KR20210130325A - 노이즈 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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이강덕
오치성
김중관
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 내부의 소음을 제거하기 위한 노이즈 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 차량은 주행 중 사운드 수집부를 이용하여 사운드를 수집하고, 진동 검출부를 이용하여 차량에서 발생하는 진동을 검출하고, 탑승자 검출부를 이용하여 차량 내 탑승자를 검출하고, 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 획득한 귀의 위치 정보와 수집된 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고, 생성한 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력한다.

Description

노이즈 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 {Noise control apparatus, Vehicle having the same and method for controlling the vehicle}
본 발명은 실내 소음을 줄이기 위한 노이즈 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량은 사람 또는 화물을 운송할 목적으로 차륜을 구동시켜 주행하는 기계로, 도로 위를 이동한다.
최근, 차량은 단순한 운송 수단에서 벗어나 엔터테인먼트, 정보 교환의 수단으로서 진화하고 있다.
차량의 고급화 및 정보 통신 기술의 발달에 따라, 현재 출시되는 차량의 헤드 유닛은 단순한 FM/AM, CD 등의 오디오 제어 기능, 공조 제어 기능뿐만 아니라 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구성되고 있다. 그러한 다양한 기능들의 예로 블루투스, 웹 브라우징, 채팅, TV 시청, 네비게이션, 게임, 카메라를 통해 사진이나 동영상을 촬영하는 기능, 음성 저장 기능, 이미지나 비디오의 디스플레이 기능 등이 있다.
이를 위해, 차량 제조 회사들은 보다 복잡하고 다양한 기능들을 제공하기 위해 하드웨어 및 소프트웨어 개발에 많은 노력을 기하고 있다.
종래에는 차량 주행 시 발생되는 주행 소음을 저감시키기 위한 방법으로 각종 흡차음제 및 저소음 타이어가 사용되었다.
하지만, 흡차음제와 저소음 타이어 등의 하드웨어를 통한 로드 노이즈 저감 방법은 비용이 증가할 뿐만 아니라 차량 중량을 증가시키므로 주행 연비가 나빠지며 저주파 소음 차단이 어려운 문제점이 있었다.
일 측면은 가상의 마이크로 폰에서의 가상의 오차 신호와 가상의 가속도 센서에서 검출된 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성 및 출력하는 노이즈 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 노이즈 제어 장치는, 진동 검출부에서 검출된 진동에 대한 진동 신호와 차체의 구조 정보에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하는 가상의 참조 신호 생성부; 탑승자 검출부에 검출된 탑승자 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 생성한 가상의 마이크로 폰에서 수집된 가상의 노이즈 신호와 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하는 가상의 오차 신호 생성부; 및 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호의 출력을 제어하는 능동 노이즈 제어부를 포함한다.
일 측면에 따른 노이즈 제어 장치는 가상의 참조 신호를 고속 푸리에 변환하고 가상의 오차 신호를 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환부; 고속 푸리에 변환된 가상의 참조 신호와 고속 푸리에 변환된 가상의 오차 신호를 필터링 하는 주파수 도메인 능동 필터; 주파수 도메인 능동 필터에서 필터링된 신호를 역 푸리에 변환하고 역 푸리에 변환된 신호를 능동 노이즈 제어부에 전달하는 역 고속 푸리에 변환부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 노이즈 제어 장치의 가상의 오차 신호 생성부는, 실제의 마이크로 폰의 위치 정보와 실제의 마이크로 폰에서 수집된 노이즈 신호에 기초하여 실제의 2차 경로를 획득하고, 능동 노이즈 제어부에서 출력된 노이즈 제어 신호와 실제의 2차 경로에 기초하여 실제의 2차 경로에서의 노이즈 신호를 생성하고, 능동 노이즈 제어부에서 출력된 노이즈 제어 신호와 가상의 2차 경로에 기초하여 가상의 2차 경로에서의 가상의 노이즈 신호를 획득한다.
일 측면에 따른 노이즈 제어 장치의 가상의 오차 신호 생성부는, 실제의 2차 경로에서의 노이즈 신호에서 가상의 2차 경로에서의 노이즈 신호를 빼는 전달 함수를 포함한다.
일 측면에 따른 노이즈 제어 장치의 가상의 오차 신호 생성부는, 탑승자 검출부에 검출된 탑승자 정보를 주기적으로 수신하고, 주기적으로 수신된 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 탑승 자세 변화를 판단하고, 탑승자의 탑승 자세 변화로 판단되면 가상의 마이크로 폰을 재 생성한다.
다른 측면에 따른 차량은, 사운드를 수집하고 수집한 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호를 출력하는 사운드 수집부; 진동을 검출하고 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호를 출력하는 진동 검출부; 탑승자를 검출하고 검출한 탑승자에 대한 탑승자 정보를 출력하는 탑승자 검출부; 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 획득한 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고, 생성한 노이즈 제어 신호의 출력을 제어하는 제어부; 및 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력하는 사운드 출력부를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 마이크로 폰; 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 가속도 센서; 복수 개의 가속도 센서와 복수 개의 마이크로 폰의 고장을 진단하고, 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 마이크로 폰을 이용하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어부는, 고장으로 진단된 가속도 센서에서 수신된 가속도 신호를 후처리하고, 고장으로 진단된 적어도 하나의 마이크로 폰에서 수신된 노이즈 신호를 후처리한다.
또 다른 측면에 따른 차량은 표시부를 더 포함하고, 제어부는 고장으로 진단된 마이크로 폰 또는 고장으로 진단된 가속도 센서에 대한 정보의 표시를 제어한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어부는, 나머지 마이크로 폰 중 고장으로 진단된 마이크로 폰과 가장 가까운 위치에 마련된 마이크로 폰을 이용하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 나머지 가속도 센서 중 고장으로 진단된 가속도 센서와 가장 가까운 위치에 마련된 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성한다.
또 다른 측면에 따른 차량은 표시부; 사용자 입력을 수신하는 입력부를 더 포함하고, 제어부는 복수 개의 가속도 센서와 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시, 좌석별 탑승자 정보의 입력 요청 정보의 표시를 제어하고, 입력부에 입력된 좌석별 탑승자 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성한다.
또 다른 측면에 따른 차량에서의 탑승자 정보는, 탑승자의 식별 정보, 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보, 탑승자의 연령대별 정보를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 탑승자 검출부는, 실내의 영상을 획득하는 적어도 하나의 영상 획득부를 더 포함하고, 제어부는 실내의 영상에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어부는, 실제의 마이크로 폰까지의 실제의 2차 경로를 생성하고 생성한 2차 경로에서의 실제의 노이즈 신호를 생성하고, 가상의 마이크로 폰까지의 가상의 2차 경로를 생성하고 생성한 가상의 2차 경로에서의 가상의 노이즈 신호를 생성하고 실제의 노이즈 신호와 가상의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어부는, 오디오 신호가 수신되면 수신된 오디오 신호와 노이즈 제어 신호를 믹싱하고 믹싱한 신호를 출력하는 앰프를 더 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은 차체의 구조 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 제어부는 저장부에 저장된 정보와 진동 검출부에서 검출된 진동에 대한 노이즈 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 주행 중 사운드 수집부를 이용하여 사운드를 수집하고, 진동 검출부를 이용하여 차량에서 발생하는 진동을 검출하고, 탑승자 검출부를 이용하여 차량 내 탑승자를 검출하고, 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 획득한 귀의 위치 정보와 수집된 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고, 생성한 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 주행 중 차량 내 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 마이크로 폰을 이용하여 사운드를 수집하고, 차량 내 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 가속도 센서를 이용하여 차량에서 발생하는 진동을 검출하고, 탑승자 검출부를 이용하여 차량 내 탑승자를 검출하고, 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 획득한 귀의 위치 정보와 수집된 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고, 생성한 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력한다. 여기서 노이즈 제어 신호를 생성하는 것은, 복수 개의 가속도 센서와 복수 개의 마이크로 폰의 고장을 진단하고, 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 마이크로 폰을 이용하여 노이즈 제어 신호를 생성한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 복수 개의 가속도 센서와 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시, 좌석별 탑승자 정보의 입력 요청 정보의 표시를 제어하고, 입력부에 입력된 좌석별 탑승자 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고, 생성한 가상의 마이크로 폰의 위치 정보에 기초하여 가상의 오차 신호를 다시 생성하는 것을 더 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어 방법에서의 탑승자 정보는, 탑승자의 식별 정보, 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보, 탑승자의 연령대별 정보를 포함한다.
본 발명은 노면과의 마찰로 인해 발생하는 소음에 대한 역위상의 노이즈 제어 신호를 스피커를 통해 출력함으로써 차량 내부 탑승자가 주행 시 느끼는 노면 소음을 저감시킬 수 있다. 본 발명은 차량의 정숙성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 미래 자율주행 차량에서 보다 나은 정숙성을 유지할 수 있는 차량을 개발하여 판매 소구점 활용으로 이끌 수 있고, 타 기술과 융합하여 시너지 효과도 상승시킬 수 있다. 즉 본 발명은 오디오 시스템에서도 활용할 수 있다.
본 발명은 흡차음제나 저소음 타이어와 같은 하드웨어를 사용하지 않고, DSP(Digital Signal Processor)를 통한 소프트웨어적인 제어를 통해 노면의 소음을 저감시킬 수 있어 경제적이다. 또한, 이를 통해, 본 발명은 차량 중량이 절감될 수 있으므로 주행 연비를 개선할 수 있다.
본 발명은 가속도 센서 및 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 시 정상 상태의 가속도 센서나 마이크로 폰을 이용하여 능동적으로 노이즈 제거를 수행하거나, 수동 설정을 통해 노이즈 제거를 수행함으로써 로드 노이즈 제어의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 가속도 센서 및 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 시 안내 정보를 출력함으로써 사용자가 고장을 용이하게 인지할 수 있도록 하고, 이를 통해 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 진동이 강한 곳에 가속도 센서를 설치해야 하는 기존의 레이아웃 제약에서 벗어날 수 있다. 즉 본 발명은 가상의 가속도 센서의 위치에서 발생한 가속도 신호에 기초하여 노이즈를 제거할 수 있기 때문에 가속도 센서의 설치가 용이하고 나아가 차량의 제조도 용이하다.
본 발명은 사용자에게 큰 편의를 제공할 수 있으며, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있고, 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 사용자의 편리성, 신뢰성을 향상시킬 수 있고 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치가 마련된 차량의 예시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치가 마련된 차량의 제어 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 탑승자 검출부의 배치 예시도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 입력부의 예시도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 표시부의 예시도이다.
도 6은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치의 신호 처리의 예시도이다.
도 7은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치의 노이즈 제거 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치에서 노이즈 제어 신호를 생성하기 위한 제어 알고리즘의 구성도이다.
도 9는 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치에서의 가상의 참조 신호의 생성 예시도이다.
도 10은 실시 예에 따른 차량의 제어 순서도이다.
도 11a, 도 11b, 도 11c는 실시 예에 따른 차량 내 노이즈 제어 장치에서의 가상의 2차 경로의 획득 예시도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 장치'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 장치'가 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 장치'가 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를"포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치가 마련된 차량의 예시도이고, 도 2는 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치가 마련된 차량의 제어 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 탑승자 검출부의 배치 예시도이고, 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 입력부의 예시도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 표시부의 예시도이다.
실시 예에 따른 차량은 내연기관 차량 또는 친환경 차량일 수 있다.
차량(1)은 내장과 외장을 갖는 차체(Body)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(Chassis)를 포함한다.
차체의 외장은 프론트 패널, 본네트, 루프 패널, 리어 패널, 트렁크, 전후좌우 도어, 전후좌우 도어에 개폐 가능하게 마련된 창문을 포함한다.
차체의 내장은 탑승자가 앉는 시트와, 대시 보드와, 대시 보드 상에 차량의 상태에 대한 각종 정보를 표시하는 계기판(즉 클러스터)을 포함한다.
차량의 차대는 차체를 지지하는 틀로, 차체의 전방의 좌우에 각각 배치된 전륜(101)과, 차체의 후방의 좌우에 각각 배치된 후륜(102)을 포함하고, 전륜(101)과 후륜(102)에 구동력을 인가하기 위한 동력 장치와, 차량의 주행 방향을 변경하는 조향 장치와, 차량의 제동력을 발생시키기 위해 전후좌우의 차륜(101, 102)에 제동력을 인가하는 제동 장치 및 차량의 댐핑을 조절하는 현가 장치(103)를 포함할 수 있다.
동력 장치는 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 조절하는 장치로, 동력을 발생시키는 동력 발생 장치와, 발생된 동력을 차륜에 전달하는 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
동력 발생 장치는, 차륜에 구동력을 인가하는 엔진 및 모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차량의 현가장치(103)는 차축(104)과 차체를 연결하고 차량의 차대에 차륜(101, 102)을 고정시켜 주행 중에 차축(104)이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.
이러한 현가장치는, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링과, 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버를 포함한다. 여기서 쇽 업소버는 에어 서스펜션의 쇽 업소버일 수 있다.
현가 장치(103)는 노면이 울퉁불퉁한 도로에서는 차량의 높이를 높여 차체를 보호하고, 고속도로와 같이 고속 주행이 가능한 도로에서는 차 높이를 낮추어 공기 저항을 줄여 줌으로써 주행 안정성을 높일 수 있도록 한다.
현가 장치는 노면이 불규칙하면 댐퍼의 감쇠력을 낮추고, 노면이 규칙적이면 댐퍼의 감쇠력을 높인다.
아울러 현가 장치는 주행 속도가 빠르면 감쇠력을 높이고, 주행 속도가 느리면 감쇠력을 낮추며, 굴곡이 많은 도로에서 감쇠력을 높이고, 직선 도로에서 감쇠력을 낮추며, 언더 스티어 시 전방 댐퍼의 감쇠력은 낮추고 후방 댐퍼의 감쇠력은 높이며 오버 스티어 시 전방 댐퍼의 감쇠력은 높이고 후방 댐퍼의 감쇠력은 낮춘다.
이러한 현가 장치는 댐퍼의 감쇠력을 높일 때 운전자에게 딱딱한 느낌을 주며, 댐퍼의 감쇠력을 낮출 때 운전자에게 부드러운 느낌을 줄 수 있다.
엔진 제어 장치는 시동 온오프 신호 및 액셀러레이터 페달의 가압 신호에 기초하여 엔진의 구동을 온, 오프 시킨다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 차량은 노이즈 제어 장치(즉 제어부, 110)를 포함하고, 노이즈 제어 장치의 동작과 관련된 진동 검출부(120), 사운드 수집부(130), 탑승자 검출부(140) 및 사운드 출력부(150)를 포함한다.
노면과의 마찰로 인해 차륜의 타이어에서 발생하는 진동은 현가 장치(103)의 쇽 업소버 및 스프링을 통해 차량(1)의 실내로 전달되고, 전달된 진동으로 인해 차량(1)의 실내에서 소음이 발생할 수 있다. 이렇게 발생한 소음은 고유의 위상을 가지고 있다.
이에 따라, 노이즈 제어 장치(즉 제어부, 110)는 도로에서 발생해 차량 실내로 유입되는 노면 소음을 줄여주거나 제거하기 위해, 차량 실내로 유입된 노면 소음에 대한 노이즈 신호와 반대되는 위상(역위상)을 갖는 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성된 노이즈 제어 신호의 출력을 제어한다.
여기서 역위상 신호는 실내 소음에 대한 노이즈 신호의 위상 정보를 이용하여 생성한 보상 신호일 수 있다.
이러한 노이즈 제어 장치(즉 제어부, 110)는 로드 노이즈 액티브 노이즈 컨트롤 (Road-noise Active Noise Control, RANC)이라고도 한다.
제어부(110)는 차량의 시동이 온되거나, 차량이 주행 상태라고 판단되면 노이즈 제거 및 절감을 위한 제어를 수행할 수 있다.
제어부(110)는 차량 내 오디오 기기의 온 동작 시, 오디오 기기의 오디오 신호가 노이즈 제거 신호와 믹싱되어 출력되도록 할 수 있다.
제어부(110)는 오디오 기기의 오프 동작 시, 노이즈 제거를 위한 노이즈 제어 신호만이 출력되도록 할 수 있다.
제어부(110)는 차량에 시동이 인가되면, 사운드 수집부의 복수 개의 마이크로 폰과 진동 검출부의 복수 개의 가속도 센서의 고장을 진단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 복수 개의 마이크로 폰과 복수 개의 가속도 센서로 각각 Keep-Alive Message를 전송하고 각각의 마이크로 폰과 각각의 가속도 센서의 응답 여부에 기초하여 복수 개의 마이크로 폰과 복수 개의 가속도 센서의 고장을 각각 진단할 수 있다.
제어부(110)는 적어도 하나의 마이크로 폰의 고장으로 판단 시, 정상 상태의 마이크 폰을 이용하여 노이즈 제거를 위한 제어 동작을 수행할 수 있다.
제어부(110)는 적어도 하나의 가속도 센서의 고장으로 판단 시, 정상 상태의 가속도 센서를 이용하여 노이즈 제거를 위한 제어 동작을 수행할 수 있다.
제어부(110)는 적어도 하나의 마이크로 폰이나 적어도 하나의 가속도 센서의 고장으로 판단 시, 고장 정보의 표시를 제어할 수 있다.
제어부(110)는 고장으로 진단된 마이크로 폰이나 가속도 센서의 위치 정보를 확인하고 확인한 마이크로 폰이나 가속도 센서의 위치 정보의 표시를 제어할 수 있고 서비스 센터의 방문 요청 정보의 표시를 제어할 수도 있으며, 서비스 센터의 위치 정보의 표시를 제어할 수도 있다.
제어부(110)는 고장으로 진단된 마이크로 폰이나 가속도 센서의 위치 정보의 표시를 제어하고 또한 능동 소음 제어 성능 정보의 표시를 제어하는 것도 가능하다. 이 경우 표시부(170)는 '운전석 마이크 고장으로 능동 소음 제어 성능이 떨어집니다', '가속도 센서 고장으로 조수석 제어 성능이 감소합니다' 등의 영상을 표시할 수 있다.
제어부(110)는 고장 정보의 표시를 제어할 때, 입력부(160)에 입력된 좌석의 위치 정보에 기초하여 노이즈 제거를 위한 제어를 수행할 있다.
제어부(110)는 수동 모드를 수행할 때, 입력부(160)에 입력된 좌석의 위치 정보, 좌석별 탑승자의 키 정보에 기초하여 노이즈 제거를 위한 제어를 수행할 있다.
제어부(110)는 자동 모드를 수행할 때, 탑승자 검출부(140)에 의해 검출된 검출 정보로부터 탑승자가 탑승한 좌석의 위치 정보와, 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고 획득한 좌석의 위치 정보, 좌석별 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 노이즈 제거를 위한 제어를 수행할 있다.
제어부(110)는 마이크로 폰이나 가속도 센서의 고장으로 판단 시, 자동 모드에서 수동 모드로 전환하는 것도 가능하다.
제어부(110)는 마이크로 폰이나 가속도 센서의 고장으로 판단 시, 수동 모드의 전환 요청 정보의 표시를 제어하는 것도 가능하다.
제어부(110)는 입력부를 통해 수동 모드의 입력 정보가 수신되면 노이즈 제어 모드를 수동 모드로 전환할 수 있다.
제어부(110)는 노이즈 제어 장치 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
이러한 제어부(110)의 구성을 추후 설명한다.
저장부(110a)는 좌석별 위치 정보를 저장하고, 연령대별 귀의 위치 정보를 저장할 수 있고 연령대별 키 정보를 저장할 수 있다.
저장부(110a)는 복수 개의 가속도 센서의 위치 정보, 복수 개의 마이크로 폰의 위치 정보, 복수 개의 스피커의 위치 정보를 저장할 수 있다.
저장부(110a)는 운전자의 귀의 위치 정보를 저장하는 것도 가능하고, 운전자의 키 정보를 저장하는 것도 가능하다.
저장부(110a)는 차량의 차체의 크기, 무게, 형상, 배치 위치, 연결 정보, 차대의 크기, 무게, 형상, 배치 위치, 연결 정보를 저장한다. 즉 저장부(110a)는 차체와 차대의 구조적 정보를 저장할 수 있다.
저장부(110a)는 차량 구조 동역학 데이터 베이스를 저장할 수 있다.
차량 구조 동역학 데이터 베이스는 딥 뉴럴네트워크, 써로게이트모델, 회귀모델 등을 이용하여 학습된 차량 구조 동역학 정보를 포함할 수 있다. 즉 저장부(110a)는 딥 뉴럴네트워크, 써로게이트모델, 회귀모델을 기반으로 하는 차량 구조 동역학 정보를 저장할 수 있다.
저장부(110a)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 저장부(110a)는 제어부(110)와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
진동 검출부(120)는 차량(1)이 노면을 주행하는 경우, 차륜의 타이어와 노면의 요철 간의 마찰로 인하여 발생한 진동을 검출한다.
여기서 진동은 차량(1) 내부에서 탑승자가 인지할 수 있는 진동이다.
진동은 차량(1) 내부의 차체 바닥 및 외부에서 발생할 수 있다. 이때 발생한 진동은 탑승자에게 느껴질 수 있다.
진동 검출부(120)는 엔진의 구동 또는 현가 장치를 통한 진동, 주행 중에 유입되는 바람 소리 등의 요인에 의해 발생되는 진동을 검출할 수 있다.
진동 검출부(120)는 진동을 검출하기 위해 차량(1)의 가속도, 충격 등의 동적 힘을 간접적으로 검출할 수 있다.
이러한 진동 검출부(120)는 가속도 센서, 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
진동 검출부(120)는 검출된 검출 정보에 대한 신호를 제어부(110)에 전송할 수 있다.
진동 검출부가 가속도 센서일 경우, 가속도 센서는 차량의 종 가속도 및 횡 가속도를 검출하는 것으로, 주행 중 차량이 옆 방향으로 밀려나려고 하는 힘의 가속도와 상하 방향으로 움직이는 힘의 가속도를 검출한다.
진동 검출부가 가속도 센서일 경우, 가속도 센서는 하나 또는 복수 개일 수 있다. 이러한 가속도 센서는 전방의 차축 또는 현가 장치에 마련될 수 있다.
복수 개의 가속도 센서가 마련된 경우, 복수 개의 가속도 센서(121, 122)는 전륜(101)을 연결하는 차축(104)의 좌우 측에 마련될 수 있고, 좌우 전륜에 연결된 현가 장치(103)에 각각 마련될 수 있다.
여기서 차축(104)의 좌측은 차축 중 좌측 전륜과 인접한 위치일 수 있고, 차축의 우측은 우측 전륜과 인접한 위치일 수 있다.
사운드 수집부(130)는 차량의 실내에 마련되되, 차량의 내부 상측의 헤드 라이닝에 마련될 수 있고, 전방의 윈드 쉴드, 후방의 윈드 쉴드, 오버헤드 콘솔 및 룸 미러 중 적어도 하나에 마련되는 것도 가능하다.
사운드 수집부(130)는 하나 또는 복수 개의 마이크로 폰을 포함할 수 있다.
차량에 복수 개의 마이크로 폰이 마련된 경우, 복수 개의 마이크로 폰(131, 132, 133, 134)은 헤드 라이닝의 전방 좌우 측, 헤드라이닝의 후방 좌우측에 마련될 수 있다.
차량에 복수 개의 마이크로 폰이 마련된 경우, 복수 개의 마이크로 폰(131, 132, 133, 134)은 헤드 라이닝에 마련되되 운전석과 대응하는 위치, 조수석과 대응하는 위치, 후석의 좌측과 대응하는 위치, 후석의 우측과 대응하는 위치에 마련될 수 있다.
차량에 복수 개의 마이크로 폰이 마련된 경우, 복수 개의 마이크로 폰 중 일부(131, 132)는 전방의 윈드 쉴드의 좌우측에 각각 마련될 수 있고, 룸미러의 좌우측에 각각 마련될 수 있으며, 대시 보드의 좌우측에 각각 마련될 수 있다.
나머지 마이크로폰(133, 134)은 후방의 윈드 쉴드의 좌우측에 각각 마련될 수 있고, 운전석과 조수석 시트의 등받이의 후면에 각각 마련될 수도 있다.
여기서, 각각의 마이크로 폰은 지향성일 수 있다.
그리고 각각의 마이크로 폰은 마이크로 폰 어레이로 구현될 수 있다.
사운드 수집부(130)는 차량 내부에서 탑승자가 들을 수 있는 소음을 검출하고 검출된 소리에 대응하는 신호를 제어부(110)에 출력한다.
여기서 탑승자가 들을 수 있는 소음은 차량의 내부의 소음일 수 있다.
탑승자 검출부(140)는 차량(1) 내부의 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부를 포함할 수 있다. 탑승자 검출부(140)는 하나 또는 복수 개의 영상 획득부를 포함할 수 있다.
탑승자 검출부(140)는 차량(1)의 실내의 전방에 대한 영상을 획득하는 제1영상 획득부(141)와, 실내의 후방에 대한 영상을 획득하는 제2영상 획득부(142)를 포함할 수 있다.
제1 영상 획득부(141)는 차량의 전면의 윈도우 글래스에 마련되되 차량 내부의 윈도우 글래스에 마련될 수도 있고, 차량 내부의 룸 미러, 스티어링 휠 또는 헤드 라이닝에 마련될 수도 있다. 제1영상 획득부(141)의 시야는 차량의 운전석과 조수석을 향할 수 있다.
제2영상 획득부(142)는 차량의 후면의 윈도우 글래스에 마련될 수 있고, 차량 내부의 윈도우 글래스에 마련될 수도 있으며, 헤드라이닝에 마련될 수도 있다.
제2영상 획득부(142)의 시야는 차량의 후석(뒷 좌석)을 향할 수 있다.
제1, 2영상 획득부(141, 142)는 카메라로, CCD 또는 CMOS 이미지 센서를 포함할 수 있고, KINECT(RGB-D 센서), TOF(Structured Light Sensor), 스테레오 카메라(Stereo Camera) 등과 같은 3차원 공간 인식 센서를 포함할 수도 있다.
이미지 센서는 광을 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드들을 포함할 수 있으며, 복수의 포토 다이오드들이 2차원 매트릭스로 배치될 수 있다.
제1, 2영상 획득부(141, 142)는 제어부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1, 2영상 획득부는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 제어부(110)와 연결되거나, 하드 와이어(hard wire)를 통하여 제어부(110)와 연결되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)을 통하여 제어부(110)와 연결될 수 있다.
제1, 2영상 획득부(141, 142)는 차량(1) 전방의 영상 데이터 및 후방의 여상 데이터를 제어부(110)로 전달할 수 있다.
탑승자 검출부(140)는 착석 여부에 따른 탑승자의 존재를 검출하기 위한 무게 검출부, 압력 검출부, 정전용량 검출부 및 안전 벨트의 체결 검출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 탑승자 검출부(140)는 차량의 시트 및 안전 벨트에 마련될 수 있다.
탑승자 검출부(140)는 레이더, 라이다(Light detection and Ranging, Lidar) 센서, 초음파 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 탑승자 검출부(140) 중 제1 탑승자 검출부(141)는 스티어링 휠이나, 대시보드에 마련되어 운전자 및 동승자를 검출할 수 있다.
제1 탑승자 검출부(141)가 카메라인 경우, 운전석과 조수석의 영상 정보를 획득함으로써, 제어부(110)에서 운전자 및 동승자의 탑승을 인식하도록 할 수 있고, 운전자 및 동승자의 얼굴도 인식하도록 할 수 있다.
제1 탑승자 검출부(141)가 레이다인 경우, 거리 검출 정보를 획득함으로써 운전자 및 동승자의 탑승 여부에 대한 정보를 검출할 수 있다.
탑승자 검출부(140) 중 제2 탑승자 검출부(142)는 헤드 라이닝이나, 운전석이나 조수석의 시트의 등받이 후면에 마련되어 뒷좌석의 탑승자를 검출할 수 있다.
제2 탑승자 검출부(142)가 카메라인 경우, 뒷좌석의 영상 정보를 획득함으로써 탑승자를 검출할 수 있고, 탑승자의 얼굴도 검출할 수 있다.
제2 탑승자 검출부(143)가 레이다인 경우, 거리 검출 정보를 획득함으로써 탑승자를 검출할 수 있다.
사운드 출력부(150)는 제어부(110)의 제어 명령에 대응하여 사운드를 출력한다.
사운드 출력부(150)는 소음을 상쇄시키기 위한 사운드를 출력할 수 있다.
사운드 출력부(150)는 하나 또는 복수 개의 스피커를 포함할 수 있다.
복수 개의 스피커가 마련된 경우, 복수 개의 스피커(151, 152, 153, 154) 중 일부의 스피커(151, 152)는 좌측 앞 도어와 전방 윈드 쉴드 사이에 배치된 제1A필러와, 우측 앞 도어와 전방 윈드 쉴드 사이에 배치된 제2A필러에 각각 마련될 수 있다.
일부의 스피커(151, 152)는 운전석 도어의 내측과, 조수석 도어의 내측에 마련될 수 있다.
일부의 스피커(153, 154)는 후석의 좌우 도어의 내측에 각각 마련될 수 있다.
나머지 스피커(153, 154)는 좌측 앞 도어와 좌측 뒤 도어 사이에 배치된 제1B필러와, 우측 앞 도어와 우측 뒤 도어 사이에 배치된 제2B필러에 각각 마련되는 것도 가능하다.
나머지 스피커(153, 154)는 후방의 좌측 제1 펜더와, 후방의 우측 제2펜더에 각각 마련되는 것도 가능하다.
사운드 출력부(150)는 제어부(110)에 의해 생성된 보상 신호를 증폭시켜 출력하는 앰프를 포함할 수 있다.
앰프는 사운드를 디지털-아날로그 변환한 후 증폭하여 스피커를 통해 출력하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량은 입력부(160) 및 표시부(170)를 더 포함할 수 있다.
입력부(160)는 사용자 명령을 수신한다. 이러한 입력부(160)는 사용자 명령으로 차량에서 수행 가능한 각종 기능의 동작 명령을 수신할 수 있다.
입력부(160)는 노이즈 제어 모드 중 수동 모드와 자동 모드를 수신할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 입력부(160)는 터치 패널로 마련될 수 있고, 표시부에 표시된 좌석 영상에 기초하여 각 좌석의 탑승 정보를 터치 신호로 수신하거나, 도 4b에 도시된 바와 같이, 입력부(160)는 복수 개의 버튼을 포함할 수 있고, 좌석별 버튼의 입력 정보를 수신할 수 있다.
입력부(160)는 각 좌석에 탑승한 탑승자의 키 정보, 각 좌석에 탑승한 탑승자의 연령 정보를 수신할 수 있다.
입력부(160)는 신생아, 영아, 어린이, 청소년 및 성인 등 연령대 정보를 수신하는 것도 가능하다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 입력부(160)는 터치 패널일 수 있고, 좌석별 연령대 정보를 터치 신호로 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(160)는 좌석별 탑승자가 어린이인지에 대응하여 온오프 정보를 터치 신호로 수신할 수 있다. 즉 입력부(160)는 좌석 선택 정보 및 어린이의 탑승 온 정보 또는 오프 정보를 수신할 수 있다. 이때 표시부는 좌석 선택 정보의 입력에 대응하여 어린이의 탑승 온 정보 또는 오프 정보를 선택할 수 있는 선택 창을 표시할 수 있다.
입력부(160)는 노이즈 제어 장치의 고장 정보의 확인 여부에 대응하는 확인 정보를 수신하는 것도 가능하다.
입력부(160)는 내비게이션 모드 및 맵 표시 모드 중 적어도 하나의 동작 명령을 입력받는 것도 가능하다. 입력부(160)는 내비게이션 모드 시 목적지의 정보를 입력받는 것도 가능하다.
입력부(160)는 헤드 유닛 및 센터페시아에 마련될 수 있고, 각종 기능의 동작 온 오프 버튼, 각종 기능의 설정값을 변경하기 위한 버튼 등과 같은 적어도 하나의 물리적인 버튼을 포함할 수 있고, 표시부(170)에 표시된 커서의 이동 명령 및 선택 명령 등을 입력하기 위한 조그 다이얼(미도시) 또는 터치 패드를 더 포함할 수도 있다.
표시부(170)는 차량에서 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시한다.
표시부(170)는 각 좌석의 위치 정보를 표시하고, 노이즈 제어를 위한 사용자 입력 안내 정보를 표시할 수 있다.
표시부(170)는 입력부(160)에 입력된 정보들, 즉 각 좌석의 탑승 여부 정보, 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보를 표시할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 표시부(170)는 노이즈 제어 장치의 고장 정보를 표시하는 것도 가능하다. 즉 표시부(170)는 고장에 따른 점검 정보를 표시하거나, 페일 세이프 모드의 수행에 대응하는 정보를 표시할 수 있다.
표시부(170)는 복수 개의 좌석 중 어느 하나의 선택에 대응하여 어린이 탑승 온오프 정보 창을 표시할 수 있다.
표시부(170)는 사용자 입력을 용이하게 하기 위한 선택 가능한 정보를 표시하는 것도 가능하다. 예를 들어, 표시부(170)는 복수 개의 연령 정보가 표시된 연령 선택 박스, 복수 개의 키 정보가 표시된 키 선택 박스, 복수 개의 좌석의 위치 정보가 표시된 좌석 선택 박스를 표시할 수 있다.
연령 선택 박스는, 신생아(Term newborn infants), 영아(toddlers), 어린이(children), 청소년(Adolescent), 성인(Adult) 등 연령대 선택 박스를 표시할 수 있다.
표시부(170)는 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능, DMB 기능, 라디오 기능에 대한 정보를 표시한다.
표시부(170)는 맵 표시 모드 중 차량의 현재 위치부터 일정 범위 내의 지도 영상을 표시하고, 내비게이션 모드 중 현재 위치부터 목적지까지의 경로 정보가 매치된 지도 정보를 표시하고, 길 안내 정보를 표시한다.
입력부(160)와 표시부(170)는 사용자 인터페이스(UI)일 수 있다. 표시부(170)는 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 입력부(160)는 터치 패널을 포함할 수 있다. 즉 디스플레이 패널에 터치 패널이 일체화된 터치 스크린으로 마련될 수 있다.
표시부(170)는 헤드 유닛에 마련될 수 있고, 차량용 단말기에 마련될 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치의 신호 처리의 예시도이다.
가속도 센서(121)는 아날로그 신호인 가속도 신호를 디지털 신호인 노이즈 신호로 변환한 후 변환된 노이즈 신호를 제어부(110)에 전송할 수 있다. 이를 위해, 가속도 센서는 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter, 123)를 포함할 수 있다. 여기서 아날로그 디지털 컨버터(123)는 제어부(110)에 마련되는 것도 가능하다.
제어부(110)는 데이지 체인으로 연결된 복수 개의 가속도 센서와 차량 오디오 버스(이하, A2B)를 통해 연결될 수 있다. 제어부(110)는 진동 검출부(120) 중 가속도 센서에서 출력된 가속도 신호를 참조 신호로 수신할 수 있다.
제어부(110)는 데이지 체인으로 연결된 복수 개의 마이크로 폰과 차량 오디오 버스(Automotive Audio Bus, A2B)(이하, A2B)를 통해 연결될 수 있다.
차량 오디오 버스(A2B)의 단일 2선(single two-wire)상에서 시간(Clock)과 전력과 함께 오디오와 제어 데이터를 전달하기 위한 마스터-슬레이브 라인 토폴로지(master-slave line topology)가 사용될 수 있다.
제어부(110)는 사운드 수집부(130)에서 출력된 오차 신호를 피드백 받을 수 있다.
제어부(110)는 진동 검출부(120)를 이용하여 실내 소음을 유발하는 진동을 미리 인식하고, 사운드 수집부(130)를 이용하여 실내 소음을 인식하며, 인식된 진동에 대한 노이즈 신호(즉 참조 신호)와 인식된 소음에 대한 노이즈 신호(오차 신호)에 기초하여 노이즈 제거를 위한 노이즈 제어 신호를 생성한다.
사운드 수집부(130)에 의해 수집된 소음은, 진동에 의해 발생된 소음 중 제어부에 의해 제거하지 못하고 남은 소음일 수 있다. 여기서 사운드 수집부에 의해 수집된 소음을 오차 소음 또는 잔여 소음이라고 한다.
사운드 수집부(130)에 의해 수집된 소음은, 차량(1) 내 노이즈가 정상적으로 감소되거나 제거되었는지 판단하기 위한 정보로 이용될 수 있다.
제어부(110)는 탑승자 검출부(140)의 영상 정보를 수신하고 수신한 영상 정보를 영상 처리하여 좌석별로 탑승자의 존재 여부를 확인하고 탑승자가 탑승한 좌석에 대응하는 영상 정보에 기초하여 얼굴을 인식하고 인식한 얼굴의 얼굴 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득할 수 있다.
제어부(110)는 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 정숙 존(Quiet zone)의 위치 정보를 획득하고 획득한 정숙 존의 위치 정보에 기초하여 노이즈 제어 신호가 출력되도록 할 수 있다.
제어부(110)는 정숙 존(Quiet zone)에서 발생할 수 있는 소음을 수집하기 위해, 정숙 존에 가상의 마이크로 폰을 생성하고 가상의 마이크로 폰에 의해 수집된 소음에 대한 가상의 오차 신호를 획득할 수 있다.
제어부(110)는 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성할 수 있다.
제어부(110)는 가속도 센서에서 출력된 가속도 신호에 기초하여 가상의 가속도 신호를 생성하고 생성한 가상의 가속도 신호에 대응하는 가상의 참조 신호를 획득하고 획득한 가상의 참조 신호와 획득한 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성할 수 있다.
이러한 가상의 참조 신호와 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 제어부(110)의 제어 알고리즘을 추후 설명한다.
가상의 가속도 신호는 가상의 위치에 배치된 가상의 가속도 센서에서 검출되는 가속도 신호일 수 있다. 가상의 위치는 차량의 위치들 중 진동이 가장 많이 발생하는 위치 또는 소음이 가장 많이 발생하는 위치일 수 있다.
제어부(110)는 노이즈 제어 신호와 음원(즉 오디오 신호)를 믹싱한 후 사운드 출력부(150)의 스피커를 통해 출력하도록 할 수 있다.
제어부(110)는 복수 개의 디지털 신호 처리부(ARNC DSP) 및 복수 개의 A2B 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치는 A2B를 이용한 디지털 통신을 수행하므로, 신호 전달을 위한 차량 내 와이어링 비용을 최소화시킬 수 있다.
제어부(110)는 신호를 A2B를 통해 앰프(155)와 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(110)는 오차 신호와 참조 신호를 이용하여 디지털 노이즈 제어 신호를 생성하고, 생성된 디지털 노이즈 제어 신호를 A2B 통신을 앰프(155)에 전달할 수 있다.
앰프(155)는 디지털 음원을 제공하는 음원 디지털 신호 처리부(음원 DSP, 155a), 제어부(110)로부터 수신되는 디지털 노이즈 제어 신호와 음원 디지털 신호 처리부(155a)로부터 수신되는 디지털 음원 신호를 믹싱하여 디지털 능동 노이즈 제어 사운드를 생성하는 믹싱용 디지털 신호 처리부(155b)와, 디지털 능동 노이즈 제어 사운드를 디지털-아날로그 변환한 후 증폭하여 스피커(151)를 통해 출력하는 디지털 파워 앰프(155c)를 포함할 수 있다.
디지털 파워 앰프(155c)을 통해 출력된 능동 노이즈 제어 사운드는, 마이크로 폰에 다시 입력되어 제어부(110)에 피드백될 수 있다.
앰프(155)는 노이즈 제어 신호를 디지털 음원에 대응하는 오디오 신호에 믹싱함으로써, 믹싱 신호를 생성하고, 믹싱 신호를 증폭시켜 출력할 수 있다.
앰프(155)는 노이즈 제어 신호를 믹싱한 오디오 신호를 믹싱 신호로 하여 이를 증폭시키는 증폭단(미도시)을 포함할 수 있다. 이 때, 증폭단은 전기적 신호인 믹싱 신호의 전력을 증폭하기 위한 진공관 또는 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
앰프(155)에 의해 증폭된 믹싱 신호는 스피커(151-154)로 전송될 수 있다.
스피커(151-154)는 앰프(155)로부터 증폭된 믹싱 신호를 출력하여 차량(1) 내 실내 노이즈를 감소시키거나 제거할 수 있다. 이 경우, 차량(1) 실내에서 발생한 노이즈 신호의 위상과, 노이즈 제어 신호가 믹싱된 오디오 신호의 위상은 서로 반대가 될 수 있다. 이로 인해 실내에서 발생한 노이즈 신호는 감쇄될 수 있다. 따라서, 차량(1) 내 노이즈는 감소되거나 제거될 수 있다.
도 6에 도시된 노이즈 제어 장치의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 노이즈 제어 장치의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
도 7은 실시 예에 따른 노이즈 제어 장치의 노이즈 제거 원리를 설명하기 위한 도면이다. 즉 도 7은 실제 가속도 센서와 실제 마이크로 폰에서 출력된 신호를 기반으로 소음을 제거하는 제어부의 제어 원리를 설명하기 위한 도면이다.
제어부(110)는 가속도 센서(121)에 의해 검출된 가속도 신호에 기초하여 참조 신호를 획득하고, 획득한 참조 신호에 대한 소음을 제거하기 위한 역 위상 신호(즉 노이즈 제어 신호)를 생성한다. 이때 제어부(110)는 생성된 노이즈 제어 신호에 대응하는 사운드를 스피커(151)를 통해 출력하도록 할 수 있다.
제어부(110)는 가속도 센서(121)가 설치된 위치부터 사운드가 출력되는 스피커(151)까지의 경로를 1차 경로로 획득하고 스피커(151)가 설치된 위치부터 마이크로 폰(131)이 설치된 위치까지의 경로를 2차 경로로 획득할 수 있다.
스피커가 설치된 위치는 소음이 제거되는 위치일 수 있고, 마이크로 폰이 설치된 위치는 잔여 소음이 수집되는 위치일 수 있다. 즉 2차 경로는 스피커에서 출력된 사운드에 의해 제거되지 못하고 남은 후 마이크로 폰에 수집되기 전까지 소음이 존재하는 경로일 수 있다.
이 원리를 기반으로, 제어부(110)는 가상의 가속도 센서와 가상의 마이크로 폰에서 출력된 신호를 기반으로 가상의 2차 경로를 획득하고, 획득한 가상의 2차 경로에서의 소음을 제거할 수 있다.
좀 더 구체적으로 제어부(110)는 실제 가속도 센서의 가속도 신호, 차대의 구조 정보 및 차체의 구조 정보에 기초하여 가상의 가속도 센서를 생성하고, 생성한 가상의 가속도 센서의 가속도 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 획득하며, 획득한 가상의 참조 신호에 의한 소음을 제거하기 위한 가상의 역 위상 신호를 생성한다. 이때 제어부는 생성된 가상의 역위상 신호에 대응하는 사운드를 스피커를 통해 출력하도록 할 수 있다.
제어부(110)는 가상의 가속도 센서의 위치부터 사운드가 출력되는 스피커까지의 경로를 가상의 1차 경로로 획득할 수 있다.
제어부(110)는 탑승자의 귀의 위치 정보나, 키 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 스피커의 위치에서 가상의 마이크로 폰의 위치까지의 가상의 2차 경로를 획득하고, 획득한 가상의 2차 경로에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성할 수 있다.
제어부(110)는 가상의 오차 신호와 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성할 수 있다.
여기서 가상의 마이크로 폰이 설치된 위치는 잔여 소음이 수집되는 위치일 수 있다.
가상의 2차 경로(Virtual Secondary Path), 가상의 오차 신호 및 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 제어부의 제어 알고리즘을 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 가상의 참조 신호와 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 제어부(110)의 제어 알고리즘이다.
제어부(110)는 가상의 참조 신호 생성부(111), 능동 노이즈 제어부(W), 2차 경로 모델(S'), 가상의 오차 신호 생성부(112), 복수 개의 고속 푸리에 변환부(FFT: fast Fourier transformation, 113, 114) 주파수 도메인 능동 필터(115) 및 역 고속 푸리에 변환부(IFFT: inverse fast Fourier transformation, 116)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가상의 참조 신호 생성부(111)는 복수 개의 가속도 센서에 의해 검출된 복수 개의 실제의 가속도 신호가 수신되면 수신된 복수 개의 실제의 가속도 신호에 대응하는 실제의 참조 신호(Xp(n))를 획득한다.
실제의 참조 신호(Xp(n))는 복수 개의 가속도 신호의 합으로 이루어질 수 있다.
가상의 참조 신호 생성부(111)는 실제의 참조 신호와 저장부(110a)에 저장된 차량 구조 동역학 데이터 베이스를 이용하여 가상의 가속도 센서의 위치를 획득하고 획득한 가상의 가속도 센서의 위치에 대응하는 가상의 참조 신호를 생성한다.
가상의 참조 신호 생성부(111)는 가상의 참조 신호를 칼만필터 기반 최적예측 알고리즘(차체 구조 모델과 추정부의 알고리즘)을 이용하여 최적의 가상의 참조 신호를 생성할 수 있다. 이때 생성된 최적의 가상의 참조 신호는, 가상의 가속도 센서의 위치에 각각 대응하여 생성될 수 있다.
칼만필터 기반 최적예측 알고리즘(차체 구조 모델과 추정부의 알고리즘)을 이용함으로써 가상의 참조 신호의 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.
2차 경로 모델(S')은 가상의 가속도 센서에 의해 생성된 가상의 가속도 신호에 대한 2차 경로를 생성하는 함수를 포함할 수 있다.
2차 경로 모델(S')은 고속 푸리에 변환에 의해 획득된 참조 신호(X(k))와 2차 경로 모델(S')에 기초하여 2차 경로에서의 참조 신호(X'(k))를 획득한다.
능동 노이즈 제어부(W)는 가상의 참조 신호와 가상의 오차 신호에 기초하여 최종 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호(Y(n))를 출력한다.
가상의 오차 신호 생성부(112)는 미리 설정된 2차 경로(Sp), 실제의 2차 경로(S'p), 가상의 2차 경로(S'v) 및 전달 함수(H)를 포함한다.
미리 설정된 2차 경로(Sp)는 능동 노이즈 제어부(W)에서 출력된 노이즈 제어 신호(Y(n))가 수신되면, 미리 설정된 2차 경로 함수를 기반으로 미리 설정된 2차 경로에서의 노이즈 제어 신호(Y'p(n))를 생성 및 출력한다.
실제의 2차 경로(S'p)는 영상 정보에 의해 획득된 마이크로 폰의 위치 정보에 기초하여 실제의2차 경로를 생성하는 함수를 포함할 수 있다.
실제의 2차 경로(S'p)는 능동 노이즈 제어부(W)에서 출력된 노이즈 제어 신호(Y(n))가 수신되면, 실제의 2차 경로 함수를 기반으로 실제의 2차 경로에서의 노이즈 제어 신호(Y''p(n))를 생성 및 출력한다.
가상의 2차 경로(S'v)는 탑승자 검출부에 의해 검출된 검출 정보에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보, 탑승자의 키 정보 중 적어도 하나에 기초하여 좌석별 가상의 2차 경로를 생성하는 함수를 포함할 수 있다.
가상의 2차 경로(S'v)는 탑승자 검출부에 의해 검출된 검출 정보에 기초하여 탑승자의 위치 변화에 대응하는 좌석별 가상의 2차 경로를 변경하는 함수를 포함할 수 있다.
가상의 2차 경로(S'v)는 능동 노이즈 제어부(W)에서 출력된 노이즈 제어 신호(Y(n))가 수신되면, 가상의 2차 경로 함수를 기반으로 가상의 2차 경로에서의 노이즈 제어 신호(Y''v(n))를 생성 및 출력한다.
가상의 2차 경로(S'v)는 입력부에 입력된 좌석별 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보, 탑승자의 연령대 정보 중 적어도 하나에 기초하여 좌석별 가상의2차 경로를 생성하는 함수를 포함할 수 있다.
탑승자 검출부에 의해 검출된 검출 정보는 영상 정보에 의해 획득된 탑승자의 귀의 위치 정보, 레이더 등에 의해 검출된 탑승자의 키 정보를 포함할 수 있다.
가상의 오차 신호 생성부(112)는 미리 설정된 2차 경로의 노이즈 제어 신호(Y'p(n))와 마이크로 폰에 의해 수집된 실제의 노이즈 신호(d(n))에 기초하여 실내에 잔존한 오차 신호(ep(n))를 생성한다.
가상의 오차 신호 생성부(112)는 노이즈 제어 신호(Y(n))와 실제의 2차 경로(S'p)에 기초하여 실제의 2차 경로(S'p)에서의 노이즈 제어 신호(Y'''p(n))를 생성하고, 획득한 실제의 2차 경로(S'p)에서의 노이즈 제어 신호(Y''p(n))와 오차 신호(ep(n))에 기초하여 실제의 마이크로 폰에 의해 수집된 실제의 노이즈 신호(d'p(n))를 획득한다.
가상의 오차 신호 생성부(112)는 전달함수(H)와 실제의 마이크로 폰에 의해 수집된 실제의 노이즈 신호(d'p(n))에 기초하여 가상의 마이크로 폰에 의해 수집된 가상의 노이즈 신호(d'v(n))를 획득한다.
전달 함수(H)는 실제 마이크로 폰까지의 실제의 2차 경로와 가상의 마이크로 폰까지의 2차 경로 간의 전달 함수일 수 있다.
가상의 오차 신호 생성부(112)는 획득한 가상의 2차 경로(S'v)에서의 노이즈 제어 신호(Y'v(n))와 가상의 마이크로 폰에서 수집된 노이즈 신호(d'v(n))에 기초하여 가상의 오차 신호(e'p(n))를 생성할 수 있다.
가상의 오차 신호 생성부(112)에서 생성되는 신호들은 다음과 같다.
d'p(n)=ep(n)-Y''p(n)=ep(n)-S'p*Y(n)
d'v(n)=H*d'p(n)
e'v(n)=d'v(n)+Y''v(n)=H*d'p(n)+S'v*Y(n)
e'v(n)=H[ep(n)-S'p*Y(n)]+S'v*Y(n)
제1고속 푸리에 변환부(FFT: fast Fourier transform, 113)는 가상의 참조 신호(Xv(n))에 대한 고속 푸리에 변환을 수행한다.
제2고속 푸리에 변환부(FFT: fast Fourier transform, 114)는 가상의 오차 신호(e'p(n))에 대한 고속 푸리에 변환을 수행한다.
주파수 도메인 능동 필터(115)는 고속 푸리에 변환에 의해 생성된 가상의 오차 신호(e'p(n))와 고속 푸리에 변환에 의해 생성된 참조 신호(X'(k))를 필터링한다.
역 고속 푸리에 변환부(116)는 주파수 도메인 능동 필터(115)에서 필터링된 신호에 대한 역 고속 푸리에 변환을 수행한다. 즉 역 고속 푸리에 변환부(116)는 필터링된 신호를 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환할 수 있다.
고 필터링된 신호에 대한 IFFT를 수행한 후 IFFT에 의해 생성된 신호를 적응형 능동 필터(W)에 전달한다.
적응형 능동 필터(W)는 역 고속 푸리에 변환부(116)에서 수신된 신호의 출력을 제어할 수 있다.
이러한 제어부의 제어 알고리즘은, 탑승자의 귀의 위치 변화에 따라 능동적으로 변화하는 2차 경로(Secondary path), 특히 300Hz 이상의 고주파 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8에 도시된 제어 알고리즘은 싱글-채널 피드포워드 필터-x LMS 의 일 예이다. 아울러, 많은 추가 채널을 갖는 멀티-채널 구조들, 많은 추가 마이크로폰, 및 많은 추가 스피커가 또한 채용될 수 있고 이를 위한 알고리즘이 채용될 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 차량의 제어 순서도이다.
차량은 시동이 온되고 주행 상태(201))라고 판단되면 탑승자의 정보를 획득(202)한다.
차량은 시동이 온되었을 때 탑승자의 정보를 획득하는 것도 가능하다.
여기서 탑승자의 정보를 획득하는 것은, 탑승자 검출부(140)에 의해 검출된 검출 정보로부터 탑승자가 탑승한 좌석의 위치 정보와, 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하는 것을 포함한다.
탑승자 검출부가 카메라인 경우, 차량은 운전석, 조수석 및 뒷좌석의 영상 정보를 획득함으로써, 탑승자의 탑승을 인식하고, 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득할 수 있다.
탑승자 검출부가 레이다인 경우, 차량은 거리 검출 정보를 획득함으로써 탑승자의 탑승 여부 및 탑승자의 키의 정보를 획득하고 획득한 탑승자의 키의 정보로부터 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득할 수 있다.
차량은 사운드 수집부인 마이크로 폰의 실제의 위치 정보에 기초하여 실제의 2차 경로를 획득하고, 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 2차 경로를 획득(203)할 수 있다. 이를 도 11a, 도 11b 및 도 11c를 참조하여 설명한다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 차량은 실제의 마이크로 폰의 위치에 기초하여 실제의 2차 경로를 획득할 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 차량은 탑승자 검출부의 검출 정보에 기초하여 탑승자의 정보를 획득할 수 있다.
도 10c에 도시된 바와 같이, 차량은 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고 획득한 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 2차 경로를 획득할 수 있다.
차량은 마이크로 폰에 의해 수집된 노이즈 신호와 가상의 2차 경로에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성할 수 있다.
차량은 진동 검출부인 실제의 가속도 센서의 위치 정보와 차량의 구조 정보에 기초하여 가상의 가속도 센서를 생성하고 생성한 가상의 가속도 센서에 의해 검출된 가상의 참조 신호를 생성(204)할 수 있다.
차량은 가상의 참조 신호와 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호에 대한 사운드를 스피커를 통해 출력(205)한다.
차량은 주기적, 또는 실시간으로 탑승자의 정보를 획득하고 획득한 탑승자의 정보로부터 탑승자의 귀의 위치 변화를 확인하고 확인한 귀의 위치 변화에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 생성한 가상의 마이크로 폰에 의해 수집되는 가상의 오차 신호를 생성하며 생성한 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성함으로써 탑승자의 탑승 자세의 변화에 대응하여 차량 내부의 소음을 제거할 수 있다.
예를 들어, 차량은 조수석의 탑승자의 탑승 자세 변화로 인해 귀의 위치가 변화하였다고 판단되면, 조수석의 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고 생성한 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하며 생성한 노이즈 제어 신호에 대한 사운드를 조수석 측에 마련된 스피커를 통해 출력하도록 한다.
차량은 복수 개의 마이크로 폰과 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장을 진단하고, 적어도 하나의 디바이스의 고장으로 판단(206)되면, 고장 난 적어도 하나의 디바이스의 고장 정보를 표시(207)한다.
여기서 디바이스는 복수 개의 마이크로 폰과 복수 개의 가속도 센서를 포함한다.
즉 차량은 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 마이크로 폰의 고장으로 진단되면 고장 난 적어도 하나의 마이크로 폰의 고장 정보를 표시할 수 있고, 수리 요청 정보를 표시하는 것도 가능하다.
차량은 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 가속도 센서의 고장으로 진단되면 고장 난 적어도 하나의 가속도 센서의 고장 정보를 표시할 수 있고, 수리 요청 정보를 표시하는 것도 가능하다.
차량은 입력부를 통해 수동 모드가 수신되었는지 판단(208)하고, 수동 모드가 입력되지 않았다고 판단되면 자동 모드를 수행한다.
즉 차량은 정상 상태의 디바이스를 이용하여 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호에 대응하는 사운드를 스피커를 통해 출력(209)한다.
좀 더 구체적으로, 차량은 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장으로 진단되면 정상 상태의 가속도 센서 중 어느 하나의 위치 정보에 기초하여 가상의 가속도 센서를 생성하고 생성된 가속도 센서에 의해 검출된 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호에 대응하는 사운드를 스피커를 통해 출력하도록 한다.
차량은 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장으로 진단되면 정상 상태의 마이크로 폰 중 어느 하나의 위치 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 생성된 가상의 마이크로 폰에 의해 수집된 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호에 대응하는 사운드를 스피커를 통해 출력하도록 한다.
차량은 입력부를 통해 수동 모드가 수신되었다고 판단되면 수동 모드를 수행한다. 이때 차량은 표시부를 통해 좌석별 탑승자의 정보의 입력 요청 정보를 표시할 수 있다.
차량은 입력부를 통해 좌석별 탑승자의 정보가 수신되면 수신된 좌석별 탑승자의 정보를 확인하고 확인한 좌석별 탑승자의 정보에 기초하여 좌석별 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득한다.
여기서 좌석별 탑승자의 정보를 확인하는 것은, 좌석별 탑승자의 연령대를 확인하는 것을 포함한다. 이때 차량은 저장부에 저장된 정보로부터 좌석별 연령대에 대응하는 좌석별 탑승자의 키 정보를 확인하고 예측한 좌석별 탑승자의 키 정보에 기초하여 좌석별 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 차량은 입력부를 통해 뒷좌석 좌측의 선택 정보가 수신되고 어린이의 선택 정보가 수신되면 저장부에 저장된 정보로부터 어린이에 대응하는 귀의 위치 정보를 획득할 수 있다.
좌석별 탑승자의 정보를 확인하는 것은, 좌석별 탑승자의 키 정보를 확인하는 것을 포함할 수 있다.
차량은 탑승자 검출부의 카메라를 통해 좌석별 탑승자 정보를 획득하는 것도 가능하다.
차량은 입력부를 통해 입력된 좌석별 탑승자의 정보에 기초하여 좌석별 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고 획득된 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 2차 경로를 획득(210)할 수 있다.
차량은 고장 난 디바이스의 위치 정보에 기초하여 고장 난 디바이스와 가장 인접한 정상 상태의 디바이스를 확인하고 확인한 정상 상태의 디바이스의 위치 정보와 좌석별 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 참조 신호 및 좌석별 가상의 오차 신호를 생성할 수 있다.
마이크로 폰이 고장 난 경우, 차량은 정상 상태의 마이크로 폰의 위치 정보와 탑승자의 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고, 생상한 가상의 마이크로 폰의 위치 정보에 기초하여 가상의 2차 경로를 재 생성한다.
예를 들어, 차량은 조수석에 마련된 마이크로 폰이 고장 난 상태에서 조수석에 탑승자가 존재하면, 조수석의 탑승한 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 획득한 조수석의 탑승자의 귀의 위치 정보와, 조수석의 마이크로 폰과 가장 인접하게 배치된 정상 상태의 마이크로 폰의 위치 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 가상의 2차 경로를 생성할 수 있다.
즉 차량은 정상 상태의 마이크로 폰에 의해 수집된 노이즈 신호와 가상의 2차 경로에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성할 수 있다.
차량은 가상의 오차 신호를 생성할 때 고장 난 마이크로 폰에 수신된 노이즈 신호를 후처리할 수 있다. 예를 들어, 고장 난 마이크로 폰에서 수신된 노이즈 신호를 제거할 수 있다.
차량은 가상의 오차 신호를 생성할 때 고장 난 가속도 센서에 수신된 참조 신호를 후처리할 수 있다. 예를 들어, 고장 난 가속도 센서에서 수신된 참조 신호를 제거할 수 있다.
가속도 센서가 고장 난 경우, 차량은 정상 상태의 가속도 센서의 위치 정보와 차량의 구조 정보에 기초하여 가상의 가속도 센서를 생성하고 생성한 가상의 가속도 센서에 의해 검출된 가상의 참조 신호를 생성(211)할 수 있다.
차량은 가상의 참조 신호와 가상의 오차 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제어 신호에 대한 사운드를 스피커를 통해 출력(212)한다.
본 발명은 표시부를 통한 수동조작으로 원하는 좌석에 집중하여 노이즈를 제거할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량 110: 노이즈 제어 장치, 제어부
110a: 저장부120: 진동 검출부
130: 사운드 수집부 140: 탑승자 검출부
150: 사운드 출력부 155: 앰프
160: 입력부 170: 표시부

Claims (20)

  1. 진동 검출부에서 검출된 진동에 대한 진동 신호와 차체의 구조 정보에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하는 가상의 참조 신호 생성부;
    탑승자 검출부에 검출된 탑승자 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고 상기 생성한 가상의 마이크로 폰에서 수집된 가상의 노이즈 신호와 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하는 가상의 오차 신호 생성부; 및
    상기 가상의 오차 신호와 상기 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호 생성하고 상기 생성한 노이즈 제어 신호의 출력을 제어하는 능동 노이즈 제어부를 포함하는 노이즈 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상의 참조 신호를 고속 푸리에 변환하고 상기 가상의 오차 신호를 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환부;
    상기 고속 푸리에 변환된 가상의 참조 신호와 상기 고속 푸리에 변환된 가상의 오차 신호를 필터링 하는 주파수 도메인 능동 필터; 및
    상기 주파수 도메인 능동 필터에서 필터링된 신호를 역 푸리에 변환하고 상기 역 푸리에 변환된 신호를 상기 능동 노이즈 제어부에 전달하는 역 고속 푸리에 변환부를 더 포함하는 노이즈 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가상의 오차 신호 생성부는,
    실제의 마이크로 폰의 위치 정보와 상기 실제의 마이크로 폰에서 수집된 노이즈 신호에 기초하여 실제의 2차 경로를 획득하고, 상기 능동 노이즈 제어부에서 출력된 노이즈 제어 신호와 상기 실제의 2차 경로에 기초하여 실제의 2차 경로에서의 노이즈 신호를 생성하고, 상기 능동 노이즈 제어부에서 출력된 노이즈 제어 신호와 상기 가상의 2차 경로에 기초하여 가상의 2차 경로에서의 가상의 노이즈 신호를 획득하는 노이즈 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가상의 오차 신호 생성부는,
    상기 실제의 2차 경로에서의 노이즈 신호에서 상기 가상의 2차 경로에서의 노이즈 신호를 빼는 전달 함수를 포함하는 노이즈 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가상의 오차 신호 생성부는,
    상기 탑승자 검출부에 검출된 탑승자 정보를 주기적으로 수신하고, 주기적으로 수신된 탑승자 정보에 기초하여 탑승자의 탑승 자세 변화를 판단하고, 탑승자의 탑승 자세 변화로 판단되면 상기 가상의 마이크로 폰을 재 생성하는 노이즈 제어 장치.
  6. 사운드를 수집하고 상기 수집한 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호를 출력하는 사운드 수집부;
    진동을 검출하고 상기 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호를 출력하는 진동 검출부;
    탑승자를 검출하고 상기 검출한 탑승자에 대한 탑승자 정보를 출력하는 탑승자 검출부;
    상기 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 상기 탑승자 정보에 기초하여 상기 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고, 상기 획득한 귀의 위치 정보에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 상기 가상의 오차 신호와 상기 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고, 상기 생성한 노이즈 제어 신호의 출력을 제어하는 제어부; 및
    상기 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력하는 사운드 출력부를 포함하는 차량.
  7. 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 마이크로 폰;
    서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 가속도 센서;
    상기 복수 개의 가속도 센서와 상기 복수 개의 마이크로 폰의 고장을 진단하고, 상기 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 상기 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 마이크로 폰을 이용하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 차량.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    고장으로 진단된 가속도 센서에서 수신된 가속도 신호를 후처리하고, 고장으로 진단된 적어도 하나의 마이크로 폰에서 수신된 노이즈 신호를 후처리하는 차량.
  9. 제 7 항에 있어서,
    표시부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 고장으로 진단된 마이크로 폰 또는 상기 고장으로 진단된 가속도 센서에 대한 정보의 표시를 제어하는 차량.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 나머지 마이크로 폰 중 고장으로 진단된 마이크로 폰과 가장 가까운 위치에 마련된 마이크로 폰을 이용하여 가상의 오차 신호를 생성하고, 상기 나머지 가속도 센서 중 고장으로 진단된 가속도 센서와 가장 가까운 위치에 마련된 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성하는 차량.
  11. 제 7 항에 있어서,
    표시부;
    사용자 입력을 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 복수 개의 가속도 센서와 상기 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시, 좌석별 탑승자 정보의 입력 요청 정보의 표시를 제어하고, 상기 입력부에 입력된 좌석별 탑승자 정보에 기초하여 상기 가상의 마이크로 폰을 생성하는 차량.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 탑승자 정보는,
    탑승자의 식별 정보, 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보, 탑승자의 연령대별 정보를 포함하는 차량.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 탑승자 검출부는, 실내의 영상을 획득하는 적어도 하나의 영상 획득부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 실내의 영상에 기초하여 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하는 차량.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
    실제의 마이크로 폰까지의 실제의 2차 경로를 생성하고 상기 생성한 2차 경로에서의 실제의 노이즈 신호를 생성하고, 상기 가상의 마이크로 폰까지의 가상의 2차 경로를 생성하고 상기 생성한 가상의 2차 경로에서의 가상의 노이즈 신호를 생성하고 상기 실제의 노이즈 신호와 상기 가상의 노이즈 신호에 기초하여 상기 가상의 오차 신호를 생성하는 차량.
  15. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
    오디오 신호가 수신되면 상기 수신된 오디오 신호와 상기 노이즈 제어 신호를 믹싱하고 상기 믹싱한 신호를 출력하는 앰프를 더 포함하는 차량.
  16. 제 6 항에 있어서,
    차체의 구조 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 저장부에 저장된 정보와 상기 진동 검출부에서 검출된 진동에 대한 노이즈 신호에 기초하여 상기 가상의 참조 신호를 생성하는 차량.
  17. 주행 중 사운드 수집부를 이용하여 사운드를 수집하고,
    진동 검출부를 이용하여 차량에서 발생하는 진동을 검출하고,
    탑승자 검출부를 이용하여 상기 차량 내 탑승자를 검출하고,
    상기 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고,
    상기 탑승자 정보에 기초하여 상기 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고,
    상기 획득한 귀의 위치 정보와 상기 수집된 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고,
    상기 가상의 오차 신호와 상기 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고,
    상기 생성한 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력하는 차량의 제어 방법.
  18. 주행 중 차량 내 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 마이크로 폰을 이용하여 사운드를 수집하고,
    상기 차량 내 서로 다른 위치에 마련된 복수 개의 가속도 센서를 이용하여 차량에서 발생하는 진동을 검출하고,
    탑승자 검출부를 이용하여 상기 차량 내 탑승자를 검출하고,
    상기 검출한 진동에 대한 실제의 참조 신호에 기초하여 가상의 참조 신호를 생성하고,
    상기 탑승자 정보에 기초하여 상기 탑승자의 귀의 위치 정보를 획득하고,
    상기 획득한 귀의 위치 정보와 상기 수집된 사운드에 대한 실제의 노이즈 신호에 기초하여 가상의 오차 신호를 생성하고,
    상기 가상의 오차 신호와 상기 가상의 참조 신호에 기초하여 노이즈 제어 신호를 생성하고,
    상기 생성한 노이즈 제어 신호를 사운드로 출력하고,
    상기 노이즈 제어 신호를 생성하는 것은, 상기 복수 개의 가속도 센서와 상기 복수 개의 마이크로 폰의 고장을 진단하고, 상기 복수 개의 가속도 센서 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 가속도 센서를 이용하여 가상의 참조 신호를 생성하고, 상기 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시에 나머지 마이크로 폰을 이용하여 노이즈 제어 신호를 생성하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수 개의 가속도 센서와 상기 복수 개의 마이크로 폰 중 적어도 하나의 고장 진단 시, 좌석별 탑승자 정보의 입력 요청 정보의 표시를 제어하고,
    입력부에 입력된 좌석별 탑승자 정보에 기초하여 가상의 마이크로 폰을 생성하고,
    상기 생성한 가상의 마이크로 폰의 위치 정보에 기초하여 가상의 오차 신호를 다시 생성하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 탑승자 정보는,
    탑승자의 식별 정보, 탑승자의 키 정보, 탑승자의 연령 정보, 탑승자의 연령대별 정보를 포함하는 차량의 제어 방법.
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