を演算するフィ
ルタ処理部３０ｃと、このフィルタ処理部３０ｃの演算
結果を逆フーリエ変換して時間領域における出力ｘ_k'
を作成する逆フーリエ変換部３０ｄと、を備えて構成さ
れる。

【００６５】このような構成であると、フーリエ変換が
複数（一般には２の累乗）個のサンプル値を必要とする
ため、フィルタ係数更新部１２の演算処理に必要な処理
信号ｒ_klm及び残留騒音信号ｅ_l' の生成に時間遅れが
生じてしまうことになるが、伝達系Ｇの周波数特性が短
時間に大きく変動しないことが明らかならば、特に問題
はない。

【００６６】むしろ、周波数領域におけるフィルタ処
理、つまりフィルタ処理部３０ｃにおけるフィルタ処理
は、基準信号ｘ_k（ｆ）及び逆フィルタＩ_x（ｆ）の各
周波数成分ごとの乗算で済むため、さらに演算量の軽減
が図られるという利点があるから、伝達系Ｇの特性変化
が急峻でない場合には、本実施例のような構成とするこ
とが望ましいのである。

【００６７】ここで、本実施例では、可変逆フィルタ３
０，３１内のフィルタ処理部３０ｃによって位相情報抽
出手段が構成され、逆フィルタ作成部３０ｂによって逆
フィルタ作成手段が構成される。なお、本実施例にあっ
ては、逆フィルタ作成部３０ｂにおける演算処理は、フ
ィルタ処理部３０ｃにおける処理に対して間欠的に行っ
てもよい。これは、伝達系Ｇの周波数特性が安定なら
ば、逆フィルタの特性も頻繁に変える必要は少ないから
であり、むしろ間欠的にした方が演算量の軽減が図られ
るからである。

【００６８】図１６は本発明の第６実施例を示す図であ
り、この実施例も、上記第１実施例と同様に車室内に伝
達される騒音としてのロード・ノイズの低減を図る車両
用能動型騒音制御装置に本発明を適用したものである。
この図１６はコントローラ１０の機能構成を示すブロッ
ク図であり、基本的には上記第１実施例のコントローラ
の機能構成と同じであるため、同様の構成には同じ符号
を付しその重複する説明は省略する。

【００６９】即ち、本実施例では、逆フィルタＩ_x及び
Ｉ_eの出力側に、人間の聴感特性に応じたＡ特性フィル
タ３５，３６を配設したものであり、その他の構成は上
記第１実施例と同じである。このような構成であれば、
逆フィルタＩ_x，Ｉ_eによって周波数特性がフラットに
なった出力ｘ_k' 及びｅ_l' に、さらにＡ特性補正が重
畳されてからＬＭＳアルゴリズムに用いられることにな
るから、ロード・ノイズのうち、人間が聴き取り易い周
波数帯域の成分が大きく低減されることになり、乗員の
感覚として大幅な騒音低減効果が得られるようになる。

【００７０】なお、本実施例では、上記第１実施例の構
成にＡ特性フィルタ３５，３６を設けた場合について説
明したが、上記第２実施例乃至第５実施例の構成にＡ特
性フィルタ３５，３６を同様に設けてもよい。また、上
記第１実施例，第２実施例，第４実施例，第５実施例及
び第６実施例では、基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_l
の両方に対応して逆フィルタを設けた場合について説明
しているが、やや精度は落ちるがコストの面等から考え
て、いずれか一方の逆フィルタを省略してもよい。

【００７１】さらに、上記各実施例では、本発明に係る
能動型騒音制御装置を車両２の車室３内に伝達されるロ
ード・ノイズの低減を図る車両用能動型騒音制御装置１
に適用した場合について説明したが、本実施例の適用対
象はこれに限定されるものではなく、ロード・ノイズ以
外の騒音の低減を図る車両用能動型騒音制御装置１であ
ってもよいし、或いは、車室３以外の空間の騒音の低減
を図る装置としてもよい。

【００７２】そして、上記各実施例では、位相情報抽出
手段として逆フィルタを適用した場合について説明した
が、位相情報抽出手段の具体的な構成は逆フィルタに限
定されるものではない。例えば、マイクロフォン８のエ
ンクロージャの形状等を適宜選定することにより、マイ
クロフォン８に振幅情報をキャンセルするような構造を
持たせても構わない。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
適応処理手段に入力される基準信号又は残留騒音信号の
うちの少なくとも一方を位相情報のみからなる信号とす
る構成としたため、基準信号や残留騒音信号の周波数特
性がフラットでなくても、全ての周波数帯域において騒
音を低減することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す概念図で
ある。

【図２】第１実施例におけるコントローラの機能構成を
示すブロック図である。

【図３】第１実施例におけるコントローラ内で実行され
る処理の概要を示すフローチャートである。

【図４】逆フィルタで処理する前の信号の状態を説明す
る図である。

【図５】逆フィルタで処理した後の信号の状態を説明す
る図である。

【図６】第１実施例の効果を説明する周波数特性図であ
る。

【図７】第２実施例におけるコントローラの機能構成を
示すブロック図である。

【図８】車速とロード・ノイズとの関係を示す周波数特
性図である。

【図９】車速と逆フィルタの特性との関係を示す周波数
特性図である。

【図１０】第２実施例におけるコントローラ内で実行さ
れる処理の概要を示すフローチャートである。

【図１１】第３実施例におけるコントローラの機能構成
を示すブロック図である。

【図１２】第４実施例におけるコントローラの機能構成
を示すブロック図である。

【図１３】逆フィルタ作成部の機能構成を示すブロック
図である。

【図１４】第５実施例におけるコントローラの機能構成
を示すブロック図である。

【図１５】可変逆フィルタの機能構成を示すブロック図
である。

【図１６】第６実施例におけるコントローラの機能構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１車両用能動型騒音制御装置２車両２ａ車輪３車室（空間）４路面５加速度センサ（騒音発生状態検出手
段）８マイクロフォン（残留騒音検出手段）９ラウドスピーカ（制御音源）１０コントローラ１１駆動信号生成部（駆動信号生成手段）１２フィルタ係数更新部１５ａ〜１５ｄ切換部１６切換制御部１７車速センサ（周波数特性検出手段）２５，２６逆フィルタ作成部３０，３１可変逆フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜辺勉神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源から騒音が伝達される空間に制御
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記空間内の所定位置における残留騒音を検出し残
留騒音信号として出力する残留騒音検出手段と、フィル
タ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前記基準信号
を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ処理して前記
制御音源を駆動する信号を生成する駆動信号生成手段
と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基づいて前記
空間内の騒音が低減するように前記適応ディジタルフィ
ルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段と、を備え
た能動型騒音制御装置において、前記適応処理手段に入力される前記基準信号又は前記残
留騒音信号のうちの少なくとも一方の信号を位相情報の
みからなる信号とする位相情報抽出手段を設けたことを
特徴とする能動型騒音制御装置。
【請求項２】位相情報抽出手段は、対象とする信号の
周波数特性と逆のゲイン特性を有する逆フィルタである
請求項１記載の能動型騒音制御装置。
【請求項３】騒音の複数の周波数特性に対応して特性
の異なる複数の逆フィルタを設けるとともに、騒音の周
波数特性を検出する周波数特性検出手段と、この周波数
特性検出手段の検出結果に応じて前記複数の逆フィルタ
のうち使用する逆フィルタを選択する逆フィルタ選択手
段と、を備えた請求項２記載の能動型騒音制御装置。
【請求項４】逆フィルタを作成する逆フィルタ作成手
段を設けた請求項２記載の能動型騒音制御装置。
【請求項５】逆フィルタ作成手段は、適応アルゴリズ
ムに従って逆フィルタを作成する請求項４記載の能動型
騒音制御装置。
【請求項６】適応アルゴリズムはＬＭＳアルゴリズム
である請求項５記載の能動型騒音制御装置。
【請求項７】逆フィルタ作成手段は周波数領域で演算
処理を行い、逆フィルタは時間領域でフィルタ処理を行
う請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の能動型騒音
制御装置。
【請求項８】逆フィルタ作成手段は周波数領域で演算
処理を行い、逆フィルタは周波数領域でフィルタ処理を
行う請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の能動型騒
音制御装置。
【請求項９】逆フィルタにＡ特性補正を重畳した請求
項２乃至請求項８記載の能動型騒音制御装置。