KR20200035033A - 능동 도로 소음 제어 - Google Patents

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니코스 차파이로풀로스
게르하르트 파핑거
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하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
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Abstract

차량용 능동 도로 소음 제어 시스템 방법은 차량 내 또는 차량 상의 다수의 위치에서 소음을 포착하고 차량 내 또는 차량의 도로 소음원으로부터 발생하는 도로 소음을 나타내는 다수의 소음 감지 신호를 생성하는 단계, 및 빔 성형 기법에 따라, 다수의 소음 감지 신호를 처리하여 기준 신호를 생성하고 도로 소음원으로 지향되는 하나의 메인 로브를 포함하는 소음을 포착하기위한 감도 특성을 제공하는 단계를 포함한다. 시스템 및 방법은 소음 감소 신호를 제공하기 위해 기준 신호를 반복적으로 및 적응적으로 처리하는 단계, 및 소음 감소 신호로부터, 차량 내부의 하나 이상의 위치에서 차량 내부의 청취 위치에서 소음 감소 사운드를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.

Description

능동 도로 소음 제어
본 개시는 능동 도로 소음 제어 시스템 및 방법(일반적으로 "시스템"으로 지칭됨)에 관한 것이다.
대지(land) 기반 차량은, 도로 및 다른 표면에서 구동될 때 도로 소음(road noise)으로 알려진 소음을 생성한다. 심지어 최신 차량에서도, 캐빈 탑승객은 타이어-서스펜션-바디-캐빈(cabin) 경로와 같은 구조를 통해 그리고 타이어-바디-캐빈 경로와 같은 공기로 전달되는(airborne) 경로를 통해 캐빈으로 전달되는 도로 소음에 노출될 수 있다. 능동 도로 소음 제어(RNC : road noise control) 시스템으로서도 알려진 능동 소음, 진동 및 하시니스(NVH : noise, vibration, and harshness) 제어 기술은 능동 진동 기술에서와 같이 차량 구조를 수정하지 않고도 이들 소음 성분을 줄이는데 사용될 수 있다. 그러나, 능동 도로 소음 제어 기술은 도로 소음 관련 신호, 특히 롤링 휠(rolling wheel)과 같은 이동 부품으로부터 발원하는 도로 소음 관련 신호를 적절히 관찰하기 위해 차량 구조 전체에 복잡한 소음 센서 배열을 채용할 수 있다. 캐빈 탑승자가 경험하는 도로 소음을 보다 효율적으로 줄이는 것이 바람직하다.
차량용 능동 도로 소음 제어 시스템은 상기 차량 내 또는 상기 차량의 도로 소음원으로부터 발원하는 도로 소음을 나타내는 다수의 소음 감지 신호를 생성하도록 구성되고 상기 차량내 또는 상기 차량상의 다수의 위치에 소음 감지 마이크로폰 어레이로서, 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이는 상기 차량의 내부 또는 상기 차량상의 다수의 위치에 배치된 다수의 마이크로폰을 포함하는, 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이, 및 다수의 소음 감지 신호를 처리하여 기준 신호를 생성하고 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이와 관련하여 상기 도로 소음원으로 지향된 메인 로브(main lobe)를 포함하는 감도 특성을 제공하도록 구성된 빔 성형기(beamformer)를 포함한다. 상기 시스템은 소음 감소 신호를 제공하기 위해 상기 기준 신호를 반복적으로 및 적응적으로(adaptively) 처리하도록 구성된 능동 도로 소음 제어 필터, 및 상기 차량의 내부에 배치되고 상기 차량 내부의 청취 위치에서 소음 감소 사운드를 상기 소음 감소 신호로부터 생성하도록 구성된 라우드스피커 장치로서, 상기 라우드스피커 장치는 하나 이상의 라우드스피커를 포함하는, 상기 라우드스피커 장치를 더 포함한다.
차량용 능동 도로 소음 제어 방법은 상기 차량 내 또는 상기 차량 상의 다수의 위치에서 소음을 포착하고 상기 차량 내 또는 상기 차량에서 도로 소음원으로부터 발원하는 도로 소음을 나타내는 다수의 소음 감지 신호를 생성하는 단계, 및 빔 성형 기법에 따라 다수의 소음 감지 신호를 처리하여 기준 신호를 생성하고 상기 도로 소음원으로 지향되는 메인 로브를 포함하는 소음을 포착하기 위한 감도 특성을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 소음 감소 신호를 제공하기 위해 상기 기준 신호를 반복적으로 및 적응적으로 처리하는 단계, 및 상기 소음 감소 신호로부터, 상기 차량 내부의 하나 이상의 위치에서 상기 차량 내부의 청취 위치에서 소음 감소 사운드를 생성하는 단계를 더 포함한다.
다른 시스템들, 방법들, 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 검토할 때 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가 시스템, 방법, 특징 및 장점은 본 명세서 내에 포함되고 본 발명의 범위 내에 있으며, 이하의 청구 범위에 의해 보호되도록 의도된다.
본 개시는 첨부 도면에 대한 이하의 비 제한적 실시예의 설명을 판독함으로써 더 잘 이해될 수 있으며, 도면에서 같은 엘리먼트는 같은 도면 번호로 표시된다 :
도 1은 특정 위치에서 하나의 소음 감지 마이크로폰 어레이를 이용하는 예시적인 다중 채널 능동 도로 소음 제어 시스템을 예시하는 간략화된 개략도이다;
도 2는 다른 특정 위치에서 하나의 소음 감지 마이크로폰 어레이를 이용하는 예시적인 이중 채널 능동 도로 소음 제어 시스템을 예시하는 상세한 개략도이다;
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 시스템에 적용 가능한 예시적인 지연 및 가산(sum) 빔 성형기를 예시하는 개략도이다;
도 4는 휠 주위의 휠 아치(wheel arch)에 배치된 2 개의 소음 감지 마이크로폰 어레이를 갖는 예시적인 배열을 예시한 개략도이다;
도 5는 마이크로폰과 라우드스피커가 헤드레스트의 전방 표면에 나란히 통합되어 있고, 마이크로폰이 헤드레스트의 중심을 향해 배열되고 라우드스피커가 헤드레스트의 주변을 향해 배치된 예시적인 헤드레스트의 개략도이다;
도 6은 마이크로폰과 라우드스피커가 헤드레스트의 전방 표면에 나란히 통합되어 있고, 마이크로폰이 헤드레스트의 주변을 향해 배열되고 라우드스피커가 헤드레스트의 중심을 향해 배열되는 예시적인 헤드레스트의 개략도이다;
도 7은 마이크로폰과 라우드스피커가 헤드레스트의 오목한 형상의 둥근 전방 표면에 통합되고, 마이크로폰은 헤드레스트의 중심을 향해 배열되고 라우드스피커는 마이크로폰에 비해 상승되고 헤드레스트의 주변을 향해 배열되는 예시적인 헤드레스트의 개략도이다; 및
도 8 은 마이크로폰과 라우드스피커가 헤드레스트의 오목한 형상의 둥근 전방 표면에 통합되고, 라우드스피커는 헤드레스트의 중심을 향해 배열되고, 마이크로폰은 라우드스피커에 비해 상승되고 헤드레스트의 주변을 향해 배열되는 예시적인 헤드레스트의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 차량, 예를 들어 자동차(미도시)를 위한 예시적인 도로 소음 제어 시스템(100)에서, 하나 이상의 도로 소음원(101)으로부터의 공기로 전달되는 도로 소음은 음향 센서 또는 음향 센서의 어레이(본 출원에서 또한 소음 감지 어레이 또는 소음 감지 마이크로폰 어레이로 지칭됨) 예컨대, 공기로 전달되는 도로 소음을 각각 포착하고 대응하는 소음 감지 신호를 생성하는 하나 이상의 소음 감지 마이크로폰 어레이(102)로 모니터링된다. 소음 감지 신호는 예를 들어 단일 또는 다중-채널 빔 성형기(103)로 전처리(pre-process)되고, 도로 소음 제어(104)를 위한 하나 이상의 기준 신호로서 전처리시 제공된다. 더욱이, 하나 이상의 에러 마이크로폰(105)을 갖는(옵션) 구성은 차량 내부의 청취 위치에 아주 근접하여 배치되어, 도로 소음 제어(104)에 대한 하나 이상의 에러 신호를 추가적으로 제공할 수 있다. 하나 이상의 에러 마이크로폰(105)을 갖는 장치에서, 하나 이상의 1차 경로(primary path)(106)를 통해 전달된 도로 소음원(101)으로부터의 공기로 전달되는 도로 소음은 하나 이상의 2차 경로(107)를 통해 전달되는 소음 제어(104)로부터의 소음 감소 사운드과 간섭(가산(sum))된다. 능동 도로 소음 제어(104)는 예를 들어, 피드포워드(feedforward) 소음 제어 구조 또는 피드포워드 소음 제어 구조를 포함하는 구조에서 사용되는 하나 이상의 소음 감소 필터를 포함할 수 있고, 하나 이상의 기준 신호 및(옵션으로) 하나 이상의 에러 신호를 반복적으로 그리고 적응적으로(adaptively) 처리하여 소음 감소 사운드를 생성하기 위해 차량 내부에 하나 이상의 라우드스피커를 포함하는 라우드스피커 장치에 소음 감소 신호를 제공할 수 있다. 소음 감소 필터는 최대 소음 감소 또는 소음 상쇄를 달성하도록 반복적으로 및 적응적으로 튜닝될 수 있어서 하나 이상의 에러 마이크로폰(105)을 갖는 장치에서 하나 이상의 1차 경로(106)를 통해 전달되는 도로 소음원(101)로부터의 공기로 전달되는 도로 소음이 하나 이상의 2차 경로(107)를 통해 전달되는 소음 제어(104)로부터의 소음 감소 사운드와 상쇄적으로(destructively) 중첩된다.
(적어도 하나의) 소음 감지 어레이에 의해, 즉 그것의 소음 감지 마이크로폰들에 의해 출력된 소음 감지 신호들은 예를 들어, 에러 마이크로폰(들)에 의해 출력된 에러 신호(들)에 표현된 청취 위치에서 발생하는 사운드와(적어도 하나의) 소음 감지 어레이의 출력 신호들 사이의 최대 코히런스(coherence)을 달성하기 위해 전처리된다. 신호가 동일한 주파수를 가지고 서로에 대해 일정한 위상 오프셋을 유지하는 경우 신호는 코히런트(coherent)하다. (적어도 하나의) 소음 감지 마이크로폰 어레이는 타이어 소음의 복잡한 방사 패턴을 캡쳐할 수 있는 평면 구조, 예를 들어 팔각형 또는 임의의 다른 규칙적인 구조를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 공기로 전달되는 도로 소음의 능동 제어는 롤링 휠, 예를 들어 타이어로부터 방사 소음 패턴을 캡쳐하기 위해 음향 센서 어레이와 조합하여 특정 신호 전처리 기술을 사용한다. 예를 들어, 음향 빔 성형 기술(acoustic beamforming technique)은 휠로부터 도로 소음을 보다 정확하게 캡쳐하기 위해 전처리를 위해 사용될 수 있어서, 에러 신호(들)에 의해 표현되는, 기준 신호(들)과 청취 위치에서 발생하는 사운드 사이의 코히런스가 증가될 수 있으며, 특히 정확도 및/또는 주파수 범위와 관련하여 도로 소음 제어 성능을 향상시킨다. 예시적인 능동 도로 소음 제어는 또한 하나 이상의 2차 경로와 관련된 신호에 대한 특정 신호 처리를 사용하여, 하나(예를 들어, 승객의 머리) 또는 하나 이상의(예를 들어, 승객의 귀) 청취 위치 주위에 하나 이상의 조용한 구역을 생성할 수 있게 한다.
옵션으로, 시스템(및 시스템에 의해 수행되는 방법)은 능동 도로 소음 제어를 더욱 향상시키기 위해 하나 이상의 청취 위치에서의 소음 감소 사운드를 생성하기 위해 헤드레스트 라우드스피커 장치, 즉, 차량 내부의 헤드레스트에 배치된 하나 이상의 라우드스피커로 소음 감소 신호를 방사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 소음 감소 신호는 하나 이상의 소음 감지 어레이를 갖는 차량의 하나 이상의 휠 우물(wheel well)(휠 아치)에서 발생하는 도로 소음을 포착하고 그리고 특정 전처리, 예를 들어 하나 이상의 빔 성형 기법에 의해 생성된다.
도 2를 참조하면, 예시적인 이중 채널 피드포워드 능동 도로 소음 제어 시스템이 차량(200)에 구현된다. 도로 표면(미도시)상에서 이동할 때 차량(200)의 휠(201)에서 발원하는 소음, 예를 들어, 휠(201)과 도로 사이의 경계에서 발생하는 소음(제 1 도로 소음원)은 3 개(또는 임의의 다른 수의) 마이크로폰(202, 203 및 204)을 포함할 수 있고 휠(201)의 상단 부분을 포괄하는 휠 아치(205)의 상단 위치에서 선형으로(평면)으로 배열될 수 있는 선형(도시됨) 또는 평면(미도시) 소음 감지 마이크로폰 어레이(202-204)에 의해 포착된다. 소음 감지 마이크로폰 어레이(202-104)는 포착된 도로 소음을 나타내고 차량(200)의 내부(206)에서 들을 수 있는 도로 소음과 거의 일치하는 소음 감지 신호 x1(n), x2(n) 및 x3(n)을 출력한다. 또한, 내부(206)에 존재하는 소음을 나타내는 에러 신호 e(n)는 음향 센서, 예를 들어 내부(206)의 좌석(예를 들어, 운전석)의 헤드레스트(208)에 배열된 에러 마이크로폰(207)에 의해 포착된다. 좌석, 특히 그것의 헤드레스트(208)는 내부(206)에서의 청취 위치를 정의한다. 휠 허브(209)로부터 발생하는 도로 소음은 전달 특성(transfer characteristic) PH(z)에 따라 공기로 전달되는 1 차 경로를 통해 에러 마이크로폰(207)으로 음향적으로 전달된다. 휠(타이어)과 도로 사이의 경계(210)에서 발생하는 도로 소음은 전달 특성 PR(z)에 따라 다른 공기로 전달되는 1 차 경로를 통해 에러 마이크로폰(207)으로 음향적으로 전달된다.
기준 신호 xBR(n)을 수신 및 필터링하는 제어 가능한 필터(211)의 전달 특성 WR(z)은 필터(213)에 의한 전달 특성 F'R(z)를 갖는 옵션의 필터링 후 에러 신호 e(n) 및 기준 신호 xBR(n)에 기초하여 알려진 최소 평균 제곱(LMS : least mean square) 알고리즘에 따라 동작할 수 있는 적응적 필터 제어기(212)에 의해 제어되고, 여기서 WR(z) = -PR(z)/F'R(z). 전달 함수 F'R(z)는 라우드스피커 장치(214)와 에러 마이크로폰(207) 사이의 전달 특성을 나타내는 전달 함수 FR(z)를 모델링(즉, 이상적으로는 적어도 근사치 이상)한다. 라우드스피커 장치(214)는 헤드레스트(또는 내부의 어디 다른 곳)에 배치된 하나 이상의 라우드스피커를 포함한다.
식별된 전달 특성 WR(z) 및 기준 신호 xBR(n)에 기초하여, 내부(206)의 청취 위치에서 들을 수 있는 휠-도로 경계로부터의 소음에 반비례하는 소음 감소 신호 yR(n)가 적어도 제어 가능한 필터(211) 및 필터 제어기(212)를 포함하는 능동 도로 소음 제어 필터 장치에 의해 생성된다. 소음 감소 신호 yR(n)으로부터 이상적으로는 휠(타이어)과 도로 사이의 경계(210)에서 발원하는 도로 소음에 반대되며 청취 위치에서 들을 수 있는 사운드가 청취 위치에서 들을 수 있는 도로 소음과 상쇄적으로 중첩하기 위해 헤드레스트 라우드스피커 장치(214)에 의해 방사되도록 생성된다.
또한, 휠(201)의 어디 다른 곳에서, 예를 들어 휠 허브(209)(제 2 도로 소음원)에서 발원하는 사운드는 소음 감지 마이크로폰(212, 213 및 214)(도시된) 또는 다른 곳에 배치된 다른 소음 감지 마이크로폰 장치(미도시)을 포함하는 소음 감지 마이크로폰 장치에 의해 포착될 수 있다. 제어 가능한 필터(216)의 전달 특성 WH(z)은 옵션의 필터(218)에 의해 전달 특성 F'H(z)로 필터링된 에러 신호 e(n) 및 기준 신호 xBH(n)에 기초하여 알려진 최소 평균 제곱(LMS) 알고리즘에 따라 동작할 수 있는 적응적 필터 제어기(217)에 의해 제어되고, 여기서 WH(z) = -PH(z)/F'H(z). 전달 함수 F'M(z)는 라우드스피커 장치(219)와 에러 마이크로폰(207) 사이의 전달 특성을 나타내는 전달 함수 FH(z)를 모델링(즉, 이상적으로는 적어도 근사치 이상)한다. 라우드스피커 장치(219)는 하나 이상의 라우드스피커를 포함하고, 내부(206) 어딘 가에, 예를 들어, 대시 보드, 도어, 트렁크, 후면 선반 또는 헤드레스트(208)에 배치된다.
식별된 전달 특성 WH(z) 및 기준 신호 xBH(n)에 기초하여, 내부(206)의 청취 위치에서 들을 수 있는 휠 허브로부터의 소음에 반비례하는 소음 감소 신호 yH(n)가 적어도 제어 가능한 필터(216) 및 필터 제어기(217)를 포함하는 능동 도로 소음 제어 필터 장치에 의해 생성된다. 소음 감소 신호 yH(n)으로부터, 이상적으로는 휠 허브 소음으로부터 발원하는 도로 소음에 반대되며 청취 위치에서 들을 수 있는 사운드는 청취 위치에서 도로 소음과 상쇄적으로 중첩되기 위해 라우드스피커 장치(219)에 의해 방사되도록 생성된다.
기준 신호 xBR(n) 및 xBH(n)은 둘 모두는 소음 감지 신호 x1(n), x2(n), x3(n)로 또는 두 개의 개별 소음 감지 어레이(미도시)로부터의 두 세트의 소음 감지 신호로 공급되는 빔 성형기(215)를 통해 또는 대안적으로 2 개의 개별 성형기(미도시)에 의해 소음 감지 신호 x1(n), x2(n) 및 x3(n)으로부터 도출된다. 도시된 예에서, 빔 성형기(215)는 소음 감지 신호 x1(n), x2(n) 및 x3(n)를 처리하여 소음 감지 어레이와 조합하여(공간) 감도 특성의 메인 로브(main lobe)라고도 불리는 2 개의 개별적으로 조향 가능한(steerable) 빔을 생성한다. 사운드 센서 또는 사운드 감지 시스템의 감도(sensitivity)는 출력 신호 대 입력 사운드 압력의 비율이다. 따라서, 메인 로브는 더 낮은 감도를 나타내는 사이드 로브(side lobe)와 대조적으로 가장 높은 감도를 나타내는 이러한 센서 또는 시스템의 지향성 패턴(directivity pattern)이다. 옵션의 필터(213, 218)가 도 2에 도시된 바와 같이 채용되면, 이중 채널 피드포워드 필터링된-x LMS 제어 구조가 구현되지만, 다른 제어 구조, 예를 들어, 임의의 단일 채널 구조 또는 추가 채널, 추가 마이크로폰 및 추가 라우드스피커를 갖는 임의의 다른 다중 채널 구조가 또한 적용될 수 있다.
빔 성형기(215)의 예시적인 구현은 도 3을 참조하여 아래에 설명되며, 여기서 도로 소음은 다수(i)의 소음 감지 신호 x1(n), x2(n),…, xi(n)을 제공하기 위해 다수(i)의 마이크로폰(301)(예컨대, 도 2에 도시된 시스템에서 사용되는 마이크로폰(202, 203, 204))의 어레이에 의해 레코딩되고, i는 빔 성형의 베이시스(basis)를 형성하는 마이크로폰의 수이다. 소음 감지 신호 x1(n), x2(n),…, xi(n)는 다수(i)의 전치 증폭기(302)를 통해 다수(i)의 이득 a1, a2,..., ai으로 증폭되고 지연들(303)에 의해 다수(i)의 지연 시간들 τ1, τ2,..., τi에 의해 지연된다. 증폭되고 지연된 소음 감지 신호 x1(n), x2(n),…, xi(n)는 빔(예를 들어, 메인 로브)이 개별 입력 신호, 예를 들어 소음 감지 신호 x1(n), x2(n) 및 x3(n)에 조향 가능한 다수(i)의 계수 c1, c2,…, ci를 인가하는 계수 엘리먼트(coefficient element)(304)에 의해 가중되고, 최종적으로 기준 신호 xB(n)를 제공하는 가산기(305)에 의해 합산된다.
기준 신호 xB(n)은 도 2와 관련하여 전술한 예에서 기준 신호 xBR(n) 또는 기준 신호 xBH(n)으로서 이용될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 동일한 마이크로폰 어레이 또는 상이한 마이크로폰 어레이를 갖는 2 개의 빔 성형기를 사용하거나, 추가 가산기와 조합하여 각각의 증폭되고 지연된 소음 감지 신호 x1(n), x2(n) 및 x3(n)에 대해 추가 계수 엘러먼트를 제공함으로써, 2 개의 기준 신호 xBR(n) 및 xBH(n)가 또한 동시에 생성될 수 있다.
도 3에 도시된 지연 및 가산 빔 성형기에서, 빔 성형된 신호 xB(n)은 xB(n) =(a1
Figure pct00001
c1
Figure pct00002
x1(n-τ1) + a2
Figure pct00003
c2
Figure pct00004
x2(n-τ2) + … + ai
Figure pct00005
ci
Figure pct00006
xi(n-τi))/i에 따라 생성되고, 여기서 i는 빔 성형을 위한 베이시스를 형성하는 마이크로폰의 수이고, a1, a2,...,ai는 마이크로폰의 이득 차이를 레벨링(level)하는 역할을 하는 전치 증폭기의 이득이고, τ1, τ2,..., τi는 신호 지연 시간이고, c1, c2,…, ci는 빔이 조향될 수 있는 계수이다. 전치 증폭기 및/또는 지연 대신에, 고정된 필터가 기준 신호의 합성을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이미 언급된 바와 같이, 빔 성형 알고리즘 및 방법은 기준 신호 xB(n), xBR(n) 및 xBH(n)을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 2와 관련하여 상기에서 설명된 바와 같이, 소음 감지 신호들 x1(n), x2(n),…, xi(n)은 복잡한 인코히런트(incoherent) 휠 소음원을 분리할 수 있는 빔 성형 기법(예를 들어, 알고리즘, 프로세스, 방법 등)에 따라 빔 성형기(215)에서 처리된다. 전술한 바와 같이 지연 및 가산 빔 성형 기법, 일반화된 사이드 로브 상쇄 기법 또는 임의의 다른 적절한 기법을 사용할 수 있는 빔 성형기(215)가 기준 신호 xBR(n) 및 xBH(n)을 생성하기 위해 사용된다. 따라서, 복잡한 휠 방사 패턴으로 인해 생성된 교차 항(cross-term)의 상쇄는 적절한 처리(예를 들어, 빔 성형)를 통해 제거되고, 따라서 청취 위치(들)에서 예를 들어, 승객의 머리 또는 귀에서 기준 신호와 에러 신호 사이의 코히런스가 증가된다.
도 4를 참조하면, 빔 성형기 장치(미도시)와 조합된 소음 감지 마이크로폰 어레이(401)는 메인 로브(402) 및 다수의 사이드 로브(403)를 포함하는 감도 특성을 제공할 수 있다. 메인 로브(402)는 하나의 소음원으로 예를 들어, 휠(405)의 허브(404)로 지향된다. 다른 빔 성형기 장치(미도시)와 조합된 다른 소음 감지 마이크로폰 어레이(406)는 메인 로브(407) 및 다수의 사이드 로브(408)를 포함하는 감도 특성을 제공할 수 있다. 메인 로브(407)는 다른 소음원, 예를 들어 휠(405)(즉, 타이어)과 도로 표면(409) 사이의 경계(409)로 지향될 수 있다. 2 개의 소음 감지 마이크로폰 어레이(401 및 407)(예를 들어, 라인 또는 평면 어레이)는 휠 아치(411)에 또는 그 주위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 소음 감지 마이크로폰 어레이(401)는 휠(405) 바로 위에 배치될 수 있고, 소음 감지 마이크로폰 어레이(407)는 휠(405) 뒤에 배치될 수 있다.
단면도로 예시적인 헤드레스트(501)를 도시한 도 5를 참조한다. 헤드레스트(501)는 헤드레스트 바디(502)를 형성하는 하나 이상의 구조적 엘리먼트 및 커버를 가질 수 있다. 헤드레스트(501)는 차량 좌석(미도시)의 상부와 맞물리고 좌석에 통합된 메커니즘의 방식으로 위 아래로 움직일 수 있는 한 쌍의 지지 필라(pillar)(미도시)을 포함할 수 있다. 헤드레스트 본체(502)는 사용자의 머리(504)를 지지하는 전방 표면(503)을 가지며, 이에 따라 사용자의 귀(507 및 508)의 우선 위치(505 및 506)를 정의한다. 바람직한 위치는 의도된 사용 동안 각각의 귀가 이 특정 위치에 있거나 그 대부분의 시간(> 50 %)에 가까운 곳이며, 예를 들어 조용한 구역이 설정되는 바람직한 청취 위치를 형성할 수 있다.
2 개의 단방향(에러) 마이크로폰(509 및 510), 즉 주요 수신 방향(511 및 512)으로부터의 사운드에 최대 감도를 갖는 마이크로폰은 헤드레스트 본체(502)의 전방 표면(503)에 통합되어, 주요 수신 방향(511 및 512)은 개별적으로 승객의 귀(507 및 508)의 우선 위치(505 및 506) 중 하나와 교차한다. 헤드레스트(501)는 헤드레스트 바디(502)에 통합된 2 개의 라우드스피커(513, 514)를 더 포함한다. 라우드스피커(513, 514)는 각각 최대 사운드 에너지를 방출하는 주요 전송 방향(515, 516)을 갖는다. 헤드레스트(501)는 그 표면(503)에서 2 개의 평면 단부 섹션(503a, 503b) 및 평면 중간 섹션(503c)을 갖는 내향 커브(오목) 형상을 가지며, 여기서 단부 섹션은 약 30 도의 각도(519 및 520)로 각각 내측으로 접히고, 그러나 10 도와 50도 사이의 임의의 다른 각도도 적용 가능하다. 각각의 단부 섹션에, 마이크로폰(509 및 510) 중 하나 및 라우드스피커(513 및 514) 중 하나가 위치된다. 도 5에 도시된 헤드레스트(501)에서, 라우드스피커(513 및 514)는 마이크로폰(509 및 510) 보다 표면(503)의 외주에 더 가까이 배열된다. 라우드스피커들(513 및 514)은 그것들의 주요 전송 방향들(515 및 516) 각각 마이크로폰들(509 및 510)의 각각의 주요 수신 방향들에 대하여 20 도보 다 큰, 예를 들어 30 도의 우선 위치들(505 및 506)에서 각도들(517 및 518) 중 하나를 갖도록 배열된다.
도 6에 도시된 예시적인 헤드레스트(601)는 도 5에 도시된 헤드레스트(501)와 유사하지만, 마이크로폰 위치 및 라우드스피커 위치는 반전되고 모든 위치는 전방 표면(503)의 평면 단부 섹션(503a 및 503b)의 외주를 향해 이동되었다. 라우드스피커들(513 및 514)은 그것들의 주요 전송 방향들(515 및 516)이 마이크로폰들(509 및 510)의 각각의 주요 수신 방향에 대하여 30 도 보다 큰 우선 위치들(505 및 506)에서 각도들(517 및 518)을 갖도록 배열된다.
도 7에 도시된 예시적인 헤드레스트(701)는 도 5에 도시된 헤드레스트(501)와 유사하지만, 헤드레스트(701)의 전방 표면(503)은 헤드(504)의 종축 주위로 훨씬 더 연장되는 내향 곡선의 둥근 형상을 가지며, 만곡된 단부 섹션(503d 및 503e) 및 만곡된 중간 섹션(503f)을 갖는다. 라우드스피커들(513 및 514)은 헤드레스트(501)의 주변 섹션들(503d 및 503e)에 배열되고 따라서, 이전 예에서 보다 표면(503)의 중간 섹션(503f)으로부터 더 측방으로 돌출된 레벨을 갖는다. 마이크로폰들(509 및 510)은 사용자 귀(507 및 508)의 거의 바로 뒤에 위치된다. 따라서, 라우드스피커들(513 및 514)은 그것들의 주요 전송 방향들(515 및 516)이 마이크로폰들(509 및 510)의 각각의 주요 수신 방향에 대하여 45 도 보다 큰 우선 위치들(505 및 506)에서 각도들(517 및 518)을 갖도록 배열된다.
도 8에 도시된 헤드레스트(801)는 도 7에 도시된 헤드레스트(501)와 유사하지만, 마이크로폰 위치 및 라우드스피커 위치는 반전되고, 마이크로폰의 위치는 전방 표면(503)의 만곡된 단부 섹션(503d 및 503e)의 외주를 향해 이동되었다. 도 5 내지 8에 도시된 예에서, 두개의 조용한 영역은 우선 위치(505 및 506)의 주위에 수립된다.
실시예들의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 실시예들에 대한 적절한 수정 및 변형은 상기 설명에 비추어 수행될 수 있거나 방법을 실시함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 달리 지칭되지 않는 한, 설명된 방법 중 하나 이상은 적합한 디바이스 및/또는 디바이스들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 설명된 관련 동작들은 또한 본 출원에서 설명된 순서에 부가하여, 병렬 및/또는 동시에 다양한 순서로 수행될 수 있다. 설명된 시스템은 사실상 예시적인 것이며, 추가 엘리먼트 및/또는 생략 엘리먼트를 포함할 수 있다.
본 출원에 사용된, 단수형으로 지칭되고 단어 "a” 또는 "an"이 앞에 나오는 엘리먼트 또는 단계는 그러한 배제가 지칭되지 않는 한, 상기 엘리먼트 또는 단계의 복수를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 본 개시의 "일 실시예” 또는 "일 예"에 대한 언급은 나열된 특징을 포함하는 추가 실시예의 존재를 배제하는 것으로 해석되지 않는다. "제 1", "제 2” 및 "제 3"등의 용어는 단지 라벨로서 사용되며, 객체에 수치적 요건 또는 특정 위치 순서를 부과하도록 의도되지 않는다.
본 개시의 실시예는 전반적으로 복수의 회로, 전기 디바이스 및/또는 적어도 하나의 제어기를 제공한다. 회로, 적어도 하나의 제어기, 및 다른 전기 디바이스 및 각각에 의해 제공되는 기능에 대한 모든 참조는 본 출원에 도시되고 설명된 것 만을 포함하는 것으로 제한되지 않는다. 특정 라벨이 다양한 회로(들), 제어기(들) 및 개시된 다른 전기 디바이스들에 할당될 수 있지만, 이러한 라벨은 다양한 회로(들), 제어기(들) 및 다른 전기 디바이스들의 동작 범위를 제한하려는 것이 아니다. 이러한 회로(들), 제어기(들) 및 다른 전기 디바이스들은 서로 결합될 수 있고/있거나 원하는 특정 유형의 전기적 구현예에 기초하여 임의의 방식으로 분리될 수 있다.
본 출원에 개시된 임의의 시스템은 서로 협력하여 본 출원에 개시된 동작(들)을 수행하는 임의의 수의 마이크로 프로세서, 집적 회로, 메모리 디바이스(예를 들어, 플래시(FLASH), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적으로 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 또는 이의 다른 적절한 변형) 및 소프트웨어를 포함할 수 있다는 것이 인식된다. 추가하여, 개시된 임의의 시스템은 임의의 하나 이상의 마이크로 프로세서를 이용하여 개시된 바와 같은 임의의 수의 기능을 수행하도록 프로그래밍된 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있다. 더구나, 본 출원에 제공된 임의의 제어기는 하우징 및 다양한 수의 마이크로 프로세서, 집적 회로 및 메모리 디바이스(예를 들어, 플래시 (FLASH), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적으로 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(EPROM) 및/또는 전기적으로 소거가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM)를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에서 더 많은 실시예들 및 구현예들이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 특별히, 당업자는 상이한 실시예로부터 다양한 특징의 호환성을 인식할 것이다. 이들 기술 및 시스템은 특정 실시예 및 예와 관련하여 개시되었지만, 이들 기술 및 시스템은 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 실시예 및/또는 그 사용 및 명백한 수정으로 확장될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 차량용 능동 도로 소음 제어 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
    상기 차량 내 또는 상기 차량의 도로 소음원으로부터 발원하는 도로 소음을 나타내는 다수의 소음 감지 신호를 생성하도록 구성된 소음 감지 마이크로폰 어레이로서, 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이는 상기 차량의 내부 또는 상기 차량 상의 다수의 위치에 배치된 다수의 마이크로폰을 포함하는, 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이;
    다수의 소음 감지 신호를 처리하여 기준 신호를 생성하고 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이와 관련하여 상기 도로 소음원으로 지향된 메인 로브(main lobe)를 포함하는 감도 특성(sensitivity characteristic)을 제공하도록 구성된 빔 성형기(beamformer);
    소음 감소 신호를 제공하기 위해 상기 기준 신호를 반복적으로 및 적응적으로(adaptively) 처리하도록 구성된 능동 도로 소음 제어 필터; 및
    상기 차량의 내부에 배치되고 상기 차량 내부의 청취 위치에서 소음 감소 사운드를 상기 소음 감소 신호로부터 생성하도록 구성된 라우드스피커 장치로서, 상기 라우드스피커 장치는 하나 이상의 라우드스피커를 포함하는, 상기 라우드스피커 장치를 포함하는, 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    청취 위치에서 또는 그 근처에서 사운드를 포착(pick up)하고 포착된 사운드를 나타내는 에러 신호(error signal)를 제공하도록 구성된 에러 마이크로폰 장치;를 더 포함하되,
    상기 에러 마이크로폰 장치는 하나 이상의 마이크로폰을 포함하고; 및
    상기 능동 도로 소음 제어 필터는 상기 소음 감소 신호를 제공하기 위해 상기 기준 신호 및 상기 에러 신호를 반복적으로 및 적응적으로 처리하도록 추가로 구성된, 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 청취 위치 부근에 배치된 헤드레스트(headrest);를 더 포함하되,
    상기 라우드스피커 장치의 하나 이상의 라우드스피커 및 상기 에러 마이크로폰 장치의 하나 이상의 마이크로폰 중 적어도 하나는 상기 헤드레스트에 또는 상기 헤드레스트 상에 또는 상기 헤드레스트 내에 배치되는, 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 성형기는 상기 감도 특성이 적어도 하나의 추가 메인 로브를 포함하도록 상기 다수의 소음 감지 신호를 처리하도록 구성된, 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추가 빔 성형기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 빔 성형기는 상기 소음 감지 마이크로폰 어레이와 관련하여 메인 로브를 포함하는 적어도 하나의 추가 감도 특성을 제공하도록 구성된, 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추가 소음 감지 마이크로폰 어레이 및 하나 이상의 추가 빔 성형기를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 추가 빔 성형기는 상기 하나 이상의 추가 소음 감지 마이크로폰 어레이와 관련하여 메인 로브를 포함하는 적어도 하나의 추가 감도 특성을 제공되도록 구성된, 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 성형기는 지연 및 가산 빔 성형기(delay and sum beamformer) 인, 시스템.
  8. 차량용 능동 도로 소음 제어 방법에 있어서, 상기 방법은,
    상기 차량 내 또는 상기 차량 상의 다수의 위치에서 소음을 포착하고 상기 차량 내 또는 상기 차량에서 도로 소음원으로부터 발원하는 도로 소음을 나타내는 다수의 소음 감지 신호를 생성하는 단계;
    빔 성형 기법에 따라 다수의 소음 감지 신호를 처리하여 기준 신호를 생성하고 상기 도로 소음원으로 지향되는 메인 로브를 포함하는 소음을 포착하기 위한 감도 특성을 제공하는 단계;
    소음 감소 신호를 제공하기 위해 상기 기준 신호를 반복적으로 및 적응적으로 처리하는 단계; 및
    상기 소음 감소 신호로부터, 상기 차량 내부의 하나 이상의 위치에서 상기 차량 내부의 청취 위치에서 소음 감소 사운드를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 청취 위치에서 또는 그 근처에서 사운드를 포착하고 포착된 사운드를 나타내는 에러 신호를 제공하는 단계;를 더 포함하되,
    상기 사운드는 상기 청취 위치에서 또는 상기 청취 위치에 가까운 하나 이상의 위치에서 포착되고; 및
    상기 기준 신호 및 상기 에러 신호는 소음 감소 신호를 제공하기 위해 반복적으로 및 적응적으로 처리되어 상기 소음 감소 신호가 제공되는, 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 소음 감소 신호로부터, 상기 소음 감소 사운드를 생성하는 것 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 청취 위치에서 또는 그 근처에서 사운드를 포착하는 것 중 적어도 하나는, 상기 청취 위치 근방에 배치된 헤드레스트에서, 상기 헤드레스트 상에서 또는 상기 헤드레스트 내에서 발생하는, 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감도 특성이 적어도 하나의 추가 메인 로브를 포함하도록 상기 다수의 소음 감지 신호를 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 메인 로브를 포함하는 적어도 하나의 추가 감도 특성을 제공하기 위해 상기 차량의 휠 내에서 또는 상기 휠에서 발생하는 도로 소음을 나타내는 상기 다수의 소음 감지 신호를 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 내 또는 상기 차량 상의 다수의 추가 위치에서 소음을 포착하고 상기 차량의 휠 내에서 또는 상기 차량의 휠에서 발생하는 도로 소음을 나타내는 다수의 추가 소음 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    추가의 빔 성형 기법에 따라 다수의 추가의 소음 감지 신호를 처리하여 추가의 기준 신호를 생성하고 메인 로브를 포함하는 소음을 포착하기 위한 추가의 감도 특성을 제공하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 성형 기법은 지연 및 가산 빔 성형 기법인, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 능동 도로 소음 제어 시스템을 포함하는 차량.
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