[发明专利]列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制系统及方法

权利要求书

1.一种列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制系统，其特征在于：包括次级声源、误差传声器和有源噪声控制器；所述次级声源用于产生次级声场，与初级声场叠加，达到降低噪声的目的；所述误差传声器包括物理误差传声器和虚拟误差传声器；

所述有源噪声控制器包括控制模块、噪声采集模块和降噪模块，其中控制模块电连接噪声采集模块及降噪模块；噪声采集模块用于采集驾驶室内的实时初级噪声信号；降噪模块用于发出与驾驶室内初级噪声抵消的声音；所述控制模块还电连接建模调试模块及噪声估计模块，所述建模调试模块用于物理次级通路、虚拟次级通路和物理虚拟通路的建模，以及调试阶段驾驶员耳部位置的降噪性能监测；噪声估计模块用于通过物理误差点实时噪声信号估计驾驶员耳部位置(即虚拟误差点)的噪声信号。

2.根据权利要求1所述的一种列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制系统，其特征在于：所述虚拟误差传声器Ev仅在建模调试阶段布放在驾驶员耳部位置，物理误差传声器在建模阶段和控制阶段均布放在远离驾驶员耳部的位置。

3.列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制方法，其特征在于：包括以下两个步骤：

S1、建模调试阶段

对物理次级通路H_p、虚拟次级通路H_v和物理虚拟通路H_pv进行实际建模，得到其估计值和系统调试阶段，耳部位置安装实际传声器，但其所测噪声信号不进入控制系统，仅对虚拟误差点的降噪效果进行监测，当虚拟误差点降噪量最优时，完成系统调试；系统调试完成后，拆除虚拟误差点的真实传声器，进入该系统的噪声控制阶段；此时，耳部位置未布放传声器，降噪量不进行测试，由驾驶员进行实际感受；

通路建模分为以下两个步骤：

a、次级通路建模

次级通路建模包括物理次级通路和虚拟次级通路；建模方法为次级声源依次播放“预设声源”，物理误差点和虚拟误差点位置的传声器同时接收信号，并通过上述数据完成次级声源至物理误差点和虚拟误差点的传递函数计算，即完成次级通路建模；

b、物理虚拟通路建模

在列车正常行驶的情况下，同时通过物理误差点和虚拟误差点位置的传声器采集实时噪声信号，并通过上述数据完成物理误差点至虚拟误差点的传递函数计算，即完成物理虚拟通路建模；

S2、噪声控制阶段

在列车正常行驶的情况下，物理误差点传声器采集获取初级声场噪声信号，结合物理次级通路、虚拟次级通路和物理虚拟通路完成虚拟误差点噪声信号估计，以虚拟误差点作为控制目标，控制器识别噪声的频率及幅值等信息，利用控制算法计算得到等幅反相的“反噪声”，再控制次级声源输出该“反噪声”，产生次级声场，与初级声场相互抵消，从而对目标点噪声进行衰减控制；

对于单通道系统而言，虚拟误差传声器处信号可以通过物理误差传声器处信号e_p(i)及通路模型和进行估计，再以此为控制目标，实现有源噪声控制；

对于多通道系统而言，令分别表示物理误差点初级声场信号估计值、物理误差点实时噪声信号、虚拟误差点噪声信号估计值、次级声源输出信号；

令分别表示物理次级通路估计模型、虚拟次级通路估计模型、物理虚拟通路估计模型；

则有

也就是说，虚拟误差传声器处信号可以通过物理误差传声器处信号E_p及通路模型和进行估计，再以此为控制目标，进行有源噪声控制。