[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

说明书

本发明公开了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，系统包括次级声源、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。方法包括建模调试、以及噪声控制。本发明将虚拟传感技术用于机车驾驶室的有源噪声控制，在不影响驾驶员正常活动的同时保证其头部区域控制效果最佳；误差传声器安装位置所受限制明显减少，具有较高的实用价值和非常重要的实际意义。明确提出物理误差点至虚拟误差点的传递函数，即物理虚拟通路H_pv的建模方法及具体步骤；该技术适用于长时间在噪声环境中定点工作的人员。

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，更具体地说是一种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。

背景技术

列车行驶过程中，其轮轨区域产生的轨道噪声、发动机及其辅助设备产生的振动噪声，均会通过结构传播及空气传播传至车厢内部，对驾驶员的身心健康及操作准确性造成一定影响，各种噪声控制技术应运而生。

对于这种能量主要集中在低频段的列车噪声，目前采用主动噪声控制技术降低噪声，该技术控制目标为控制系统中误差传声器(一般布放在驾驶员操作台面或座椅靠背)所在位置，所以降噪量最高的并不是驾驶员头部区域。该技术应用过程中，只有将误差传声器布放在驾驶员耳部位置，才能确保驾驶员头部区域控制效果最佳，但这必将对驾驶员正常活动造成严重影响。总而言之，现有的主动噪声控制技术降噪效果最佳位置并非期望位置，要使期望位置降噪量最高，电声器件布局严重受限，无法在不影响驾驶员正常活动的同时保证其头部区域降噪效果最佳。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种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。基于虚拟传感技术的有源噪声控制方法主要目的是在不影响驾驶员正常活动的情况下，在其头部区域产生一个有源静音区，即将有源噪声控制系统的静音区从误差传声器位置转移至驾驶员耳部位置。该技术就是根据局部有源噪声控制中形成有源静音区的原理，设计出的一种有源噪声控制系统，其在不方便或不能在靠近人耳处放置误差传声器的情况下，也能在人耳附近形成有效的静音区，并且在人头部活动或噪声环境改变的情况下，控制系统仍能保持良好的稳定性和消声性能。该系统中，误差传声器安装位置所受限制明显减少，所以对该系统的研究具有较高的实用价值和非常重要的实际意义。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制系统，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。

进一步的，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。

进一步的，列车驾驶室基于虚拟传感技术的主动噪声控制方法，包括以下两个步骤：

S1、建模调试阶段