[发明专利]车内声品质自适应主动控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于机动车辆上的控制车内噪声并改善车内声品质的装 置和方法，更具体地说，本发明涉及一种车内声品质自适应主动控制系统和方 法。

背景技术

车内噪声给予司乘人员的感受，直接影响着消费者的购车倾向和车型的市 场竞争力。传统的汽车噪声研究通常采用A计权声压级作为评价指标，但由于 它对于噪声的声学频谱特性考虑有限，并不能全面反映汽车噪声对人的影响和 司乘人员对车内噪声的感受。实际工作中会出现即便车内噪声用A计权声压级 衡量合格，但司乘人员仍会感受到噪声烦躁、甚至难以忍受的现象。因此反映 人耳听觉感受的声品质(Sound Quality)概念日益受到重视，并逐渐成为车内 噪声控制领域主要评价指标之一。上世纪90年代中后期至今，国际上对汽车产 品的声品质进行了大量测试分析和主观评价研究，尽管对声品质的相关参量及 具体表达式还没有达成共识，但普遍认为响度和尖锐度与车内声品质优劣直接 相关。即如能选择性降低车内噪声的响度和尖锐度，则车内声品质可明显改善。

汽车车内噪声的传统控制手段主要有隔声、隔振、消声、吸声等。上述措 施对降低车内噪声A计权声压级都具有显著作用，但受降噪成本、布置空间和 材料特性等因素的限制，对车内低频噪声的控制效果都不太理想，且均属于噪 声被动控制方法，既不能根据车辆复杂多变的行驶工况自动调整，更不能有选 择性地控制特定频段的噪声。因此仅依靠以上方法无法实现汽车车内声品质的 全面改善。与上述被动降噪措施相对应，车内噪声主动控制(ANC，Active Noise Control)方法是依据声波相干原理通过附加声源发声抵消原有噪声实现降噪的 目的。该方法的研究于20世纪30年代提出，80年代后随着数字信号处理技术 和集成电路广泛应用日渐兴起。噪声主动控制(ANC)采用以声治声的方法，不 但对低频噪声有良好的控制效果，且由于理论上可以对特定频段噪声实现有针 对性的削减或者补偿，因此在声品质改善方面可弥补被动降噪措施的不足，具 有对车内噪声进行选择性、针对性和目标性控制的优势。

目前国内外以主动控制方法进行汽车车内声品质自适应改善的研究极其有 限，可投入实际应用的则更加少见。究其原因，是在具体应用中还存在如下技 术难点：

1.噪声主动控制理论和算法尚不成熟，传递函数鲁棒性差往往导致系统工 作不稳定；

2.噪声主动控制系统应用于机动车辆舱室内时，涉及到时变的车内噪声、 复杂的三维空间声场和多通道次级声源的相互耦合干涉等诸多难题；

3.对能够实现汽车车内声品质改善的自适应主动控制算法的研究未见报 道，对某频段噪声实施程度可控的抵消或补偿以优化车内噪声的响度和尖锐度 等心理声学参量的方式，从而改善车内声品质的控制策略尚不明确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有车内噪声主动控制方法存在的问 题，提供一种车内声品质自适应主动控制系统。同时采用自编的计算机程序提 供一种采用车内声品质自适应主动控制系统来控制车内噪声响度和尖锐度从而 改善车内声品质的方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：车内声品质自 适应主动控制系统是由声品质自适应主动控制装置、残余噪声信号采集装置、 次级声源装置和振动信号采集装置组成，残余噪声信号采集装置、次级声源装 置和振动信号采集装置分别与声品质自适应主动控制装置为电连接。

所述的声品质自适应主动控制装置主要由型号为c8051F121的芯片、声功 率放大器、噪声信号辨识预处理单元与核心控制单元组成。所述的型号为 c8051F121的芯片包括有高速8051微控制器内核、第一路A/D转换模块、D/A 转换模块和第二路A/D转换模块；噪声信号辨识预处理单元和核心控制单元载 入型号为c8051F121的芯片中的高速8051微控制器内核中，噪声信号辨识预处 理单元和核心控制单元之间采用片上数据线连接。

第一路A/D转换模块的输入端和振动信号采集装置中的振动信号采集前置 放大器的输出端电连接，第一路A/D转换模块的输出端和噪声信号辨识预处理 单元的输入端在芯片内采用片上数据线连接，噪声信号辨识预处理单元的输出 端和核心控制单元的一个输入端在芯片内采用片上数据线连接。