区域个性化汽车主动噪声控制系统技术方案

本发明专利技术公开了区域个性化汽车主动噪声控制系统，涉及汽车主动噪声控制技术，包括发动机转速传感器、总控制单元、移动交互模块、数个区域子控制单元及与每个区域子控制单元配套的传声器前置放大器、传声器、座椅左扬声器、座椅右扬声器、左功率放大器和右功率放大器。所述移动交互模块用于车内不同座椅乘员选择需要的控制效果模式，总控制单元根据各乘员的效果模式需求，确定各座椅头部区域的控制阶次和目标幅值，区域子控制单元执行总控制单元的阶次控制方案，生成各座椅扬声器的控制信号。本发明专利技术可在各座椅头部区域实现多种可选控制效果，满足车内不同乘员的个性化声音需求。

Active noise control system of regional Personalized Vehicle

【技术实现步骤摘要】
区域个性化汽车主动噪声控制系统
本专利技术涉及汽车主动噪声控制技术，提供一种可在各个座椅头部区域实现多种可选控制效果，满足车内不同乘员个性化声音需求的汽车主动噪声控制系统。
技术介绍
汽车车内噪声控制技术分为被动控制和主动控制两类。被动噪声控制主要采用在汽车上安装隔声、吸声材料的方式，降噪频段有限，且一定程度上增加汽车质量，增大汽车的能耗。上世纪九十年代，人们开始研发车内主动噪声控制(ActiveNoiseControl，ANC)系统，该技术具有控制频段宽、质量小、布置灵活、控制针对性等优点，目前在一些高配车型(多为乘用车)已有装车实用。现有的ANC系统在车内若干位置(如座椅头靠或乘员头部对应车顶处)布置传声器，扬声器与原音响系统共用，控制系统采用集中式控制，系统的作用目标是在各传声器位置附近实现降噪区，这种集中控制式ANC的特点是，所有控制区域的控制效果相同，换言之，位于车内不同座椅上的乘员，所能感受到的听觉效果是一样的。然而，包含驾驶员在内，车内经常是不止一个人员，由于年龄、职业、性别的不同，他们对车内声音的偏好具有多样化的特点。显然，现有的集中式ANC系统无法满足同车的各个乘员的不同声音偏好，而这种差异化的声音需求在实际驾乘场合是经常存在的。例如，驾驶车辆的是一位年轻的男性驾驶员，他喜欢响亮、兴奋具有运动感的声音，如果同车是一位年长者，则很有可能对这种声音有不安全感，产生一定的不适。长期以来，人们对车内噪声非常关注，上世纪九十年代，国际上引入声品质的概念来研究车辆噪声问题。研究者们采用很多的描述词对车内噪声进行描述和主观评价，通过大量的声品质评价实验和主元统计分析，人们认识到，车内声存在着若干个维度的听觉感受空间，这些听感相互正交，是车内声的本质听觉属性。公认的观点是，车内声包含有舒适感、动力感和运动感三个独立的本质听感属性。相应地，驾乘者对车内声音的听感偏好也可以分为舒适型、动力型和运动型三种类型。车内声音的来源有多个，主要来自发动机、路面/轮胎和风噪，其中发动机噪声占有重要的贡献，并且它的成分与发动机转速直接关联，因此能够很好地反映汽车的运动状态，对汽车乘员形成对车内声的听觉感受起到主导作用。基于上述原因，现在装车的ANC系统大多以发动机声作为被控对象，对发火阶次声进行主动抵消作用，达到降低车内噪声的目的，但控后的听觉效果是单一的，且车内各个位置人员的听感也相同。
技术实现思路
为了解决现有集中式ANC的控制效果单一，以及不能同时满足车内不同座椅乘员声音偏好的缺陷，提供一种采用分布式控制架构的ANC系统，以发动机声为控制对象，总控制单元根据车内不同座椅乘员的不同声音模式需求，实时确定各区域的控制阶次序数以及它们的目标幅值，区域子控制单元执行总控制单元的阶次控制方案，在车内不同座椅位置获得不同主动控制效果。本专利技术是通过如下技术方案得以实现的：一种区域个性化车内主动噪声控制系统，包括发动机转速传感器、总控制单元、移动交互模块、数个区域子控制单元及与每个区域子控制单元配套的传声器前置放大器、传声器、座椅左扬声器、座椅右扬声器、左功率放大器和右功率放大器；所述移动交互模块用于乘员选择需要的控制效果模式，并将效果模式选择信号输出到总控制单元；所述总控制单元依据输入的发动机转速信号和效果模式选择信号，确定每个区域的控制阶次序数和控制后的期望幅值，构建对应区域的目标信号，并将控制阶次序数和目标信号输出到对应的区域子控制单元；所述区域子控制单元根据发动机转速信号以及总控制单元输入的控制阶次序数和目标信号，生成各个区域的座椅扬声器控制信号。进一步的，移动交互模块包括手机和交互信号接收器；所述手机与交互信号接收器以无线传输方式连接，交互信号接收器的输出端与总控制单元的一个输入端以有线方式电连接；所述手机中载有控制效果模式选择应用程序，各座椅乘员通过程序交互界面选择需求效果模式，应用程序对乘员的操作信号进行分析处理，输出包含选择意图的效果模式选择信号；所述交互信号接收器以无线方式接收手机发出的效果模式选择信号，并以有线方式将它们输送到总控制单元。进一步的，总控制单元包括效果规则库、控制阶次选择器和目标信号生成器；所述总控制单元有两个输入端，一个与发动机转速传感器连接，另一个与交互信号连接器连接；总控制单元输出端个数与区域子控制单元的数量相等，每个输出端与对应的区域子控制单元的一个输入端连接；所述控制阶次选择器根据输入的发动机转速信号和效果选择模式信号，对照效果规则库的规则，确定每个区域的控制阶次序数，输出到对应区域子控制单元的参考信号生成器；所述目标信号生成器根据控制阶次选择器选定的控制阶次次序，对照效果规则库的规则，确定各控制阶次的幅值，生成每个区域的目标信号，输出到对应区域子控制单元的偏差信号生成器；所述目标信号由若干个正弦信号叠加构成，正弦信号的频率为发动机转动频率的c倍，c为控制阶次序数，正弦信号的幅值由目标信号生成器依据效果规则库确定；所述效果规则库由发动机在不同转速区间各种效果模式下的控制阶次序数及幅值选择规则组成，根据发动机类型和声学特点进行预先设计和制定，作为实时选择控制阶次和确定幅值的依据。进一步的，区域子控制单元的数量与车内座位数相同，每个区域子控制单元包括A/D转换器、参考信号生成器、控制器系数模块、D/A转换器、传声器位置补偿器、偏差信号生成器和更新算法模块。进一步的，所述参考信号生成器分别与发动机转速信号传感器和总控制单元的控制阶次选择器连接，根据输入的发动机转速信号和控制阶次序数信号，生成幅值相等的各个控制阶次的正弦信号，将它们叠加得到参考信号，输出到控制器系数模块。进一步的，所述传声器位置补偿器负责补偿传声器布置点与目标控制区域中心之间的声通道，以确保区域子控制单元的目标位置为乘员头部活动区域中心，而不是实际的传声器布置点；传声器位置补偿器输入传声器布置点的声信号，经过通道补偿处理后，输出目标控制区域中心估计声信号。进一步的，所述偏差信号生成器分别与传声器位置补偿器和总控制单元传的目标信号生成器连接，将两个输入信号相减，得到偏差信号，偏差信号生成器的输出端与更新算法模块连接；所述更新算法模块的两个输入分别是参考信号和偏差信号，控制器系数的更新准则是最小化偏差信号，更新算法模块实时更新控制器系数，输出到控制器系数模块；所述控制器系数模块对输入的参考信号进行处理，得到扬声器控制信号，经过D/A转换器后输出到左功率放大器和右功率放大器。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下创新和显著优势：1)采用分布式控制架构，总控制单元可为不同座椅位置提供不同控制方案，不同区域子控制单元可产生不同的扬声器控制信号，实现车内不同区域控制效果的差异化。2)车内所有座椅位置的乘员，可以根据自己对车内声的偏好，通过手机选择系统的控制效果模式，在座椅头部区域获得所选的听觉效果。3)能够以一种车型兼顾不同群体的声音偏好，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域个性化车内主动噪声控制系统，其特征在于，包括发动机转速传感器、总控制单元、移动交互模块、数个区域子控制单元及与每个区域子控制单元配套的传声器前置放大器、传声器、座椅左扬声器、座椅右扬声器、左功率放大器和右功率放大器；/n所述移动交互模块用于乘员选择需要的控制效果模式，并将效果模式选择信号输出到总控制单元；/n所述总控制单元依据输入的发动机转速信号和效果模式选择信号，确定每个区域的控制阶次序数和控制后的期望幅值，构建对应区域的目标信号，并将控制阶次序数和目标信号输出到对应的区域子控制单元；/n所述区域子控制单元根据发动机转速信号以及总控制单元输入的控制阶次序数和目标信号，生成各个区域的座椅扬声器控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种区域个性化车内主动噪声控制系统，其特征在于，包括发动机转速传感器、总控制单元、移动交互模块、数个区域子控制单元及与每个区域子控制单元配套的传声器前置放大器、传声器、座椅左扬声器、座椅右扬声器、左功率放大器和右功率放大器；
所述移动交互模块用于乘员选择需要的控制效果模式，并将效果模式选择信号输出到总控制单元；
所述总控制单元依据输入的发动机转速信号和效果模式选择信号，确定每个区域的控制阶次序数和控制后的期望幅值，构建对应区域的目标信号，并将控制阶次序数和目标信号输出到对应的区域子控制单元；
所述区域子控制单元根据发动机转速信号以及总控制单元输入的控制阶次序数和目标信号，生成各个区域的座椅扬声器控制信号。


2.根据权利要求1所述的区域个性化车内主动噪声控制系统，其特征在于，移动交互模块包括手机和交互信号接收器；
所述手机与交互信号接收器以无线传输方式连接，交互信号接收器的输出端与总控制单元的一个输入端以有线方式电连接；
所述手机中载有控制效果模式选择应用程序，各座椅乘员通过程序交互界面选择需求效果模式，应用程序对乘员的操作信号进行分析处理，输出包含选择意图的效果模式选择信号；
所述交互信号接收器以无线方式接收手机发出的效果模式选择信号，并以有线方式将它们输送到总控制单元。


3.根据权利要求1所述的区域个性化车内主动噪声控制系统，其特征在于，总控制单元包括效果规则库、控制阶次选择器和目标信号生成器；
所述总控制单元有两个输入端，一个与发动机转速传感器连接，另一个与交互信号连接器连接；总控制单元输出端个数与区域子控制单元的数量相等，每个输出端与对应的区域子控制单元的一个输入端连接；
所述控制阶次选择器根据输入的发动机转速信号和效果选择模式信号，对照效果规则库的规则，确定每个区域的控制阶次序数，输出到对应区域子控制单元的参考信号生成器；
所述目标信号生成器根据阶次选择器选定的控制阶次次序，对照效果规则库的规则，确定各控制阶次的幅值，生成每个区域的目标信号，输...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜顺明，周涛，陈士安，匡志豪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32