选择车辆上主动道路噪声控制的传感器位置的方法和系统技术方案

本公开提供一种用于借助于自动校准系统确定用于在车辆中进行主动道路噪声控制(ARNC)的参考传感器的布置的方法，其中所述方法包括：在所述车辆的多个结构元件上安装多个振动传感器以生成多个振动输入信号；在所述车辆的车厢内部安装至少一个麦克风以捕获至少一个声学输入信号；以及通过确定感测促成所述至少一个声学输入信号的主要机械道路噪声输入的振动传感器子集，而从所述多个振动传感器确定所述参考传感器的布置。

Method and system for selecting sensor position for active road noise control on vehicle

The present invention provides a system for automatic calibration for noise control in the vehicle road Initiative (ARNC) reference for the arrangement of sensors, wherein said method comprises: a plurality of vibration sensors installed in a plurality of structural components of the vehicle to generate multiple vibration input signals; at least one installation a microphone to capture at least one acoustic input signal inside the vehicle compartment; and by determining the sense to the at least one main road mechanical noise input acoustic input signal of the vibration sensor subset from the plurality of vibration sensors determine the reference sensor layout.

【技术实现步骤摘要】
选择车辆上主动道路噪声控制的传感器位置的方法和系统
本公开涉及用于自动选择车辆上用于主动道路噪声控制的参考传感器位置的方法和系统。
技术介绍
路基车辆诸如轿车和卡车在道路上被驱动时产生称为道路噪声的低频率噪声。当车轮在道路表面上被驱动时，这种道路噪声至少部分地是结构传播的。也就是说，它是通过车辆的结构元件传输的并且可在车辆车厢内听到，所述结构元件诸如轮胎、车轮、毂、底盘部件、悬挂部件诸如悬挂控制臂或叉形杆、减震器、防倾杆或横向稳定杆以及车辆车身。直到最近，用于降低车辆车厢中的道路噪声水平的主要途径是采用相应结构元件的专门优化的形状和材料，所述形状和材料使振动衰减并提供专用缓冲器。然而，这种途径通常导致所不希望的对车辆设计的约束以及增加总体燃料消耗的另外车辆质量。最近，主动道路噪声控制已经使用大量参考传感器而成功应用于数种车辆，所述参考传感器安装在车辆的促成道路噪声的主要传送路径的结构元件上。参考传感器位置通常通过比较车辆上的各种位置以及它们的自由度(DoF)来获得，所述自由度与道路噪声传输部件诸如车轴的结构设计有关。通常进行大量模拟以确定影响车辆的噪声振动和声震粗糙度(NVH)调谐的关键结构位置与用于主动道路噪声控制(ARNC)系统的参考传感器位置之间的关系。在理想情况下，参考传感器被放置成使得它们提供与车厢中的内部噪声相干的在很大程度上去相关的信号。ARNC系统通过应用数字滤波器来处理这些来自参考传感器的信号，以确定由车辆音频系统的扬声器输出的通常多信道的声学信号，从而消除通常布置在驾驶员和乘客的头枕附近的预定安静区中的传输道路噪声。然而，参考传感器的放置可能是一项具有挑战性的任务，因为车辆的道路噪声性能可根据其结构设计而变化。从NVH角度来看，与内部噪声高度相干的振动与车辆的结构动力学及其车轴设计有关。具体地，悬架和副车架构架影响与结构的结构灵敏度有关的特定DoF。通常，来自各种参考传感器的信号至少部分地是相关的，使得减少参考传感器的数量将是可能的。确定车辆结构上的参考传感器的最佳数量和位置已经是昂贵且耗时的数学优化算法的目标。另外，对参考信号的互谱密度矩阵应用的主成分分析(PCA)已经用于对潜在相关的参考信号去相关。然而，PCA过于昂贵以致不能在当今车辆中实现的ARNC系统中实时地执行。本公开提供克服以上所提及缺点的用于自动确定参考传感器的最佳布置以用于ARNC的方法和系统。所描述方法具体地是高效的且在计算上廉价的，并且可易于应用于各种车辆结构设计。本公开还提供使用多个参考传感器的ARNC系统，所述多个参考传感器的布置使用所公开方法来确定。
技术实现思路
以上所述的技术问题通过一种用于借助于自动校准系统来确定用于在车辆中进行主动道路噪声控制(ARNC)的一个或多个参考传感器的布置的方法来解决，其中所述方法包括：在车辆的多个结构元件上安装校准系统的多个振动传感器，所述结构元件表示对将道路噪声传送到车辆的车厢中的最强贡献，并且所述振动传感器被配置来基于相应结构元件的振动生成多个振动输入信号，并将所述多个振动输入信号输入到校准系统的处理单元；在车辆的车厢内部安装校准系统的至少一个麦克风，所述至少一个麦克风被配置来捕获至少一个声学输入信号，并将所捕获的至少一个声学输入信号输入到处理单元；以及借助于处理单元，通过确定感测促成所述至少一个声学输入信号的主要机械道路噪声输入的振动传感器子集，而从多个振动传感器确定参考传感器的布置。表示对将道路噪声传送到车辆的车厢中的最强贡献的结构元件可基于车轴设计、贡献分析或基于数值模拟来确定，所述数值模拟诸如对用于结构传播道路噪声分析以及道路噪声的传送路径分析的悬架和车轴的操作振型的计算。如以下详细描述的，多个振动传感器可安装在结构元件的不同位置上。从多个振动传感器中确定感测促成至少一个声学输入信号的主要机械道路噪声输入的传感器子集。此确定通过在多个振动输入信号之中确定对至少一个声学输入信号的主要贡献来执行。以上所述的技术问题还通过一种用于借助于自动校准系统来确定用于在车辆中进行主动道路噪声控制(ARNC)的一个或多个参考传感器的布置的方法来解决，其中所述方法包括：在车辆的多个结构元件上安装校准系统的多个振动传感器，其中所述振动传感器被配置来基于相应结构元件的振动生成多个振动输入信号，并将所述多个振动输入信号输入到校准系统的处理单元；在车辆的车厢内部安装校准系统的至少一个麦克风，其中所述至少一个麦克风被配置来捕获至少一个声学输入信号，并将所捕获的至少一个声学输入信号输入到处理单元；从多个振动输入信号形成多个振动输入信号真子集；使用处理单元计算子集中的每一个和至少一个声学输入信号中的每一个的多重相干函数，以确定相应声学输入信号与相应子集的振动输入信号之间的相干性；以及针对至少一个声学输入信号中的每一个，借助于处理单元自动地选择多重相干函数为最大值的子集，作为用于对声学信号进行ARNC的参考传感器的最佳布置。车辆可以是具有乘客车厢的任何路基车辆，具体地轿车或卡车。自动校准系统可设置作为车辆的一部分、例如作为特定车辆的原型的一部分，或作为在车辆的试验环境中操作的独立单元、例如作为车辆试验台的一部分，以确定参考传感器在车辆的原型上的最佳布置。另外，自动校准系统可通过电线和/或以无线方式暂时连接到车辆的电子系统，以用于执行本文所述的方法。为了执行关于道路噪声的产生的相关试验，自动校准系统可连接到车辆的ECU并控制车辆发动机的操作。校准系统的振动传感器可以是以下任何传感器，所述任何传感器被配置来测量结构元件在所述传感器所安装到的结构元件的点处的振动。振动传感器可被配置来相对于一个、两个或三个DoF测量振动，即，测量一个、两个或三个正交方向上的振动。因此，振动传感器各自可输出一个、两个或三个振动输入信号，所述信号各自具体地作为表示相应所测量振动的数字信号。通过举例，加速度计可用作测量相应安装点在一个、两个或三个方向上的加速度的振动传感器。振动传感器被配置来将多个振动输入信号输入到校准系统的处理单元。为此，振动传感器可通过电线和/或以无线方式与校准系统的处理单元连接。无线连接简化试验台。可替代地，振动传感器可连接到车辆的控制单元，所述控制单元收集振动信号并且通过缆线或以无线方式将它们传输到校准系统的处理单元。在任何情况下，根据主动道路噪声控制的典型需要，在多个结构元件上安装显著较大量的振动传感器，而最终安置在量产车中作为主动噪声控制系统的一部分的参考传感器的数量是显著较小的。通过举例，八个3D加速度计可安置在前轴和后轴及其相关结构元件(诸如悬挂控制臂和横向稳定杆)中的每一个上，从而输出总计48个振动输入信号，而每非相关力输入可能需要仅一个振动输入信号。通过举例，每车轴两个测量二维加速度的加速度计可能是足够的。因此，量产车及其ARNC系统将配备有数量少得多的(在很大程度上非相关的)振动传感器，使得显著降低对ARNC系统的计算能力的需求。如以上所提及，振动传感器可安装在疑似或已知将道路噪声传输到车辆车厢的任何结构元件上。实例是车辆的副车架、车辆的底盘、轮胎、悬挂结构元件诸如控制臂、叉形杆、减震器、防倾杆或横向稳定杆、车轮、毂等。用于安装多个振动传感器的位置可基于车轴设计、贡献分析或数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助于自动校准系统来确定用于在车辆(10)中进行主动道路噪声控制ARNC的一个或多个参考传感器(630a、630c、630d、630f、630g、630i、630j、630k)的布置的方法，所述方法包括：在所述车辆的多个结构元件(12a、12b、14a、14b、16a、16b、17a、18、19、20)上安装所述校准系统的多个振动传感器(30a‑30t；530a‑530l)，所述结构元件表示对将道路噪声传送到所述车辆的车厢(11)中的最强贡献，并且所述振动传感器被配置来基于所述相应结构元件的振动生成多个振动输入信号，并将所述多个振动输入信号输入到所述校准系统的处理单元(550)；在所述车辆(10)的所述车厢(11)内部安装所述校准系统的至少一个麦克风(540a‑540e；640a‑640e)，所述至少一个麦克风被配置来捕获至少一个声学输入信号，并将所捕获的至少一个声学输入信号输入到所述处理单元(550)；以及借助于所述处理单元(550)，通过确定感测促成所述至少一个声学输入信号的主要机械道路噪声输入的振动传感器子集，而从所述多个振动传感器确定所述参考传感器的布置。

【技术特征摘要】
2016.05.11 EP 16169157.11.一种用于借助于自动校准系统来确定用于在车辆(10)中进行主动道路噪声控制ARNC的一个或多个参考传感器(630a、630c、630d、630f、630g、630i、630j、630k)的布置的方法，所述方法包括：在所述车辆的多个结构元件(12a、12b、14a、14b、16a、16b、17a、18、19、20)上安装所述校准系统的多个振动传感器(30a-30t；530a-530l)，所述结构元件表示对将道路噪声传送到所述车辆的车厢(11)中的最强贡献，并且所述振动传感器被配置来基于所述相应结构元件的振动生成多个振动输入信号，并将所述多个振动输入信号输入到所述校准系统的处理单元(550)；在所述车辆(10)的所述车厢(11)内部安装所述校准系统的至少一个麦克风(540a-540e；640a-640e)，所述至少一个麦克风被配置来捕获至少一个声学输入信号，并将所捕获的至少一个声学输入信号输入到所述处理单元(550)；以及借助于所述处理单元(550)，通过确定感测促成所述至少一个声学输入信号的主要机械道路噪声输入的振动传感器子集，而从所述多个振动传感器确定所述参考传感器的布置。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参考传感器的布置包括：从多个振动输入信号形成多个振动输入信号真子集；使用所述处理单元(550)计算所述子集中的每一个和所述至少一个声学输入信号中的每一个的多重相干函数，以确定所述相应声学输入信号与所述相应子集的所述振动输入信号之间的相干性；以及借助于所述处理单元(550)，针对所述至少一个声学输入信号中的每一个，基于所计算的多重相干函数自动地选择子集，作为用于对所述声学输入信号进行ARNC的所述参考传感器的布置。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述振动传感器(30a-30t；530a-530l)是被配置来生成所述多个振动输入信号的加速度计。4.根据权利要求2或3所述的方法，其还包括：借助于所述处理单元(550)从所述至少一个声学输入信号确定道路噪声谱；借助于所述处理单元(550)从所述道路噪声谱确定至少一个共振频率；以及借助于所述处理单元(550)，自动地选择在第一所确定共振频率下求值的所述多重相干函数为最大值的第一子集，作为所述参考传感器的布置。5.根据权利要求4所述的方法，其还包括：借助于所述处理单元(550)，自动地选择在第二所确定共振频率下求值的所述多重相干函数为最大值的第二子集；以及组合所述第一子集和所述第二子集以确定所述参考传感器的布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中计算所述多重相干函数包括：由所述处理单元(550)处理所述振动输入信号的时间序列，以计算所述子集中的每一个的所述相应振动输入信号的自功率谱矩阵和互功率谱矩阵；由所述处理单元(550)对所得到的自功率谱矩阵和互功率谱矩阵执行奇异值分解，以确定关于虚拟振动信号的对角功率谱矩阵；以及基于所述虚拟振动信号与所述至少一个声学输入信号之间的互功率谱，计算所述子集的所述多重相干函数。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：针对所述子集中的至少一个，由所述处理单元(550)确定具有所计算的自功率谱矩阵和互功率谱矩阵的最大互功率谱的一对振动输入信号；自动地去除所述一对的所述两个振动输入信号中的一个，并从所述子集中去除所述对应振动传感器(30n、30p、30r、30t)；以及计算所述减小的子集的所述多重相干函数。8.根据权利要求7所述的方法，其中只有在所述对应互功率谱大于或等于预定阈值的情况下，才去除所述一个振动输入信号。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个振动传感器包括至少第一群振动传感器和第二群振动传感器，所述第一群安装在与所述车辆的前部、具体地与所述车辆的前轴相关联的结构元件上，并且所述第二群安装在与所述车辆的后部、具体地与所述车辆的后轴相关联的结构元件上；并且其中所述振动输入信号子集被形成以便不组合来自不同组的振动输入信号。10.一种用于确定用于在车辆(10)中进行主动道路噪声控制ARNC的一个或多个参考传感器(630a、630c、630d、630f、630g、630i、630j、630k)的布置的自动校准系统，所述系统包括：处理单元(550)；多个振动传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：N扎费罗普洛斯，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE