一种车载音响系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种车载音响系统，包括：扬声器和音响控制交互模块，音响控制交互模块用于获取控制信息并依据该控制信息选择工作模式；噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号；噪声消除控制模块用于接收噪声探测器所采集的噪声信号，并根据其提取出噪声特征值；根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算扬声器需产生的负波信号；扬声器根据负波信号，产生对应的声波信号。本发明能够在车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。
【专利说明】一种车载音响系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及音响领域，尤其涉及一种车载音响技术。
【背景技术】
[0002]现有车载音响系统通常包括音响控制交互模块和扬声器。音响控制交互模块安放在车辆驾驶员处，扬声器布置在第一排座位前面或者后排座位后面的位置。通过车载音响系统，驾驶员和乘客可以听广播和CD等。但是在车辆在行走过程中，往往会产生不同程度的噪声。这些车内环境噪声，容易引起驾驶员和乘客烦躁。
[0003]国际专利号WO 2013/118636 Al提及的消音装置主要是利用超生波原理，介绍基于传递函数的反馈控制方法，但未处理音响可能布置条件下的噪声源参数采集与消除问题；法国专利2983335主要发明了噪声传递方程下的控制算法问题与电磁工作部件的原理结构，也未处理基于车载布置条件下的噪声源参数采集与音响分布问题；日本专利号JP2013-112059主要发明的是基于座椅骨架安装的噪声检测装置，且未提及基于音响布置条件下的噪声消除问题。
[0004]以下国内外专利均有较好的发明创新性但与本发明专利未处理同类型问题:国内专利号CN103119461A发明了一种声源检测装置，可便于采集有效声源；国内专利号CN103297895A发明了这一种车载音量控制系统，主要根据所检测车内外噪声分别控制车外喇叭与车内音响的音量确保行人和乘客能够听到相应声音；国内专利号CN102695112A根据车内外环境自动调节汽车播放器的音量，提高用户体验；德国专利DE102010006285A1主要发明的是车载音响音效控制装置；美国专利US2008/0152158A1主要发明的是根据发动机频率控制相关振动噪声的处理装置；美国专利US2010/0124339A1发明的是一种三角布置的车内后视镜噪音测量装置；日本专利JP2013-51600A主要发明的一种电波信号的修正处理办法。
【发明内容】
[0005]为解决上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供一种车载音响系统，其能够在车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]本发明提供一种车载音响系统，包括:扬声器和音响控制交互模块，音响控制交互模块用于获取控制信息并依据该控制信息选择工作模式；所述车载音响系统还包括:
[0008]噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号；
[0009]噪声消除控制模块，与所述噪声探测器连接，用于接收所述噪声探测器所采集的噪声信号，并根据其提取出噪声特征值；根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；
[0010]所述扬声器，根据所述噪声消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号。[0011]更进一步地，所述车载音响系统还包括:
[0012]功放，用于对所述噪声消除控制模块所产生的负波信号进行整流和放大处理，并将处理后的负波信号传给所述扬声器。
[0013]更进一步地，所述根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号的过程，包括:
[0014]根据所述噪声特征值计算所述扬声器所需产生的负波信号值；
[0015]根据所述扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号的起振时间。
[0016]更进一步地，所述负波信号的起振时间为乘员耳朵处的噪声信号的产生时间的
0.5周期时间点处。
[0017]更进一步地，噪声探测器布置原则为:以乘员耳朵位置为中心，在该乘员的前上方以及该乘员座椅的后下方对称布置。
[0018]更进一步地，所述噪声消除控制模块包括:
[0019]噪声信号接收单元，负波信号输出单元，中央控制单元和供电单元；
[0020]所述噪声信号接收单元连接噪声探测器；负波信号输出单元直接或者间接地连接扬声器；中央控制单元一端与供电单元连接，另外一端分别通过总线连接噪声信号接收单元和负波信号输出单元。
[0021]更进一步地，所述噪声消除控制模块包括:
[0022]前面板和后面板；
[0023]所述前面板包括噪声探测器接入指示灯，负波信号输出指示灯，电源指示灯和工作指示灯；
[0024]所述后面板包括:连接噪声探测器的噪声探测器接入口 ；输出负波信号直接或者间接地给扬声器的负波信号输出口 ；连接供电设备的电源接口。
[0025]更进一步地，所述噪声消除控制模块产生的负波信号频率为20Hz至2000Hz。
[0026]由本发明上述方案可以看出，本发明通过噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号；噪声消除控制模块提取出噪声特征值；根据噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；扬声器根据噪声消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号，因此本发明能够在车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的结构示意图；
[0028]图2是本发明中位于前排座椅的某乘员周边布置的噪声探测器位置示意图；
[0029]图3是本发明中扬声器的安装位置示意图；
[0030]图4是本发明中噪声消除控制模块的后面板示意图；
[0031]图5是本发明中噪声消除控制模块的前面板示意图；
[0032]图6是本发明中噪声消除控制模块的内部结构示意图；
[0033]图7是本发明中距同一排乘员耳部位置左右排布最近两个对应扬声器的实例示意图；
[0034]图8是本发明中噪声信号和负波信号的函数图。[0035]附图中:噪声探测器10 ;噪声消除控制模块20 ;功放30 ;扬声器40 ;音响控制交互模块50 ;噪声探测器接入口 201 ;负波信号输出口 202 ;电源接口 203 ;噪声探测器接入指示灯204 ;负波信号输出指示灯205 ;电源指示灯206 ;工作指示灯207 ;噪声信号接收单元210 ;中央控制单元220 ;负波信号输出单元230 ;供电单元240。
【具体实施方式】
[0036]为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利作进一步地详细描述。
[0037]本发明第一实施例提供了一种车载音响系统，其结构如图1所示，包括噪声探测器10、噪声消除控制模块20、功放30、扬声器40和音响控制交互模块50。
[0038]噪声探测器10的安装位置以均匀分布在乘员耳部对应两侧位置为原则，以便于乘员耳部位置噪声信号测量；图2所示给出了位于前排座椅的某乘员周边布置的噪声探测器位置示意图，其中高灵敏度噪声探测器A布置在101所示箭头指向的位置，高灵敏度噪声探测器B布置在102所示箭头指向的位置，103所示箭头指向乘客耳朵位置。可以看出，以乘员耳部位置为中心，在该乘员的前上方以及该乘员座椅的后下方对称布置了两个噪声探测器。
[0039]扬声器安装位置如图3所示，在如下位置分别设置扬声器:前排乘员I的前方和左侦牝前排乘员2的前方和右侧；后排乘员I的后面和左侧；后排乘员2的后面和右侧。通过在车内合理布置扬声器，可以通过扬声器实时产生与车内噪声信号相反的声音信号，以达到主动消除噪声的效果。
[0040]噪声探测器10采用高敏度的噪声探测器，其与噪声消除控制模块20连接，实现对车辆环境噪声信号的采集，并将采集到的车辆环境噪声信号传给噪声消除控制模块20。
[0041]噪声消除控制模块20为车载音响系统的核心部件，物理呈现为2U (U是机箱的外部尺寸的工业标准)的机箱。其后面板和前面板的结构分别如图4、图5所示，其内部结构如图6所示。
[0042]噪声消除控制模块20的后面板包括噪声探测器接入口 201，用于连接噪声探测器10 ;负波信号输出口 202，用于输出负波信号给功放30 ;电源接口 203，用于连接供电设备。
[0043]噪声消除控制模块20的前面板包括噪声探测器接入指示灯204，负波信号输出指示灯205，电源指示灯206和工作指示灯207 ；
[0044]噪声消除控制模块20内部结构包括:噪声信号接收单元210 ;负波信号输出单元230 ;中央控制单元220和供电单元240。其中，中央控制单元220负责实现计算等功能。噪声信号接收单元210连接噪声探测器接入口 201 ;负波信号输出单元230连接负波信号输出口 202 ;中央控制单元220 —端与供电单元240连接，另外一端分别通过总线连接噪声信号接收单元210和负波信号输出单元230。
[0045]噪声消除控制模块20对噪声探测器10采集到的车辆环境噪声信号进行计算，得出乘员(车辆驾驶员或者乘客)耳部位置的噪声信号特征值，包括噪声信号的振幅、频率、波长、周期等；
[0046]具体如下:
[0047]乘员耳部位置噪声信号特征值，不仅与乘员耳部两侧所安装噪声探测器所测噪声信号特征值有关，也与噪声探测器的安装位置距乘员耳部位置的直线距离有关，因此需要利用该距离对噪声探测器所测噪声信号特征值进行加权，利用如下公式计算得到乘员耳部位置噪声信号特征值:
[0048]K=(Ka*Xa+Kb*Xb)/(Xa+Xb)
[0049]其中，K为乘员耳部位置的噪声信号特征值；Ka、Kb分别为乘员两侧噪声探测器位置所测噪声信号对应特征值参数；Xa、Xb分别为乘员两侧噪声探测器的安装位置距乘员耳部位置的直线距离。
[0050]噪声消除控制模块20根据该噪声信号的特征值和扬声器至乘员的距离计算出扬声器需产生的负波信号，然后发送给功放30。噪声消除控制模块20产生的负波信号频率为20Hz至2000Hz，相应地能够消除约20Ηζ_2000Ηζ的噪声声波。
[0051]扬声器至乘员的距离直接影响声音到达乘员耳部的时间，噪声信号的特征值影响扬声器应产生的负波信号值。下面以距某排乘员耳部位置左右排布最近的两个对应扬声器为例，来说明噪声消除控制模块20根据该噪声信号的特征值和扬声器至乘员的距离计算出扬声器应产生的负波信号的过程:
[0052]如图7所示，乘员I和乘员2位于车内同一排座椅上，乘员I的右侧车壁上设置扬声器Α，乘员2的左侧车壁上设置扬声器B。乘员I至扬声器A的距离设为Xl ;乘员2至扬声器B的距离设为Χ2。
[0053]扬声器A处负波信号的特征值与乘员I耳部处的波形信号特征值一致；根据扬声器A至乘员I处距离(图示距离XI)计算扬声器A处的负波信号起振时间，使得负波信号的起振时间恰好为乘员I耳朵处的噪声信号的产生时间的0.5周期时间点处。扬声器B处负波信号的特征值与乘员2耳部处的波形信号特征值一致，且根据扬声器B至乘员2耳部处距离(图示距离Χ2)大小，计算扬声器B处的负波信号起振时间，使得负波信号的起振时间恰好为乘员2耳朵处的噪声信号的产生时间的0.5周期时间点处。具体噪声信号和负波信号的函数图如图8所示，其中实线表示噪声信号的函数，虚线表示负波信号的函数。可见如果所计算某乘员耳部噪声信号对应的函数是:sin (wt)，则产生的负波信号对应的函数应为:sin (wt+ Ji /w)；
[0054]噪声消除控制模块20还可以实时反馈乘员耳部的噪声信号特征值计算结果，用于修正扬声器负波信号的控制输出，即根据噪声消除结果适当增大或减小扬声器噪声信号的负波频率，例如，如果反馈结果是乘员耳部的噪声信号特征值增大则适当反向调整扬声器负波信号的控制输出。
[0055]功放30对此负波信号进行整流、放大后送往扬声器30。
[0056]扬声器40，根据噪声消除控制模块20计算得出的负波信号，产生相应的噪声负频信号，以抵消车辆环境中的噪声。
[0057]音响控制交互模块50可以米用原有车辆的音响控制交互模块，也可以在车内设置新的音响控制交互模块40，用于获取控制信息并依据该控制信息选择工作模式。车辆驾驶员或者乘客通过该音响控制交互模块50可以实现音响控制交互模块对音响系统的设置，比如车辆驾驶员或乘客增加扬声器的音量、选择CD播放还是收音机播放等。
[0058]上述实施例中也可以不包括功放30，此时噪声消除控制模块20与扬声器40直接相连。[0059]由本发明上述方案可以看出，本发明通过噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号；噪声消除控制模块提取出噪声特征值；根据噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；扬声器根据噪声消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号，因此本发明能够在车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。
[0060]虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
【权利要求】
1.一种车载音响系统,包括:扬声器和音响控制交互模块，音响控制交互模块用于获取控制信息并依据该控制信息选择工作模式；其特征在于，所述车载音响系统还包括: 噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号； 噪声消除控制模块，与所述噪声探测器连接，用于接收所述噪声探测器所采集的噪声信号，并根据其提取出噪声特征值；根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号； 所述扬声器，根据所述噪声消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号。
2.根据权利要求1所述的车载音响系统，其特征在于，所述车载音响系统还包括: 功放，用于对所述噪声消除控制模块所产生的负波信号进行整流和放大处理，并将处理后的负波信号传给所述扬声器。
3.根据权利要求1或2所述的车载音响系统，其特征在于，所述根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号的过程，包括: 根据所述噪声特征值计算所述扬声器所需产生的负波信号值； 根据所述扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号的起振时间。
4.根据权利要求3所述的车载音响系统，其特征在于，所述负波信号的起振时间为乘员耳朵处的噪声信号的产生时间的0.5周期时间点处。
5.根据权利要求3所述的车载音响系统，其特征在于，噪声探测器布置原则为:以乘员耳朵位置为中心，在该乘员的前上方以及该乘员座椅的后下方对称布置。
6.根据权利要求3所述的车载音响系统，其特征在于，所述噪声消除控制模块包括: 噪声信号接收单元，负波信号输出单元，中央控制单元和供电单元； 所述噪声信号接收单元连接噪声探测器；负波信号输出单元直接或者间接地连接扬声器；中央控制单元一端与供电单元连接，另外一端分别通过总线连接噪声信号接收单元和负波信号输出单元。
7.根据权利要求3所述的车载音响系统，其特征在于，所述噪声消除控制模块包括: 前面板和后面板； 所述前面板包括噪声探测器接入指示灯，负波信号输出指示灯，电源指示灯和工作指示灯； 所述后面板包括:连接噪声探测器的噪声探测器接入口 ；输出负波信号直接或者间接地给扬声器的负波信号输出口 ；连接供电设备的电源接口。
8.根据权利要求3所述的车载音响系统，其特征在于，所述噪声消除控制模块产生的负波信号频率为20Hz至2000Hz。
【文档编号】H04R27/00GK103796146SQ201410008143
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】黄莉 申请人:柳州宏开汽车科技有限公司