一种应用于车内路噪分区主动控制的系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及汽车技术领域，尤其涉及一种应用于车内路噪分区主动控制的系统及其控制方法。主要是通过汽车底盘车载传感器采集噪声数据作为参考信号，利用车内传感器对控制区域进行识别，获取控制区域；基于目标控制区域降噪量最大化，利用最大加权多重相干分析法，筛选出与目标控制区域相干性最好的最优参考信号组合，并利用低计算复杂度、低延迟的多通道主动路噪控制算法产生与待抵消噪声信号(车内初级噪声)幅值相同，相位相反的次级噪声实现控制区内噪声的干涉相消。制区内噪声的干涉相消。制区内噪声的干涉相消。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于车内路噪分区主动控制的系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种应用于车内路噪分区主动控制的系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着汽车动力系统向电动化发展，失去内燃机噪声的掩蔽效应，路噪成为电动汽车车内噪声的主要来源，如何有效的降低车内路噪是电动汽车面临的重大挑战。传统的被动降噪技术(PNC)是通过车身结构设计或增加吸振器等方式来实现，但其存在低频噪声控制效果差、优化方案结构复杂等问题，而噪声主动控制技术(ANC)在不影响车辆硬件结构和工作性能的条件下对具有宽带随机低频特征的汽车路噪更为有效。
[0003]车内路噪主动控制(ARNC)技术是基于声波干涉相消原理，在声场中引入一个扬声器(次级声源)，控制该扬声器发出与待消除噪声(初级噪声)幅值相等、相位相反的抵消噪声，从而在特定区域形成静音区。ARNC系统不仅能有效降低PNC方法难以控制的低频噪声，还能跟踪车内路噪频谱变化进行自适应控制。
[0004]ARNC技术在实车应用中面临两个关键问题，一是与车内路噪相关性良好的参考信号的准确获取，二是低计算复杂度高降噪量自适应滤波算法的实现。参考信号为车内路噪的主动控制提供先验信息，二者的相关性与降噪量直接相关。当前，ARNC系统多采用传统滤波
‑
x最小均方(FxLMS)算法，FxLMS算法在ARNC的应用中存在计算复杂度高、收敛速度慢、稳定性差的缺点。
[0005]同时，通过理论研究发现，根据驾乘人员的数量和位置对车内路噪进行分区控制，可在一定程度上提高特定区域的降噪量，改善车内声音品质。由于汽车有多个乘员座位均需要进行降噪，而每个座位的噪声传递路径不同，若对整车全区域进行均衡控制时，相比于分区域控制其在目标区域的降噪效果将会受到影响，若根据乘员落座情况来进行控制则不但提升局部区域的降噪效果还能高效利用车内资源，因此车内路噪控制应根据乘员落座情况进行分区路噪控制。但是针对车内路噪控制若采用全区域(包含目标区域和非目标区域)均衡控制方式，会使得控制器的参考信号组合筛选无法满足对目标区域实现最优控制效果的目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种应用于车内路噪分区主动控制的系统及其控制方法，能够利用主动噪声控制技术对汽车在中低频噪声进行分区控制，实现车内降噪目的，解决电动汽车在失去发动机阶次噪声声掩蔽效应之后的中低频路噪凸显的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种车内路噪分区主动控制系统，包括设于车内用于采集车内路噪待消信号的多组声压传感器1和设于车外用于采集车外噪声参考信号的多组振动加速度传感器2，所述车
内还设有用于识别各座位乘员落座情况并确定目标控制区域的PCR雷达传感器3，所述声压传感器1、振动加速度传感器2和PCR雷达传感器3均与DSP控制器4电连接；
[0009]所述DSP控制器4采用车内路噪分区主动控制方法，控制头枕扬声器5在所述目标控制区域产生与所述车内路噪待消信号幅值相同、相位相反的次级抵消信号，进行车内目标控制区域的降噪控制。
[0010]进一步的，所述多组声压传感器1的具体布置位置为：主驾右侧、副驾左耳、后排左侧右耳、后排右侧左耳各布置一个。
[0011]进一步的，所述多组振动加速度传感器2的具体布置位置为：前悬架左右侧三角臂前端与减震器连接点被动端处各布置一个、前悬架左右侧三角臂后端与减震器连接点被动端处各布置一个、前悬架左右减震阻尼器上端被动端处各布置一个、左右前轮心处被动端各布置一个、前轴副车架中部被动端布置一个、车身与底盘左右连接横梁中部处被动端各布置一个、后悬架左右扭力梁前端处被动端各布置一个、后悬架左右扭力梁后端处被动端各布置一个、后悬架左右减震阻尼器上端被动端处各布置一个、左右后轮心处被动端各布置一个、后悬架扭力梁中部被动端布置一个。
[0012]一种车内路噪分区主动控制方法，基于如上所述的车内路噪分区主动控制系统，具体包括如下步骤：
[0013]S1，PCR雷达传感器对车内乘员落座位置进行识别感应，并确定车内降噪目标控制区域和非目标控制区域；
[0014]S2，对所述目标控制区域和非目标控制区域分配对应的加权因子；
[0015]S3，在多工况行驶条件下，利用多组振动加速度传感器和多组声压传感器采集噪声频谱信号，将振动加速度传感器采集的噪声频谱信号作为参考信号x(n)，将声压传感器采集的噪声频谱信号作为待消信号d(n)；
[0016]S4，通过DSP控制器存储读取所述参考信号x(n)和待消信号d(n)，结合所述加权因子，利用最大加权多重相干分析法筛选出最佳参考信号组合；
[0017]S5，基于筛选出的最佳参考信号组合，采用基于时
‑
频域多通道FxLMS算法生成次级抵消信号；
[0018]S6，所述目标控制区域内的头枕扬声器根据所述次级抵消信号产生对应的次级声源，实现目标区域的降噪。
[0019]进一步的，在步骤S1中，所述确定车内降噪目标控制区域和非目标控制区域，具体过程为：
[0020]判断驾乘位置是否有人落座，若是，则该位置为目标控制区域，若否，则该位置为非目标控制区域。
[0021]进一步的，在步骤S2中，所述分配对应的加权因子，具体过程为：
[0022]将所述目标控制区域的待消信号与参考信号的相干系数加权值设为1，将所述非目标控制区域的待消信号与参考信号的相干系数加权值设为1。
[0023]进一步的，在步骤S3中，所述多工况行驶条件具体为：
[0024]采用前悬为麦弗逊式独立悬架结构，后悬为扭力梁式非独立悬架结构的新能源试验车为控制器测试被控对象；
[0025]汽车行驶路面条件为粗糙沥青路面和光滑沥青路面，车速调节设置为定速巡航模
式，从30～120km/h每增加10km/h作为一个稳态测试工况；加速方式则采用全油门加速并以此作为时变非稳态测试工况。
[0026]进一步的，在步骤S4中，所述利用最大加权多重相干分析法筛选出最佳参考信号组合，具体计算公式为：
[0027][0028]式中：N为车内控制区域的个数，f
u
为最高频率点，f
l
为最低频率点，μ
N
为各区域相干系数的加权值；为多重相干系数，其计算公式如下：
[0029][0030]式中：Δ(f)为理论最大降噪量，为参考信号x
n
引起的滤波输出信号y(n)的自功率谱；S
dd
(f)为待消信号d(n)自功率谱，S
Xd
为x
n
与d(n)的互谱，S
xx
＝x
*
X
T
为参考信号x
n
自功率谱。
[0031]进一步的，在步骤S5中，所述基于时
‑
频域多通道F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车内路噪分区主动控制系统，其特征在于：包括设于车内用于采集车内路噪待消信号的多组声压传感器(1)和设于车外用于采集车外噪声参考信号的多组振动加速度传感器(2)，所述车内还设有用于识别各座位乘员落座情况并确定目标控制区域的PCR雷达传感器(3)，所述声压传感器(1)、振动加速度传感器(2)和PCR雷达传感器(3)均与DSP控制器(4)电连接；所述DSP控制器(4)采用车内路噪分区主动控制方法，控制头枕扬声器(5)在所述目标控制区域产生与所述车内路噪待消信号幅值相同、相位相反的次级抵消信号，进行车内目标控制区域的降噪控制。2.根据权利要求1所述的车内路噪分区主动控制系统，其特征在于：所述多组声压传感器(1)的具体布置位置为：主驾右侧、副驾左耳、后排左侧右耳、后排右侧左耳各布置一个。3.根据权利要求1所述的车内路噪分区主动控制系统，其特征在于：所述多组振动加速度传感器(2)的具体布置位置为：前悬架左右侧三角臂前端与减震器连接点被动端处各布置一个、前悬架左右侧三角臂后端与减震器连接点被动端处各布置一个、前悬架左右减震阻尼器上端被动端处各布置一个、左右前轮心处被动端各布置一个、前轴副车架中部被动端布置一个、车身与底盘左右连接横梁中部处被动端各布置一个、后悬架左右扭力梁前端处被动端各布置一个、后悬架左右扭力梁后端处被动端各布置一个、后悬架左右减震阻尼器上端被动端处各布置一个、左右后轮心处被动端各布置一个、后悬架扭力梁中部被动端布置一个。4.一种车内路噪分区主动控制方法，基于权利要求1～3任一项所述的车内路噪分区主动控制系统，其特征在于，包括如下步骤：S1，PCR雷达传感器对车内乘员落座位置进行识别感应，并确定车内降噪目标控制区域和非目标控制区域；S2，对所述目标控制区域和非目标控制区域分配对应的加权因子；S3，在多工况行驶条件下，利用多组振动加速度传感器和多组声压传感器采集噪声频谱信号，将振动加速度传感器采集的噪声频谱信号作为参考信号x(n)，将声压传感器采集的噪声频谱信号作为待消信号d(n)；S4，通过DSP控制器存储读取所述参考信号x(n)和待消信号d(n)，结合所述加权因子，利用最大加权多重相干分析法筛选出最佳参考信号组合；S5，基于筛选出的最佳参考信号组合，采用基于时
‑
频域多通道FxLMS算法生成次级抵消信号；S6，所述目标控制区域内的头枕扬声器根据所述次级抵消信号产生对应的次级声源，实现目标区域的降噪。5.根据权利要求4所述的车内路噪分区主动控制方法，其特征在于步骤S1中，所述确定车内降噪目标控制区域和非目标控制区域，具体过程为：判断驾乘位置是否有人落座，若是，则该位置为目标控制区域，若否，则该位置为非目标控制区域。6.根据权利要求4所述的车内路噪分区主动控制方法，其特征在于步骤S2中，所述分配对应的加权因子，具体过程为：将所述目标控制区域的待消信号与参考信号的相干系数加权值设为1，将所述非目标
控制区域的待消信号与参考信号的相干系数加权值设为1。7.根据权利要求4所述的车内路噪分区主动控制方法，其特征在于步骤S3中，所述多工况行驶条件具体为：采用前悬为麦弗逊式独立悬架结构，后悬为扭力梁式非独立悬架结构的新能源试验车为控制器测试被控对象；汽车行驶路面条件为粗糙沥青路面和光滑沥青路面，车速调节设置为定速巡航模式，从30～120km/h每增加10km/h作为一个稳态测试工况；加速方式则采用全油门加速并以此作为时变非稳态测试工况。8.根据权利要求4所述的车内路噪分区主动控制方法，其特征在于步骤S4中，所述利用最大加权多重相干分析法筛选出最佳参考信号组合，具体计算公式为：式中：N为车内控制区域的个数，f
u
为最高频率点，f
l
为最低频率点，μ
N
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志恩，程灿，李晓龙，刘德柱，卢炽华，侯献军，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：