主动降噪系统及汽车的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种主动降噪系统及汽车。


背景技术：

2.随着人们自身健康意识的提高，对于汽车的要求也不仅仅是只当作一个交通工具，人们对于汽车车内环境健康舒适性的要求也不断提高。车内噪声作为一种环境污染是影响人体健康及驾驶安全性的一个重要因素，如何有效减小及降低车内噪音是汽车厂家和消费者不断追求的目标。
3.车辆在行驶的过程中由于轮胎受凹凸不平的路面激励会造成路面振动噪声。在现有技术中，主动降噪系统需要额外在底盘布置若干个加速度计提取振动参考信号，并根据振动参考信号去降低路面振动噪声，成本高并且对于某些突变路面输入系统响应的结果容易发散。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种主动降噪系统及汽车，正是针对路面振动噪声这一污染源，结合最新的降噪技术，以有效降低车内环境的噪音，为用户提供更舒适的驾驶环境。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种主动降噪系统，包括：
6.自动驾驶路面感知系统，用于实时获取路面信息，所述路面信息表征了车辆前方的路面信息；
7.动力域，用于实时获取车辆动力信息，所述车辆动力信息表征了车辆驾驶时的速度、动力输出扭矩；
8.处理器，所述处理器被配置为：
9.用于根据所述路面信息和所述车辆动力信息通过时频变换得到虚拟路谱g(ω)；
10.用于根据所述虚拟路谱g(ω)和预设在所述处理器内的传递函数h(ω)获得路面激励在人耳处产生的噪音q(ω)；其中，所述传递函数h(ω)表征了汽车四轮到车内人耳的噪音响应函数；以及
11.用于生成消噪信号d(ω)，并控制车内音响系统播放所述消噪信号d(ω)，以使得所述消噪信号d(ω)与所述噪音q(ω)抵消后的车内噪音e(ω)在设定的目标范围内，所述车内噪音e(ω)为车内人耳处麦克风噪音监测值，所述目标范围为人耳感觉良好的范围。
12.可选的，所述处理器还被配置为：
13.用于根据所监测到的车内声场，对所述消噪信号d(ω)进行闭环控制，以使得所述消噪信号d(ω)与所述噪音q(ω)抵消后的车内噪音e(ω)在设定的目标范围内。
14.可选的，所述噪音q(ω)的计算公式为：
15.q(ω)＝h(ω)*g(ω)*h(ω)h，
16.其中，h(ω)h为传递函数h(ω)矩阵的共轭转置。
17.可选的，所述传递函数h(ω)的计算公式为：
18.h(ω)＝p(ω)/g(ω)
19.其中，p(ω)为所述虚拟路谱g(ω)四轮激励到车内声音频域响应。
20.可选的，所述p(ω)通过车内麦克风测试车内声音信号获得。
21.可选的，所述对所述消噪信号进行闭环控制，具体包括：
22.对所述声音消噪信号d(ω)的频率、幅值和相位进行自适应处理，使得消噪后的车内噪音e(ω)在目标范围内。
23.可选的，所述时频变换为快速傅里叶变换。
24.可选的，所述消噪信号d(ω)与所述噪音q(ω)的相位相反且幅值和频率相等。
25.可选的，所述处理器还被配置为：
26.用于监测车身域门窗系统的开闭状态以控制主动降噪系统的开启与关闭。
27.根据本发明的第二方面，提供了一种汽车，包括本发明第一方面所述的主动降噪系统。
28.本发明所提供的主动降噪系统及汽车中，处理器通过自动驾驶路面感知系统获取的路面信息和车辆动力域获得的车辆动力信息经过处理得到代表车辆四轮路面振动激励的虚拟路谱g(ω)；处理器用于根据所述虚拟路谱g(ω)和预设在所述处理器内表征汽车四轮到车内人耳处的噪音的传递函数h(ω)获得路面激励在人耳处产生的噪音q(ω)，并产生与所述噪音q(ω)相抵消的消噪信号d(ω)，根据消噪信号控制车内音响系统播放，最终达到降低车辆在行驶的过程中由于轮胎受凹凸不平的路面激励会造成路面振动噪声的效果，为用户提供更舒适的驾驶环境。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明一实施例中主动降噪系统结构示意图；
31.图2是本发明一实施例中对消噪信号进行闭环控制的流程示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过
程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
35.请参考图1，本发明一实施例中提供了一种主动降噪系统，包括：
36.自动驾驶路面感知系统101，所述自动驾驶路面感知系统101用于实时获取路面信息，所述路面信息表征了车辆前方的路面信息。
37.本发明实施例中所提及的自动驾驶感知系统101是多种传感器的数据与高精度地图的信息作为输入，经过一系列的计算及处理，对自动驾驶车的周围环境精确感知的系统。
38.动力域102，所述动力域102用于实时获取车辆动力信息，所述车辆动力信息表征了车辆驾驶时的速度、动力输出扭矩。
39.本发明实施例中所提及的动力域102可以为车辆内的多种动力系统单元(如内燃机、发电机、电池、变速箱等)计算和分配扭矩，并得到车辆驾驶时的实时速度。
40.处理器100，所述处理器100被配置为：用于根据所述路面信息和所述车辆动力信息获得通过时频变换得到虚拟路谱g(ω)；其中，所述时频变换为快速傅里叶变换。
41.一具体的实施例中，自动驾驶路面感知系统101通过实时扫描车辆前方的路面信息，获取实时的路面信息，如路面的不平度、粗糙度等相对于路长的空间域高低幅值f(x)，以此信息作为主动降噪系统的输入激励；动力域102通过为车辆内的多种动力系统单元计算和分配扭矩获得车辆驾驶时的车辆动力信息，如根据动力域计算的瞬时车速为v，处理器100将路面信息和车辆动力信息结合，具体的结合是将路面信息所获取的空间域高低幅值f(x)除以车辆动力信息所获取的瞬时车速v，并通过快速傅里叶变换得到虚拟路谱g(ω)，该虚拟路谱g(ω)结合了路面信息和车辆动力信息，可以准确的表达出以某种速度经过某路面时的车辆四轮的路面振动激励。
42.本发明实时例中所提及的处理器100还用于根据所述虚拟路谱g(ω)和预设在所述处理器内的传递函数h(ω)获得路面激励在人耳处产生的噪音q(ω)；其中，所述传递函数h(ω)表征了汽车四轮到车内人耳的噪音函数。
43.其中，所述传递函数h(ω)的计算公式为：
44.h(ω)＝p(ω)/g(ω)
45.p(ω)通过车内麦克风测试车内人耳处在虚拟路谱g(ω)激励下的声音信号获得。
46.所述噪音q(ω)的计算公式为：
47.q(ω)＝h(ω)*g(ω)*h(ω)h，
48.其中，h(ω)h为传递函数h(ω)矩阵的共轭转置，即先取共轭，再取转置。以复数为元素的矩阵，其共轭矩阵指对每一个元素取共轭之后得到的矩阵。
49.本发明实施例中所提及的处理器100还被配置为根据所监测到的车内声场，对所述消噪信号d(ω)进行闭环控制，以使得所述消噪信号d(ω)与所述噪音q(ω)抵消后的车内噪音e(ω)在设定的目标范围内；其中，所述目标范围为人耳感觉良好的范围，所述车内噪音e(ω)为车内人耳处麦克风噪音监测值。
50.请参考图2，所述对所述消噪信号进行闭环控制，具体包括：
51.s1：处理器生成与噪音q(ω)频率、幅值相同，相位相反(相差180度)的消噪信号d(ω)，并控制车内音响系统播放；
52.s2：通过车内麦克风监测消噪后车内噪音e(ω)，调整消噪信号d(ω)。
53.具体的，处理器通过监测车内噪音e(ω)各频率点幅值平方e2(ω)，如果ei2(ω)超过目标值范围，则处理器通过提高消噪信号di(ω)频率点幅值，调整后处理器继续进入s1步骤。
54.本发明实时例中所提及的处理器100根据相应调整后的噪音q(ω)生成与所述噪音q(ω)相抵消的消噪信号d(ω)，即所述消噪信号与所述噪音q(ω)的相位相反且幅值和频率相等，处理器100根据该消噪信号控制车内音响系统103播放，达到降低车辆在行驶的过程中由于轮胎受凹凸不平的路面激励所产生的路面振动噪声的效果。
55.本发明实施例中所提及的处理器100还被配置为监测车身域门窗系统104的开闭状态以控制主动降噪系统的开启与关闭，具体的，若所述处理器100通过监测车身域门窗系统104的为打开状态时，则处理器100通过不生成消噪信号d(ω)以控制主动降噪系统的关闭。
56.本发明所提供的主动降噪系统及汽车中，处理器通过自动驾驶路面感知系统获取的路面信息和车辆动力域获得的车辆动力信息经过处理得到代表车辆四轮路面振动激励的虚拟路谱g(ω)；处理器用于根据所述虚拟路谱g(ω)和预设在所述处理器内表征汽车四轮到车内人耳的噪音函数的传递函数h(ω)获得路面激励在人耳处产生的噪音q(ω)，并产生与所述噪音q(ω)相抵消的消噪信号d(ω)，根据消噪信号控制通过车内音响系统播放消噪信号，最终达到降低车辆在行驶的过程中由于轮胎受凹凸不平的路面激励所产生的路面振动噪声的效果，为用户提供更舒适的驾驶环境。
57.本发明实施例提供了一种汽车，包括以上所述的主动降噪系统。
58.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。