WO2007048692A1 - Verfahren zum schätzen einer übertragungsfunktion mittels eines adaptiven algorithmus und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum schätzen einer übertragungsfunktion mittels eines adaptiven algorithmus und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2007048692A1
WO2007048692A1 PCT/EP2006/067107 EP2006067107W WO2007048692A1 WO 2007048692 A1 WO2007048692 A1 WO 2007048692A1 EP 2006067107 W EP2006067107 W EP 2006067107W WO 2007048692 A1 WO2007048692 A1 WO 2007048692A1
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Harry Bachmann
Sigmund Eggenberger
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    • G10K2210/30232—Transfer functions, e.g. impulse response

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1, an application of the method, a device for carrying out the method and a use of the device.
  • Noise sources are increasingly perceived as an environmental impact and are considered to reduce the quality of life.
  • noise reduction methods based on the principle of wave cancellation have already been proposed.
  • ANC Active Noise Canceling
  • the principle of Active Noise Canceling is based on the cancellation of sound waves due to interference. These interferences are generated by one or more electro-acoustic transducers, such as loudspeakers.
  • the signal radiated by the electro-acoustic transducers is calculated by means of a suitable algorithm and continuously corrected.
  • the basis for the calculation of the signal to be radiated by the electro-acoustic transducers is the information supplied by one or more sensors. These are on the one hand information about the nature of the signal to be minimized. For example, a microphone can be used for this purpose which detects the noise to be minimized. On the other hand, information about the remaining residual signal is needed. Again, microphones can be used.
  • LMS Least Mean Square
  • FxLMS FxLMS
  • NLMS NLMS
  • An algorithm for active noise reduction requires information from at least one sensor (for example a microphone), which determines the residual error - also referred to below as an error signal.
  • another sensor is provided that provides information about the nature of the signal to be minimized.
  • an adaptive noise reduction system requires one or more actuators (for example in the form of loudspeakers) to output the correction signal.
  • the information from the sensors must be converted by an analog / digital converter into a suitable format. After being processed by the algorithm, the signal from a Digital / analog converter converted back and transmitted to the actuators.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for the selective optimization of an adaptive algorithm which does not have the above disadvantages.
  • the filter unit is for example of the type band stop, low pass or high pass.
  • Bandstoppfilter (bandstop filter, notch filter, English: "notch filter”) are adequately described in the relevant literature.
  • a bandstop filter is also referred to as a tunable bandstop filter. This can z. B. in the
  • a method is provided which is particularly suitable for the selective optimization of adaptive algorithms, since signals desired by the method according to the invention can optionally be kept away from the adaptive process or be amplified. As a result, a targeted adaptability is obtained in an adaptive Ge Hursreduktionssystem.
  • An embodiment of the present invention is that a frequency response in the filter unit is set such that the estimated transfer function deviates from the actual transfer function.
  • a further embodiment variant of the present invention consists in that the condition for changing the signal (s) depends on the respective signal.
  • Another embodiment of the present invention is that several signals are changed simultaneously using different conditions.
  • a further embodiment of the present invention is that the characteristics of the on the Error signal acting notch filter (filter unit) is selected from a number of predefined functions.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the selective processing of wanted signals in all adaptive systems.
  • the subject of the present invention is a device which comprises the following features:
  • an adaptive processing unit for determining an estimated output signal, wherein the adaptive processing unit is subjected to an input signal
  • At least one filter unit in at least one of the following signal paths:
  • a further embodiment variant comprises means for selecting the characteristic of the filter unit from a number of predefined functions for the error signal and for the estimated output signal.
  • the filter unit has an adjustable characteristic.
  • Device is that means for determining a level or an average power of a signal are provided, these means are operatively connected to the respective filter unit.
  • a further embodiment variant of the device according to the invention consists in that the filter unit is contained in the signal path leading to the error signal.
  • a further embodiment variant of the device according to the invention is that means for simultaneously changing a plurality of signals are present using different conditions.
  • the device according to the invention is particularly suitable for active noise reduction, other uses are by no means excluded.
  • the device according to the invention is particularly suitable for the selective processing of wanted signals in all adaptive systems.
  • the present invention is based on
  • Fig. 1 is a simplified block diagram of the inventive device in a schematic
  • Fig. 2 shows a possible frequency response of a filter used in Fig. 1.
  • Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention in a schematic representation. It is a so-called adaptive
  • a sensor unit for example a microphone (not shown in FIG. 1), detects the input signal x to be minimized, which is supplied to a transmission path 1 with a transfer function H.
  • the transfer function H describes the acoustic behavior of the space R. In addition to the acoustic behavior, H is also present in the transfer function
  • the embodiment according to FIG. 1 further comprises a filter 3, which contains a model of the actual transfer function H, of an adaptive processing unit 4 and an addition unit 5, wherein the input signal x next to the microphone unit 1, as described above, both the filter 3 and the adaptive processing unit 4 is acted upon.
  • a filter 3 which contains a model of the actual transfer function H, of an adaptive processing unit 4 and an addition unit 5, wherein the input signal x next to the microphone unit 1, as described above, both the filter 3 and the adaptive processing unit 4 is acted upon.
  • an error signal e an actual output d of the transmission link 1 and an output y estimated by the filter 3 are added in the adding unit 5, the estimated output y being previously inverted to obtain the deviation of the two outputs d and y.
  • the error signal e is applied via the filter ⁇ of the adaptive processing unit 4, which controls the filter 3 such that the error signal e is minimal.
  • Fig. 1 corresponds to a system for active noise reduction. It is expressly stated that any number
  • Microphone units and speaker units are conceivable without leaving the inventive principle. Also, other converter units are conceivable instead of the microphone units and / or the speaker units.
  • “Secondary Path” which is used in active noise reduction systems to simulate system properties.
  • “offline” modeling the characteristics of the system, including the room to be monitored, are determined by injecting white noise into the room and detecting it by a sensor - usually a microphone is used for this purpose.
  • the signal path leading to the error signal e can now be modified, which is made possible with the aid of a filter unit 6 having a predeterminable frequency response.
  • the frequency response of the filter unit 6 is chosen such that those frequency components are suppressed in the error signal e, which should not be eliminated in space 1. Conversely, those frequency components in the error signal e are not to be suppressed by the filter unit 6, which are as far as possible eliminated in the space 1, but at least greatly reduced.
  • the configuration of the filter unit 6 then makes sense if either a certain noise needs to be amplified, and thus the active noise reduction system attenuates these frequencies better, or if certain frequencies are to be attenuated, thus making the active noise reduction system less sensitive to these frequencies.
  • the engine noise in the vehicle interior is audible (at best, to an advantageous extent).
  • the rolling noise of the wheels should be eliminated as possible.
  • the frequency response of the filter unit 6 or its transfer function is selected such that the frequency ranges in which the engine noise is contained, are suppressed accordingly.
  • these noises are not taken into account in the adaptive setting in the adaptive processing unit 4, thus eliminating the elimination of these noises inside the car.
  • the rolling-off noises which are to be completely eliminated must not be changed in the filter unit 6, because only in this way is it possible to eliminate as completely as possible the interior of the car.
  • the engine noise a certain background noise, originating from the engine, is often desired in order to give the driver the impression of a powerful engine.
  • the engine is no longer audible as possible, but rather the engine should be perceptible to the driver by means of the most advantageous possible acoustic impression.
  • the invention is thus not limited to the ability to lower a level of noise by a certain amount in the car interior, but the noise that should be audible at least partially inside the car, can also be modified after a template, so that the sound inside the car as advantageous as possible (as powerful, low frequency or the like.) Is.
  • the filter unit 6 can be set in advance to suppress these frequency components. Thus, there is no acoustic extinction inside the vehicle by the activity of the active noise reduction system.
  • the present invention is not limited to the application in a vehicle.
  • the invention also has a very desirable smoothing effect with rapid
  • FIG. 2 shows a possible frequency response of a transfer function w of the filter unit 6. Accordingly, attenuation of the error signal e occurs in a first frequency range 8 and in a second frequency range
  • Frequency range 10 is an increase of the error signal e. Accordingly, noises in the first frequency range 8 are not reduced by the active noise reduction system, while the noise in the second frequency range 10 is within the scope of the active Noise reduction system can be eliminated or at least reduced.
  • the filter unit 6 is not contained in the signal path leading to the error signal e, but is contained in a signal path carrying the estimated output signal y or in a signal path carrying the actual output signal d.
  • a plurality of filter units are provided, in all mentioned signal paths or in at least two of the mentioned signal paths.

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Abstract

Eine unbekannte Übertragungsfunktion (H) wird geschätzt, die ein Eingangssignal (x) und ein tatsächliches Ausgangssignal (d) aufweist. Die Erfindung besteht darin, dass ein geschätztes Ausgangssignal (y) unter Verwendung des Eingangssignals (x) mittels eines adaptiven Prozesses (2) erzeugt wird, dass ein Fehlersignal (e) aus dem tatsächlichen Ausgangssignal (d) und dem geschätzten Ausgangssignal (y) erzeugt wird und dass der adaptive Prozess (2) aufgrund des Fehlersignals (e) verbessert wird, wobei in Abhängigkeit mindestens einer Bedingung der das Fehlersignal (e) führende Signalpfad mittels einem Filter verändert wird. Damit können adaptive Prozesse bzw. Algorithmen wesentlich optimiert werden. Ferner sind eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie eine Verwendung der Vorrichtung angegeben.

Description

VERFAHREN ZXJM SCHÄTZEN EINER ÜBERTRAGTJNGSFUNKTION MITTELS EINES ADAPTIVEN ALGORITHMUS UND EINE VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung.
Lärmquellen werden zunehmend als Umweltbelastung wahrgenommen und gelten als Verminderung der Lebensqualität. Da sich Lärmquellen häufig jedoch nicht vermeiden lassen, wurden bereits Verfahren zur Geräuschreduktion vorgeschlagen, die auf dem Prinzip der Wellenauslöschung basieren.
Das Prinzip der aktiven Geräuschreduktion (ANC oder "Active Noise Cancelling") beruht auf der Auslöschung von Schallwellen durch Interferenzen. Diese Interferenzen werden von einem oder mehreren elektro-akustischen Wandlern, beispielsweise von Lautsprechern, erzeugt. Das von den elektro-akustischen Wandlern abgestrahlte Signal wird mittels eines dazu geeigneten Algorithmus berechnet und laufend korrigiert. Als Grundlage für die Berechnung des von den elektro-akustischen Wandlern auszustrahlenden Signals dienen die von einem oder mehreren Sensoren gelieferten Informationen. Dies sind zum einen Informationen über die Beschaffenheit des zu minimierenden Signals. Hierzu kann zum Beispiel ein Mikrofon verwendet werden, welches das zu minimierende Geräusch erfasst. Zum anderen werden aber auch Informationen über das verbleibende Restsignal benötigt. Auch hierzu können Mikrophone verwendet werden.
Das bei aktiver Geräuschreduktion angewendete grundlegende Prinzip wurde von Dr. Paul Lueg in einer Patentschrift aus dem Jahr 1935 und der Offenlegungsnummer AT-141 998 B beschrieben. Durch diese Druckschrift ist offenbart, wie Lärm in einer Röhre mittels Erzeugung eines Signals mit entgegen gesetzter Phasenlage ausgelöscht werden kann.
Weiterentwicklungen führten zu einer Reihe von spezifischen Algorithmen, wie zum Beispiel der LMS (Least Mean Square) und verwandte Algorithmen wie der FxLMS oder der NLMS.
Ein Algorithmus zur aktiven Geräuschreduktion benötigt Informationen von mindestens einem Sensor (zum Beispiel einem Mikrophon) , welcher den Restfehler - im Folgenden auch etwa als Fehlersignal bezeichnet - ermittelt. Je nach Anwendung und verwendetem Algorithmus kommt ein weiterer Sensor dazu, der Informationen über die Beschaffenheit des zu minimierenden Signals liefert. Ferner benötigt ein adaptives Geräuschreduktionssystem einen oder mehrere Aktuatoren (zum Beispiel in der Form von Lautsprechern) zur Ausgabe des Korrektursignals. Die Informationen der Sensoren müssen von einem Analog/Digital-Wandler in ein entsprechendes Format umgewandelt werden. Nach der Bearbeitung durch den Algorithmus wird das Signal von einem Digital/Analog-Wandler zurückgewandelt und an die Aktuatoren übermittelt.
Die Auslöschung von Schallwellen erfolgt nun unabhängig davon, ob es sich dabei um Quellen handelt, die wir als
Geräusche empfinden und somit minimiert werden sollen, oder aber um solche Signale, welche von dieser Auslöschung auszunehmen sind. Es sind auch Fälle denkbar, bei denen eine Auslöschung in einzelnen Bereichen nicht nur störend ist, sondern, wie im Falle einer akustischen Ankündigung von Gefahren zum Beispiel durch eine Alarmsirene, sogar das Gegenteil bewirken und somit nachteilig sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selektiven Optimierung eines adaptiven Algorithmus anzugeben, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, eine Anwendung des Verfahrens, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Ein Verfahren zur selektiven Verarbeitung eines mittels einem adaptiven Algorithmus zu bearbeitenden Nutzsignals, mit Hilfe dessen eine unbekannte Übertragungsfunktion geschätzt wird, die ein Eingangssignal und ein tatsächliches Ausgangssignal aufweisen, wird angegeben, wobei das Verfahren darin besteht,
- dass ein geschätztes Ausgangssignal unter Verwendung des Eingangssignals und einer geschätzten Übertragungsfunktion erzeugt wird,
- dass ein Fehlersignal aus dem tatsächlichen Ausgangssignal und dem geschätzten Ausgangssignal erzeugt wird und
- dass ein adaptiver Prozess die geschätzte Übertragungsfunktion derart verändert, dass das
Fehlersignal minimal ist.
Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass mindestens eines der folgenden Signale in Abhängigkeit mindestens einer vorgebbaren Bedingung mittels einer Filtereinheit verändert wird:
- das Fehlersignal;
- das geschätzte Ausgangssignal;
- das tatsächliche Ausgangssignal.
Die Filtereinheit ist beispielsweise vom Typ Bandstopp, Tiefpass oder Hochpass. Bandstoppfilter (Bandsperre, Kerbfilter; Englisch: "notch filter") sind in der einschlägigen Literatur hinreichend beschrieben. Ein Bandstoppfilter wird auch als eine durchstimmbare Bandsperre bezeichnet. Damit können z. B. in der
Musiktechnik unerwünschte Rückkopplungen unterdrückt werden, indem der Signalpegel auf der entsprechenden Frequenz abgesenkt wird und dadurch Signalanteile aus einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt werden. In einer weiteren bekannten Anwendung eines Bandstoppfilters lassen sich Störungen fester Frequenz, wie beispielsweise die Störungen der Netzfrequenz oder die Einstrahlung von Rundfunksendern, aus dem Signal mehr oder weniger wirkungsvoll entfernen.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren mit einer Filtereinheit wird ein Verfahren geschaffen, das sich zum selektiven Optimieren von adaptiven Algorithmen besonders eignet, können doch mit dem erfindungsgemässen Verfahren erwünschte Signale wahlweise aus dem adaptiven Prozess ferngehalten oder aber verstärkt werden. Hierdurch wird eine gezielte Anpassbarkeit bei einem adaptiven Gerausehreduktionssystem erhalten.
Eine Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Frequenzgang in der Filtereinheit derart eingestellt wird, dass die geschätzte Übertragungsfunktion von der tatsächlichen Übertragungsfunktion abweicht.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Bedingung zur Veränderung des bzw. der Signale vom jeweiligen Signal abhängig ist.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mehrere Signale unter Anwendung von verschiedenen Bedingungen gleichzeitig verändert werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Charakteristik des auf das Fehlersignal wirkenden Notch-Filters (Filtereinheit) aus einer Anzahl vordefinierter Funktionen wählbar ist.
Auch wenn sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders zur aktiven Geräuschreduktion eignet, sind andere
Anwendungen keinesfalls ausgeschlossen. Im Gegenteil: Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich bei allen adaptiven Systemen vorzüglich zur selektiven Verarbeitung von Nutzsignalen.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, welche die folgenden Merkmale umfasst:
- eine adaptive Verarbeitungseinheit zur Bestimmung eines geschätzten Ausgangssignals, wobei der adaptiven Verarbeitungseinheit ein Eingangssignal beaufschlagt ist,
- Mittel zum Bestimmen eines Fehlersignals aus einem tatsächlichen Ausgangssignal und dem geschätzten Ausgangssignal, wobei das Fehlersignal der adaptiven Verarbeitungseinheit zugeführt ist, und
- mindestens eine Filtereinheit in mindestens einem der folgenden Signalpfade:
- ein das Fehlersignal führender Signalpfad; - ein das geschätzte Ausgangssignal führender
Signalpfad;
- ein das tatsächliche Ausgangssignal führender Signalpfad. Eine weitere Ausführungsvariante umfasst Mittel zur Auswahl der Charakteristik der Filtereinheit aus einer Anzahl vordefinierter Funktionen für das Fehlersignal und für das geschätzte Ausgangssignal.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Filtereinheit eine einstellbare Charakteristik auf.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen
Vorrichtung besteht darin, dass Mittel zum Bestimmen eines Pegels oder einer mittleren Leistung eines Signals vorgesehen sind, wobei diese Mittel mit der jeweiligen Filtereinheit wirkverbunden sind.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die Filtereinheit im das Fehlersignal führenden Signalpfad enthalten ist.
Schliesslich besteht eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung darin, dass Mittel zum gleichzeitigen Ändern von mehreren Signale unter Anwendung von verschiedenen Bedingungen vorhanden sind.
Auch wenn sich die erfindungsgemässe Vorrichtung besonders zur aktiven Geräuschreduktion eignet, sind andere Verwendungen keinesfalls ausgeschlossen. Im Gegenteil: Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich bei allen adaptiven Systemen vorzüglich zur selektiven Verarbeitung von Nutzsignalen. Die vorliegende Erfindung wird anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen im Folgenden weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm der erfindungsgemässen Vorrichtung in schematischer
Darstellung und
Fig. 2 einen möglichen Frequenzgang eines in Fig. 1 verwendeten Filters.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung. Es handelt sich um ein so genanntes adaptives
Geräuschreduktionssystem (ANC - Adaptive Noise Canceller) , mit Hilfe dessen ein Störgeräusch in einem Raum unter Anwendung des Prinzips der Signalauslöschung eliminiert bzw. zumindest reduziert wird. Eine Sensoreinheit, beispielsweise ein Mikrofon (in Fig. 1 nicht dargestellt), erfasst das zu minimierende Eingangssignal x, das einer Übertragungsstrecke 1 mit einer Übertragungsfunktion H zugeführt wird. Die Übertragungsfunktion H beschreibt das akustische Verhalten des Raumes R. Neben dem akustischen Verhalten sind in der Übertragungsfunktion H auch
Übertragungscharakteristiken der verwendeten Komponenten, wie der Mikrophoneinheit und der Lautsprechereinheit, enthalten. Die Ausführungsvariante gemäss Fig. 1 besteht ferner aus einem Filter 3, in dem ein Modell der tatsächlichen Übertragungsfunktion H enthalten ist, aus einer adaptiven Verarbeitungseinheit 4 und einer Additionseinheit 5, wobei das Eingangssignal x neben der Mikrophoneinheit 1 , wie oben beschrieben, sowohl dem Filter 3 als auch der adaptiven Verarbeitungseinheit 4 beaufschlagt ist. Zur Bildung eines Fehlersignals e wird ein tatsächliches Ausgangssignal d der Übertragungsstrecke 1 und ein vom Filter 3 geschätztes Ausgangssignal y in der Additionseinheit 5 addiert, wobei das geschätzte Ausgangssignal y vorab invertiert wird, um die Abweichung der beiden Ausgangssignale d und y zu erhalten. Das Fehlersignal e wird über das Filter β der adaptiven Verarbeitungseinheit 4 beaufschlagt, welche das Filter 3 derart steuert, dass das Fehlersignal e minimal ist .
Es wird darauf hingewiesen, dass Fig. 1 einem System zur aktiven Geräuschreduktion entspricht. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine beliebige Anzahl
Mikrophoneinheiten und Lautsprechereinheiten denkbar sind, ohne dass das erfindungsgemässe Prinzip verlassen wird. Auch sind anstelle der Mikrophoneinheiten und/oder der Lautsprechereinheiten andere Wandlereinheiten denkbar.
Besonderes Augenmerk gilt hier dem so genannten "Secondary Path", der in aktiven Geräuschreduktionssystemen zur Nachbildung der Systemeigenschaften dient. Zur Bestimmung des "Secondary Path" wird entweder eine "offline"- Modellierung oder eine "online"- Modellierung eingesetzt. Bei der "offline"- Modellierung werden die Eigenschaften des Systems inklusive des zu überwachenden Raums ermittelt, indem weisses Rauschen in den Raum eingespeist und von einem Sensor - meistens wird hierzu ein Mikrophon verwendet - erfasst wird.
Erfindungsgemäss kann nun der das Fehlersignal e führende Signalpfad modifiziert werden, was mit Hilfe einer Filtereinheit 6 mit einem vorgebbaren Frequenzgang ermöglicht wird. Der Frequenzgang der Filtereinheit 6 wird dabei derart gewählt, dass diejenigen Frequenzkomponenten im Fehlersignal e unterdrückt werden, die im Raum 1 nicht eliminiert werden sollen. Umgekehrt sind diejenigen Frequenzkomponenten im Fehlersignal e durch die Filtereinheit 6 nicht zu unterdrücken, die im Raum 1 möglichst eliminiert, zumindest aber stark zu reduzieren sind.
Die Konfiguration der Filtereinheit 6 macht dann Sinn, wenn entweder ein bestimmtes Geräusch verstärkt werden muss, und somit das aktive Geräuschreduktionssystem diese Frequenzen besser dämpft, oder aber wenn gewisse Frequenzen abgeschwächt werden sollen, um somit das aktive Geräuschreduktionssystem für diese Frequenzen weniger empfindlich zu machen.
Beispielsweise wird bei einer Anwendung in einem Fahrzeug gewünscht, dass im Fahrzeuginnern das Motorengeräusch bis zu einem gewissen Grad hörbar ist (allenfalls auch in einem vorteilhaften Umfang) . Die Abrollgeräusche der Räder auf der Fahrbahn sollen jedoch möglichst eliminiert werden. Entsprechend wird der Frequenzgang der Filtereinheit 6 bzw. deren Übertragungsfunktion derart gewählt, dass die Frequenzbereiche, in denen das Motorgeräusch enthalten ist, entsprechend unterdrückt werden. Damit werden diese Geräusche nicht in der adaptiven Einstellung in der adaptiven Verarbeitungseinheit 4 berücksichtigt, womit keine Elimination dieser Geräusche im Wageninnern vorgenommen wird. Die vollständig zu eliminierenden Abrollgeräusche dürfen anderseits in der Filtereinheit 6 nicht verändert werden, weil nur so eine möglichst vollständige Elimination im Wageninnern erfolgt. Bei den Motorengeräuschen wird oftmals eine gewisse Geräuschkulisse, herrührend vom Motor, gewünscht, um dem Fahrer den Eindruck eines kraftvollen Motors zu vermitteln. Wie erwähnt ist es also in einem solchen Fall nicht das Ziel, dass der Motor möglichst nicht mehr hörbar ist, sondern vielmehr soll der Motor mittels möglichst vorteilhaftem akustischen Eindruck beim Fahrer wahrnehmbar sein. Die Erfindung beschränkt sich also nicht nur auf die Möglichkeit, einen Pegel eines Geräusches um einen bestimmten Betrag im Wageninnern abzusenken, sondern das Geräusch, welches zumindest teilweise im Wageninnern hörbar sein soll, kann darüber hinaus nach einer Vorlage modifiziert werden, damit der Klang im Wageninnern möglichst vorteilhaft (möglichst kraftvoll, lediglich tieffrequent oder dgl . ) ist.
Ferner ist es besonders wichtig, dass Warnsignale den Fahrzeugführer erreichen und nicht durch ein aktives Geräuschreduktionssystem eliminiert werden. Da die Frequenzkomponenten bei Warnsignalen bekannt sind, kann die Filtereinheit 6 vorab zur Unterdrückung dieser Frequenzkomponenten eingestellt werden. Damit erfolgt keine akustische Auslöschung im Fahrzeuginnern durch die Tätigkeit des aktiven Geräuschreduktionssystems.
Die vorliegende Erfindung ist aber nicht beschränkt auf die Anwendung in einem Fahrzeug. Die Erfindung hat auch einen durchaus erwünschten Glättungseffekt bei raschen
Signalwechseln zur Folge. Auch trägt dies zusätzlich zur Stabilität des Gesamtsystems bei, da gewisse Störgeräusche, wie zum Beispiel der Ton eines Hörn oder einer Hupe, von der Verarbeitung ausgeblendet werden können, um dieses Geräusch in vorteilhafter Weise hörbar zu machen.
Mithin verlieren allfällige Unzulänglichkeiten der bei digitalen Systemen benötigten Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler oder anderer Komponenten an Einfluss.
In Fig. 2 ist ein möglicher Frequenzgang einer Übertragungsfunktion w der Filtereinheit 6 dargestellt. Demgemäss erfolgt in einem ersten Frequenzbereich 8 eine Abschwächung des Fehlersignals e und in einem zweiten
Frequenzbereich 10 erfolgt eine Anhebung des Fehlersignals e. Entsprechend werden Geräusche im ersten Frequenzbereich 8 durch das aktive Geräuschreduktionssystem nicht reduziert, währenddem Geräusch im zweiten Frequenzbereich 10 im Rahmen der Möglichkeiten des aktiven Geräuschreduktionssystems eliminiert oder zumindest reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Filtereinheit 6 nicht im das Fehlersignal e führenden Signalpfad enthalten ist, sondern in einem das geschätzte Ausgangssignal y führenden Signalpfad oder in einem das tatsächliche Ausgangssignal d führenden Signalpfad enthalten ist.
In noch weiteren Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind mehrere Filtereinheiten vorgesehen, und zwar in allen erwähnten Signalpfaden oder in mindestens zwei der erwähnten Signalpfade.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schätzen einer tatsächlichen Übertragungsfunktion (H) , die ein Eingangssignal (x) und ein tatsächliches Ausgangssignal (d) aufweist, wobei das Verfahren darin besteht,
- dass ein geschätztes Ausgangssignal (y) unter Verwendung des Eingangssignals (x) und einer geschätzten Übertragungsfunktion (H) erzeugt wird, - dass ein Fehlersignal (e) aus dem tatsächlichen
Ausgangssignal (d) und dem geschätzten Ausgangssignal (y) erzeugt wird und
- dass ein adaptiver Prozess die geschätzte Übertragungsfunktion (H) derart verändert, dass das Fehlersignal (e) minimal ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Signale (e, y, d) in Abhängigkeit mindestens einer vorgebbaren Bedingung mittels einer Filtereinheit (6) verändert wird: - das Fehlersignal (e) ;
- das geschätzte Ausgangssignal (y) ;
- das tatsächliche Ausgangssignal (d) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frequenzgang (11) in der Filtereinheit (6) derart eingestellt wird, dass die geschätzte Übertragungsfunktion (H) von der tatsächlichen Übertragungsfunktion (H) abweicht .
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung zur Veränderung des bzw. der Signale (e, y, d) vom jeweiligen Signal (e, y, d) abhängig ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Signale (e, y, d) unter Anwendung von verschiedenen Bedingungen gleichzeitig verändert werden.
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur aktiven Geräuschreduktion in einem Raum (1) .
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
- eine adaptive Verarbeitungseinheit (2) zur Bestimmung eines geschätzten Ausgangssignals (y) , wobei der adaptiven Verarbeitungseinheit (2) ein Eingangssignal (x) beaufschlagt ist, - Mittel (5) zum Bestimmen eines Fehlersignals (e) aus einem tatsächlichen Ausgangssignal (d) und dem geschätzten Ausgangssignal (y) , wobei das Fehlersignal (e) der adaptiven Verarbeitungseinheit (2) zugeführt ist, und - mindestens eine Filtereinheit (6) in mindestens einem der folgenden Signalpfade:
- ein das Fehlersignal (e) führender Signalpfad;
- ein das geschätzte Ausgangssignal (y) führender Signalpfad; - ein das tatsächliche Ausgangssignal (d) führender Signalpfad.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Bestimmen eines Pegels oder einer mittleren Leistung eines Signals (x, e, y) vorgesehen sind, wobei diese Mittel mit der jeweiligen Filtereinheit (β) wirkverbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (β) im das Fehlersignal (e) führenden Signalpfad enthalten ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum gleichzeitigen Ändern von mehreren Signale (e, y, d) unter Anwendung von verschiedenen Bedingungen vorhanden sind.
10. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur aktiven Geräuschreduktion in einem Raum (1) .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2088951A (en) * 1980-12-05 1982-06-16 Lord Corp Acoustic attenuators with active sound cancelling
JPH05134685A (ja) * 1991-09-19 1993-05-28 Toshiba Corp 能動消音装置
EP0989542A1 (de) * 1998-09-18 2000-03-29 Deutsche Telekom AG Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Geräuschminderung in offenen Telefonzellen

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