主动降噪系统的制作方法

1.本发明涉及一种主动降噪系统，该主动降噪系统通过使与噪声相位相反的抵消声音干扰噪声来降低噪声。


背景技术：

2.在典型的车辆中，车轮由于从路面接收的力而振动。当这种振动经由悬架传递到车身时，在车厢内生成道路噪声。特别地，由诸如车厢的封闭空间的声学共振特性激发的窄带道路噪声(更具体地，在40至50hz附近具有峰值并保持恒定带宽的道路噪声)被称为“鼓鸣噪声”。鼓鸣噪声作为鼓起的消音声音到达乘员的耳朵，因此易于使乘员感到不舒服。
3.jp2007-25527a提出了一种用于降低这种鼓鸣噪声的主动降噪系统。该主动降噪系统使用由麦克风检测到的控制点处的噪声信号作为控制输入，并通过调整噪声信号的幅度和相位来生成控制信号。
4.更详细地，参考jp2007-25527a的图1，处理电路101提取由麦克风检测的噪声信号的f0分量。f0分量是控制目标频率f0处的分量(在图1中，ω0＝2πf0)。调整电路108通过调整由处理电路101提取的噪声信号的f0分量的幅度和相位来生成控制信号。
5.处理电路101包括具有系数a和b的单频自适应陷波滤波器(san滤波器)以及生成参考信号(正弦波和余弦波)的发生器。参考信号的频率被设置为控制目标频率f0。san滤波器的系数a和b使用自适应算法更新，使得由麦克风检测到的噪声信号e和san滤波器的输出vout1生成的误差信号e1(e1＝e+vout1)最小化。因此，满足“vout1＝－e”。更具体地，san滤波器的输出vout1是以控制目标频率f0为中心的窄带信号。因此，在控制目标频率f0处满足“vout1＝－e”。即，提取噪声信号的f0分量。jp2007-25527a的图5示出了处理电路101的特性。
6.调整电路108校正从扬声器到麦克风的声学特性c(包括车厢内部空间和电子设备的特性)，从而生成控制信号。参考jp2007-25527a的图8，调整电路108包括用于噪声提取的san滤波器和陷波滤波器。san滤波器具有系数a和b。陷波滤波器具有系数sa和sb，并指示调整电路108的特性。作为设置示例，声学特性c被预先测量为c^，并且陷波滤波器被设置为控制目标频率f0处的c^的倒数1/c^。在麦克风的位置处，满足下式(1)。顺便提及，下式(1)中的“e”表示控制后的噪声信号的声压，下式(1)中的“d”表示控制前的噪声信号的声压。
[0007][0008]
假设c^＝c，控制后的噪声信号的声压是控制前的噪声信号的声压d的1/2。因此，噪声可以降低大约6db。
[0009]
顺便提及，对于如上所述的窄带道路噪声(在下文中简称为“噪声”)，车厢中的噪声的声压由噪声的输入条件(由于从路面接收的力引起的车轮振动)和噪声的传递特性(车身的特性、车厢的声学特性等)的乘积来确定。噪声的传递特性的共振频率不根据车辆的行驶状况(路面状况、车速等)而改变。另一方面，噪声的输入条件根据车辆的行驶条件而改
变，并且噪声的峰值频率也可以相应地改变几hz。传统的主动降噪系统仅降低其峰值频率是预设固定频率的噪声。因此，传统的主动降噪系统不能跟随噪声的峰值频率的改变，因此噪声可以保持在峰值频率处。


技术实现要素：

[0010]
鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种主动降噪系统，其通过跟随由于输入条件的改变而引起的噪声的峰值频率的改变来有效地降低峰值频率处的噪声。
[0011]
为了实现这样的目的，本发明的一个方面提供一种主动降噪系统11，所述主动降噪系统包括：抵消声音发生器(扬声器13)，所述抵消声音发生器被配置为生成用于抵消噪声的抵消声音；误差检测器(误差麦克风14)，所述误差检测器被配置为检测所述噪声和所述抵消声音之间的误差，并且生成与所述误差相对应的误差信号；以及控制器15，所述控制器被配置为基于所述误差信号来控制所述抵消声音发生器，其中，所述控制器被配置为：基于所述误差信号提取多个频率处的噪声分量；基于所述多个频率处的所述噪声分量确定所述多个频率中的控制目标频率；基于所述控制目标频率选择规定控制参数的值；并且基于所述控制参数的选定值生成控制信号以控制所述抵消声音发生器。
[0012]
根据该方面，通过在多个频率中确定控制目标频率，可以使控制目标频率跟随由于输入条件的改变而引起的噪声的峰值频率的改变。因此，可以有效地降低峰值频率处的噪声。
[0013]
在上述方面中，优选地，所述控制器被进一步配置为：计算所述多个频率处的所述噪声分量的绝对值(步骤st1)；通过校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值来计算所述多个频率处的所述噪声分量的校正值(步骤st2、st3)；通过比较所述多个频率处的所述噪声分量的所述校正值来识别所述多个频率处的所述噪声分量的所述校正值中的最大值(步骤st4)；并且将对应频率确定为所述控制目标频率，所述对应频率对应于所述噪声分量的所述校正值中的所述最大值(步骤st5)。
[0014]
根据该方面，通过校正并且然后比较多个频率处的噪声分量的绝对值，可以适当地确定控制目标频率。因此，可以增强控制目标频率对噪声的峰值频率的改变的跟随性。
[0015]
在上述方面中，优选地，所述控制器进一步被配置为基于校正表来校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值，所述校正表根据人的听觉特性来定义所述多个频率中的每个频率的校正系数(步骤st3)。
[0016]
根据该方面，主动降噪系统的用户(例如，车辆的乘员)可以容易地实现降噪效果。
[0017]
在上述方面中，优选地，所述控制器进一步被配置为基于所述多个频率中的每个频率处的目标降噪来校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值(步骤st2)。
[0018]
根据该方面，基于多个频率中的每个频率处的目标降噪，可以将降噪之后的噪声分量的绝对值转换为降噪之前的噪声分量的绝对值。因此，可以更适当地确定控制目标频率。
[0019]
在上述方面中，优选地，所述控制器进一步被配置为：在规定的采样周期，提取所述多个频率处的所述噪声分量，并且计算所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值；并且基于所述多个频率中的每个频率处的所述噪声分量的所述绝对值的先前值和所述多个频率中的每个频率处的所述噪声分量的当前值来计算所述多个频率中的每个频率处的
所述噪声分量的所述绝对值的当前值(步骤st1)。
[0020]
根据该方面，可以抑制由于在多个频率中的每个频率处的噪声分量中包括的噪声等而导致的控制目标频率的频繁切换。
[0021]
在上述方面中，优选地，所述控制器进一步被配置为：存储控制参数表(t1、t3)，所述控制参数表定义所述多个频率中的每个频率处的所述控制参数的值；并且通过基于所述控制目标频率参照所述控制参数表来选择与所述控制目标频率对应的所述控制参数的值。
[0022]
根据该方面，可以使用对应于控制目标频率的控制参数的最佳值来生成控制信号。
[0023]
因此，根据上述方面，可以提供一种主动降噪系统，其通过跟随由于输入条件的改变而引起的噪声的峰值频率的改变来有效地降低峰值频率处的噪声。
附图说明
[0024]
图1是示出应用了根据第一实施方式的主动降噪系统的车辆的示意图；
[0025]
图2是示出根据第一实施方式的主动降噪系统的功能框图；
[0026]
图3示出了根据第一实施方式的控制参数表；
[0027]
图4是示出根据第一实施方式的控制信号输出单元的功能框图；
[0028]
图5是示出根据第一实施方式的控制目标频率确定处理的流程图；
[0029]
图6示出了根据第一实施方式的校正表；
[0030]
图7a至图7c是各自示出鼓鸣噪声的降低效果的曲线图；
[0031]
图8示出了根据第二实施方式的控制参数表；
[0032]
图9是示出根据第二实施方式的控制信号输出单元的功能框图；以及
[0033]
图10是示出根据第二实施方式的控制目标信号生成单元的功能框图。
具体实施方式
[0034]
在下文中，将参考附图描述本发明的实施方式。在本说明书中，与符号一起示出的“^”(旋绕)各自表示标识值或估计值。“^”在附图和公式中的符号上方示出，但在说明书文本中的符号之后示出。
[0035]
(第一实施方式)
[0036]
首先，将参照图1至图7c描述本发明的第一实施方式。
[0037]
《主动降噪系统11》
[0038]
图1是示出应用了根据第一实施方式的主动降噪系统11(以下简称为“降噪系统11”)的车辆1的示意图。当车轮2由于从路面s接收的力而振动并且车轮2的振动经由悬架3传递到车身4时，在车厢5中生成鼓鸣噪声d(噪声的示例)。鼓鸣噪声d是峰值在40-50hz左右的窄带道路噪声。
[0039]
降噪系统11是用于降低这种鼓鸣噪声d的反馈可控主动噪声控制设备(anc设备)。更具体地，降噪系统11通过生成与鼓鸣噪声d相位相反的抵消声音y并使所生成的抵消声音y与鼓鸣噪声d相干扰来降低鼓鸣噪声d。
[0040]
参照图1和图2，降噪系统11包括：多个扬声器13(抵消声音发生器的示例)，其被配置为生成抵消声音y以抵消鼓鸣噪声d；多个误差麦克风14(误差检测器的示例)，其被配置
为检测鼓鸣噪声d和抵消声音y之间的误差(合成声音)并生成与检测到的误差相对应的误差信号e；以及控制器15，其被配置为基于误差信号e控制多个扬声器13。图2中的符号c表示从每个扬声器13到相应的误差麦克风14的次级路径的传递特性。
[0041]
《扬声器13》
[0042]
参见图1，降噪系统11的每个扬声器13构成例如车辆1的音频系统的一部分，并且安装在车辆1的门中。在另一实施方式中，扬声器13可以与车辆1的音频系统分开设置，或者可以安装在除了车辆1的门之外的位置中(例如，扬声器13可以安装在乘员座椅6的头枕6a中或乘员座椅6下方的地板上)。
[0043]
《误差麦克风14》
[0044]
降噪系统11的各误差麦克风14例如安装在乘员座椅6的头枕6a中。在另一个实施方式中，误差麦克风14可以安装在除了车辆1的乘员座椅6之外的位置中(例如，误差麦克风14可以安装在乘员座椅6上方的顶棚上)。
[0045]
《控制器15》
[0046]
降噪系统11的控制器15由包括运算处理单元(cpu、mpu等处理器)和存储装置(rom、ram等存储器)的电子控制单元(ecu)构成。控制器15可以由一件硬件组成，或者可以由由多件硬件组成的单元组成。
[0047]
参照图2，控制器15包括作为功能部件的a/d转换单元21、多个噪声分量提取单元22、控制目标频率确定单元23、参数选择单元24、控制信号输出单元25和d/a转换单元26。图2中的符号“ada”表示“自适应”。
[0048]
《a/d转换单元21》
[0049]
控制器15的a/d转换单元21将从误差麦克风14输出的模拟误差信号e转换为数字误差信号e，并将数字误差信号e输出到多个噪声分量提取单元22。在下文中，没有说明的“误差信号e”表示已经通过a/d转换单元21的误差信号e。
[0050]
《噪声分量提取单元22》
[0051]
控制器15的每个噪声分量提取单元22基于在规定采样周期的误差信号e提取在规定提取频率fk(k＝1、2
……
)处的噪声分量ak0、ak1。更具体地，噪声分量提取单元22以提取频率fk将噪声分量ak0、ak1提取为具有实部和虚部的复信号。噪声分量提取单元22将所提取的噪声分量ak0、ak1与提取频率fk一起输出到控制目标频率确定单元23。
[0052]
对于各个噪声分量提取单元22，提取频率fk被设置为不同的值。提取频率fk被设置为可以是鼓鸣噪声d的峰值频率的频率(40-50hz左右的频率)。提取频率fk的数目k(即，噪声分量提取单元22的数目)被设置为等于或大于2的任意整数。
[0053]
每个噪声分量提取单元22包括余弦波生成电路31、正弦波生成电路32、提取信号生成单元33和加法器34。
[0054]
余弦波生成电路31基于提取频率fk生成提取余弦波信号xck，并将生成的提取余弦波信号xck输出到提取信号生成单元33。正弦波生成电路32基于提取频率fk生成提取正弦波信号xsk，并将生成的提取正弦波信号xsk输出到提取信号生成单元33。
[0055]
提取信号生成单元33包括提取滤波器ak。单频自适应陷波滤波器(san滤波器)用于提取滤波器ak。提取信号生成单元33包括第一提取滤波器单元35、第二提取滤波器单元36、加法器37、第一提取更新单元38和第二提取更新单元39。
[0056]
第一提取滤波器单元35具有提取滤波器系数ak0。提取滤波器系数ak0形成提取滤波器ak的系数的实部，并且还形成由噪声分量提取单元22提取的噪声分量(复信号)的实部。第一提取滤波器单元35对从余弦波生成电路31输出的提取余弦波信号xck进行滤波。
[0057]
第二提取滤波器单元36具有提取滤波器系数ak1。提取滤波器系数ak1形成提取滤波器ak的系数的虚部，并且还形成由噪声分量提取单元22提取的噪声分量(复信号)的虚部。第二提取滤波器单元36对从正弦波生成电路32输出的提取正弦波信号xsk进行滤波。
[0058]
加法器37通过将已经通过第一提取滤波器单元35的提取余弦波信号xck和已经通过第二提取滤波器单元36的提取正弦波信号xsk加在一起来生成提取信号ak。加法器37将生成的提取信号ak输出到加法器34。
[0059]
第一提取更新单元38使用诸如最小均方算法(lms算法)的自适应算法在采样周期更新提取滤波器系数ak0。更具体地，第一提取更新单元38更新提取滤波器系数ak0，使得从加法器34输出的虚拟误差信号ek(稍后将描述)最小化。
[0060]
第二提取更新单元39使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新提取滤波器系数ak1。更具体地，第二提取更新单元39更新提取滤波器系数ak1，使得从加法器34输出的虚拟误差信号ek最小化。
[0061]
加法器34通过将从提取信号生成单元33输出的提取信号ak和误差信号e加在一起来生成虚拟误差信号ek。加法器34将生成的虚拟误差信号ek输出到提取信号生成单元33。
[0062]
《控制目标频率确定单元23》
[0063]
控制器15的控制目标频率确定单元23基于提取频率fk和从每个噪声分量提取单元22输出的噪声分量ak0、ak1(提取滤波器系数)来确定多个提取频率fk中的控制目标频率fc。控制目标频率确定单元23将所确定的控制目标频率fc输出到参数选择单元24，并且还将所确定的控制目标频率fc和对应的噪声分量ac0、ac1输出到控制信号输出单元25。稍后将描述由控制目标频率确定单元23确定控制目标频率fc的方法。
[0064]
《参数选择单元24》
[0065]
参照图3，控制器15的参数选择单元24存储控制参数表t1。控制参数表t1是定义每个频率处的控制参数的值的表。在本实施方式中，控制参数包括反馈增益(fb增益)、反馈相位(fb相位)、目标降噪等。
[0066]
参数选择单元24基于从控制目标频率确定单元23输出的控制目标频率fc，通过参照控制参数表t1来选择与控制目标频率fc相对应的每个控制参数的值。参数选择单元24将每个控制参数的选定值输出到控制信号输出单元25。
[0067]
《控制信号输出单元25》
[0068]
参照图4，控制器15的控制信号输出单元25基于从控制目标频率确定单元23输出的控制目标频率fc和噪声分量ac0、ac1以及从参数选择单元24输出的每个控制参数的值来生成用于控制扬声器13的控制信号u。控制信号输出单元25将生成的控制信号u输出到d/a转换单元26。
[0069]
控制信号输出单元25包括san滤波器。控制信号输出单元25包括余弦波生成单元41、正弦波生成单元42、第一控制滤波器单元43、第二控制滤波器单元44、加法器45和增益调整单元46。
[0070]
余弦波生成单元41基于从控制目标频率确定单元23输出的控制目标频率fc和从
参数选择单元24输出的fb相位(控制参数之一)的值来生成控制余弦波信号uc＝cos(ωt+φd)。更具体地，余弦波生成单元41通过将与控制目标频率fc相对应的参考余弦波cos(ωt)的相位移动与fb相位相对应的角度φd来生成控制余弦波信号uc。余弦波生成单元41将生成的控制余弦波信号uc输出到第一控制滤波器单元43。
[0071]
正弦波生成单元42基于从控制目标频率确定单元23输出的控制目标频率fc和从参数选择单元24输出的fb相位(控制参数之一)的值来生成控制正弦波信号us＝sin(ωt+φd)。更具体地，正弦波生成单元42通过将与控制目标频率fc相对应的参考正弦波sin(ωt)的相位移动与fb相位相对应的角度φd来生成控制正弦波信号us。正弦波生成单元42将生成的控制正弦波信号us输出到第二控制滤波器单元44。
[0072]
第一控制滤波器单元43具有控制滤波器系数a。第一控制滤波器单元43对从余弦波生成单元41输出的控制余弦波信号uc进行滤波。使用从控制目标频率确定单元23输出的噪声分量ac0来连续地更新控制滤波器系数a。
[0073]
第二控制滤波器单元44具有控制滤波器系数b。第二控制滤波器单元44对从正弦波生成单元42输出的控制正弦波信号us进行滤波。使用从控制目标频率确定单元23输出的噪声分量ac1来连续地更新控制滤波器系数b。
[0074]
加法器45通过将已经通过第一控制滤波器单元43的控制余弦波信号uc和已经通过第二控制滤波器单元44的控制正弦波信号us加在一起来生成控制信号u。加法器45将生成的控制信号u输出到增益调整单元46。
[0075]
增益调整单元46基于从参数选择单元24输出的fb增益(控制参数之一)来调整从加法器45输出的控制信号u的增益。增益调整单元46将具有调整增益的控制信号u输出到d/a转换单元26。
[0076]
《d/a转换单元26》
[0077]
参照图2，控制器15的d/a转换单元26将从控制信号输出单元25输出的数字控制信号u转换成模拟控制信号u。d/a转换单元26将模拟控制信号u输出到扬声器13。因此，扬声器13生成对应于控制信号u的抵消声音y。
[0078]
《控制目标频率确定处理》
[0079]
控制器15的控制目标频率确定单元23在采样周期执行控制目标频率确定处理。在控制目标频率确定处理中，控制目标频率确定单元23基于提取频率fk和从每个噪声分量提取单元22输出的噪声分量ak0、ak1来确定控制目标频率fc。在下文中，关于控制目标频率确定处理的描述，与每个符号一起示出的“(n)”表示在当前采样时间提取或计算的当前值。另一方面，与每个符号一起示出的“(n－1)”表示在先前采样时间提取或计算的先前值。
[0080]
参照图5，当控制目标频率确定处理开始时，控制目标频率确定单元23使用下式(2)来计算每个提取频率fk处的噪声分量ak0、ak1的绝对值的当前值|ak(n)|(步骤st1)。
[0081][0082]
顺便说一下，在上式(2)中，仅基于噪声分量ak0、ak1的当前值来计算噪声分量ak0、ak1的绝对值的当前值|ak(n)|。如果使用这种计算方法，则控制目标频率fc可能由于噪声分量ak0、ak1中包含的噪声等而频繁切换。
[0083]
这样，控制目标频率确定单元23可以基于噪声分量ak0、ak1的当前值来计算噪声分量ak0、ak1的绝对值的当前值|ak(n)|以及噪声分量ak0、ak1的绝对值的先前值|ak(n-1)
|。即，控制目标频率确定单元23可以使用在规定周期内的噪声分量ak0、ak1的绝对值的时间平均值作为噪声分量ak0、ak1的绝对值的当前值|ak(n)|。例如，控制目标频率确定单元23可以使用下式(3)而不是上式(2)来计算当前值|ak(n)|。
[0084][0085]
在下文中，在步骤st1中计算的噪声分量ak0、ak1的绝对值的当前值|ak(n)|将被称为噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|。
[0086]
随后，控制目标频率确定单元23基于控制效果(降低鼓鸣噪声d的效果)校正噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|。更具体地，控制目标频率确定单元23通过基于每个频率处的目标降噪(控制参数之一)校正噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|来计算噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|的第一校正值|axk(n)|(步骤st2)。例如，控制目标频率确定单元23使用下式(4)来计算第一校正值|axk(n)|。顺便提及，下式(4)中的“tr”表示每个频率处的目标降噪。
[0087]
|axk(n)|＝β*|ak(n)|，β＝10
tr/20
ꢀꢀ
(4)
[0088]
在步骤st1中计算的噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|是与降噪后(控制后)的噪声分量ak0、ak1相对应的值。相反，应该由来自扬声器13的抵消声音y抵消的不是降噪后(控制后)的鼓鸣噪声d，而是降噪前(控制前)的鼓鸣噪声d。这样，控制目标频率确定单元23通过使用上式(4)对噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|进行校正，将与降噪后(控制后)的噪声分量ak0、ak1对应的值转换为与降噪前(控制前)的噪声分量ak0、ak1对应的值。例如，当目标降噪为6db时，上式(4)中的系数β近似为“2”。
[0089]
随后，控制目标频率确定单元23基于评估标准(人的听觉特性)校正第一校正值|axk(n)|。更具体地，控制目标频率确定单元23通过基于校正表t2校正第一校正值|axk(n)|来计算噪声分量ak0、ak1的绝对值|ak(n)|的第二校正值|ayk(n)|(步骤st3)。
[0090]
参考图6，校正表t2是根据人的听觉特性定义每个频率的校正系数的表。在本实施方式中，校正表t2基于所谓的“a特性”定义每个频率的校正系数。在另一实施方式中，校正表t2可以基于除人的听觉特性之外的评估标准来定义每个频率的校正系数。
[0091]
例如，控制目标频率确定单元23通过使用下式(5)校正第一校正值|axk(n)|来计算第二校正值|ayk(n)|。顺便提及，下式(5)中的“α”表示基于校正表t2设置的校正系数。
[0092]
|ayk(n)|＝α*|axk(n)|
ꢀꢀ
(5)
[0093]
接下来，参见图5，控制目标频率确定单元23通过比较所有提取频率fk处的第二校正值(|ay1(n)|、
……
、|ayk(n)|)来识别第二校正值|ayk(n)|的最大值(步骤st4)。
[0094]
随后，控制目标频率确定单元23将相应的提取频率fk(与第二校正值|ayk(n)|的最大值对应的提取频率fk)确定为控制目标频率fc(步骤st5)。因此，控制目标频率确定处理结束。
[0095]
《效果》
[0096]
在第一实施方式中，控制器15基于误差信号e提取多个提取频率fk处的噪声分量ak0、ak1，基于多个提取频率fk处的噪声分量ak0、ak1确定多个提取频率fk中的控制目标频率fc，基于控制目标频率fc选择规定控制参数的值，并且基于控制参数的选定值生成用于控制扬声器13的控制信号u。通过以此方式在多个提取频率fk中确定控制目标频率fc，可以使控制目标频率fc跟随由于车辆1的行驶状况的改变而引起的鼓鸣噪声的峰值频率的改
变。因此，可以有效地降低峰值频率处的鼓鸣噪声d。
[0097]
接下来，将参照图7a至图7c进一步描述如上所述的降低鼓鸣噪声d的效果。图7a示出了在传统降噪系统和根据本实施方式的降噪系统11中，在鼓鸣噪声d的峰值频率改变之前的状态(例如，鼓鸣噪声d的峰值频率存在于46hz左右的状态)。图7b和图7c分别示出了在传统降噪系统和根据本实施方式的降噪系统11中，在鼓鸣噪声d的峰值频率已经改变之后的状态(例如，鼓鸣噪声d的峰值频率存在于53hz左右的状态)。
[0098]
参照图7a和图7b，在传统降噪系统中，控制目标频率fc是恒定的，因此即使鼓鸣噪声d的峰值频率改变，控制目标频率fc也不改变。因此，控制目标频率fc不能跟随鼓鸣噪声d的峰值频率的改变，并且鼓鸣噪声d保持在峰值频率处(见图7b中的椭圆z1)。
[0099]
另一方面，参见图7a和图7c，在根据本实施方式的降噪系统11中，控制目标频率fc是可变的，并且因此控制目标频率fc根据鼓鸣噪声d的峰值频率的改变而自动改变。因此，控制目标频率fc可以跟随鼓鸣噪声d的峰值频率的改变，从而可以在峰值频率处有效地降低鼓鸣噪声d(参见图7c中的椭圆z2)。
[0100]
(第二实施方式)
[0101]
接下来，将参照图8至图10描述本发明的第二实施方式。适当地省略与本发明的第一实施方式相同的说明。图9中的符号“ada”表示“自适应”。
[0102]
《参数选择单元24》
[0103]
参照图8，控制器15的参数选择单元24存储控制参数表t3。控制参数表t3是定义每个频率的控制参数的值的表。在本实施方式中，控制参数包括步长参数μ1、μ2、目标降噪、反馈增益上限(fb增益上限)等。
[0104]
步长参数μ1和μ2是用于调整在控制信号输出单元25(将在后面描述)中使用的san滤波器的更新量的参数。当步长参数μ1和μ2增加时，san滤波器的更新量也增加。当步长参数μ1和μ2的值减小时，san滤波器的更新量也减小。
[0105]
参数选择单元24基于从控制目标频率确定单元23输出的控制目标频率fc，通过参照控制参数表t3来选择与控制目标频率fc相对应的控制参数的值。参数选择单元24将控制参数的选定值输出到控制信号输出单元25。
[0106]
《控制目标信号生成单元27》
[0107]
参照图9和图10，除了根据第一实施方式的控制器15的部件之外，根据第二实施方式的控制器15还包括控制目标信号生成单元27。控制目标信号生成单元27包括余弦波生成电路27a、正弦波生成电路27b、第一滤波器单元27c、第二滤波器单元27d、第一加法器27e、第三滤波器单元27f、第四滤波器单元27g和第二加法器27h。
[0108]
余弦波生成电路27a基于对应于控制目标频率fc的参考频率f0生成余弦波信号rc。正弦波生成电路27b基于参考频率f0生成正弦波信号rs。
[0109]
第一滤波器单元27c具有对应于噪声分量ac0的第一滤波器系数a0。第一滤波器单元27c对余弦波信号rc进行滤波。第二滤波器单元27d具有对应于噪声分量ac1的第二滤波器系数a1。第二滤波器单元27d对正弦波信号rs进行滤波。第一加法器27e通过将已经通过第一滤波器单元27c的余弦波信号rc和已经通过第二滤波器单元27d的正弦波信号rs加在一起来生成控制目标信号efr。
[0110]
第三滤波器单元27f具有第一滤波器系数a0。第三滤波器单元27f对正弦波信号rs
进行滤波。第四滤波器单元27g具有通过反转第二滤波器系数a1的极性而获得的系数。第四滤波器单元27g对余弦波信号rc进行滤波。第二加法器27h通过将已经通过第三滤波器单元27f的正弦波信号rs和已经通过第四滤波器单元27g的余弦波信号rc加在一起来生成控制目标信号efi。
[0111]
《控制信号输出单元25》
[0112]
参照图9，控制器15的控制信号输出单元25包括控制信号生成单元51、抵消估计信号生成单元52、噪声估计信号生成单元53、参考信号生成单元54、控制滤波器更新单元55和虚拟误差信号生成单元56。
[0113]
控制信号生成单元51包括控制滤波器w。san滤波器用于控制滤波器w。控制信号生成单元51包括第一控制滤波器单元61、第二控制滤波器单元62、第一加法器63、第三控制滤波器单元64、第四控制滤波器单元65和第二加法器66。
[0114]
第一控制滤波器单元61具有控制滤波器系数w0。控制滤波器系数w0形成控制滤波器w的系数的实部。第一控制滤波器单元61对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efr进行滤波。
[0115]
第二控制滤波器单元62具有控制滤波器系数w1。控制滤波器系数w1形成控制滤波器w的系数的虚部。第二控制滤波器单元62对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efi进行滤波。
[0116]
第一加法器63通过将已经通过第一控制滤波器单元61的控制目标信号efr和已经通过第二控制滤波器单元62的控制目标信号efi加在一起来生成控制信号u0。第一加法器63将生成的控制信号u0输出到d/a转换单元26和抵消估计信号生成单元52。
[0117]
第三控制滤波器单元64具有通过反转控制滤波器系数w0的极性而获得的系数。第三控制滤波器单元64对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efi进行滤波。
[0118]
第四控制滤波器单元65具有控制滤波器系数w1。第四控制滤波器单元65对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efr进行滤波。
[0119]
第二加法器66通过将已经通过第三控制滤波器单元64的控制目标信号efi和已经通过第四控制滤波器单元65的控制目标信号efr加在一起来生成控制信号u1。第二加法器66将生成的控制信号u1输出到抵消估计信号生成单元52。
[0120]
抵消估计信号生成单元52包括次级路径滤波器c^。次级路径滤波器c^是与从扬声器13到误差麦克风14的次级路径的传递特性c的估计值相对应的滤波器。san滤波器用于次级路径滤波器c^。抵消估计信号生成单元52包括第一次级路径滤波器单元71、第二次级路径滤波器单元72、加法器73、第一次级路径更新单元74和第二次级路径更新单元75。
[0121]
第一次级路径滤波器单元71具有次级路径滤波器系数c^0。次级路径滤波器系数c^0形成次级路径滤波器c^的系数的实部。第一次级路径滤波器单元71对从控制信号生成单元51输出的控制信号u0进行滤波。
[0122]
第二次级路径滤波器单元72具有次级路径滤波器系数c^1。次级路径滤波器系数c^1形成次级路径滤波器c^的系数的虚部。第二次级路径滤波器单元72对从控制信号生成单元51输出的控制信号u1进行滤波。
[0123]
加法器73通过将已经通过第一次级路径滤波器单元71的控制信号u0和已经通过第二次级路径滤波器单元72的控制信号u1加在一起来生成第一抵消估计信号y^1。第一抵
消估计信号y^1是与抵消声音y的估计值相对应的信号。加法器73将生成的第一抵消估计信号y^1输出到虚拟误差信号生成单元56。
[0124]
第一次级路径更新单元74使用诸如lms算法的自适应算法在规定的采样周期更新次级路径滤波器系数c^0。更具体地，第一次级路径更新单元74更新次级路径滤波器的系数c^0，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ex(稍后将描述)最小化。
[0125]
第二次级路径更新单元75使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新次级路径滤波器系数c^1。更具体地，第二次级路径更新单元75更新次级路径滤波器系数c^1，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ex最小化。
[0126]
噪声估计信号生成单元53包括初级路径滤波器h^。初级路径滤波器h^是与从噪声源(在本实施方式中为路面s)到误差麦克风14的路径(初级路径)的传递特性h的估计值相对应的滤波器。san滤波器用于初级路径滤波器h^。噪声估计信号生成单元53包括第一初级路径滤波器单元81、第二初级路径滤波器单元82、加法器83、第一初级路径更新单元84和第二初级路径更新单元85。
[0127]
第一初级路径滤波器单元81具有初级路径滤波器系数h^0。初级路径滤波器系数h^0形成初级路径滤波器h^的系数的实部。第一初级路径滤波器单元81对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efr进行滤波。
[0128]
第二初级路径滤波器单元82具有通过反转初级路径滤波器系数h^1的极性而获得的系数。初级路径滤波器系数h^1形成初级路径滤波器h^的系数的虚部。第二初级路径滤波器单元82对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efi进行滤波。
[0129]
加法器83通过将已经通过第一初级路径滤波器单元81的控制目标信号efr和已经通过第二初级路径滤波器单元82的控制目标信号efi加在一起来生成噪声估计信号d^。噪声估计信号d^是与鼓鸣噪声d的估计值相对应的信号。加法器83将生成的噪声估计信号d^输出到虚拟误差信号生成单元56。
[0130]
第一初级路径更新单元84使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新初级路径滤波器系数h^0。更具体地，第一初级路径更新单元84更新初级路径滤波器系数h^0，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ex最小化。
[0131]
第二初级路径更新单元85使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新初级路径滤波器系数h^1。更具体地，第二初级路径更新单元85更新初级路径滤波器系数h^1，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ex最小化。
[0132]
与抵消估计信号生成单元52类似，参考信号生成单元54包括次级路径滤波器c^。当在抵消估计信号生成单元52中更新次级路径滤波器c^的系数(c^0、c^1)时，将次级路径滤波器c^的更新后的系数输出到参考信号生成单元54，并且在参考信号生成单元54中更新次级路径滤波器c^的系数。即，在参考信号生成单元54中设置的次级路径滤波器c^的系数不是固定值，而是基于来自抵消估计信号生成单元52的信号而连续更新的值。
[0133]
参考信号生成单元54包括第三次级路径滤波器单元91、第四次级路径滤波器单元92、第一加法器93、第五次级路径滤波器单元94、第六次级路径滤波器单元95和第二加法器96。
[0134]
第三次级路径滤波器单元91具有次级路径滤波器系数c^0。第三次级路径滤波器单元91对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efr进行滤波。
[0135]
第四次级路径滤波器单元92具有通过反转次级路径滤波器的系数c^1的极性而获得的系数。第四次级路径滤波器单元92对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efi进行滤波。
[0136]
第一加法器93通过将已经通过第三次级路径滤波器单元91的控制目标信号efr和已经通过第四次级路径滤波器单元92的控制目标信号efi加在一起来生成参考信号r0。第一加法器93将生成的参考信号r0输出到控制滤波器更新单元55。
[0137]
第五次级路径滤波器单元94具有次级路径滤波器系数c^0。第五次级路径滤波器单元94对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efi进行滤波。
[0138]
第六次级路径滤波器单元95具有次级路径滤波器系数c^1。第六次级路径滤波器单元95对从控制目标信号生成单元27输出的控制目标信号efr进行滤波。
[0139]
第二加法器96通过将已经通过第五次级路径滤波器单元94的控制目标信号efi和已经通过第六次级路径滤波器单元95的控制目标信号efr加在一起来生成参考信号r1。第二加法器96将生成的参考信号r1输出到控制滤波器更新单元55。
[0140]
与控制信号生成单元51类似，控制滤波器更新单元55包括控制滤波器w。控制滤波器更新单元55包括第五控制滤波器单元101、第六控制滤波器单元102、加法器103、第一控制更新单元104和第二控制更新单元105。
[0141]
第五控制滤波器单元101具有控制滤波器系数w0。第五控制滤波器单元101对从参考信号生成单元54输出的参考信号r0进行滤波。
[0142]
第六控制滤波器单元102具有控制滤波器系数w1。第六控制滤波器单元102对从参考信号生成单元54输出的参考信号r1进行滤波。
[0143]
加法器103通过将已经通过第五控制滤波器单元101的参考信号r0和已经通过第六控制滤波器单元102的参考信号r1加在一起来生成第二抵消估计信号y^2。第二抵消估计信号y^2是与抵消声音y的估计值相对应的信号。加法器103将生成的第二抵消估计信号y^2输出到虚拟误差信号生成单元56。
[0144]
第一控制更新单元104使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新控制滤波器系数w0。更具体地，第一控制更新单元104更新控制滤波器系数w0，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ey(稍后将描述)最小化。
[0145]
第二控制更新单元105使用诸如lms算法的自适应算法在采样周期更新控制滤波器系数w1。更具体地，第二控制更新单元105更新控制滤波器系数w1，使得从虚拟误差信号生成单元56输出的虚拟误差信号ey最小化。
[0146]
当在控制滤波器更新单元55中更新控制滤波器w的系数w0、w1时，将控制滤波器w的更新后的系数输出到控制信号生成单元51，并且在控制信号生成单元51中更新控制滤波器w的系数。即，在控制信号生成单元51中设置的控制滤波器w的系数不是固定值，而是基于来自控制滤波器更新单元55的信号连续更新的值。
[0147]
虚拟误差信号生成单元56包括第一极性反转电路111、第二极性反转电路112、第一加法器113和第二加法器114。
[0148]
第一极性反转电路111反转从抵消估计信号生成单元52输出的第一抵消估计信号y^1的极性。第二极性反转电路112反转从噪声估计信号生成单元53输出的噪声估计信号d^的极性。
[0149]
第一加法器113通过将误差信号e、已经通过第一极性反转电路111的第一抵消估计信号y^1和已经通过第二极性反转电路112的噪声估计信号d^加在一起来生成虚拟误差信号ex。第一加法器113将生成的虚拟误差信号ex输出到抵消估计信号生成单元52和噪声估计信号生成单元53。
[0150]
第二加法器114通过将从噪声估计信号生成单元53输出的噪声估计信号d^2和从控制滤波器更新单元55输出的第二抵消估计信号y^2加在一起来生成虚拟误差信号ey。第二加法器114将生成的虚拟误差信号ey输出到控制滤波器更新单元55。
[0151]
《效果》
[0152]
在第二实施方式中，控制器15使用自适应算法来更新控制滤波器w、初级路径滤波器h^和次级路径滤波器c^。因此，能够在执行反馈控制的过程中学习车厢5的声学特性，并且能够增强降低鼓鸣噪声d的效果。
[0153]
《修改实施方式》
[0154]
在上述第二实施方式中，控制器15使用自适应算法来更新所有控制滤波器w、初级路径滤波器h^和次级路径滤波器c^。另一方面，在另一实施方式中，控制器15可以使用自适应算法来仅更新控制滤波器w、初级路径滤波器h^和次级路径滤波器c^中的一些。例如，控制器15可以使用自适应算法来更新初级路径滤波器h^和次级路径滤波器c^，并且使用初级路径滤波器h^和次级路径滤波器c^的更新值来用公式计算控制滤波器w。
[0155]
在上述第一实施方式和第二实施方式中，降噪系统11应用于车辆1以降低鼓鸣噪声d。另一方面，在另一实施方式中，降噪系统11可以应用于车辆1以降低鼓鸣噪声d以外的噪声(例如，来自诸如内燃机和电动机的驱动源的噪声)，或者可以应用于车辆1以外的移动体(例如，飞机等)。
[0156]
在上文中已经描述了本发明的具体实施方式，但是本发明不受上述实施方式的限制，并且在本发明的范围内可以进行各种修改和改变。

技术特征：
1.一种主动降噪系统，所述主动降噪系统包括：抵消声音发生器，所述抵消声音发生器被配置为生成用于抵消噪声的抵消声音；误差检测器，所述误差检测器被配置为检测所述噪声和所述抵消声音之间的误差，并且生成与所述误差相对应的误差信号；以及控制器，所述控制器被配置为基于所述误差信号来控制所述抵消声音发生器，其中，所述控制器被配置为：基于所述误差信号提取多个频率处的噪声分量；基于所述多个频率处的所述噪声分量确定所述多个频率中的控制目标频率；基于所述控制目标频率选择规定控制参数的值；并且基于所述控制参数的选定值生成控制信号以控制所述抵消声音发生器。2.根据权利要求1所述的主动降噪系统，其中，所述控制器进一步被配置为：计算所述多个频率处的所述噪声分量的绝对值；通过校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值来计算所述多个频率处的所述噪声分量的校正值；通过比较所述多个频率处的所述噪声分量的所述校正值来识别所述多个频率处的所述噪声分量的所述校正值中的最大值；并且将对应频率确定为所述控制目标频率，所述对应频率对应于所述噪声分量的所述校正值中的所述最大值。3.根据权利要求2所述的主动降噪系统，其中，所述控制器进一步被配置为基于校正表来校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值，所述校正表根据人的听觉特性来定义所述多个频率中的每个频率的校正系数。4.根据权利要求2或3所述的主动降噪系统，其中，所述控制器进一步被配置为基于所述多个频率中的每个频率处的目标降噪来校正所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值。5.根据权利要求2或3所述的主动降噪系统，其中，所述控制器进一步被配置为：在规定的采样周期，提取所述多个频率处的所述噪声分量，并且计算所述多个频率处的所述噪声分量的所述绝对值；并且基于所述多个频率中的每个频率处的所述噪声分量的所述绝对值的先前值和所述多个频率中的每个频率处的所述噪声分量的当前值来计算所述多个频率中的每个频率处的所述噪声分量的所述绝对值的当前值。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的主动降噪系统，其中，所述控制器进一步被配置为：存储控制参数表，所述控制参数表定义所述多个频率中的每个频率处的所述控制参数的值；并且通过基于所述控制目标频率参照所述控制参数表来选择与所述控制目标频率对应的所述控制参数的值。

技术总结
本发明涉及一种主动降噪系统，该主动降噪系统包括：抵消声音发生器，其被配置为生成用于抵消噪声的抵消声音；误差检测器，其被配置为检测噪声和抵消声音之间的误差并且生成与误差相对应的误差信号；以及控制器，其被配置为基于误差信号来控制抵消声音发生器，其中，控制器被配置为基于误差信号提取多个频率处的噪声分量，基于多个频率处的噪声分量确定多个频率中的控制目标频率，基于控制目标频率选择规定控制参数的值，并且基于控制参数的选定值生成控制信号以控制抵消声音发生器。值生成控制信号以控制抵消声音发生器。值生成控制信号以控制抵消声音发生器。


技术研发人员：王循 井上敏郎
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/9/13