JPH07199965A

JPH07199965A - 車室内音の適応型能動消音装置

Info

Publication number: JPH07199965A
Application number: JP5336990A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kurata; 雄司倉田; Naohisa Koike; 直久小池; Hiroyuki Takada; 弘之高田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、車室内音の適応型能動消音装置に
関し、入力される参照信号のレベル変動を抑制できるよ
うにして、所望の消音を行なえるようにすることを目的
とする。【構成】複数の参照信号と制御点信号検出手段２−１
からの制御点信号とを受けて、制御点信号が最小となる
ように２次音源３から出力される音波信号を制御すべ
く、適応フィルタを用いた制御手段４をそなえ、各参照
信号振幅レベル変動を抑制する自動ゲイン制御手段６−
１〜６−４を設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車室内音の適応型能動
消音装置に関する。一般に、自動車の車室内騒音の中で
乗員のうるささに及ぼす影響が大きい２００Ｈｚ以下の
室内こもり音は、エンジン回転振動に起因したパネル振
動放射音が支配的であることから、その対策は車体の構
造、強度問題にまで関係する重要な問題である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、かかる室内こもり音を小さく
するために、適応フィルタを用いたアクティブノイズキ
ャンセラなる装置が提案されている。すなわち、かかる
アクティブノイズキャンセラでは、車室内の制御点での
信号が最小となるよう、適応フィルタを用いて、車室内
騒音に対し振幅が等しく位相が逆相となる音を２次音源
から出すような制御を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アクティブ
ノイズキャンセラに多用される適応形ＦＩＲフィルタは
入力信号（参照信号，誤差信号）のパワーレベルの影響
を受けるため、例え誤差信号との相関が高い参照信号で
あっても、入力時の電圧が不足していると、思い通りの
こもり音低減効果を得ることができない。

【０００４】また、多チャネルの参照入力系を有するア
クティブノイズキャンセラも提案されているが（特開平
１−５０１３４４号公報，特開平１−５０２９７３号公
報等参照）、この場合、系の出力信号は各参照信号のパ
ワーの影響を受ける。したがって、このような多チャネ
ルの参照入力系を有するアクティブノイズキャンセラに
おいて、各参照信号をそのまま入力すると、所望の消音
効果が得られない。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、適応フィルタを用いた適応型能動消音装置に
おいて、入力される参照信号のレベル変動を抑制できる
ようにして、所望の消音を行なえるようにした、適応型
能動消音装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車室
内音の適応型能動消音装置は、車両の騒音源に起因し振
幅レベル変動の大きい参照信号を検出する参照信号検出
手段と、車室内の制御点での信号を検出する制御点信号
検出手段と、該車室内へ向け音波信号を出力する２次音
源とをそなえるとともに、該参照信号発生手段からの参
照信号と該制御点信号検出手段からの制御点信号とを受
けて、該制御点信号が最小となるように該２次音源から
出力される音波信号を制御すべく、適応フィルタを用い
た制御手段をそなえてなる、車室内音の適応型能動消音
装置において、該参照信号検出手段に、参照信号振幅レ
ベル変動を抑制する自動ゲイン制御手段が設けられたこ
とを特徴としている。

【０００７】また、本発明の車室内音の適応型能動消音
装置は、車両の騒音源に起因し振幅レベル変動の大きい
第１参照信号を検出する第１参照信号検出手段と、車両
の騒音源に起因するが該第１参照信号とは無相関の第２
参照信号を検出する第２参照信号検出手段と、車室内の
制御点での信号を検出する制御点信号検出手段と、該車
室内へ向け音波信号を出力する２次音源とをそなえると
ともに、該第１参照信号発生手段からの第１参照信号と
該制御点信号検出手段からの制御点信号とを受けて、該
制御点信号が最小となるように該２次音源から出力され
る音波信号を制御すべく、適応フィルタを用いた第１制
御手段と、該第２参照信号発生手段からの第２参照信号
と該制御点信号検出手段からの制御点信号とを受けて、
該制御点信号が最小となるように該２次音源から出力さ
れる音波信号を制御すべく、適応フィルタを用いた第２
制御手段とをそなえてなる、車室内音の適応型能動消音
装置において、該第１参照信号検出手段に、第１参照信
号振幅レベル変動を抑制する自動ゲイン制御手段が設け
られたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上述の本発明の車室内音の適応型能動消音装置
では、適応フィルタを用いた制御手段により、参照信号
発生手段からの参照信号と制御点信号検出手段からの制
御点信号とを受けて、制御点信号が最小となるように２
次音源から出力される音波信号を制御することが行なわ
れるが、このとき参照信号は自動ゲイン制御手段によっ
て参照信号振幅レベル変動を抑制されて（調整されて）
入力される。

【０００９】また、本発明の車室内音の適応型能動消音
装置は、適応フィルタを用いた第１制御手段により、第
１参照信号発生手段からの第１参照信号と制御点信号検
出手段からの制御点信号とを受けて、制御点信号が最小
となるように２次音源から出力される音波信号を制御す
るとともに、適応フィルタを用いた第２制御手段によ
り、第２参照信号発生手段からの第２参照信号と制御点
信号検出手段からの制御点信号とを受けて、制御点信号
が最小となるように２次音源から出力される音波信号を
制御することが行なわれるが、このとき、少なくとも、
第１参照信号は自動ゲイン制御手段によって第１参照信
号振幅レベル変動を抑制されて（調整されて）入力され
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。（ａ）第１実施例の説明図１〜図１３は本発明の第１実施例としての車室内音の
適応型能動消音装置を示すもので、図１はそのシステム
ブロック図、図２はシステムコントロールユニットの詳
細を示すブロック図、図３はその自動ゲイン調整式増幅
器の電気回路図、図４はその自動ゲイン調整式増幅器の
ブロック図、図５は本装置の制御アルゴリズムを説明す
るブロック図、図６，図７はいずれもその制御要領を説
明するフローチャート、図８〜図１２はそれぞれその作
用を説明するためのグラフ、図１３は多点入力系の検討
モデルを説明する図である。

【００１１】さて、この第１実施例では、図１〜図３に
示すように、車室２００内の制御点（評価点）での信号
を検出する制御点信号検出手段が設けられているが、こ
の制御点信号検出手段は、車室２００内の運転席２０１
のヘッドレストに設けられた制御マイク（例えば簡易コ
ンデイサマイク）２−１として構成されている。更に詳
細には、この制御マイク２−１は、ヘッドレストの車室
中央寄り部分に、ゴムケースを介して設けられている。
このように制御マイク２−１をヘッドレストの車室中央
寄り部分に設けるのは、ガラスの反射等の影響を少なく
して、効果面積を拡大させるためである。

【００１２】また、この制御マイク２−１で検出された
制御点信号は、シートバック内に設けられたマイクロホ
ンアンプ（増幅器）１２で増幅されるようになってい
る。さらに、車室２００内へ向け音波信号（２次ソース
信号）を出力する２次音源としてのスピーカ（キャンセ
リングスピーカ）３が設けられているが、この場合、ス
ピーカ３は、車室２００のリアシート２０３の後端に続
くリヤシェルフ部分において、トランクルームをバック
キャビティとして利用しうる位置に配設されている。

【００１３】また、車両の種々の騒音源に起因する参照
信号を発生する第１〜第５の参照信号発生手段が設けら
れているが、各参照信号発生手段は、エンジン振動を検
出する加速度センサ１−１，ロードノイズを検出する加
速度計（又はロードノイズ検出マイク）１−２〜１−５
で構成されている。なお、加速度センサ１−１は、エン
ジン１００と車体とを結合しているロールマウント近傍
の上下振動を検出するものであるが、エンジンノイズ情
報としては、電子制御装置（ＥＣＵ）からのエンジンパ
ルス（点火パルス）であってもよい。このＥＣＵは、エ
ンジン回転数センサやエンジン負荷センサ等の検出信号
を受けて、エンジン１００の点火時期制御のための信号
や燃料供給制御（空燃比制御）のための信号を出力する
もので、マイクロプロセッサやメモリ等からなる公知の
ものであり、通常、ＥＣＵ５からはエンジンパルス（点
火パルス）を容易に取り出すことができるようになって
いる。

【００１４】また、加速度計１−２〜１−５は、それぞ
れ前後左右のサスペンションに取り付けられて、路面か
らの振動を検出するものである。すなわち、加速度計１
−２は右前輪のサスペンションに取り付けられて路面か
らの振動を検出し、加速度計１−３は左前輪のサスペン
ションに取り付けられて路面からの振動を検出し、加速
度計１−４は右後輪のサスペンションに取り付けられて
路面からの振動を検出し、加速度計１−５は左後輪のサ
スペンションに取り付けられて路面からの振動を検出す
るものである。なお、加速度計１−２〜１−５で得られ
る信号の相関係数の周波数分布は、図９の（ａ）〜
（ｄ）のようになり、各信号間の相関は低い（図９
（ｅ）参照）。

【００１５】そして、これらの加速度計１−２〜１−５
で検出されるロードノイズは、一般に振幅レベル変動が
大きい。また、その他、排気音源や風切音源等からの騒
音信号（排気音，風切音等）を検出するものを、参照信
号発生手段としてもよい。なお、走行時車内で観測され
る騒音のスペクトル分布の一例を示すと、図８のように
なる。この図８から、ロードノイズが比較的低い周波数
帯域に現れ、エンジンこもり音，タイヤ共鳴音の順で周
波数が高くなっていることが分かる。

【００１６】ところで、システムコントロールユニット
１３が、トランクルーム内に配設されている。そして、
このシステムコントロールユニット１３へは、図１，２
に示すように、加速度センサ１−１，加速度計１−２〜
１−５および制御マイク２−１からの検出信号が入力さ
れるとともに、スピーカ３へスピーカアンプ７を介して
２次ソース信号が出力されるようになっている。このと
き、加速度計１−２〜１−５からの検出信号は、自動ゲ
イン調整式増幅器６−１〜６−４を介して、システムコ
ントロールユニット１３へ入力されるようになってい
る。

【００１７】ここで、各自動ゲイン調整式増幅器６−ｉ
（ｉ＝１〜４）は、図４に示すように、増幅部６−ｉ−
１，ゲイン調整部６−ｉ−２，ローパスフィルタ部（Ｌ
ＰＦ）６−ｉ−１をそなえて構成されており、ゲイン調
整部６−ｉ−２の作用によって、増幅部６−ｉ−１の増
幅率を自動調整して、入力信号変動を抑制するようにな
っており、その回路構成は例えば図３に示すような公知
の回路構成とすることができる。これにより、各自動ゲ
イン調整式増幅器６−ｉは、参照信号振幅レベル変動を
抑制する自動ゲイン制御手段（ＡＧＣ）としての機能を
もつことになる。

【００１８】なお、各自動ゲイン調整式増幅器６−ｉの
入出力特性および周波数特性は、それぞれ図１０，１１
のようになる。さらに、このシステムコントロールユニ
ット１３は、数値演算プロセッサ４０，ＲＯＭ４１，Ｒ
ＡＭ４２，ディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳ
Ｐという）４３，ステータスコントロールレジスタ（以
下、ＳＣＲという）４４，クロック発生器４５，ローパ
スフィルタ５１−１〜５１−５，５２，５３，Ａ／Ｄ変
換器６１−１〜６１−５，６２，Ｄ／Ａ変換器６３，タ
イミング発生器８，シリアルポート１０をそなえてお
り、更に数値演算プロセッサ４０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ
４２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４４，Ａ／Ｄ変換器６１−１
〜６１−５，６２，Ｄ／Ａ変換器６３は、光電変換器
（Ｏ／Ｅ）および電光変換器（Ｅ／Ｏ）付きの光ファイ
バ１５を介して接続されている。

【００１９】そして、これらの数値演算プロセッサ４
０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ４２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４
４，クロック発生器４５で、主制御部４を構成する。こ
こで、数値演算プロセッサ４０は、消音制御（アクティ
ブノイズキャンセル）のための演算に使用されるＤＳＰ
で、この数値演算プロセッサ４０のバス上に、ＲＯＭ４
１，ＲＡＭ４２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４４が配置された
形態をとっている。

【００２０】ＲＯＭ４１は、消音伝達系の特性情報〔ス
ピーカ（２次音源）３から車室２００内の制御点（制御
マイク２−１配設位置）までの伝達系やスピーカ３，ア
ンプ７，マイク２−１の周波数特性（伝達関数）を含
む〕等を記憶するものである。ＲＡＭ４２は、制御プロ
グラムを記憶するもので、ＤＳＰ４３はディジタルフィ
ルタプロセッサとして機能するもので、ＳＣＲ４４はＤ
ＳＰ４３と数値演算プロセッサ４０との間のアドレス割
り振りを制御するものである。

【００２１】クロック発生器４５は数値演算プロセッサ
４０のための動作クロックを発生するものである。ロー
パスフィルタ５１−１〜５１−５，５２，５３，Ａ／Ｄ
変換器６１−１〜６１−５，６２，Ｄ／Ａ変換器６３
は、加速度センサ１−１，加速度計１−２〜１−５，制
御マイク２−１，スピーカ３と主制御部４との間のイン
タフェースで、加速度センサ１−１で検出されたアナロ
グ信号は、ローパスフィルタ５１−１でろ波されたあ
と、Ａ／Ｄ変換器６１−１でディジタル信号に変換され
て、主制御部４へ入力され、加速度計１−２〜１−５で
検出されたアナログ信号は、自動ゲイン調整式増幅器６
−１〜６−４でゲインを自動調整されてから、ローパス
フィルタ５１−２〜５１−５でろ波されたあと、Ａ／Ｄ
変換器６１−２〜６１−５でディジタル信号に変換され
て、主制御部４へ入力され、更に制御マイク２−１で検
出されたアナログ信号は、ローパスフィルタ５２でろ波
されたあと、Ａ／Ｄ変換器６２でディジタル信号に変換
されて、主制御部４へ入力される一方、主制御部４から
の２次ソ−ス信号は、Ｄ／Ａ変換器６３でアナログ信号
に変換されたあと、ローパスフィルタ５３でろ波され
て、スピーカ３へ出力されるようになっている。

【００２２】なお、ローパスフィルタはスピーカ３から
エイリアスを防止するために最大制御周波数以上の帯域
出力をカットするようなものが使用される。タイミング
発生器８は、Ａ／Ｄ変換器６１−１〜６１−５，６２，
Ｄ／Ａ変換器６３の入出力タイミングを決めるタイミン
グパルスを発生するもので、数値演算プロセッサ４０が
コントロールレジスタにコマンドを書き込むことにより
スタート／ストップするようになっている。

【００２３】シリアルポート１０は外部のコンピュータ
との接続用外部端子である。なお、このシステムは電源
オンにてオンボードＲＯＭにより制御プログラムがブー
トされ、スタンドアロン作動するようになっている。と
ころで、本実施例では、システムコントロールユニット
１３の主制御部４は、加速度センサ１−１，加速度計１
−２〜１−５からの参照信号（加速度計１−２〜１−５
からの参照信号は前述のごとくゲイン調整されたもので
ある）と制御マイク２−１で検出された制御点信号とを
受けて、この制御点信号が最小（望ましくは０）となる
ように、スピーカ３から出される音波信号を制御すべ
く、適応フィルタを用いた制御手段（この場合、５つの
適応フィルタを用いた制御手段が設けられ、各制御手段
からの信号が加算手段５で加算されてスピーカ３から出
力されるようになっている）として構成されている。さ
らにこの例では、主制御部４が、最小自乗誤差推定法
（ＬＭＳ法）によるアルゴリズムを用いた適応フィルタ
を用いて消音制御を行なうようになっている。

【００２４】さらに、この実施例では、消音制御を行な
う前に、予めスピーカ３から車室２００内の制御点（制
御マイク２−１配設位置）までの伝達系を含む消音伝達
系の特性（伝達関数）Ｄを計測しておく。この計測は次
のようにして行なう。即ち、スピーカ３からＭ系列ラン
ダム音（ホワイトノイズ）を出力して、これを制御マイ
ク２−１で検出することにより、消音伝達系の特性Ｄを
計測するのである。

【００２５】その後は、この計測された消音伝達系の特
性情報を参照信号の補正情報として使用して、上記主制
御部４による消音制御を行なう。即ち、参照信号を計測
された消音伝達系の特性情報Ｄ′をもつフィルタでフィ
ルタリングして、これと制御マイク２−１で検出された
制御点信号とから、ＬＭＳ法によるアルゴリズムを用い
て、フィルタ係数を更新していくのである。

【００２６】つぎに、本システムの基本アルゴリズムを
詳述する。まず、このシステムの消音制御（アクティブ
ノイズコントロール）は参照信号入力を５チャネルもつ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｅｒｏｒｒ−Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬ
ＭＳアルゴリズムを用いた適応ＦＩＲフィルタにより行
なう。この場合、５系統のＬＭＳアルゴリズムを用いた
適応ＦＩＲフィルタが使用されるが、１系統にのみ着目
しても本質は変わらないので、１系統にのみ着目した基
本ブロック図を図５に示す。このブロック図において、
Ｔは車体伝達系の特性〔騒音源から制御点（制御マイク
２−１設置位置）までの音響伝達特性を含む〕、Ｗは適
応ＦＩＲフィルタ、Ｄは消音伝達系の特性〔２次音源
（スピーカ３）から制御点（制御マイク２−１設置位
置）までの音響伝達特性を含む〕、Ｄ′はＤのモデル、
ＬＭＳはＬＭＳアルゴリズムである。

【００２７】本システムは、騒音源より参照信号Ｘ
（ｔ）（この参照信号Ｘは寄与度Ａｉｊを各騒音信号Ｓ
ｉ毎に加味して得られた信号ΣＡｉｊ・Ｓｉである）を
入力しＦＩＲにより畳み込んで出力Ｙ（ｔ）を求める。Ｙ（ｔ）＝ΣＷ（ｉ）Ｘ（ｔ−ｉ）・・（１）なお、（１）式については、ｉ＝０〜Ｎ−１についての
総和をとるようになっている。

【００２８】また、本システムが−Ｙ（ｔ）を出力する
と、音場の伝達特性により制御点における誤差信号Ｅが
得られる。Ｅ（ｔ）＝Ｔ（ｚ）Ｘ（ｚ）−Ｄ（ｚ）Ｙ（ｚ）・・（２）さらに、参照信号Ｘ（ｔ）と誤差信号Ｅ（ｔ）との因果
関係を保つためにＸ（ｔ）をフィルタリングしてｄ
（ｔ）を求める。

【００２９】ｄ（ｔ）＝ΣＤ′（ｉ）Ｘ（ｔ−ｉ）・・（３）なお、（３）式についても、ｉ＝０〜Ｎ−１についての
総和をとるようになっている。そして、上記の誤差信号
Ｅ（ｔ）とｄ（ｔ）よりＬＭＳアルゴリズムを用いてフ
ィルタ係数Ｗ（ｉ）を更新する。つまり、Ｗｎ（ｉ）＝Ｗｏ（ｉ）＋ｋＥ（ｔ）ｄ（ｔ−ｉ）
（ｉ＝０〜Ｎ−１）・・（４）ここで、Ｗｎ（ｉ）は更新後のフィルタ係数、Ｗｏ
（ｉ）は更新前のフィルタ係数、ｋは更新係数である。

【００３０】これにより、フィルタは誤差信号を最小と
する最適フィルタに収束する。また、エラーＥは参照信
号Ｘ，フィルタ係数Ｗ，消音伝達系特性Ｄによって決ま
る。つまり、入力データとエラーとの因果関係を保つた
め使用するＬＭＳアルゴリズムの前段に上記Ｄを考慮す
る必要がある。このために、このシステムでは、その適
応アルゴリズムをＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳアルゴ
リズムとしたのてあり、適応制御の開始前に、このＤの
同定を行なうようにしたのである。

【００３１】このようにすれば、制御開始後、十分な時
間がたてばＷはウィナーフィルタに収束し、それが理想
的であるとすれば、Ｗ＝−（Ｔ／Ｄ）となる。つまり、
ＷはＴのフォーワードモデリングおよびＤのインバース
モデリングを同時に行なうことになる。このとき、入力
ノイズ信号をＸとすると、Ｔの出力はＴＸとなり、Ｗの
出力は（−ＴＸ／Ｄ）で示され、Ｄの出力は（−ＴＸ／
Ｄ）・Ｄ＝−ＴＸとなる。

【００３２】つまり、評価点（制御点）となる加算点
（Ｐ参照）では、誤差信号Ｅは０になる。ここで、Ｔお
よびＤを極座標表現すると、Ｗ＝（Ｔ／Ｄ）ｅｘｐ〔−ｊ（θｔ−θｄ）〕・・（５）で示される。なお、実機モデルを考えると、車室内で計
測されるエンジン吸気音はエンジン回転（振動）に起因
しているため、常にＴの遅延より大きく、（θｔ−θ
ｄ）は正の値を示す。つまり、Ｗは遅れ要素となるため
制御可能と考えられる。

【００３３】ところで、前記のごとく、加速度計１−２
〜１−５で得られる信号間の相関は低いが、このような
信号が複数参照信号として系に入力される場合に系に及
ぼす影響について、簡単に説明する。まず、多点入力系
の検討モデルを示すと、図１３のようなる。この図にお
いて、Ｗ（Ｚ）は適応フィルタの伝達関数、Ｊ（Ｚ）は
第１参照信号Ｓの伝達関数、Ｈ（Ｚ）は第２参照信号Ｎ
の伝達関数である。

【００３４】適応アルゴリズムにより、Ｗ（Ｚ）はウィ
イナフィルタに収束する。従って、Ｗ（Ｚ）＝φｘｄ（Ｚ）／φｘｘ（Ｚ）・・（６）となる。ここで、φｘｄ（Ｚ）はプライマリ入力とリフ
ァレンス入力とのクロススペクトル、φｘｘ（Ｚ）はリ
ファレンス入力と入力信号ｘとのパワースペクトルであ
り、信号Ｓ，Ｎは無相関とすると、 φｘｘ（Ｚ）＝ φｓｓ（Ｚ）｜Ｊ（Ｚ）｜²＋φｎｎ（Ｚ）｜Ｈ（Ｚ）｜² ・・（７） φｘｄ（Ｚ）＝ φｓｓ（Ｚ）Ｊ（Ｚ^-1）＋φｎｎ（Ｚ）Ｈ（Ｚ^-1）・・（８）ここで、φｓｓ（Ｚ）は参照信号Ｓのパワースペクト
ル、φｎｎ（Ｚ）は参照信号Ｎのパワースペクトルであ
る。

【００３５】従って、（６）〜（８）式から、Ｗ（Ｚ）＝〔φｓｓ（Ｚ）Ｊ（Ｚ^-1）＋φｎｎ（Ｚ）Ｈ（Ｚ^-1）〕／〔φｓｓ（Ｚ）｜Ｊ（Ｚ）｜²＋φｎｎ（Ｚ）｜Ｈ（Ｚ）｜²〕・・・（９）となる。この（９）式から、伝達関数は参照信号のパワ
ーレベルに影響されることがわかる。

【００３６】よって、この実施例では、加速度計１−２
〜１−５で得られる信号を、自動ゲイン調整式増幅器６
−ｉでゲイン調整して、信号振幅レベル変動を抑制して
から、システムコントロールユニット１３へ入力してい
るのである。つぎに、このシステムにおける制御フロー
を示すと、図６，７のようになるが、まず、適応制御の
開始前に行なうＤの同定要領を図６に基づき説明する。
ステップＡ１で、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換，制御レジスタ，
カウンタ等について初期設定を施し、更にＡ／Ｄ変換を
スタートさせて、ステップＡ２で、Ｍ系列信号を生成す
る。その後は、ステップＡ３で、適応フィルタ計算を行
ない、更にＤ／Ａ変換をスタートさせて、ステップＡ４
で、適応フィルタ係数を更新するという動作を繰り返す
ことにより、消音伝達系の特性の同定を行なうのであ
る。

【００３７】そして、その後は、図７に示すような動作
が行なわれる。すなわち、まず、ステップＢ１に示すよ
うに、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換，制御レジスタ，カウンタ等
について初期設定を施し、更に予め計測しておいた消音
伝達系の特性情報（初期インパルス応答）を読み込んで
から、参照信号を生成する（ステップＢ２）。この場
合、加速度計１−２〜１−５からの参照信号は前述のご
とくゲイン調整されたものである。

【００３８】その後は、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換をスタート
させて、適応フィルタ計算を行ない、適応フィルタ係数
を更新する（ステップＢ３〜Ｂ５）。更に同様の処理動
作を繰り返すことにより、適応ＦＩＲフィルタによる畳
み込み演算を行ない、誤差信号が所定のレベル以下にな
るまで、ＬＭＳ法による係数の更新を行なって、スピー
カ３へ出力信号を出す。

【００３９】なお、適応フィルタのタップ数とノイズ低
減量との関係はほぼ直線的な比例関係にあることから、
タップ数を増やせば効果量が大きくなるが、使用するＤ
ＳＰの性能や個数およびコストとの関係をにらんで決定
する必要があるため、たとえばタップ数としては２５６
あるいは１２８とすることが行なわれる。また、適応フ
ィルタを用いた消音制御では、使用するタップ数間に最
低１／４波長以上の波形が存在するサンプリング周波数
で制御する必要があるため、これに従ってサンプリング
周波数を決定する。

【００４０】このように適応フィルタを用いた適応型能
動消音装置において、入力される参照信号の振幅レベル
変動が大きくても、そのパワーを全てほぼ同じように調
整して、参照信号振幅レベル変動を抑制できるので、所
望の消音を行なうことができる。すなわち、図１２か
ら、アクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）も自動ゲ
インコントロール（ＡＧＣ）も施したもの（図１２の実
線特性参照）が、他のもの〔ＡＮＣを施していないもの
（図１２の鎖線特性参照）やＡＮＣだけを施したもの
（図１２の点線特性参照）〕に比べて、消音効果が広い
周波数帯域にわたり高いことがわかるのである。

【００４１】さらに、予め消音伝達系の特性を計測して
おき、計測された消音伝達系の特性情報を参照信号の補
正情報として使用して、システムコントロールユニット
１３による消音制御を行なうので、制御開始後において
システムを安定に動作させることができる。なお、この
実施例では、加速度計１−２〜１−５からの全ての参照
信号について、ゲイン調整を施しているが、加速度計１
−２〜１−５からの一部の参照信号について、ゲイン調
整を施して、相対的に信号間のレベル変動を抑制するよ
うにしてもよい。

【００４２】（ｂ）第２実施例の説明図１４，図１５は本発明の第２実施例としての車室内音
の適応型能動消音装置を示すもので、図１４はその要部
ブロック図、図１５はそのシステムブロック図であり、
各図中、図１〜図１３と同じ符号はほぼ同様の部分を示
す。さて、この第２実施例では、振幅レベル変動の大き
い参照信号が１つの場合のもので、この参照信号の振幅
レベル変動を抑制するために、自動ゲイン制御手段とし
ての自動ゲイン調整式増幅器６をそなえたものである。

【００４３】すなわち、この第２実施例では、図１４，
１５に示すように、車室内の制御点（評価点）での信号
を検出する制御点信号検出手段が設けられているが、こ
の制御点信号検出手段も、車室内の運転席のヘッドレス
トに設けられた制御マイク（例えば簡易コンデイサマイ
ク）２−１として構成されている。また、この制御マイ
ク２−１で検出された制御点信号は、シートバック内に
設けられたマイクロホンアンプ（増幅器）１２で増幅さ
れるようになっている。

【００４４】さらに、車室内へ向け音波信号（２次ソー
ス信号）を出力する２次音源としてのスピーカ（キャン
セリングスピーカ）３が設けられているが、この場合
も、スピーカ３は、車室のリアシートの後端に続くリヤ
シェルフ部分において、トランクルームをバックキャビ
ティとして利用しうる位置に配設されている。また、車
両の騒音源に起因し振幅レベル変動の大きい参照信号を
発生する参照信号発生手段１が設けられているが、この
参照信号発生手段１としては、例えばエンジン振動を検
出する加速度センサやロードノイズを検出する加速度計
（又はロードノイズ検出マイク）や排気音源や風切音源
等からの騒音信号（排気音，風切音等）を検出するもの
等が考えられる。

【００４５】また、トランクルーム内に配設されたシス
テムコントロールユニット１３へは、参照信号発生手段
１および制御マイク２−１からの検出信号が入力される
とともに、スピーカ３へスピーカアンプ７を介して２次
ソース信号が出力されるようになっている。このとき、
参照信号発生手段１からの信号は、参照信号振幅レベル
変動を抑制する自動ゲイン制御手段（ＡＧＣ）としての
機能をもつ自動ゲイン調整式増幅器６を介して、システ
ムコントロールユニット１３へ入力されるようになって
いる。

【００４６】なお、自動ゲイン調整式増幅器６として
は、図３，４で示した自動ゲイン調整式増幅器６−ｉと
同じ構成のものが使用される。さらに、システムコント
ロールユニット１３は、数値演算プロセッサ４０，ＲＯ
Ｍ４１，ＲＡＭ４２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４４，クロッ
ク発生器４５，ローパスフィルタ５１，５２，５３，Ａ
／Ｄ変換器６１，６２，Ｄ／Ａ変換器６３，タイミング
発生器８，シリアルポート１０をそなえており、更に数
値演算プロセッサ４０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ４２，ＤＳ
Ｐ４３，ＳＣＲ４４，Ａ／Ｄ変換器６１，６２，Ｄ／Ａ
変換器６３は、光電変換器（Ｏ／Ｅ）および電光変換器
（Ｅ／Ｏ）付きの光ファイバ１５を介して接続されてい
る。

【００４７】そして、これらの数値演算プロセッサ４
０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ４２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４
４，クロック発生器４５で、主制御部４を構成する。こ
こで、数値演算プロセッサ４０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ４
２，ＤＳＰ４３，ＳＣＲ４４，クロック発生器４５につ
いては、前述の第１実施例のものと同じであるので、そ
の説明は省略する。

【００４８】なお、ローパスフィルタ５１，５２，５
３，Ａ／Ｄ変換器６１，６２，Ｄ／Ａ変換器６３は、参
照信号発生手段１，制御マイク２−１，スピーカ３と主
制御部４との間のインタフェースで、参照信号発生手段
１で検出された信号は、自動ゲイン調整式増幅器６でゲ
インを自動調整されてから、ローパスフィルタ５１でろ
波されたあと、Ａ／Ｄ変換器６１でディジタル信号に変
換されて、主制御部４へ入力され、更に制御マイク２−
１で検出されたアナログ信号は、ローパスフィルタ５２
でろ波されたあと、Ａ／Ｄ変換器６２でディジタル信号
に変換されて、主制御部４へ入力される一方、主制御部
４からの２次ソ−ス信号は、Ｄ／Ａ変換器６３でアナロ
グ信号に変換されたあと、ローパスフィルタ５３でろ波
されて、スピーカ３へ出力されるようになっている。

【００４９】なお、ローパスフィルタはスピーカ３から
エイリアスを防止するために最大制御周波数以上の帯域
出力をカットするようなものが使用される。タイミング
発生器８は、Ａ／Ｄ変換器６１，６２，Ｄ／Ａ変換器６
３の入出力タイミングを決めるタイミングパルスを発生
するもので、数値演算プロセッサ４０がコントロールレ
ジスタにコマンドを書き込むことによりスタート／スト
ップするようになっている。

【００５０】なお、このシステムも電源オンにてオンボ
ードＲＯＭにより制御プログラムがブートされ、スタン
ドアロン作動するようになっている。ところで、本実施
例でも、システムコントロールユニット１３の主制御部
４は、参照信号発生手段１からの参照信号（この参照信
号は前述のごとくゲイン調整されたものである）と制御
マイク２−１で検出された制御点信号とを受けて、この
制御点信号が最小（望ましくは０）となるように、スピ
ーカ３から出される音波信号を制御すべく、適応フィル
タを用いた制御手段として構成されている。さらにこの
例でも、主制御部４が、最小自乗誤差推定法（ＬＭＳ
法）によるアルゴリズムを用いた適応フィルタを用いて
消音制御を行なうようになっている。

【００５１】さらに、この実施例でも、消音制御を行な
う前に、予めスピーカ３から車室２００内の制御点（制
御マイク２−１配設位置）までの伝達系を含む消音伝達
系の特性（伝達関数）Ｄを計測しておく。この計測は次
のようにして行なう。即ち、スピーカ３からＭ系列ラン
ダム音（ホワイトノイズ）を出力して、これを制御マイ
ク２−１で検出することにより、消音伝達系の特性Ｄを
計測するのである。

【００５２】その後は、この計測された消音伝達系の特
性情報を参照信号の補正情報として使用して、上記主制
御部４による消音制御を行なう。即ち、参照信号を計測
された消音伝達系の特性情報Ｄ′をもつフィルタでフィ
ルタリングして、これと制御マイク２−１で検出された
制御点信号とから、ＬＭＳ法によるアルゴリズムを用い
て、フィルタ係数を更新していくのである。

【００５３】なお、この実施例にかかるシステムの基本
アルゴリズム（図５参照）については、前述第１実施例
と同じであるので、その説明を省略する。つぎに、この
システムにおける制御フローについても、前述の第１実
施例で説明したもの（図６，７参照）と同じであるの
で、やはりその説明を省略する。このようにこの第２実
施例では、振動レベル変動の大きい参照信号の入力レベ
ルが不足しないように、レベル調整を行なって、参照信
号振幅レベル変動を抑制するので、所望の消音を行なう
ことができる。

【００５４】なお、この場合も、予め消音伝達系の特性
を計測しておき、計測された消音伝達系の特性情報を参
照信号の補正情報として使用して、システムコントロー
ルユニット１３による消音制御を行なうので、制御開始
後においてシステムを安定に動作させることができる。（ｃ）その他なお、予め消音伝達系の特性を計測することなく、シス
テムコントロールユニット１３による消音制御を行なう
ものに対しても、本発明を同様にして適用できることは
いうまでもない。

【００５５】また、本発明は、制御点が複数個になった
ものにも、適用することができ、この場合、本発明の手
法によって生成された参照信号を使用する。さらに、２
次音源としては、上記のようにスピーカ３を車室２００
のリアシート２０３の後端においてトランクルームをバ
ックキャビティとして利用しうる位置に配設するほか、
ルーフパネルに加振機を設けたり、フロアパネルに加振
機を設けたりして、これらを２次音源としてもよい。

【００５６】また、Ａ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ変換器，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，ＤＳＰ等の接続ラインは銅線でももちろん
かまわない。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車室内音
の適応型能動消音装置によれば、車両の騒音源に起因し
振幅レベル変動の大きい参照信号を検出する参照信号検
出手段と、車室内の制御点での信号を検出する制御点信
号検出手段と、該車室内へ向け音波信号を出力する２次
音源とをそなえるとともに、該参照信号発生手段からの
参照信号と該制御点信号検出手段からの制御点信号とを
受けて、該制御点信号が最小となるように該２次音源か
ら出力される音波信号を制御すべく、適応フィルタを用
いた制御手段をそなえてなる、車室内音の適応型能動消
音装置において、該参照信号検出手段に、参照信号振幅
レベル変動を抑制する自動ゲイン制御手段が設けられて
いるので、振幅レベル変動の大きい参照信号の入力レベ
ルが不足しないように、レベル調整を行なって、参照信
号振幅レベル変動を抑制することができ、これにより、
所望の消音が可能になるという利点がある。

【００５８】また、本発明の車室内音の適応型能動消音
装置では、車両の騒音源に起因し振幅レベル変動の大き
い第１参照信号を検出する第１参照信号検出手段と、車
両の騒音源に起因するが該第１参照信号とは無相関の第
２参照信号を検出する第２参照信号検出手段と、車室内
の制御点での信号を検出する制御点信号検出手段と、該
車室内へ向け音波信号を出力する２次音源とをそなえる
とともに、該第１参照信号発生手段からの第１参照信号
と該制御点信号検出手段からの制御点信号とを受けて、
該制御点信号が最小となるように該２次音源から出力さ
れる音波信号を制御すべく、適応フィルタを用いた第１
制御手段と、該第２参照信号発生手段からの第２参照信
号と該制御点信号検出手段からの制御点信号とを受け
て、該制御点信号が最小となるように該２次音源から出
力される音波信号を制御すべく、適応フィルタを用いた
第２制御手段とをそなえてなる、車室内音の適応型能動
消音装置において、該第１参照信号検出手段に、第１参
照信号振幅レベル変動を抑制する自動ゲイン制御手段が
設けられているので、入力される参照信号の振幅レベル
変動の大きくても、そのパワーを全てほぼ同じように調
整して、参照信号振幅レベル変動を抑制することがで
き、これにより所望の消音が可能になるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すシステムブロック図
である。

【図２】本発明の第１実施例にかかるシステムコントロ
ールユニットの詳細を示すブロック図である。

【図３】自動ゲイン調整式増幅器の電気回路図である。

【図４】自動ゲイン調整式増幅器のブロック図である。

【図５】本装置の制御アルゴリズムを説明するブロック
図である。

【図６】本発明の第１実施例の制御要領を説明するフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の第１実施例の制御要領を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】本発明の第１実施例の作用を説明するためのグ
ラフである。

【図９】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施例の作用を
説明するためのグラフである。

【図１０】本発明の第１実施例の作用を説明するための
グラフである。

【図１１】本発明の第１実施例の作用を説明するための
グラフである。

【図１２】本発明の第１実施例の作用を説明するための
グラフである。

【図１３】多点入力系の検討モデルを説明する図であ
る。

【図１４】本発明の第２実施例の要部ブロック図であ
る。

【図１５】本発明の第２実施例にかかるシステムコント
ロールユニットの詳細を示すブロック図である。

【符号の説明】

１参照信号検出手段１−１加速度センサ１−２〜１−５加速度計２−１制御マイク（制御点信号検出手段）３スピーカ（２次音源）４主制御部５加算手段６，６−１〜６−４自動ゲイン調整式増幅器（自動ゲ
イン制御手段）６−ｉ−１増幅部６−ｉ−２ゲイン調整部６−ｉ−３ローパスフィルタ部７アンプ８タイミング発生器１０シリアルポート１２マイクロホンアンプ１３システムコントロールユニット１５光ファイバ４０数値演算プロセッサ４１ＲＯＭ４２ＲＡＭ４３ＤＳＰ４４ＳＣＲ４５クロック発生器５１，５１−１〜５１−５，５２，５３ローパスフィ
ルタ６１，６１−１〜６１−５，６２Ａ／Ｄ変換器６３Ｄ／Ａ変換器１００エンジン２００車室２０１運転席２０３リアシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｈ 21/00 8842−5Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の騒音源に起因し振幅レベル変動の
大きい参照信号を検出する参照信号検出手段と、車室内
の制御点での信号を検出する制御点信号検出手段と、該
車室内へ向け音波信号を出力する２次音源とをそなえる
とともに、該参照信号発生手段からの参照信号と該制御点信号検出
手段からの制御点信号とを受けて、該制御点信号が最小
となるように該２次音源から出力される音波信号を制御
すべく、適応フィルタを用いた制御手段をそなえてな
る、車室内音の適応型能動消音装置において、該参照信号検出手段に、参照信号振幅レベル変動を抑制
する自動ゲイン制御手段が設けられたことを特徴とす
る、車室内音の適応型能動消音装置。
【請求項２】車両の騒音源に起因し振幅レベル変動の
大きい第１参照信号を検出する第１参照信号検出手段
と、車両の騒音源に起因するが該第１参照信号とは無相
関の第２参照信号を検出する第２参照信号検出手段と、
車室内の制御点での信号を検出する制御点信号検出手段
と、該車室内へ向け音波信号を出力する２次音源とをそ
なえるとともに、該第１参照信号発生手段からの第１参照信号と該制御点
信号検出手段からの制御点信号とを受けて、該制御点信
号が最小となるように該２次音源から出力される音波信
号を制御すべく、適応フィルタを用いた第１制御手段
と、該第２参照信号発生手段からの第２参照信号と該制御点
信号検出手段からの制御点信号とを受けて、該制御点信
号が最小となるように該２次音源から出力される音波信
号を制御すべく、適応フィルタを用いた第２制御手段と
をそなえてなる、車室内音の適応型能動消音装置におい
て、該第１参照信号検出手段に、第１参照信号振幅レベル変
動を抑制する自動ゲイン制御手段が設けられたことを特
徴とする、車室内音の適応型能動消音装置。