机动车辆的自适应前馈降噪的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及在机动车辆中发动机噪声的主动降低。
【背景技术】
[0002]发动机谐波消除系统是在机动车辆中(例如在车厢中或在消声器组件中)使用的自适应前馈降噪系统，从而减少或消除发动机谐波噪声。发动机谐波消除系统通常使用一个或多个麦克风作为输入换能器。在待消除的频率处的正弦波也被用作自适应滤波器的输入。自适应滤波器可改变输入正弦波的大小和/或相位。自适应滤波器的输出被应用于产生声音的一个或多个换能器(即扬声器)，该输出与要被消除的不理想的发动机谐波在声学上相反。系统的目标是消除在(单个或多个)关注频率处的麦克风信号。为了做到这一点，扬声器输出具有负增益。
[0003]因为在其中噪声正在被消除的空间的传递函数可随时间改变，这种发动机谐波消除系统可明显地在与输入正弦波的频率接近的频率处放大噪声。旨在减轻该噪声放大问题的方案致使系统的消除性能降低。
【发明内容】
[0004]本公开的系统、设备和方法有效地降低或消除在与正弦波的频率接近的频率处噪声的放大，该正弦波被输入至发动机谐波消除系统的自适应滤波器。这通过在将来自错误麦克风输出的这些频率被用作自适应滤波器的控制输入之前对这些频率进行滤波来完成。这些频率可被降低或基本上消除。
[0005]所有以下提及的示例和特征可以以任何技术上可行的方式进行组合。
[0006]在一方面，一种用于操作机动车辆的自适应前馈降噪系统的方法，其中具有在待消除的频率处的自适应前馈降噪系统的输入正弦波，并且其中自适应前馈降噪系统包括输出降噪信号的自适应滤波器，该降噪信号被用来驱动一个或多个换能器，使得该一个或多个换能器的输出被引导来降低发动机噪声，并且还包括具有输出信号的输入换能器，该输出信号是用于自适应滤波器的控制信号的源，包括在输入换能器的输出信号到达自适应滤波器之前，对输入换能器的输出信号进行滤波以便降低在与待被消除的输入正弦波的频率接近的一个或多个频率处降低输入换能器的输出信号的水平。
[0007]各个实施例可包括下列特征之一或其任意组合。输入换能器的输出信号的滤波可使用具有窄带滤波器输出信号的自适应窄带滤波器而被实现。也可提供正弦波给建模车厢传送函数以产生修改的参考信号。正弦波或可重构正弦波的参数也可提供作为自适应窄带滤波器的输入。修改的参考信号可与自适应窄带滤波器输出信号相乘，并且然后被提供作为自适应滤波器的输入，以引导自适应滤波器的自适应。可从输入换能器的输出信号中减去自适应窄带滤波器输出信号以产生合并信号。合并信号可与正弦波相乘，并被提供作为自适应窄带滤波器的输入，以引导自适应窄带滤波器的自适应。输入正弦波频率可包括发动机谐波噪声频率。换能器输出可被引导进入机动车车厢或机动车辆除了车厢之外的空间中。
[0008]在另一方面，一种用于机动车辆的自适应前馈降噪系统，其中有一个或多个换能器，它们的输出被引导来降低发动机噪声，并且其中在待被消除的频率处存在输入正弦波，包括输出被用来驱动换能器的降噪信号的自适应滤波器，具有作为自适应滤波器的控制信号的源的输出信号的输入换能器，以及自适应窄带滤波器，该自适应窄带滤波器在输入换能器的输出信号到达自适应滤波器之前对其进行滤波，以便在与输入正弦波的频率接近的一个或多个频率处降低输入换能器的输出信号的水平。
[0009]各个实施例可包括下列特征之一或其任何组合。系统可进一步包括建模的车厢传递函数，其中正弦波也被提供至建模的车厢传递函数以产生修改的参考信号。正弦波或可重构该正弦波的参数也可被提供作为自适应窄带滤波器的输入。自适应窄带滤波器可具有窄带滤波器输出信号，并且修改的参考信号可与自适应窄带滤波器输出信号相乘，并且然后被提供作为自适应滤波器的输入，以引导自适应滤波器的自适应。可从输入换能器的输出信号中减去自适应窄带滤波器输出信号以产生合并信号。合并信号可与正弦波相乘，并被提供作为自适应窄带滤波器的输入，以引导自适应窄带滤波器的自适应。输入正弦波频率可包括发动机谐波噪声频率。换能器输出可被引导进入机动车车厢或者进入机动车辆除了车厢之外的空间中。
【附图说明】
[0010]图1是发动机谐波消除系统的示例性框图，其可用于实现本发明的系统、设备和方法。
[0011]图2是另一发动机谐波消除系统的示例性框图，其可用于实现本发明的系统、设备和方法。
【具体实施方式】
[0012]图1和图2的元件作为框图中的离散元件示出和描述。这些可被实现为一个或多个模拟电路或数字电路。可替代地或附加地，它们可利用运行软件指令的一个或多个微处理器实现。软件指令可包括数字信号处理指令。操作可通过模拟电路执行或由运行软件的微处理器执行与模拟操作等效的操作。信号线可配置作为离散的模拟或数字信号线、作为具有能够处理单独信号的适当信号处理的离散数字信号线、和/或作为无线通信系统的元件。
[0013]当处理在框图中被展现或暗示时，这些步骤可以由一个元件或多个元件执行。这些步骤可一起执行或在不同时间执行。执行活动的元件可能物理上是相同或相似的，或可能是物理上独立的。一个元件可执行超过一个方框的动作。音频信号可被编码或不被编码，并可能以数字或模拟形式传递。常规音频信号处理设备和操作在某些情况下从附图中省略。
[0014]图1是自适应前馈发动机谐波消除系统10的简化示意框图，其示出了已公开发明的一个示例。在该非限制性示例中，系统10设计成消除机动车辆的车厢内的发动机谐波噪声。然而，系统10可用于降低来自发动机之外的源的谐波噪声，这些发动机之外的源例如为驱动轴或其它旋转或振荡设备或诸如电机或胎腔之类的空间。系统10也可在除了机动车辆之外的其它位置和除了机动车辆车厢之外的其它空间中降低谐波噪声。作为一个非限定性示例，系统10可用于在机动车的消声器组件中消除发动机谐波。
[0015]系统10使用自适应滤波器20，其提供信号至一个或多个输出换能器14，它们的输出被引导进入机动车车厢12中。通过车厢传递函数16修改的换能器的输出由输入换能器(例如麦克风)18所拾取。机动车车厢中的发动机噪声也由输入换能器18所拾取。现有机动车发动机控制系统28供应与机动车发动机操作相关的一个或多个输入信号。各个示例包括RPM、扭矩、油门踏板位置和歧管绝对压力(MAP)。正弦波发生器25输入有来自与机动车发动机操作相关的发动机控制系统28的(多个)信号，并且由此可以确定待被消除的发动机谐波的频率。当系统用于消除来自振荡或旋转设备而不是发动机的谐波噪声时，正弦波发生器25输入有待消除的谐波频率，该频率源于振荡或旋转设备的操作或基于振荡或旋转设备的操作被计算。
[0016]正弦波发生器25向自适应滤波器20提供降噪参考信号，该信号也被提供至建模的车厢传递函数24以生成修改的参考信号。修改的参考信号和麦克风输出信号(在其被自适应窄带滤波器19滤波之后，如下所述)在一起相乘26，并且被提供作为自适应滤波器20的输入以引导其自适应。在该非限制性示例中，自适应算法是X-滤波自适应算法。然而，如同这对所属技术领域的技术人员将显而易见的是，这不是本发明的限制，因为其它自适应算法也可以使用。自适应前馈谐波噪声消除系统的操作可被本领域技术人员很好地理解。
[0017]自适应窄带滤波器19对错误麦克风18的输出进行滤波以降低或移除与参考正弦波的频率邻近的频率；来自发生器25的参考正弦波(或可重构正弦波的参数)也被输入至自适应窄带滤波器。通过对错误麦克风信号进行滤波以便降低或消除邻近频率的能量水平，降低或消除不理想的邻近噪声频率的放大。在本公开的上下文中，“邻近”指的是邻近频率，如果存在噪声，可能导致自适应滤波器通过放大该噪声以负面方式反应。这种频率的范围取决于自适应滤波器20的调谐。通过窄带滤波器19完成的滤波足以降低或可能有效地消除在这些邻近频率的能量水平。完成的降低量取决于自适应窄带滤波器19的调谐。其目标是完成由在相邻频率的自适应滤波器所导致的噪声增益水平的任何降低。
[0018]图2是自适应前馈发动