车内噪声主动降噪方法

1.本发明涉及最佳网投车内噪音抑制技术，尤其涉及最佳网投车内噪声主动降噪方法。


背景技术：

2.车内噪声是影响驾乘体验的重要因素之一；车内噪声的来源主要有发动机噪声、排气噪声、风噪声以及轮胎噪声等；由于被动降噪技术会将外部的鸣笛声、警告声也一并消除，因此，现有技术一般采用主动降噪技术来对车内噪声进行抑制。
3.现有技术中，基于fxlms(滤波-x最小均方误差)算法的主动降噪技术在实施时，为了充分采集噪声信号，需要在车内布置一个参考麦克风和多个辅助参考麦克风(如图1所示)，另外，还需要在车内布置误差麦克风和次级声源，误差麦克风布放在主要降噪区域，用于收集次级声源发出的降噪声波与噪声干涉相消后的残余噪声，存在的问题有：
4.1)次级声源会对辅助参考麦克风造成严重干扰：由图1可见，辅助参考麦克风直接暴露在降噪声波的范围区内，辅助参考麦克风不可避免地会接收到次级声源发出的降噪声波，这就会导致辅助参考麦克风获取噪声信号(来自于噪声源)的准确性显著降低。
5.2)由于需要布置多个辅助参考麦克风，导致车辆制作复杂度和成本都相应提高。
6.3)多个辅助参考麦克风的输出信号都需要进行相应的解码和存储操作，处理环节负荷较大。


技术实现要素：

7.针对背景技术中的问题，本发明提出了最佳网投车内噪声主动降噪方法，其创新在于：所述车内噪声主动降噪方法包括：
8.针对某一类型车辆制作试验车：在试验车上安装参考麦克风、多个辅助参考麦克风和处理模块，所述参考麦克风设置在车厢前部内壁上，所述辅助参考麦克风设置在车厢后部内壁上，多个辅助参考麦克风分散布置，所述处理模块搭载在试验车上，参考麦克风和辅助参考麦克风均与处理模块电气连接，处理模块与试验车的ecu电气连接；
9.1)驱动试验车在实际道路上行驶；行驶过程中，处理模块通过参考麦克风和辅助参考麦克风采集车内噪声信号，采样间隔为10秒，同步地，处理模块通过ecu获取试验车行驶过程中的速度信息、发动机转速信息和胎压信息；行驶过程不少于1小时；
10.2)行驶过程中由参考麦克风采集到的车内噪声信号记为参考噪声数据集，由辅助参考麦克风采集到的车内噪声信号记为辅助噪声数据集；以10秒为采样间隔对参考噪声数据集进行短时傅里叶变换，得到多个参考噪声频谱，以10秒为采样间隔对辅助噪声数据集进行短时傅里叶变换，得到多个辅助噪声频谱；在时间上相互匹配的一个参考噪声频谱和一个辅助噪声频谱记为一个噪声数据组，多个参考噪声频谱和多个辅助噪声频谱形成多个噪声数据组；
11.3)对多个噪声数据组逐一进行处理；对单个噪声数据组进行处理时，按如下方式进行操作：
12.a)对参考噪声频谱进行小波阈值去噪处理，得到第一频谱信号，对辅助噪声频谱进行小波阈值去噪处理，得到第二频谱信号；
13.b)将第二频谱信号中的极大值滤除，得到第三频谱信号；采用谱减法，用第三频谱信号减去第一频谱信号，得到差值谱；
14.c)忽略差值谱中的负值部分，从差值谱中50至500hz的低频范围内找出最大频谱值f；
15.对多个噪声数据组逐一进行处理后，得到多个最大频谱值f；
16.4)按下式，将多个最大频谱值f、速度信息v、发动机转速信息n和胎压信息p进行多元非线性拟合，计算出特征函数系数a、b、c、d：
[0017][0018]
其中，f(ω)表示傅里叶变换频谱函数，j为虚数单位，n为汽车发动缸数，δ(ω-(
·
))表示冲激响应函数；
[0019]
5)后续生产与试验车相同类型的车辆时，在车辆上安装参考麦克风、误差麦克风、次级声源和主动降噪模块，所述参考麦克风设置在车厢前部内壁上，所述误差麦克风设置在车顶中部内壁上，所述次级声源设置在车厢前部内壁上，次级声源的发射方向朝向车厢中部，所述主动降噪模块搭载在车辆上，参考麦克风、误差麦克风和次级声源均与主动降噪模块电气连接，主动降噪模块与车辆的ecu电气连接；
[0020]
所述主动降噪模块包含预处理单元和主动降噪单元；预处理单元内预置有特征函数系数已确定的傅里叶变换频谱函数f(ω)；车辆行驶时，预处理单元能通过ecu获取车辆的速度信息、发动机转速信息和胎压信息，并根据前述傅里叶变换频谱函数f(ω)对速度信息、发动机转速信息和胎压信息进行处理，实时解析出当前的最大频谱值f，并将当前的最大频谱值f实时输出至主动降噪单元；参考麦克风和误差麦克风能将采集到的信号实时输出至主动降噪单元，主动降噪单元能根据fxlms算法，对当前的最大频谱值f、参考麦克风的输出信号和误差麦克风的输出信号进行处理，并根据处理结果实时控制次级声源进行相应动作。
[0021]
本发明的核心创新点是用f(ω)解析出的最大频谱值f来替代辅助参考麦克风的输入，即，现有技术中，基于fxlms算法的主动降噪技术在实施时，一般是采用fxlms算法对参考麦克风、辅助参考麦克风和误差麦克风三者的输入信号进行，并根据处理结果控制次级声源的动作，而在本发明中，用f(ω)解析出的最大频谱值f来替代辅助参考麦克风的输入，只需用试验车进行相应试验操作就能得到f(ω)中的特征函数系数a、b、c、d，后续相同类型的车辆上就不再需要布置辅助参考麦克风，直接采用f(ω)对速度信息、发动机转速信息和胎压信息进行处理来得到当前的最大频谱值f，这就解决了次级声源对辅助参考麦克风的干扰问题，可以有效降低车辆的制作复杂度和成本，并且，也不再需要进行相应的解码和存储操作，能有效降低处理环节的负荷。
[0022]
本发明的有益技术效果是：提出了最佳网投车内噪声主动降噪方法，该方案不需要在车辆上布置多个辅助参考麦克风就能实现主动降噪，可以有效降低硬件成本和车辆制作复杂度，同时还能降低处理环节的负荷。
附图说明
[0023]
图1、现有技术的麦克风布置位置示意图；
[0024]
图2、采用本发明方案时的麦克风布置位置示意图；
[0025]
图中各个标记所对应的名称分别为：参考麦克风1、辅助参考麦克风2、误差麦克风3、次级声源4。
具体实施方式
[0026]
最佳网投车内噪声主动降噪方法，其创新在于：所述车内噪声主动降噪方法包括：
[0027]
针对某一类型车辆制作试验车：在试验车上安装参考麦克风、多个辅助参考麦克风和处理模块，所述参考麦克风设置在车厢前部内壁上，所述辅助参考麦克风设置在车厢后部内壁上，多个辅助参考麦克风分散布置，所述处理模块搭载在试验车上，参考麦克风和辅助参考麦克风均与处理模块电气连接，处理模块与试验车的ecu电气连接；
[0028]
1)驱动试验车在实际道路上行驶；行驶过程中，处理模块通过参考麦克风和辅助参考麦克风采集车内噪声信号，采样间隔为10秒，同步地，处理模块通过ecu获取试验车行驶过程中的速度信息、发动机转速信息和胎压信息；行驶过程不少于1小时；
[0029]
2)行驶过程中由参考麦克风采集到的车内噪声信号记为参考噪声数据集，由辅助参考麦克风采集到的车内噪声信号记为辅助噪声数据集；以10秒为采样间隔对参考噪声数据集进行短时傅里叶变换，得到多个参考噪声频谱，以10秒为采样间隔对辅助噪声数据集进行短时傅里叶变换，得到多个辅助噪声频谱；在时间上相互匹配的一个参考噪声频谱和一个辅助噪声频谱记为一个噪声数据组，多个参考噪声频谱和多个辅助噪声频谱形成多个噪声数据组；
[0030]
3)对多个噪声数据组逐一进行处理；对单个噪声数据组进行处理时，按如下方式进行操作：
[0031]
a)对参考噪声频谱进行小波阈值去噪处理，得到第一频谱信号，对辅助噪声频谱进行小波阈值去噪处理，得到第二频谱信号；
[0032]
b)将第二频谱信号中的极大值滤除，得到第三频谱信号；采用谱减法，用第三频谱信号减去第一频谱信号，得到差值谱；
[0033]
c)忽略差值谱中的负值部分，从差值谱中50至500hz的低频范围内找出最大频谱值f；
[0034]
对多个噪声数据组逐一进行处理后，得到多个最大频谱值f；
[0035]
4)按下式，将多个最大频谱值f、速度信息v、发动机转速信息n和胎压信息p进行多元非线性拟合，计算出特征函数系数a、b、c、d：
[0036][0037]
其中，f(ω)表示傅里叶变换频谱函数，j为虚数单位，n为汽车发动缸数，δ(ω-(
·
))表示冲激响应函数；
[0038]
5)后续生产与试验车相同类型的车辆时，在车辆上安装参考麦克风、误差麦克风、次级声源和主动降噪模块，所述参考麦克风设置在车厢前部内壁上，所述误差麦克风设置
在车顶中部内壁上，所述次级声源设置在车厢前部内壁上，次级声源的发射方向朝向车厢中部，所述主动降噪模块搭载在车辆上，参考麦克风、误差麦克风和次级声源均与主动降噪模块电气连接，主动降噪模块与车辆的ecu电气连接；
[0039]
所述主动降噪模块包含预处理单元和主动降噪单元；预处理单元内预置有特征函数系数已确定的傅里叶变换频谱函数f(ω)；车辆行驶时，预处理单元能通过ecu获取车辆的速度信息、发动机转速信息和胎压信息，并根据前述傅里叶变换频谱函数f(ω)对速度信息、发动机转速信息和胎压信息进行处理，实时解析出当前的最大频谱值f，并将当前的最大频谱值f实时输出至主动降噪单元；参考麦克风和误差麦克风能将采集到的信号实时输出至主动降噪单元，主动降噪单元能根据fxlms算法，对当前的最大频谱值f、参考麦克风的输出信号和误差麦克风的输出信号进行处理，并根据处理结果实时控制次级声源进行相应动作。