KR20220165931A - An active noise control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 능동소음제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 머리 또는 귀로 반향파를 출력하여 소음상쇄효과를 극대화시키는 차량용 능동소음제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active noise control device for a vehicle, and more particularly, to an active noise control device for a vehicle that maximizes a noise canceling effect by outputting an echo to a driver's head or ear.
차량 운전 편의성을 높이기 위한 방편으로 차량 내 소음을 제거하기 위한 기술에 대한 연구가 활발하다. 한편, 차량의 연비 향상을 위해 차체의 무게를 줄이는 방법을 적용할 시 차량 외부 소음 및 차량 구동으로 인한 차량 자체 발생 소음(이하 차량 내외부 소음이라 칭함)의 운전석 내부로의 유입을 막기 위한 수동 감쇠 재료의 사용을 줄여야 하는 문제가 있다.As a way to increase vehicle driving convenience, research on technology for removing noise in a vehicle is active. On the other hand, when a method of reducing the weight of the vehicle body is applied to improve fuel efficiency of the vehicle, passive damping materials to prevent the inflow of noise outside the vehicle and noise generated by the vehicle itself (hereinafter referred to as vehicle interior and exterior noise) into the driver's seat There is a problem to reduce the use of .
이러한 차량 내외부 소음은 운전자의 운전 피로감을 유발하며 심한 경우 두통, 청각 장애 등을 유발하기도 하므로 차량 연비 향상만큼 해결해야 하는 중요 사안이다. 이를 위해 연비 효율 향상에 악영향을 주지 않으면서 차량 내외부 소음을 감소하기 위해 능동소음제어(ANC; active noise control) 기술을 차량에 적용하고 있다.Such noise inside and outside the vehicle causes driver fatigue and, in severe cases, causes headaches and hearing impairment. To this end, active noise control (ANC) technology is applied to vehicles in order to reduce noise inside and outside the vehicle without adversely affecting fuel efficiency.
한편, 차량 기능의 고도화로 인한 운전자의 기능 조작의 불편을 해소하기 위해 운전자 음성인식을 통한 차량 조작 및 제어를 가능하게 하는 기술이 개발 및 적용되고 있다. 관련하여 종래 차량 음성인식 관련 기술에서는 차량 내외부 소음과 운전자 음성을 동시에 입력받고 그 중에서 운전자 음성만을 추출하기 위해 복잡한 소프트웨어적 전처리 기술을 이용한다.On the other hand, in order to solve the driver's inconvenience in operating functions due to the advancement of vehicle functions, technologies enabling vehicle manipulation and control through driver voice recognition are being developed and applied. In relation to this, conventional technologies related to vehicle voice recognition use complex software pre-processing technology to receive both interior and exterior noise and driver's voice and extract only the driver's voice from among them.
그러나, 이러한 복잡한 소프트웨어적 전처리 기술로 인한 차량 제어 시스템의 부하 증가로 인해 다른 차량 응용 서비스에 대한 처리가 지연되는 문제가 발생할 수 있고, 따라서 음성인식 기반의 제어가 많아지는 근래의 자동차 환경에서는 차량 제어 시스템의 처리 지연은 차량 안전과 관련된 심각한 문제를 초래할 수 있다. 더욱이, 종래의 차량내 소음 저감 기술은 음성인식을 위한 것이 아니라 차량 내외부 전체적인 소음을 저감시켜 안락한 운전환경 제공을 위한 것이라서 음성인식률 향상에 별다른 도움이 되지 못하는 문제점이 있다.However, due to the increase in the load of the vehicle control system due to such complex software preprocessing technology, processing of other vehicle application services may be delayed. Therefore, in the recent automobile environment where voice recognition-based control is increased, vehicle control Processing delays in the system can cause serious problems related to vehicle safety. Moreover, the conventional in-vehicle noise reduction technology is not for voice recognition, but for providing a comfortable driving environment by reducing overall noise inside and outside the vehicle, so there is a problem in that it does not help to improve the voice recognition rate.
또한, 상기한 종래기술은 차량 안에 원하는 설치공간에 소음을 감지하는 센서를 설치하기 위하여 각 위치별 관계부서들과 협의가 필요하고, 차량에 장착되어 있는 스피커를 이용해야 하므로 스피커의 위치가 변경될 때마다 관계부서들과 협의하여 튜닝을 해야 하는 문제점이 있었다.In addition, the prior art described above requires consultation with relevant departments for each location in order to install a sensor for detecting noise in a desired installation space in a vehicle, and since the speaker installed in the vehicle must be used, the location of the speaker may be changed. There was a problem that tuning had to be done in consultation with the relevant departments each time.
또한, 종래기술은 센서와 제어기 사이를 연결하기 위한 전기선이 길어지면 소음 이외의 노이즈를 타거나 주변 사물과 접촉함에 따라 또 다른 노이즈를 야기시키거나 단선되는 등의 문제점이 있었다.In addition, in the prior art, if the electric wire for connecting the sensor and the controller is long, there is a problem such as causing another noise or being disconnected according to noise other than noise or contact with surrounding objects.
아울러, 차량에 착석된 운전자 및 탑승자의 머리 위치가 이동 및 고주파로 갈수록 파장이 짧아져 초기 세팅한 능동소음제어(ANC) 위치를 벗어나면 능동소음제어(ANC) 성능이 감소하므로 시트의 이동, 각도, 탑승자의 머리 위치를 고려하여 노이즈 캔슬링을 수행하는 기술개발이 필요하다.In addition, as the head position of the driver and occupant seated in the vehicle moves and the higher the frequency, the wavelength becomes shorter, and the performance of the active noise control (ANC) decreases when it is out of the initially set position, so the movement and angle of the seat However, it is necessary to develop technology that performs noise canceling in consideration of the occupant's head position.
(특허문헌 1) 공개특허공보 제10-2021-0019908호(2021.02.23.)(Patent Document 1) Patent Publication No. 10-2021-0019908 (2021.02.23.)
(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2020-0119940호(2020.10.21.)(Patent Document 2) Patent Publication No. 10-2020-0119940 (2020.10.21.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 머리위치 추정부에서 운전자의 머리위치 또는 귀위치를 추정하고 신호처리모듈이 소음센서부에서 측정된 차량소음 및 차량전체소음을 기반으로 반향파신호를 생성하며 제어부가 머리위치정보 또는 귀위치정보를 기반으로 운전자의 머리 또는 귀로 반향파가 출력되도록 음향출력부를 제어하는 차량용 능동소음제어장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problem is to estimate the position of the driver's head or ears in the head position estimation unit, and the signal processing module generates an echo signal based on the vehicle noise and the overall vehicle noise measured by the noise sensor unit. To provide an active noise control device for a vehicle in which a control unit controls a sound output unit so that an echo wave is output to the driver's head or ear based on head position information or ear position information.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 차량의 운전석시트에 착석한 운전자를 감지하여 운전자의 머리 위치 또는 귀 위치를 추정하고 상기 차량에 대한 차량소음, 상기 차량의 내부에서 발생하는 차량내외부소음 및 상기 차량소음을 포함하는 차량전체소음을 감지하여 차량소음신호 및 차량내외부소음신호를 생성하며 상기 차량내외부소음을 상쇄시키기 위한 반향파를 상기 추정된 머리위치로 출력하는 머리위치 추정모듈; 및 머리위치 추정모듈과 전기적으로 연결되고 상기 머리추정모듈로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 신호처리 한 반향파신호를 생성하여 상기 머리위치 추정모듈로 전송하는 신호처리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is to detect a driver seated in a driver's seat of a vehicle, estimate the driver's head position or ear position, and detect vehicle noise for the vehicle, inside and outside the vehicle generated inside the vehicle. a head position estimating module that detects noise and vehicle noise including the vehicle noise, generates a vehicle noise signal and vehicle interior/external noise signals, and outputs an echo wave to the estimated head position to cancel out the vehicle interior/external noise; and a signal processing module that is electrically connected to the head position estimating module and generates an echo signal obtained by processing the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal transmitted from the head position estimating module and transmits the signal to the head position estimating module. It provides an active noise control device for a vehicle, characterized in that it comprises.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 머리위치 추정모듈을 수용하는 헤드레스트 본체 및 상기 헤드레스트 본체의 하부에 형성되어 상기 운전석 시트의 상부와 탈착 가능한 한 쌍의 고정바를 포함하는 헤드레스트;를 더 포함하고, 상기 머리위치 추정모듈이 상기 헤드레스트에 적용되는 일체형인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a headrest body including a headrest body accommodating the head position estimation module and a pair of fixing bars formed on the lower portion of the headrest body and detachable from the upper portion of the driver's seat seat; further included. And, it may be characterized in that the head position estimation module is an integral type applied to the headrest.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 머리위치 추정모듈은, 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량의 자체에서 발생하는 상기 차량소음을 감지하여 상기 차량소음신호를 생성하는 한 쌍의 차량소음센서 및 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량전체소음을 감지하여 상기 차량전체소음신호를 생성하는 한 쌍의 에러센서를 포함하는 소음센서부;를 포함하고, 상기 한 쌍의 차량소음센서 및 상기 한 쌍의 에러센서는 상기 신호처리모듈로 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the head position estimation module includes at least a pair of vehicle noise sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the vehicle noise generated in the vehicle itself and generating the vehicle noise signal; A noise sensor unit including a pair of error sensors, a part of which is exposed to the outside and which detects the overall vehicle noise and generates the overall vehicle noise signal, wherein the pair of vehicle noise sensors and the pair of error sensors are included. The sensor may transmit the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal to the signal processing module.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 머리위치 추정모듈은, 상기 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 운전자의 머리를 향하여 초음파 또는 전자기파를 전송 및 수신하여 다수의 위치신호를 생성하며 소정거리 이격되는 행렬로 배열되는 다수의 위치센서부; 및 상기 다수의 위치센서부로부터 전송되는 상기 다수의 위치신호의 강도를 비교하여 상기 운전자의 머리위치를 추정한 머리위치정보를 생성하는 머리위치 추정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the head position estimating module, at least partially exposed to the outside facing the driver's head, transmits and receives ultrasonic waves or electromagnetic waves toward the driver's head to generate a plurality of position signals; A plurality of position sensor units arranged in a matrix spaced apart by a predetermined distance; and a head position estimator configured to generate head position information obtained by estimating the head position of the driver by comparing strengths of the plurality of position signals transmitted from the plurality of position sensor units.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 신호처리모듈은, 상기 한 쌍의 차량소음센서로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 한 쌍의 에러센서로부터 전송되는 상기 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부와 전기적으로 연결되어 상기 신호처리부로부터 전송되는 상기 대응신호를 필터링하여 상기 반향파신호를 생성하는 아날로그 필터부;를 포함하고, 상기 머리위치 추정모듈은, 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 운전자의 머리를 향하여 상기 반향파를 출력하는 한 쌍의 음향출력부; 및 상기 아날로그 필터부로부터 전송되는 상기 반향파신호에 따라 상기 한 쌍의 음향출력부의 동작을 제어하여 상기 머리위치정보를 기반으로 상기 반향파를 상기 운전자의 머리를 향하여 출력시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the signal processing module receives the vehicle noise signal transmitted from the pair of vehicle noise sensors and the total vehicle noise signal transmitted from the pair of error sensors to obtain the least square mean ( A signal processing unit that generates a corresponding signal by applying an LMS: Least Mean Square (LMS) algorithm; and an analog filter unit electrically connected to the signal processing unit and generating the echo signal by filtering the corresponding signal transmitted from the signal processing unit, wherein at least a part of the head position estimation module is exposed to the outside. a pair of sound output units outputting the echo waves toward the driver's head; and a controller for controlling the operation of the pair of sound output units according to the echo signal transmitted from the analog filter unit and outputting the echo wave toward the driver's head based on the head position information. that can be characterized.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 머리위치 추정모듈에 구비된 소음센서부 및 음향출력부를 수용하는 헤드레스트 본체 및 상기 헤드레스트 본체의 하부에 형성되어 상기 운전석 시트의 상부와 탈착 가능한 한 쌍의 고정바를 포함하는 헤드레스트; 및 상기 머리위치 추정모듈에 구비된 위치센서부, 머리위치 추정부 및 제어부를 수용하고 상기 한 쌍의 고정바에 탈착 가능한 탈착모듈;을 더 포함하고, 상기 소음센서부 및 상기 음향출력부가 상기 헤드레스트에 적용되고 상기 위치센서부, 상기 머리위치 추정부 및 상기 제어부가 상기 탈착모듈에 적용되는 분리형인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a headrest body accommodating the noise sensor unit and the sound output unit provided in the head position estimation module, and a pair of fixings formed on the lower portion of the headrest body and detachable from the upper portion of the driver's seat seat A headrest including a bar; and a detachable module accommodating a position sensor unit, a head position estimation unit, and a control unit provided in the head position estimation module and detachable from the pair of fixing bars, wherein the noise sensor unit and the sound output unit are included in the headrest. and the position sensor unit, the head position estimating unit, and the control unit may be of a separate type applied to the detachable module.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 소음센서부는, 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량의 자체에서 발생하는 상기 차량소음을 감지하여 상기 차량소음신호를 생성하는 한 쌍의 차량소음센서; 및 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량전체소음을 감지하여 상기 차량전체소음신호를 생성하는 한 쌍의 에러센서;를 포함하고, 상기 한 쌍의 차량소음센서 및 상기 한 쌍의 에러센서는 상기 신호처리모듈로 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the noise sensor unit includes: a pair of vehicle noise sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the vehicle noise generated from the vehicle itself and generating the vehicle noise signal; and a pair of error sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the overall vehicle noise and generating the overall vehicle noise signal, wherein the pair of vehicle noise sensors and the pair of error sensors transmit the signal It may be characterized in that the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal are transmitted to the processing module.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 위치센서부는, 상기 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 헤드레스트 본체와 상기 운전자의 후두부가 접하는 위치를 측정하여 좌표정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the position sensor unit is at least partially exposed to the outside so as to face the driver's head, and generates coordinate information by measuring a position where the headrest body and the back of the driver's head come into contact. can do.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 머리위치 추정부는 상기 위치센서부로부터 전송되는 상기 좌표정보를 역운동학(inverse kinematics) 알고리즘에 적용하여 상기 운전자의 귀 위치를 추정한 귀위치정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the head position estimator generates ear position information by estimating the position of the driver's ears by applying the coordinate information transmitted from the position sensor unit to an inverse kinematics algorithm. can be done with
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 역운동학 알고리즘은 표준체형의 성인을 기준으로 후두부에서 귀까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 상기 어깨와 시트까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 목의 평균길이, 표준체형의 성인을 기준으로 목에서 귀까지의 평균길이가 기저장되어 상기 운전자의 귀 위치를 추정하는데 활용되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the inverse kinematics algorithm is based on the average distance from the back of the head to the ears based on an adult of a standard body shape, the average distance from the shoulder to the seat based on an adult of a standard body shape, and an adult of a standard body shape It may be characterized in that the average length of the neck and the average length from the neck to the ears based on an adult of a standard body type are pre-stored and used to estimate the position of the driver's ears.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 신호처리부는 상기 한 쌍의 차량소음센서로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 한 쌍의 에러센서로부터 전송되는 상기 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the signal processing unit receives the vehicle noise signal transmitted from the pair of vehicle noise sensors and the total vehicle noise signal transmitted from the pair of error sensors to obtain a least square mean (LMS: Least Mean Square) algorithm may be applied to generate a corresponding signal.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 아날로그 필터부는 상기 신호처리부와 전기적으로 연결되어 상기 신호처리부로부터 전송되는 상기 대응신호를 필터링하여 상기 반향파신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the analog filter unit may be electrically connected to the signal processing unit to generate the echo signal by filtering the corresponding signal transmitted from the signal processing unit.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 음향출력부는 적어도 일부가 외부로 노출되어 상기 운전자의 귀를 향하여 상기 반향파를 출력하고, 상기 제어부는 상기 아날로그 필터부로부터 전송되는 상기 반향파신호에 따라 상기 한 쌍의 음향출력부의 동작을 제어하여 상기 귀위치정보를 기반으로 상기 반향파를 상기 운전자의 귀를 향하여 출력시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, at least a part of the pair of sound output units is exposed to the outside and outputs the echo waves toward the driver's ears, and the control unit responds to the echo signal transmitted from the analog filter unit. Accordingly, operations of the pair of sound output units may be controlled to output the echo waves toward the driver's ears based on the ear position information.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 머리위치 추정부에서 운전자의 머리위치 또는 귀위치를 추정하고 신호처리모듈이 소음센서부에서 측정된 차량소음 및 차량전체소음을 기반으로 반향파신호를 생성하며 제어부가 머리위치정보 또는 귀위치정보를 기반으로 운전자의 머리 또는 귀로 반향파가 출력되도록 음향출력부를 제어함으로써 소음상쇄효과를 극대화시킬 수 있다.The effect of the present invention according to the configuration as described above is that the head position estimation unit estimates the position of the driver's head or ears, and the signal processing module generates an echo signal based on the vehicle noise and the overall vehicle noise measured by the noise sensor unit. The noise canceling effect can be maximized by controlling the sound output unit so that the echo wave is output to the driver's head or ear based on head position information or ear position information.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 일방향에서의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 머리위치를 추정하기 위한 비퍼지화(defuzzification)를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 서로 다른 위치에 있는 다수의 위치센서부에서 서로 다른 센서 강도를 가지는 것을 나타나는 것을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 귀 위치를 추정하기 위한 역운동학(inverse kinematics)과 관련된 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 귀 위치를 추정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 9의 (a), (b)는 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자가 바라보는 방향을 적용한 역운동학(inverse kinematics) 알고리즘의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치의 소음상쇄를 시험하는 것을 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 11의 (a), (b)는 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치의 소음상쇄효과를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram showing an active noise control device for a vehicle according to first and second embodiments of the present invention.
2 is a block diagram showing an active noise control device for a vehicle according to first and second embodiments of the present invention.
3 is a perspective view from one direction showing an active noise control device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating defuzzification for estimating a driver's head position in a head position estimator provided in an active noise control device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
5 is a graph showing that a plurality of position sensor units at different positions provided in the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention have different sensor intensities.
6 is a perspective view from one direction showing an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
7 is a diagram related to inverse kinematics for estimating a driver's ear position in a head position estimator provided in an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating estimating a driver's ear position by a head position estimating unit provided in an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
9(a) and (b) are graphs showing simulation results of an inverse kinematics algorithm to which a driver's viewing direction is applied in the head position estimation unit provided in the active noise control device for a vehicle according to the second embodiment. to be.
10 is a perspective view from one direction illustrating a noise canceling test of the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention.
11(a) and (b) are graphs showing the noise canceling effect of the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, an active noise control device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .
도 1은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 개념도이다. 도 2는 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 블록도이다.1 is a conceptual diagram showing an active noise control device for a vehicle according to first and second embodiments of the present invention. 2 is a block diagram showing an active noise control device for a vehicle according to first and second embodiments of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)는 헤드레스트(100), 머리위치 추정모듈(200) 및 신호처리모듈(400)을 포함한다.1 and 2, an active
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)는 상기 머리위치 추정모듈(200)이 헤드레스트(100)에 적용되는 일체형인 것을 특징으로 한다.In addition, the active
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 일방향에서의 사시도이다.3 is a perspective view from one direction showing an active noise control device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 헤드레스트(100)는 헤드레스트 본체(110) 및 고정바(120)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the
헤드레스트 본체(110)는 차량에서 운전자가 착석하기 위한 운전자 시트의 상부에 위치하여 운전자의 머리를 지지한다. 이를 위한 헤드레스트 본체(110)는 운전자의 후두부와 상응하도록 아치형으로 형성되고, 운전자에게 쿠션감을 제공하도록 푹신한 재질로 구성될 수 있다.The
또한, 헤드레스트 본체(110)의 내부에는 고정바(120)의 적어도 일부가 수용된다.In addition, at least a portion of the fixing
상기한 헤드레스트 본체(110)는 머리위치 추정모듈(200)을 수용한다.The
고정바(120)는 헤드레스트 본체(110)의 하부에 형성되어 운전석 시트의 상부와 탈착 가능하다.The fixing
구체적으로 고정바(120)는 적어도 일부가 헤드레스트 본체(110)의 내부에 고정되고 나머지 일부가 헤드레스트 본체(110)의 외부로 노출된다.In detail, at least a part of the fixing
또한, 고정바(120)는 한 쌍으로 구성되어 운전석 시트의 상부에 삽입되고 탈착 가능한 구조를 가진다.In addition, the fixing
머리위치 추정모듈(200)은 차량의 운전석시트에 착석한 운전자를 감지하여 운전자의 머리 위치 또는 귀 위치를 추정한다.The head
보다 상세하게 머리위치 추정모듈(200)은 차량에 대한 차량소음, 차량의 내부에서 발생하는 차량내외부소음 및 차량소음을 포함하는 차량전체소음을 감지하여 차량소음신호 및 차량내외부소음신호를 생성하며 차량내외부소음을 상쇄시키기 위한 반향파를 추정된 머리위치로 출력한다.In more detail, the head
이를 위한 머리위치 추정모듈(200)은 소음센서부(210), 위치센서부(220), 머리위치 추정부(230), 음향출력부(240) 및 제어부(250)를 포함한다.The head
소음센서부(210)는 차량소음센서(211) 및 에러센서(212)를 포함한다.The
차량소음센서(211)는 적어도 일부가 외부로 노출되고 차량의 자체에서 발생하는 차량소음을 감지하여 차량소음신호를 생성한다.At least a part of the
또한, 차량소음센서(211)는 헤드레스트 본체(110)의 양측에 한 쌍으로 형성되며, 여기서 한 쌍의 차량소음센서(211)는 제1 차량소음센서(211a) 및 제2 차량소음센서(211b)이다.In addition, the
상기한 차량소음센서(211)는 제1 차량소음센서(211a) 및 제2 차량소음센서(211b)를 포함한다.The
제1 차량소음센서(211a)는 헤드레스트 본체(110)의 일측(=운전자의 일측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 차량에 대한 차량소음(=차량 자체에서 발생하는 소음으로서, 예시적으로 엔진, 에어컨, 히터 등과 같이 차량의 구성요소에서 발생하는 소음을 의미)을 측정한다.The first
제2 차량소음센서(211b)는 헤드레스트 본체(110)의 타측(=운전자의 타측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 차량에 대한 차량소음(=차량 자체에서 발생하는 소음으로서, 예시적으로 엔진, 에어컨, 히터 등과 같이 차량의 구성요소에서 발생하는 소음을 의미)을 측정한다.The second
에러센서(212)는 적어도 일부가 외부로 노출되고 차량전체소음을 감지하여 차량전체소음신호를 생성한다.At least a part of the
또한, 에러센서(212)는 제1, 2 차량소음센서(211a, 211b)와 인접한 헤드레스트 본체(110)의 양측에 한 쌍으로 형성되며, 여기서 한 쌍의 에러센서(212)는 제1 에러센서(212a) 및 제2 에러센서(212b)이다.In addition, the
상기한 에러센서(212)는 제1 에러센서(212a) 및 제2 에러센서(212b)를 포함한다.The
제1 에러센서(212a)는 제1 차량소음센서(211a)와 인접한 헤드레스트 본체(110)의 일측(=운전자의 일측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 차량에 대한 차량전체소음을 측정한다.The
여기서, 차량전체소음은 차량소음 및 차량내외부소음을 포함하며, 차량내외부소음은 차량소음을 제외한 모든 소음(=예시적으로 차량 내부에 착석한 사람들의 대화 소리, 움직임에 따른 소리, 차량의 주행 중에 발생하는 노면소음, 풍절음 등)을 포함한다.Here, the overall vehicle noise includes vehicle noise and vehicle interior and exterior noise, and vehicle interior and exterior noise includes all noises except vehicle noise (= exemplarily, the sound of conversations of people seated inside the vehicle, sound according to movement, and driving of the vehicle). generated road noise, wind noise, etc.).
제2 에러센서(212b)는 제2 차량소음센서(212b)와 인접한 헤드레스트 본체(110)의 타측(=운전자의 타측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 차량에 대한 차량전체소음을 측정한다.The
전술한 한 쌍의 차량소음센서(211a, 211b) 및 한 쌍의 에러센서(212a, 212b)는 신호처리모듈(400)로 차량소음신호 및 차량전체소음신호를 전송한다.The aforementioned pair of
도 3을 참조하면, 위치센서부(220)는 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출된다. 구체적으로 위치센서부(220)는 운전자의 후두부와 마주보도록 배치된다.Referring to FIG. 3 , at least a portion of the
보다 상세하게 위치센서부(220)는 소정거리 이격되는 행렬로 배열되도록 다수로 형성된다.In more detail, the
상기한 다수의 위치센서부(220)는 운전자의 머리를 향하여 초음파 또는 전자기파를 전송 및 수신하여 다수의 위치신호를 생성한다.The plurality of
이때, 다수의 위치센서부(220)는 서로 다른 위치에서 발생되는 초음파 또는 전자기파가 서로 평행하도록 운전자의 후두부를 향하여 전송한다.At this time, the plurality of
이에 따라 초음파 또는 전자기파는 다수의 위치센서부(220)로부터 다수의 운전자의 후두부까지의 거리 및 소요시간이 서로 다르므로 초음파 또는 전자기파에 대한 센서 강도도 서로 다르게 된다.Accordingly, since the ultrasonic waves or electromagnetic waves have different distances and required times from the plurality of
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 머리위치를 추정하기 위한 비퍼지화(defuzzification)를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 서로 다른 위치에 있는 다수의 위치센서부에서 서로 다른 센서 강도를 가지는 것을 나타나는 것을 나타낸 그래프이다.4 is a diagram illustrating defuzzification for estimating a driver's head position in a head position estimator provided in an active noise control device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention. 5 is a graph showing that a plurality of position sensor units at different positions provided in the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention have different sensor intensities.
도 4 및 도 5를 참조하면, 머리위치 추정부(230)는 다수의 위치센서부(220)로부터 전송되는 다수의 위치신호의 강도(=도 5의 센서 강도)를 비교하여 운전자의 머리위치를 추정한 머리위치정보를 생성한다.Referring to FIGS. 4 and 5 , the
예시적으로 도 3 및 도 5를 참조하면, (1, 1)에 위치한 제1 위치센서부(도 3에서 좌측 최하단), (1, 2)에 위치한 제2 위치센서부(도 3에서 좌측 중앙), (1, 3)에 위치한 제3 위치센서부(도 3에서 좌측 최상단)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 다른 위치신호의 강도를 가진다.Referring to FIGS. 3 and 5 exemplarily, the first position sensor unit located at (1, 1) (lowest left in FIG. 3) and the second position sensor unit located at (1, 2) (left center in FIG. 3) ), (1, 3), the third position sensor unit (upper left in FIG. 3) has different strengths of position signals as shown in FIG.
이때, 제3 위치센서부는 위치신호가 상대적으로 가장 강하고, 제1 위치센서부는 위치신호가 상대적으로 가장 약하다.At this time, the position signal of the third position sensor unit is relatively the strongest, and the position signal of the first position sensor unit is relatively weak.
상기한 결과는 (1, 3)에 위치한 제3 위치센서부와 대향하는 운전자의 후두부가 가장 근접해 있다는 것을 의미하고, (1, 1)에 위치한 제1 위치센서부와 대향하는 운전자의 후두부가 가장 멀리 있다는 것을 의미한다.The above result means that the back of the driver facing the third position sensor unit located at (1, 3) is the closest, and the back of the driver facing the first position sensor unit located at (1, 1) is the closest. means far away
상기한 바와 같이 머리위치 추정부(230)는 위치신호의 강도(=센서 강도)에 따라 운전자의 후두부가 어느 위치센서부와 근접한지를 감지하여 운전자의 머리위치를 추정한다.As described above, the head
음향출력부(240)는 적어도 일부가 외부로 노출되고 운전자의 머리를 향하여 반향파를 출력한다.At least a part of the
구체적으로 음향출력부(240)는 차량소음센서(211) 및 에러센서(212)와 인접하도록 헤드레스트 본체(110)의 양측에 한 쌍으로 배치된다.Specifically, the
상기한 음향출력부(240)는 제1 음향출력부(241) 및 제2 음향출력부(242)를 포함한다.The above
제1 음향출력부(241)는 제1 차량소음센서(211a) 및 제1 에러센서(212a)와 인접한 헤드레스트 본체(110)의 일측(=운전자의 일측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 반향파를 출력한다.The first
제2 음향출력부(242)는 제2 차량소음센서(211b) 및 제2 에러센서(212b)와 인접한 헤드레스트 본체(110)의 타측(=운전자의 타측에 위치한 귀와 인접)에 형성되어 반향파를 출력한다.The second
여기서, 반향파는 신호처리모듈(400)로부터 제어부(250)로 전송되는 반향파신호에 따라 생성된다.Here, the echo wave is generated according to the echo signal transmitted from the
제어부(250)는 후술되는 아날로그 필터부(410)로부터 전송되는 반향파신호에 따라 한 쌍의 음향출력부(241, 242)의 동작을 제어하여 머리위치정보를 기반으로 반향파를 운전자의 머리를 향하여 출력시킨다.The
신호처리모듈(400)은 머리위치 추정모듈(200)과 전기적으로 연결되고 머리추정모듈(200)로부터 전송되는 차량소음신호 및 차량전체소음신호를 신호처리 한 반향파신호를 생성하여 머리위치 추정모듈(200)로 전송한다.The
이를 위한 신호처리모듈(400)은 헤드레스트(100)의 내부에 수용되거나 차량의 내부에 장착될 수 있으며, 아날로그 필터부(410) 및 신호처리부(420)를 포함한다.The
아날로그 필터부(410)는 신호처리부(420)와 전기적으로 연결되어 신호처리부(420)로부터 전송되는 대응신호를 필터링하여 반향파신호를 생성한다.The
신호처리부(420)는 한 쌍의 차량소음센서(211a, 211b)로부터 전송되는 차량소음신호 및 한 쌍의 에러센서(212a, 212b)로부터 전송되는 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성한다.The
또한, 신호처리부(420)는 생성된 대응신호를 아날로그 필터부(410)로 전송한다.In addition, the
이하, 도 1, 도 2, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 설명하도록 하되, 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치와 공통적인 부분은 전술한 바를 참고하도록 하며, 다른 기술적 특징에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Make reference to the foregoing, and describe in detail other technical features.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.6 is a perspective view from one direction showing an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)는 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)보다 탈착모듈(300)을 더 포함하고, 소음센서부(210) 및 음향출력부(240)가 헤드레스트(100)에 적용되고 위치센서부(220), 머리위치 추정부(230) 및 제어부(250)가 탈착모듈(300)에 적용되는 분리형이라는 점에서 차이점이 있다.Active
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)는 헤드레스트(100), 머리위치 추정모듈(200), 탈착모듈(300) 및 신호처리모듈(400)을 포함한다.1, 2 and 6, an active
헤드레스트(100)는 머리위치 추정모듈(200)에 구비된 소음센서부(210) 및 음향출력부(240)를 수용하는 헤드레스트 본체(110) 및 헤드레스트 본체(110)의 하부에 형성되어 운전석 시트의 상부와 탈착 가능한 한 쌍의 고정바(120)를 포함한다.The
상기한 헤드레스트(100)는 소음센서부(210) 및 음향출력부(240)만 수용한다는 점에서 제1 실시예와 상이할 뿐, 그외 형상 및 결합관계는 제1 실시예와 동일하므로 전술한 바를 참고하도록 한다.The
소음센서부(210)는 적어도 일부가 외부로 노출되고 차량의 자체에서 발생하는 차량소음을 감지하여 차량소음신호를 생성하는 한 쌍의 차량소음센서(211a, 211b) 및 적어도 일부가 외부로 노출되고 차량전체소음을 감지하여 차량전체소음신호를 생성하는 한 쌍의 에러센서(212a, 212b)를 포함한다.The
상기한 한 쌍의 차량소음센서(211a, 211b) 및 한 쌍의 에러센서(212a, 212b)는 신호처리모듈(400)로 차량소음신호 및 차량전체소음신호를 전송하며, 이러한 소음센서부(210)는 제1 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 전술한 바를 참조하도록 한다.The pair of
위치센서부(220)는 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출되고 헤드레스트 본체(110)와 운전자의 후두부가 접하는 위치를 측정하여 좌표정보를 생성한다.At least a portion of the
또한, 위치센서부(220)는 생성된 좌표정보를 머리위치 추정부(230)로 전송한다.In addition, the
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 귀 위치를 추정하기 위한 역운동학(inverse kinematics)과 관련된 도면이다. 7 is a diagram related to inverse kinematics for estimating a driver's ear position in a head position estimator provided in an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
머리위치 추정부(230)는 위치센서부(220)로부터 전송되는 좌표정보를 역운동학(inverse kinematics) 알고리즘에 적용하여 운전자의 귀 위치를 추정한 귀위치정보를 생성한다.The
구체적으로 머리위치 추정부(230)는 도 7에 도시된 바와 같이 역운동학(inverse kinematics)을 이용하여 모델의 형상을 추정한다. Specifically, the
도 7에 도시된 l1은 운전자의 목길이, l2는 운전자의 머리길이, θ1은 지면 기준 목의 각도, θ2는 지면 기준 머리의 각도, x축은 차량의 좌우방향, y축은 차량의 높이방향, z축은 차량의 전후방향을 의미한다.7, l1 is the length of the driver's neck, l2 is the length of the driver's head, θ1 is the angle of the neck relative to the ground, θ2 is the angle of the head relative to the ground, the x-axis is the left and right direction of the vehicle, the y-axis is the height direction of the vehicle, z The axis refers to the forward and backward direction of the vehicle.
상기한 바와 관련하여 역운동학(inverse kinematics)을 이용하여 모델의 형상을 추정하기 위한 수학식은 아래와 같다.In relation to the above, the equation for estimating the shape of the model using inverse kinematics is as follows.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자의 귀 위치를 추정하는 것을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating estimating a driver's ear position by a head position estimating unit provided in an active noise control device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
또한, 역운동학 알고리즘은 도 8에 도시된 표준체형의 성인을 기준으로 후두부에서 귀까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 상기 어깨와 시트까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 목의 평균길이, 표준체형의 성인을 기준으로 목에서 귀까지의 평균길이가 기저장되어 운전자의 귀 위치를 추정하는데 활용된다.In addition, the inverse kinematics algorithm is based on the average distance from the back of the head to the ears based on the adult of the standard body shape shown in FIG. 8, the average distance from the shoulder to the seat based on the adult of the standard body shape, and the neck The average length from the neck to the ears based on the average length of the standard body type is pre-stored and used to estimate the position of the driver's ears.
상기한 바에 따른 머리위치 추정부(230)는 운전자의 귀위치에 대한 귀위치정보를 생성하여 제어부(250)로 전송한다.The
도 9의 (a), (b)는 제2 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치에 구비된 머리위치 추정부에서 운전자가 바라보는 방향을 적용한 역운동학(inverse kinematics) 알고리즘의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.9(a) and (b) are graphs showing simulation results of an inverse kinematics algorithm to which a driver's viewing direction is applied in the head position estimation unit provided in the active noise control device for a vehicle according to the second embodiment. to be.
상기한 머리위치 추정부(230)는 도 9의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 운전자가 위를 바라볼 경우와 운전자가 정면을 바라볼 경우에 운전자의 후두부(뒷통수) 및 귀에 대한 좌표를 추정할 수 있다.As shown in (a) and (b) of FIG. 9 , the
상기 한 쌍의 음향출력부(241, 242)는 적어도 일부가 외부로 노출되어 운전자의 귀를 향하여 상기 반향파를 출력함에 따라 차량소음 및 차량전체소음을 상쇄시켜 노이즈 캔슬링한다.At least a part of the pair of
추가적으로 제1, 2 음향출력부(241, 242)는 머리위치 추정부(230)로부터 운전자의 귀위치정보를 수신하고, 수신된 귀위치정보를 기반으로 운전자의 귀를 향하도록 회전할 수도 있다. 이를 위한 제1, 2 음향출력부(241, 242)는 틸팅 구조를 가질 수 있다.Additionally, the first and second
제어부(250)는 아날로그 필터부(410)로부터 전송되는 반향파신호에 따라 한 쌍의 음향출력부(241, 242)의 동작을 제어하여 귀위치정보를 기반으로 반향파를 운전자의 귀를 향하여 출력시킨다.The
이때, 제어부(250)는 귀위치정보를 기반으로 제1, 2 음향출력부(241, 242)가 운전자의 귀를 향하도록 회전하도록 제1, 2 음향출력부(241, 242)를 제어할 수도 있다.At this time, the
탈착모듈(300)은 머리위치 추정모듈(200)에 구비된 위치센서부(220), 머리위치 추정부(230) 및 제어부(250)를 수용하고 한 쌍의 고정바(120)에 탈착 가능하다.The
신호처리모듈(400)은 헤드레스트(100) 및 탈착모듈(300) 중 어느 하나에 수용되거나 차량의 내부에 장착될 수 있으며, 이러한 아날로그 필터부(410) 및 신호처리부(420)를 포함한다.The
아날로그 필터부(410)는 신호처리부(420)와 전기적으로 연결되어 신호처리부(420)로부터 전송되는 대응신호를 필터링하여 반향파신호를 생성한다.The
신호처리부(420)는 한 쌍의 차량소음센서(211a, 211b)로부터 전송되는 차량소음신호 및 한 쌍의 에러센서(212a, 212b)로부터 전송되는 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성한다.The
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치의 소음상쇄를 시험하는 것을 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.10 is a perspective view from one direction illustrating a noise canceling test of the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention.
노이즈 캔슬링을 시험하기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치(500)를 운전석 시트에 장착하고, 헤드레스트(100)의 양측에 운전자의 귀 위치를 성능평가하기 위한 마이크(10)를 설치하며 녹음된 소음을 출력하는 소음원(20)을 운전석 시트 주변에 배치한다.In order to test noise canceling, as shown in FIG. 10 , the vehicle active
도 11의 (a), (b)는 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치의 소음상쇄효과를 나타낸 그래프이다.11(a) and (b) are graphs showing the noise canceling effect of the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment.
도 10에 도시된 바에 따라 능동소음제어를 수행한 결과가 도 11의 (a), (b)에 도시되어 있다.Results of performing active noise control as shown in FIG. 10 are shown in FIGS. 11 (a) and (b).
구체적으로 도 11의 (a)는 운전자의 왼쪽 귀에 능동소음제어(ANC)를 수행했을 때 소음과 능동소음제어를 수행하지 않았을 때 소음을 도시하고, 도 11의 (b)는 운전자의 오른쪽 귀에 능동소음제어(ANC)를 수행했을 때 소음과 능동소음제어를 수행하지 않았을 때 소음을 도시한다.Specifically, FIG. 11 (a) shows noise when active noise control (ANC) is performed on the driver's left ear and noise when active noise control is not performed, and FIG. 11 (b) shows active noise control (ANC) on the driver's right ear. Noise when noise control (ANC) is performed and noise when active noise control is not performed are shown.
노이즈 캔슬링 시험은 총 3회에 걸쳐 진행하였다.The noise canceling test was conducted three times in total.
시험 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 능동소음제어장치를 동작시킬 경우, 능동소음제어를 하지 않을 경우보다 500Hz 이하 대역에서 최대 약 10db의 소음이 낮은 것을 확인할 수 있다.As a result of the test, it can be confirmed that when the active noise control device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention is operated, the noise is lower by up to about 10 db in a band of 500 Hz or less than when the active noise control is not performed.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 헤드레스트
110: 헤드레스트 본체
120: 고정바
200: 머리위치 추정모듈
210: 소음센서부
211: 차량소음센서
211a: 제1 차량소음센서
212b: 제2 차량소음센서
212: 에러센서
212a: 제1 에러센서
212b: 제2 에러센서
220: 위치센서부
230: 머리위치 추정부
240: 음향출력부
241: 제1 음향출력부
242: 제2 음향출력부
250: 제어부
300: 탈착모듈
400: 신호처리모듈
410: 아날로그 필터부
420: 신호처리부
500: 차량용 능동소음제어장치100: headrest
110: headrest body
120: fixed bar
200: head position estimation module
210: noise sensor unit
211: vehicle noise sensor
211a: first vehicle noise sensor
212b: second vehicle noise sensor
212: error sensor
212a: first error sensor
212b: second error sensor
220: position sensor unit
230: head position estimation unit
240: sound output unit
241: first sound output unit
242: second sound output unit
250: control unit
300: detachment module
400: signal processing module
410: analog filter unit
420: signal processing unit
500: vehicle active noise control device
Claims (13)
머리위치 추정모듈과 전기적으로 연결되고 상기 머리추정모듈로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 신호처리 한 반향파신호를 생성하여 상기 머리위치 추정모듈로 전송하는 신호처리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
Detects the driver sitting on the driver's seat of the vehicle, estimates the driver's head position or ear position, and detects vehicle noise for the vehicle, interior and exterior noise generated inside the vehicle, and overall vehicle noise including the vehicle noise a head position estimating module that generates a vehicle noise signal and a vehicle interior/external noise signal and outputs an echo wave to the estimated head position to cancel out the vehicle interior/external noise; and
A signal processing module that is electrically connected to the head position estimation module and generates an echo signal obtained by processing the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal transmitted from the head position estimation module and transmits the signal to the head position estimation module. Active noise control device for a vehicle, characterized in that to do.
상기 머리위치 추정모듈을 수용하는 헤드레스트 본체 및 상기 헤드레스트 본체의 하부에 형성되어 상기 운전석 시트의 상부와 탈착 가능한 한 쌍의 고정바를 포함하는 헤드레스트;를 더 포함하고,
상기 머리위치 추정모듈이 상기 헤드레스트에 적용되는 일체형인 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 1,
A headrest body including a headrest body accommodating the head position estimation module and a pair of fixing bars formed on a lower portion of the headrest body and detachable from an upper portion of the driver's seat seat;
The active noise control device for a vehicle, characterized in that the head position estimation module is an integral type applied to the headrest.
상기 머리위치 추정모듈은,
적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량의 자체에서 발생하는 상기 차량소음을 감지하여 상기 차량소음신호를 생성하는 한 쌍의 차량소음센서 및 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량전체소음을 감지하여 상기 차량전체소음신호를 생성하는 한 쌍의 에러센서를 포함하는 소음센서부;를 포함하고,
상기 한 쌍의 차량소음센서 및 상기 한 쌍의 에러센서는 상기 신호처리모듈로 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 2,
The head position estimation module,
A pair of vehicle noise sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the vehicle noise generated in the vehicle itself and generating the vehicle noise signal, and at least partially exposed to the outside and detecting the overall vehicle noise to generate the vehicle noise signal A noise sensor unit including a pair of error sensors for generating a total noise signal; including,
The vehicle active noise control device according to claim 1 , wherein the pair of vehicle noise sensors and the pair of error sensors transmit the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal to the signal processing module.
상기 머리위치 추정모듈은,
상기 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 운전자의 머리를 향하여 초음파 또는 전자기파를 전송 및 수신하여 다수의 위치신호를 생성하며 소정거리 이격되는 행렬로 배열되는 다수의 위치센서부; 및
상기 다수의 위치센서부로부터 전송되는 상기 다수의 위치신호의 강도를 비교하여 상기 운전자의 머리위치를 추정한 머리위치정보를 생성하는 머리위치 추정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 3,
The head position estimation module,
a plurality of position sensor units, at least partially exposed to the outside facing the driver's head, generating a plurality of position signals by transmitting and receiving ultrasonic waves or electromagnetic waves toward the driver's head, and arranged in a matrix spaced apart from each other by a predetermined distance; and
and a head position estimator configured to generate head position information obtained by estimating the head position of the driver by comparing intensities of the plurality of position signals transmitted from the plurality of position sensor units. Device.
상기 신호처리모듈은,
상기 한 쌍의 차량소음센서로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 한 쌍의 에러센서로부터 전송되는 상기 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성하는 신호처리부; 및
상기 신호처리부와 전기적으로 연결되어 상기 신호처리부로부터 전송되는 상기 대응신호를 필터링하여 상기 반향파신호를 생성하는 아날로그 필터부;를 포함하고,
상기 머리위치 추정모듈은,
적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 운전자의 머리를 향하여 상기 반향파를 출력하는 한 쌍의 음향출력부; 및
상기 아날로그 필터부로부터 전송되는 상기 반향파신호에 따라 상기 한 쌍의 음향출력부의 동작을 제어하여 상기 머리위치정보를 기반으로 상기 반향파를 상기 운전자의 머리를 향하여 출력시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 4,
The signal processing module,
The vehicle noise signal transmitted from the pair of vehicle noise sensors and the overall vehicle noise signal transmitted from the pair of error sensors are received and applied to a Least Mean Square (LMS) algorithm to generate a corresponding signal a signal processing unit to do; and
An analog filter unit electrically connected to the signal processing unit and generating the echo signal by filtering the corresponding signal transmitted from the signal processing unit;
The head position estimation module,
a pair of sound output units, at least partially exposed to the outside, outputting the echo waves toward the head of the driver; and
and a controller for controlling the operation of the pair of sound output units according to the echo signal transmitted from the analog filter unit and outputting the echo wave toward the driver's head based on the head position information. Characterized by active noise control device for vehicles.
상기 머리위치 추정모듈에 구비된 소음센서부 및 음향출력부를 수용하는 헤드레스트 본체 및 상기 헤드레스트 본체의 하부에 형성되어 상기 운전석 시트의 상부와 탈착 가능한 한 쌍의 고정바를 포함하는 헤드레스트; 및
상기 머리위치 추정모듈에 구비된 위치센서부, 머리위치 추정부 및 제어부를 수용하고 상기 한 쌍의 고정바에 탈착 가능한 탈착모듈;을 더 포함하고,
상기 소음센서부 및 상기 음향출력부가 상기 헤드레스트에 적용되고 상기 위치센서부, 상기 머리위치 추정부 및 상기 제어부가 상기 탈착모듈에 적용되는 분리형인 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 1,
a headrest body including a headrest body accommodating a noise sensor unit and an audio output unit provided in the head position estimation module, and a pair of fixing bars formed on the lower portion of the headrest body and detachable from the upper portion of the driver's seat seat; and
A detachable module accommodating a position sensor unit, a head position estimation unit, and a control unit provided in the head position estimation module and detachable from the pair of fixing bars;
The active noise control device for a vehicle according to claim 1 , wherein the noise sensor unit and the sound output unit are applied to the headrest, and the position sensor unit, the head position estimation unit, and the control unit are of a separate type applied to the detachable module.
상기 소음센서부는,
적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량의 자체에서 발생하는 상기 차량소음을 감지하여 상기 차량소음신호를 생성하는 한 쌍의 차량소음센서; 및
적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 차량전체소음을 감지하여 상기 차량전체소음신호를 생성하는 한 쌍의 에러센서;를 포함하고,
상기 한 쌍의 차량소음센서 및 상기 한 쌍의 에러센서는 상기 신호처리모듈로 상기 차량소음신호 및 상기 차량전체소음신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 6,
The noise sensor unit,
a pair of vehicle noise sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the vehicle noise generated in the vehicle itself and generating the vehicle noise signal; and
A pair of error sensors, at least partially exposed to the outside, detecting the overall vehicle noise and generating the overall vehicle noise signal;
The vehicle active noise control device according to claim 1 , wherein the pair of vehicle noise sensors and the pair of error sensors transmit the vehicle noise signal and the overall vehicle noise signal to the signal processing module.
상기 위치센서부는, 상기 운전자의 머리를 마주보도록 적어도 일부가 외부로 노출되고 상기 헤드레스트 본체와 상기 운전자의 후두부가 접하는 위치를 측정하여 좌표정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 7,
Wherein the position sensor unit is at least partially exposed to the outside to face the driver's head and generates coordinate information by measuring a position where the headrest main body and the back of the driver's head come into contact.
상기 머리위치 추정부는 상기 위치센서부로부터 전송되는 상기 좌표정보를 역운동학(inverse kinematics) 알고리즘에 적용하여 상기 운전자의 귀 위치를 추정한 귀위치정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 8,
The head position estimator generates ear position information by estimating the position of the driver's ears by applying an inverse kinematics algorithm to the coordinate information transmitted from the position sensor unit.
상기 역운동학 알고리즘은 표준체형의 성인을 기준으로 후두부에서 귀까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 상기 어깨와 시트까지의 평균거리, 표준체형의 성인을 기준으로 목의 평균길이, 표준체형의 성인을 기준으로 목에서 귀까지의 평균길이가 기저장되어 상기 운전자의 귀 위치를 추정하는데 활용되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 9,
The inverse kinematics algorithm is based on the average distance from the back of the head to the ears based on an adult of a standard body type, the average distance from the shoulder to the seat based on an adult of a standard body type, the average length of the neck based on an adult of a standard body type, and the standard body shape An active noise control device for a vehicle, characterized in that the average length from the neck to the ears of adults is pre-stored and used to estimate the position of the driver's ears.
상기 신호처리부는 상기 한 쌍의 차량소음센서로부터 전송되는 상기 차량소음신호 및 상기 한 쌍의 에러센서로부터 전송되는 상기 차량전체소음신호를 수신하여 최소 제곱 평균(LMS: Least Mean Square) 알고리즘에 적용시켜 대응신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 10,
The signal processing unit receives the vehicle noise signal transmitted from the pair of vehicle noise sensors and the total vehicle noise signal transmitted from the pair of error sensors, and applies them to a Least Mean Square (LMS) algorithm. An active noise control device for a vehicle, characterized in that for generating a corresponding signal.
상기 아날로그 필터부는 상기 신호처리부와 전기적으로 연결되어 상기 신호처리부로부터 전송되는 상기 대응신호를 필터링하여 상기 반향파신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.
According to claim 11,
The analog filter unit is electrically connected to the signal processing unit and generates the echo signal by filtering the corresponding signal transmitted from the signal processing unit.
상기 한 쌍의 음향출력부는 적어도 일부가 외부로 노출되어 상기 운전자의 귀를 향하여 상기 반향파를 출력하고,
상기 제어부는 상기 아날로그 필터부로부터 전송되는 상기 반향파신호에 따라 상기 한 쌍의 음향출력부의 동작을 제어하여 상기 귀위치정보를 기반으로 상기 반향파를 상기 운전자의 귀를 향하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 차량용 능동소음제어장치.According to claim 12,
At least a part of the pair of sound output units is exposed to the outside and outputs the echo waves toward the ears of the driver;
The control unit controls the operation of the pair of sound output units according to the echo signal transmitted from the analog filter unit and outputs the echo wave toward the driver's ears based on the ear position information. Active noise control device for vehicles.
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KR1020210074570A KR20220165931A (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | An active noise control device for vehicle |
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- 2021-06-09 KR KR1020210074570A patent/KR20220165931A/en not_active Application Discontinuation
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