KR20220050763A - 차량 도로 소음 상쇄를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 도로 소음 상쇄를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템 및 방법 Download PDF

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팅팅 조우
유리우 차오
쉬유 첸
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Abstract

차량 도로 소음 상쇄(RNC)를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템 및 방법이 본 개시의 하나 이상의 실시예에서 제공된다. 시뮬레이션 테스트 시스템은 차량용 RNC 시뮬레이션 시스템과 파워 앰프를 포함할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 차량 환경에서 RNC 시스템을 시뮬레이션하도록 구성된다. 파워 앰프는 RNC 알고리즘을 실행하도록 구성되며, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 가속도 신호를 나타내는 가속도 데이터와 마이크 신호를 나타내는 마이크 데이터를 파워 앰프의 RNC 알고리즘에 대한 입력으로서 파워 앰프에 송신한다. 더욱이, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 파워 앰프로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 2차 경로 시뮬레이션 모델과 신호 흐름 시뮬레이션 모델을 포함한다.

Description

차량 도로 소음 상쇄를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템 및 방법 {SIMULATION TEST SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE ROAD NOISE CANCELLATION}
본 개시는 소음 상쇄 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로 차량 RNC(road noise cancellation) 시뮬레이션 테스트 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도로 소음 상쇄(RNC) 기술의 지속적인 개발로 RNC 기술의 개발 및 디버깅에 더 많은 요구 사항이 부과되고 있다. 개발된 RNC 기술의 성능을 검증하기 위해서는 실제 차량 주행 환경에서 RNC 알고리즘에 대한 성능 테스트를 수행해야 하는 경우가 많다. 성능 테스트를 수행하기 위해, 예를 들어, 개발자는 RNC 알고리즘을 차량의 파워 앰프(power amplifier) 플랫폼에 이식한 다음 RNC 알고리즘이 실제 차량 주행 환경에서 새로운 플랫폼에서 적절히 작동하는지 검증해야 한다. 검증 동안, 개발자는 검증 프로세스 동안의 실제 조건을 기초로 반복적으로 디버깅을 수행해야 하는 경우가 많다. 각 디버깅마다 알고리즘을 재이식하고 실제 차량 주행 환경에서 실행해야 하는 경우 도로 테스트의 비싼 비용이 개발 비용에 추가된다. 또한 개발자가 RNC 개발이나 RNC 디버깅 중에 다양한 아이디어를 시도하려면 각 아이디어와 시도에 대해 실제 차량에서 RNC 테스트를 수행해야 하므로 매우 불편하다. 현재, 실제 차량 환경에서 작동하는 RNC 시스템을 시뮬레이션하는 데 이용할 수 있는 방법이나 시스템은 존재하지 않는다. 따라서 실제 차량 환경에서 실행되는 RNC를 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이션 테스트 시스템을 제공하는 것이 필요하고 중요하다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에서 차량 RNC에 대한 시뮬레이션 테스트 시스템이 제공된다. 시뮬레이션 테스트 시스템은 차량용 RNC 시뮬레이션 시스템과 파워 앰프를 포함할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 차량 환경에서 RNC 시스템을 시뮬레이션하도록 구성된다. 파워 앰프는 RNC 알고리즘을 실행하도록 구성되며, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 가속도 신호를 나타내는 가속도 데이터와 마이크 신호를 나타내는 마이크 데이터를 파워 앰프의 RNC 알고리즘에 대한 입력으로서 파워 앰프에 송신한다. 더욱이, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 파워 앰프로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신할 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 2차 경로 시뮬레이션 모델과 신호 흐름 시뮬레이션 모델을 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에서 차량 RNC에 대한 시뮬레이션 테스트 방법이 제공된다. 방법은 차량 환경에서 RNC 시스템을 시뮬레이션하도록 구성된 차량 RNC 시뮬레이션 시스템을 구성하는 단계; 및 차량 RNC 시뮬레이션 시스템과 통신하는 파워 앰프를 사용하여 RNC 알고리즘을 실행하는 단계를 포함한다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 가속도 신호를 나타내는 가속도 데이터와 마이크 신호를 나타내는 마이크 데이터를 파워 앰프의 RNC 알고리즘에 대한 입력으로서 파워 앰프에 송신하고, 파워 앰프로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신한다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 2차 경로 시뮬레이션 모델과 신호 흐름 시뮬레이션 모델을 포함한다.
시스템은 다음 설명과 첨부 도면을 참조하면 더 잘 이해될 수 있다. 도면의 부분은 축척에 맞게 그려진 것이 아니며, 본 개시의 원리를 설명하는 데 중점을 둔다. 또한, 도면에서 유사하거나 동일한 참조부호는 유사하거나 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 개략적으로 도시하고, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 컴퓨팅 장치에 의해 구현된다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 개략적으로 도시하고, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 내장 파워 앰프에 의해 구현된다.
도 4는 도 2에 대응하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 개략적으로 도시하고, 더 자세한 내용이 도시되어 있다.
도 5는 도 3에 대응하는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 개략적으로 도시하고, 더 자세한 내용이 도시되어 있다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 신호 흐름 시뮬레이션의 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 7은 실제 차량 환경에서 지연 원리의 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량의 2차 경로 원리의 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC용 시뮬레이션 테스트 시스템에 포함된 2차 경로 모델에 의해 생성된 2차 경로 데이터 결과와 실제 차량 환경에서 2차 경로 데이터 결과 사이의 비교에 대한 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 10은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 A2B 하류 채널의 채널 맵핑/할당의 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 11은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 A2B 상류 채널의 채널 맵핑/할당의 개략도를 예시적으로 도시한다.
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC에 대한 시뮬레이션 테스트 시스템 또는 방법에 기초하여 획득된 시뮬레이션 RNC 결과의 개략도를 도시한다.
실시예에 대한 다음 설명은 단지 예시를 위한 것이며 제한적이지 않다는 것을 이해하여야 한다. 첨부 도면에 도시되어 있는 기능 블록, 모듈 또는 유닛 사이의 예시적인 구분은 이러한 기능 블록, 모듈 또는 유닛이 물리적으로 분리된 유닛으로 구현되어야 함을 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 도시되거나 설명된 기능 블록, 모듈, 또는 유닛은 별개의 유닛, 회로, 칩, 기능 블록, 모듈 또는 회로 요소로서 구현될 수 있다. 하나 이상의 기능 블록 또는 유닛은 또한 공통 회로, 칩, 회로 요소 또는 유닛에서 구현될 수 있다.
RNC(road noise cancellation) 기술은 차량 객실에서 원치 않는 도로 소음을 감소시키는 데 사용된다. 일반적으로 실제 차량 환경에서 RNC 시스템은 진동 센서 신호와 마이크 신호를 RNC 시스템의 입력으로서 수집한다. 그 후, RNC 시스템은 이상적으로는 도로 소음과 반대 위상 및 동일한 크기를 갖는 음파를 생성하여 운전실의 도로 소음을 제거하거나 감소시키는 것을 돕는다. 예를 들어, 객실의 특정 영역에 설치된 마이크에서 수신된 소음 신호는 차량내 파워 앰프에 입력되고, 파워 앰프는 그 내부 RNC 알고리즘을 사용하여 차량내 스피커가 소음의 위상과 반대인 위상을 갖는 파형을 방출하게 한다. 파의 간섭 효과로 인해 2개의 반대 위상 파형을 가진 음파가 공중에서 만날 때 서로 상쇄되어 객실의 소음 수준을 크게 감소시킨다. 차량에 설치된 마이크는 동력 시스템 또는 도로에서 객실로 전달되는 소음을 지속적으로 모니터링 및 측정할 수 있으며, 차량이 주행할 때 차량 탑승자가 소음 간섭을 벗어날 수 있도록 실시간으로 확성기를 조절하여 역위상파를 방출할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시예의 시뮬레이션 테스트 시스템은 상기 차량 환경에서 RNC 프로세스의 시뮬레이션을 실현할 수 있으므로 RNC 알고리즘의 개발 또는 연구 인력의 알고리즘의 이식 및 디버깅 프로세스가 보다 편리하고 효과적이게 된다. 실제 차량에서 테스트하기 전에, 본 개시의 시뮬레이션 시스템 또는 방법은 실제 차량 환경에서의 모든 디버깅 및 검증을 필요로 하지 않고 오프라인으로 알고리즘을 디버깅 또는 검증하는 데 사용될 수 있으므로, 도로 테스트 비용을 절약하고 개발 효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템(100)은 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)과 데이터 통신을 수행할 수 있는 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101) 및 파워 앰프(102)를 포함한다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)은 실제 차량 환경에서 RNC 시스템의 동작을 시뮬레이션하도록 구성된다. 파워 앰프(102)는 RNC 알고리즘을 실행하도록 구성된다. 파워 앰프(102)는 실제 차량에서 사용되는 차량내 파워 앰프일 수 있거나, 시뮬레이션 테스트 시스템에서만 사용되는 테스트 파워 앰프일 수 있다. 본 출원에, 파워 앰프는 또한 RNC 파워 앰프 또는 RNC 박스로 지칭될 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)은 가속도(ACC) 데이터 및 마이크(MIC) 데이터를 파워 앰프(102)에 송신할 수 있다. 가속도 데이터는 실제 차량 환경에서 진동 센서에 의해 수집된 가속도 신호를 나타낼 수 있고, 마이크 데이터는 실제 차량 환경에서 차량에 설치된 마이크에 의해 수집되는 차량 마이크 신호를 나타낼 수 있다. RNC 알고리즘을 테스트하는 프로세스에서 가속도 데이터 및 마이크 데이터는 파워 앰프(102)에서 실행되는 RNC 알고리즘의 입력으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 가속도 데이터 및 마이크 데이터는 미리 준비된 데이터 세트에서 선택될 수 있다. 데이터 세트의 데이터는 실제 차량 주행 환경에서 수집 및 저장된 데이터, 시뮬레이션 시스템에서 생성된 관련 데이터, 또는 이 둘의 조합일 수 있다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)은 파워 앰프(102)로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 스피커 데이터는 파워 앰프(102)에서 실행되는 RNC 알고리즘에 의해 생성된 데이터일 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에서, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)은 컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프에서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는, 예를 들어, 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 지능형 모바일 장치, 및 프로그램을 실행할 수 있는 CPU, 프로세서 또는 처리 칩을 갖는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 하나 이상의 실시예에서, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템(101)과 파워 앰프(102) 사이의 데이터 송신은 A2B 버스를 사용하여 수행될 수 있다. A2B 버스는 예를 들어 48kHz의 고정 샘플링 레이트에서 실시간으로 최대 28개 채널의 데이터 송신을 지원할 수 있다. 본 개시의 하나 이상의 실시예에서, 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템은 48kHz의 샘플링 레이트를 예로서 들면 다음 RNC 구성을 지원할 수 있다: 최대 12개의 가속도(ACC) 신호; 최대 8개의 마이크(MIC) 신호; 및 최대 8개의 스피커(SPK) 신호. 본 개시는 A2B 버스를 채택하여 데이터를 송신하며, 이는 대용량 데이터의 실시간 고속 송신을 만족시킬 수 있으므로, 본 개시의 테스트 시뮬레이션 시스템은 실제 차량 환경의 RNC에 더 근접할 수 있다.
도 2는 컴퓨팅 장치에 의해 차량 RNC의 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 시뮬레이션 테스트 시스템의 단순화된 도면을 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 대부분의 컴퓨팅 장치는 데이터 송신을 위해 USB 인터페이스를 사용하기 때문에 컴퓨팅 장치와 파워 앰프 사이에 USB2A2B 인터페이스 장치(USB2A2B Box)를 추가로 사용하여 A2B 버스를 사용한 파워 앰프와 컴퓨팅 장치 사이의 데이터 송신 요구 사항을 만족시킨다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 컴퓨팅 장치(201)와 RNC 파워 앰프(202)는 USB2A2B 인터페이스 장치(USB2A2B Box)(203)를 통해 ACC 데이터, MIC 데이터 및 SPK 데이터를 통신한다.
도 3은 내장 파워 앰프에 의해 차량 RNC의 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 시뮬레이션 테스트 시스템의 단순화된 도면을 개략적으로 도시한다. 내장 파워 앰프 자체는 A2B 인터페이스를 가지고 있으며, 따라서, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 추가적인 USB2A2B 인터페이스 장치를 필요로 하지 않고 RNC 알고리즘을 실행할 수 있는 파워 앰프(RNC 파워 앰프 또는 RNC 박스라고도 알려짐)와 내장 파워 앰프 사이의 직접 데이터 송신을 예시한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 내장 파워 앰프(301)는 ACC 데이터 및 MIC 데이터를 A2B 버스를 통해 RNC 파워 앰프(302)로 송신할 수 있다. 유사하게, RNC 파워 앰프(302)는 A2B 버스를 통해 SPK 데이터를 내장 파워 앰프(301)로 송신할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 도 2 및 도 3에 기초한 시뮬레이션 테스트 시스템의 상세한 개략도를 도시한다. 도 4를 참조하면, 컴퓨팅 장치(401)는 CPU 또는 프로세서(4011)를 포함할 수 있고, 본 개시의 하나 이상의 실시예의 시뮬레이션 테스트 방법은 시뮬레이션 테스트 애플리케이션을 실행하는 CPU 또는 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨팅 장치(401)는 내부에 포함된 USB 인터페이스(4012)를 통해 USB2A2B 인터페이스 장치(403)에 ACC 데이터 및 MIC 데이터를 전송한다. USB2A2B 인터페이스 장치(403)는 2가지 유형의 인터페이스, 예를 들어 USB 인터페이스(4031) 및 A2B 인터페이스(4032)를 포함한다. USB 인터페이스(4031)는 컴퓨팅 장치(401)로부터 ACC 데이터 및 MIC 데이터를 수신하고, 차례로, 수신된 데이터를 프로세서(4033) 및 슬레이브 A2B 칩(A2B(S))(4034)을 통해 A2B 인터페이스(4032)를 통해 RNC 파워 앰프(402)의 A2B 인터페이스(4021)로 송신하도록 구성된다. A2B 인터페이스(4021)로부터 수신된 ACC 데이터 및 MIC 데이터는 DSP(4023)에 로딩된 RNC 알고리즘의 입력 데이터로서 마스터 A2B 칩(A2B(M))(4022)을 통해 디지털 신호 프로세서 DSP(4023)로 송신된다. 역으로, DSP(4023)에 로딩된 RNC 알고리즘에 의해 생성된 SPK 데이터는 앞서 설명된 반대 데이터 흐름 방향으로 USB2A2B 인터페이스 장치(403)를 통해 컴퓨팅 장치(401)로 송신될 수 있다.
도 4는 USB2A2B 인터페이스 장치를 통한 데이터 스트림 송신을 간단히 예시하기 위해 차량 RNC의 시뮬레이션 시스템을 컴퓨팅 장치로 구현하기 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 간단히 예시하고 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 다른 구성요소 또는 유닛을 포함하는 컴퓨팅 장치, USB2A2B 인터페이스 장치, 및 파워 앰프 장치가 모두 본 개시의 범위 내에 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(401)는 또한 예를 들어 ACC 데이터 및 MIC 데이터의 초기 데이터 세트를 저장하고/하거나 시스템 모델의 컴퓨팅에서 생성된 임의의 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(401)는 프로세서를 통해 데이터를 추가로 처리할 수 있다.
도 5는 내장 파워 앰프에 의해 차량 RNC를 위한 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 시뮬레이션 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 5를 참조하면, 내장 파워 앰프(501)는 ACC 데이터 및 MIC 데이터를 저장하기 위한 메모리(5011)(예컨대, SD 메모리 카드), 디지털 신호 프로세서(DSP)(5012), 및 슬레이브 A2B 칩(A2B(S))(5013)을 포함할 수 있다. RNC 파워 앰프(502)는 마스터 A2B 칩(A2B(M))(5021) 및 디지털 신호 프로세서 DSP(5022)를 포함한다. 예를 들어, 내장 파워 앰프(501)의 디지털 신호 프로세서 DSP(5012)는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 도로 소음 상쇄 시뮬레이션 방법 및 시스템을 실행할 수 있다. RNC 파워 앰프(502)에 포함된 DSP(5021)는 RNC 알고리즘을 실행하는 데 사용될 수 있다. A2B(S)(5013) 및 A2B(M)(5021)를 통해, 내장 파워 앰프(501) 및 RNC 파워 앰프(502)는 A2B 버스를 통해 ACC 데이터, MIC 데이터 및 SPK 데이터를 직접 통신할 수 있다.
컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프로 구현된 차량 RNC 시뮬레이션 시스템이 실제 차량 환경의 도로 소음 상쇄 모델링을 구현하는 방법을 아래에서 소개한다. 도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 신호 흐름 시뮬레이션 모델의 개략도를 예시적으로 도시한다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 신호 흐름 시뮬레이션 모델은 데이터 스트림의 송신 제어를 사용하여 실제 차량 환경에서 도로 소음 상쇄의 신호 흐름을 시뮬레이션한다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, ACC 데이터와 MIC 데이터를 모델링하는 데 상이한 송신 모드가 사용된다. ACC 데이터는 A2B 채널로 직접 전송될 수 있다. 예를 들어, ACC 데이터는 A2B 채널의 ACC 데이터에 할당된 채널 ACC1_2, ACC3_4, … 및 ACC11_12로 직접 전송된다. MIC 데이터에 대하여, 이는 먼저 지연 모듈에서 지연되어야 한다. 지연 모듈은 도 6에 도시되어 있는 Dly1_2, Dly3_4, … 및 Dly7_8 모듈을 포함한다. 지연된 MIC 데이터는 예를 들어 도면에 도시되어 있는 바와 같이 Mix1_2, Mix3_4, … 및 Mix7_8 모듈과 같은 믹싱 모듈로 전송된다. 믹싱 모듈은 소음을 나타내는 MIC 데이터와 2차 경로를 통과하는 SPK 데이터를 가산하여 최종적으로 감소된 도로 소음, 즉, 차량에서 사람의 귀에 들리는 소음을 획득하는 가산기를 포함할 수 있다. 믹싱 모듈의 입력 데이터의 다른 경로는 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델에서 처리되는 스피커 데이터이다. 스피커 데이터 SPK1_2, SPK3_4, ... 및 SPK7_8은 A2B 채널을 통해 파워 앰프로부터 차량 도로 소음 시뮬레이션 시스템에 의해 수신된다. 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델은 아래에서 더 자세히 설명될 것이다. 그 후, 지연된 MIC 데이터는 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델에서 처리(예를 들어, 필터링)된 SPK 데이터와 혼합되고, 혼합된 데이터는 A2B 채널 사이에서 MIC 데이터에 할당된 채널 MIC1_2, MIC3_4, ... 및 MIC7_8에 대응적으로 송신된다. ACC 데이터 및 MIC 데이터는, 예를 들어, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 미리 저장된 데이터일 수 있다. 데이터는 실제 차량 주행 환경에서 파워 앰프를 통해 수집된 데이터일 수 있다. 예를 들어, 파워 앰프는 예를 들어, 48kHz의 샘플링 레이트로 ACC 데이터 및 MIC 데이터를 수집할 수 있다.
상기 신호 흐름 시뮬레이션 프로세스에서 지연 모듈의 지연 보상에 대해서는 도 7을 참조하여 아래에 추가로 설명될 것이다. 도 7은 실제 차량 환경에서의 지연의 개략도를 예시적으로 도시한다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, ACC 신호와 MIC 입력 사이의 지연은
Figure pat00001
로 표시되고, SPK 신호와 MIC 입력 사이의 지연은
Figure pat00002
로 표시된다.
Figure pat00003
인 경우에만 실제 차량의 RNC가 올바르게 작동할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시예에서 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 대해, ACC 데이터의 송신과 MIC 데이터의 송신 사이의 지연은
Figure pat00004
로 표현된다. 여기서,
Figure pat00005
은 도 6의 MIC 데이터를 지연시키는 지연 모듈에서 사용되는 지연 보상이다. SPK 데이터와 MIC 데이터 사이의 지연은
Figure pat00006
로 표현되며, 여기서
Figure pat00007
은 마이크 채널 지연이다. 컴퓨팅 장치에 기초한 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템에 대해,
Figure pat00008
는 주로 USB2A2B 변환 인터페이스 장치의 ASIO 출력 지연으로 고려된다. 내장 파워 앰프를 기초로 하는 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템에 대해,
Figure pat00009
의 값은 매우 작고 주로 A2B 채널 지연이다. MIC 신호에 대한 보상 지연
Figure pat00010
을 설정하면, 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템의 RNC가 정상적으로 작동할 수 있다. 즉,
Figure pat00011
을 설정하면 다음 조건이 만족될 때 시뮬레이션 테스트 시스템의 시뮬레이션 RNC가 정상적으로 작동할 수 있고:
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
은 차량 RNC 시뮬레이션 시스템이 컴퓨팅 장치에 의해 구현되는지 아니면 내장 파워 앰프에 의해 구현되는지 여부에 기초하여 선택적으로 설정될 수 있다.
차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서, 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델을 구성하는 방법은 도 8을 참조하여 아래에 상세히 설명될 것이다. 일반적으로, RNC 파워 앰프는 RNC에서 처리된 샘플링 레이트로 차량의 2차 경로를 계산할 수 있다. 원리 설명을 용이하게 하기 위해 다음 설명에서는 48kHz의 샘플링 레이트를 사용하는 시뮬레이션 테스트 시스템을 예로 사용한다. 본 기술 분야의 숙련자는 예를 들어 48kHz 이외의 실시간 샘플링 레이트로 데이터를 송신하기 위해 A2B 버스를 사용하여 실제 동작 요구 사항에 따라 시뮬레이션 테스트 시스템에 대해 상이한 데이터 샘플링 레이트를 선택할 수 있음을 이해할 수 있다. 48kHz의 샘플링 레이트를 사용하여 차량내 RNC 시뮬레이션 시스템을 설정하는 경우, RNC 처리 샘플링 레이트는 일반적으로 48kHz 미만이다.
도 8은 차량의 RNC 파워 앰프에서 수행되는 차량 2차 경로 컴퓨팅 원리의 개략도를 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 스피커측의 입력 신호 x(n)는 업샘플링 모듈, 안티-애일리어스 필터 모듈 및 SPK 이득 모듈을 통과한 후에 스피커로 진입하고, 마이크측의 출력은 MIC 이득 모듈, 안티-애일리어스 필터 모듈, 다운샘플링 모듈을 순차적으로 통과하고 최종적으로 y(n)가 출력 신호로 출력된다. 차량 2차 경로(2차 경로의 전달 함수라고도 지칭됨), 즉, 스피커-마이크 전달 함수는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pat00014
Y(k) 및 X(k)는 각각 입력 신호 x(n) 및 출력 신호 y(n)의 푸리에 변환이다. 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델을 구축할 때, 마이크에 대한 스피커로부터의 주파수 응답, 즉, 전달 함수도 채택할 필요가 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델은 다음 공식으로 설정될 수 있는 차량 2차 경로 컴퓨팅 원리에 기초하고:
Figure pat00015
여기서,
Figure pat00016
는 안티-애일리어스 필터의 주파수 응답이다. 이때, 차량의 2차 경로는 RNC 처리의 샘플링 레이트에서 계산된다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 예시적 설명에서 RNC 처리 샘플링 레이트는 48kHz 미만이고, 모델링 및 시뮬레이션을 위한 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 사용되는 샘플링 레이트는 예를 들어 48kHz이다. 따라서, 추가 샘플링 레이트 변환 처리가 필요하다. 다음 샘플링 레이트 변환을 사용하여, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 사용되는 48kHz 샘플링 레이트에서 차량 2차 경로(즉, 스피커-마이크 전달 함수)를 획득할 수 있으며:
Figure pat00017
여기서,
Figure pat00018
은 48kHz와 같은 차량 도로 소음 상쇄 시뮬레이션 시스템의 샘플링 레이트이고,
Figure pat00019
는 48kHz 미만의 샘플링 레이트와 같은 RNC 처리의 샘플링 레이트이다.
따라서, 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 적절한 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델 데이터를 획득한다. 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델에 대한 데이터는 시뮬레이션 시스템에서 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델을 구성하기 위해 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 로딩된다.
차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 차량 2차 경로 시뮬레이션 모델의 시뮬레이션 효과를 검증하기 위해 RNC 파워 앰프를 사용하여 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에서 차량 2차 경로를 측정할 수 있다. 도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC용 시뮬레이션 테스트 시스템의 2차 경로 모델에 의해 생성된 2차 경로 데이터 결과와 실제 차량 환경에서 2차 경로 데이터 결과 사이의 비교에 대한 개략도를 예시적으로 도시한다. 비교 도면은 비교를 위한 예로 MIC1에 대한 SPK1의 응답을 사용한다. 도 8의 비교 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 시뮬레이션 시스템의 2차 경로 결과는 실제 차량에서 측정된 2차 경로 결과와 높은 적합도를 갖는다.
도 10 및 도 11은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 A2B 하류 및 업링크 채널의 채널 맵핑/할당의 개략도를 각각 예시적으로 도시한다. 도 10은 컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프에서 RNC 파워 앰프로의 A2B 채널, 즉, 하류 채널에 포함된 ACC 데이터 및 MIC 데이터 분포를 도시한다. 도 11은 RNC 파워 앰프에서 컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프로의 A2B 채널, 즉, 상류 채널에 포함된 SPK 데이터 분포를 도시한다.
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 차량 RNC에 대한 시뮬레이션 테스트 시스템에 기초하여 획득된 RNC 결과의 시뮬레이션의 개략도를 도시한다. 예시를 위해, 도 12는 4개의 MIC 채널의 데이터 시뮬레이션의 개략도를 도시한다. 횡축의 값은 주파수(Hz)를 나타내고 종축의 값은 신호 진폭(dB)을 나타낸다. RNC 알고리즘 개발자를 위해, 본 개시의 시뮬레이션 시스템을 통해 직관적인 알고리즘 실행 결과 그래프를 획득할 수 있어 개발자가 검증 또는 추가 디버깅하는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 차량내 RNC용 시뮬레이션 테스트 시스템은 차량의 실제 주행 환경에서 RNC를 잘 시뮬레이션할 수 있으며, 따라서 RNC 개발자에게 추가적인 유연하고 효율적이며 저렴한 검증 및 디버깅 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, RNC 알고리즘을 새로운 플랫폼에 이식한 후, 개발자는 본 개시의 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템을 사용하여 실제 차량에서 테스트하기 전에 새로운 플랫폼에서 RNC가 정상적으로 작동하는지 검증할 수 있다. 또한, RNC 알고리즘 개발이나 RNC 디버깅 동안, 개발자는 매번 실제 차량에서 도로 테스트를 수행하는 대신 본 개시의 시뮬레이션 테스트 시스템을 사용하여 알고리즘 개선을 위한 다양한 시도 같은 다양한 아이디어를 시도할 수 있고, 이는 크게 시간을 절약하고 개발 효율성을 개선시킬 수 있다. 또한, 본 개시의 시뮬레이션 테스트 시스템은 파워 앰프의 하드웨어 구성요소에 직접 기초하여 시뮬레이션 환경을 설정한다. 개발자는 차량에서 여러 알고리즘 이식 및 테스트를 수행할 필요 없이 오프라인 상태에서 파워 앰프에서 실행되는 RNC 알고리즘을 직접 디버깅 및 검증할 수 있으므로 시간 비용과 도로 테스트 비용을 더욱 절약하고 개발 효율성을 개선시킬 수 있다. 동시에, 본 개시의 차량 RNC 시뮬레이션 테스트 시스템은 또한 실제 차량 환경에서 발생하는 문제를 재현할 수 있어 개발자가 신속하게 문제를 수정하게 도울 수 있다.
본 실시예의 다양한 양태는 시스템, 방법, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 양태는 완전한 하드웨어 실시예, 완전한 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 등을 포함함), 또는 소프트웨어와 하드웨어 실시예의 조합의 형태를 취할 수 있으며, 그 형태는 집합적으로 "모듈" 또는 "시스템"이라 지칭될 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 양태는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 구현되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 디바이스 또는 장치, 또는 앞서 설명한 항목의 임의의 적절한 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예(일부 목록)는 다음을 포함한다: 하나 이상의 배선을 사용한 전기적 연결, 휴대용 컴퓨터 디스크, 하드 디스크, RAM(random access memory), ROM(read-only memory), 소거 가능 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광 저장 장치, 자기 저장 장치, 또는 이들의 임의의 적절한 조합. 본 문서의 문맥에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 디바이스 또는 장치에 의해 사용되거나 명령어 실행 시스템, 디바이스 또는 장치와 관련하여 사용되는 프로그램을 포함 또는 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.
본 개시의 다양한 양태는 본 개시의 실시예에 따른 방법, 디바이스(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도/신호 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 앞서 설명되었다. 흐름도/신호 흐름도 및/또는 블록도의 각 블록과 흐름도/신호 흐름도 및/또는 블록도의 블록 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있음을 이해하여야 한다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 추가 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스의 프로세서에 제공되어 컴퓨터 또는 추가 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스의 프로세서에 의해 실행되는 명령어가 흐름도/신호 흐름도 및/또는 블록도의 하나 이상의 블록에 지정된 기능/동작을 구현할 수 있게 하는 기계를 생성할 수 있다. 이러한 프로세서는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 주문형 프로세서, 또는 필드 프로그램 가능 프로세서일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
첨부 도면의 신호 흐름도 및 블록도는 본 개시의 다양한 구현에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 실시예의 아키텍처, 기능 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여 신호 흐름도 또는 블록도의 각 블록은 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며 코드는 지정된 로직 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령어를 포함한다. 또한, 일부 대안적인 구현에서, 블록에 언급된 기능은 첨부 도면에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실제로 거의 동시에 실행되거나 관련된 기능에 따라 블록이 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한 블록도 및/또는 신호 흐름도의 각 블록 및 블록도 및/또는 신호 흐름도의 블록 조합은 특정 기능이나 동작을 실행할 수 있는 전용 하드웨어 기반 시스템 또는 전용 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
실시예의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 실시예의 적절한 수정 및 변경은 앞서 설명한 내용을 참조하여 구현되거나 실용적인 방법을 통해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 달리 표시되지 않는 한, 설명된 방법 중 하나 이상은 적절한 장치 및/또는 시스템의 조합에 의해 수행될 수 있다. 이 방법은 저장 명령어를 수행하기 위해 하나 이상의 추가적인 하드웨어 요소(예컨대, 저장 장치, 메모리, 회로 및 하드웨어 네트워크 인터페이스)와 함께 하나 이상의 로직 장치(예를 들어, 프로세서)를 사용하는 방식으로 수행될 수 있다. 방법 및 관련 동작은 또한 본 출원에서 설명된 순서 이외의 다양한 순서로 병렬적으로 및/또는 동시에 실행될 수 있다. 시스템은 본질적으로 예이며 추가 요소를 포함하고/하거나 요소를 생략할 수 있다. 본 개시의 주제는 개시된 다양한 방법 및 시스템 구성 및 다른 특징, 기능 및/또는 속성의 모든 신규하고 자명하지 않은 조합을 포함한다.
본 출원에서 사용될 때, 정관사 이후 단수 형태로 인용된 요소 또는 단계는 이러한 배제가 명시되지 않는 한 복수의 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로 이해하여야 한다. 더욱이, 본 개시의 "하나의 실시예" 또는 "일 예"에 대한 언급은 인용된 특징을 또한 포함하는 추가적인 실시예의 존재를 배제하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다. "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 식별자로만 사용되며 그 대상에 수치적 요구 사항이나 특정 위치 순서를 부여하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 범위 내에서 많은 실시예 및 구현이 가능함을 이해할 것이다. 구체적으로, 본 기술 분야의 숙련자는 상이한 실시예로부터 다양한 특징의 호환성을 인식할 것이다. 이들 기술 및 시스템이 특정 실시예 및 예의 문맥에서 개시되었지만, 이들 기술 및 시스템은 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 실시예 및/또는 용도 및 이의 명백한 수정으로 확장될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 차량 도로 소음 상쇄(RNC)를 위한 시뮬레이션 테스트 시스템에 있어서,
    차량 환경에서 RNC 시스템을 시뮬레이션하도록 구성된 차량 RNC 시뮬레이션 시스템; 및
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템과 통신하고 RNC 알고리즘을 실행하도록 구성된 파워 앰프를 포함하며,
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 가속도 신호를 나타내는 가속도 데이터와 마이크 신호를 나타내는 마이크 데이터를 상기 파워 앰프의 RNC 알고리즘에 대한 입력으로서 상기 파워 앰프에 송신하고, 상기 파워 앰프로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신하고,
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 2차 경로 시뮬레이션 모델과 신호 흐름 시뮬레이션 모델을 포함하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 2차 경로 시뮬레이션 모델은,
    상기 차량 환경에서 제1 데이터 샘플링 레이트에서 제1 2차 경로 데이터를 측정하는 단계;
    상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 제2 데이터 샘플링 레이트에서 제2 2차 경로 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 2차 경로 시뮬레이션 모델을 설정하기 위해 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 상기 제2 2차 경로 데이터를 로딩하는 단계를 통해 설정되는, 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 상기 제2 데이터 샘플링 레이트에서 상기 제2 2차 경로 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 측정에 사용된 스피커 이득, 마이크 이득, 및 필터 파라미터뿐만 아니라 상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 상기 제1 데이터 샘플링 레이트에서 제3 2차 경로 데이터를 계산하는 단계; 및
    샘플링 레이트 변환에 의해, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 대한 상기 제1 데이터 샘플링 레이트에서의 상기 제3 2차 경로 데이터를 상기 제2 데이터 샘플링 레이트에서의 상기 제2 2차 경로 데이터로 변환하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 데이터 샘플링 레이트는 상기 제2 데이터 샘플링 레이트 미만인, 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 A2B(Automotive Audio Bus)를 통해 상기 파워 앰프와 데이터 통신을 수행하는, 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프에서 구현되는, 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 흐름 시뮬레이션 모델은,
    상기 가속도 신호를 나타내는 상기 가속도 데이터를 A2B 채널로 직접 송신하는 단계;
    상기 마이크 신호를 나타내는 상기 마이크 데이터를 지연시키는 단계;
    상기 2차 경로 시뮬레이션 모델을 사용하여 상기 수신된 스피커 데이터를 처리하는 단계; 및
    상기 처리된 스피커 데이터와 상기 지연된 마이크 데이터를 혼합하고 상기 혼합된 데이터를 상기 A2B 채널로 송신하는 단계를 통해 설정되는, 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 지연시키는 단계는 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템이 컴퓨팅 장치에서 구현되는지 또는 내장 파워 앰프에서 구현되는지 여부에 기초하여 지연 보상을 결정하는 단계를 포함하는, 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 상기 가속도 데이터 및 상기 마이크 데이터를 포함하는 초기 데이터 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하는, 시스템.
  9. 차량 도로 소음 상쇄(RNC) 시뮬레이션을 위한 테스트 방법에 있어서,
    차량 환경에서 RNC 시스템을 시뮬레이션하도록 구성된 차량 RNC 시뮬레이션 시스템을 구성하는 단계; 및
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템과 통신하는 파워 앰프를 사용하여 RNC 알고리즘을 실행하는 단계를 포함하며,
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 가속도 신호를 나타내는 가속도 데이터와 마이크 신호를 나타내는 마이크 데이터를 상기 파워 앰프의 RNC 알고리즘에 대한 입력으로서 상기 파워 앰프에 송신하고, 상기 파워 앰프로부터 스피커 신호를 나타내는 스피커 데이터를 수신하고,
    상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 2차 경로 시뮬레이션 모델과 신호 흐름 시뮬레이션 모델을 포함하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 2차 경로 시뮬레이션 모델은,
    차량 환경에서 제1 데이터 샘플링 레이트에서 제1 2차 경로 데이터를 측정하는 단계;
    상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 제2 데이터 샘플링 레이트에서 제2 2차 경로 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 2차 경로 시뮬레이션 모델을 설정하기 위해 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 상기 제2 2차 경로 데이터를 로딩하는 단계를 통해 설정되는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 상기 제2 데이터 샘플링 레이트에서 상기 제2 2차 경로 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 측정에 사용된 스피커 이득, 마이크 이득, 및 필터 파라미터뿐만 아니라 상기 제1 2차 경로 데이터에 기초하여 상기 제1 데이터 샘플링 레이트에서 제3 2차 경로 데이터를 계산하는 단계; 및
    샘플링 레이트 변환에 의해, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템에 대한 상기 제1 데이터 샘플링 레이트에서의 상기 제3 2차 경로 데이터를 상기 제2 데이터 샘플링 레이트에서의 상기 제2 2차 경로 데이터로 변환하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 데이터 샘플링 레이트는 상기 제2 데이터 샘플링 레이트 미만인, 방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 A2B(Automotive Audio Bus)를 통해 상기 파워 앰프와 데이터 통신을 수행하는, 방법.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템은 컴퓨팅 장치 또는 내장 파워 앰프에서 구현되는, 방법.
  14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 흐름 시뮬레이션 모델은,
    상기 가속도 신호를 나타내는 상기 가속도 데이터를 A2B 채널로 직접 송신하는 단계;
    상기 마이크 신호를 나타내는 상기 마이크 데이터를 지연시키는 단계;
    상기 2차 경로 시뮬레이션 모델을 사용하여 상기 수신된 스피커 데이터를 처리하는 단계; 및
    상기 처리된 스피커 데이터와 상기 지연된 마이크 데이터를 혼합하고 상기 혼합된 데이터를 상기 A2B 채널로 송신하는 단계를 통해 설정되는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 지연시키는 단계는 상기 차량 RNC 시뮬레이션 시스템이 컴퓨팅 장치에서 구현되는지 또는 내장 파워 앰프에서 구현되는지 여부에 기초하여 지연 보상을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
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