用于空中移动体的降噪系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于空中移动体的降噪系统，并且具体地涉及一种用于空中移动体的降噪系统，该系统降低当空中移动体运行螺旋桨以飞行时发生的各种类型的噪声。


背景技术：

2.近年来，可用于货运集装箱和医疗运输等各个领域的空中移动体正在被开发，并且空中移动体已经提高了能源效率，并且已经开发和达到了实用化阶段。
3.空中移动体通过运行螺旋桨来飞行。当空中移动体运行螺旋桨时产生噪声。然而，近年来，随着用于降低由螺旋桨的操作而产生的噪声的技术的发展，主要噪声由其他外围元件生成。在空中移动体中出现的各种类型的噪声包括逆变器的高频切换噪声，并且由于在空中移动体机动飞行的各种类型的情况下各个部件产生不同水平的噪声，因此需要有效降低噪声的技术。
4.包括在本发明背景部分中的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能被视为该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或者任何形式的暗示。


技术实现要素：

5.本发明的各个方面涉及提供一种用于空中移动体的降噪系统，该系统有效地降低当空中移动体运行螺旋桨时发生的各种类型的噪声。
6.在一个方面，一种用于空中移动体的降噪系统包括：多个螺旋桨模块，设置在空中移动体上，并且每个螺旋桨模块包括：逆变器、电连接到逆变器的马达、以及安装到马达的螺旋桨；以及控制单元，被配置为执行将要提供给逆变器的功率的pwm控制，以降低由多个逆变器生成的载波频率引起的噪声或由多个马达生成的基频引起的噪声。
7.降噪系统还可以包括：噪声感测单元，设置在空中移动体上，并且被配置为检测由螺旋桨模块生成的噪声，控制单元将由噪声感测单元检测到的噪声作为载波频率和基频进行滤波。
8.控制单元可以调节由多个螺旋桨模块当中的、布置在空中移动体的机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块的逆变器生成的载波频率，以降低由载波频率引起的噪声。
9.控制单元可以通过偏移布置在机翼前侧和后侧的螺旋桨模块的逆变器的载波频率的波长，来导出用于降低噪声的相位差值。
10.控制单元可以通过使用当布置在空中移动体的机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块的逆变器之间的距离除以载波频率的波长时留下的余数值来确定相位差值。
11.当空中移动体飞行时，控制单元可以降低由载波频率引起的噪声。
12.降噪系统还可以包括：对象感测单元，设置在空中移动体上，并且被配置为检测与空中移动体邻近的对象的位置，控制单元执行将要提供给逆变器的功率的pwm控制，以降低由基频引起并传输到与空中移动体邻近的对象的噪声。
13.控制单元可以降低由多个螺旋桨模块当中的、布置为邻近于对象的螺旋桨模块的
马达生成的基频所引起的噪声。
14.控制单元可以将布置为邻近于对象的至少两个螺旋桨模块分组，并且通过偏移所分组的至少两个螺旋桨模块的马达的基频的波长来导出用于降低噪声的相位差值。
15.控制单元可以通过使用当对象与分组的至少两个螺旋桨模块的相应马达之间的距离分别除以基频的波长时留下的余数值来确定相位差值。
16.当空中移动体被置于地面上时，控制单元可以降低由基频引起的噪声。
17.控制单元可以执行将要提供给逆变器的功率的pwm控制，以进一步降低由多个螺旋桨生成的轴频率引起的噪声。
18.控制单元可以通过使用由马达和包括在每个马达中的多个磁性元件生成的基频来导出轴频率。
19.降噪系统还可以包括：对象感测单元，设置在空中移动体上，并被配置为检测空中移动体周边的对象，控制单元降低由轴频率引起并且被传输到空中移动体邻近的对象的噪声。
20.控制单元可以将布置为邻近于对象的至少两个螺旋桨模块分组，并且通过偏移所分组的至少两个螺旋桨模块的螺旋桨的轴频率的波长来导出用于降低噪声的相位差值。
21.控制单元可以通过使用当对象与分组螺旋桨模块的相应螺旋桨之间的距离分别除以轴频率的波长时留下的余数值来确定相位差值。
22.当空中移动体被置于地面上时，控制单元可以降低由轴频率引起的噪声。
23.具有上述结构的空中移动体降噪系统有效地降低了逆变器、马达、以及螺旋桨在空中移动体中操作时生成的各种类型的噪声。
24.本发明的方法和设备具有其他特征和优点，这些特征和优点将从结合在此的附图和下面的详细描述中显而易见或更详细地阐述，这些特征和优点一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
25.图1是根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统的配置视图。
26.图2是示例性地示出图1中所示的用于空中移动体的降噪系统的螺旋桨模块的视图。
27.图3是用于解释降低由载波频率引起的噪声的视图。
28.图4是用于解释降低由基频引起的噪声的视图。
29.图5是用于解释降低由轴频率引起的噪声的视图。
30.可以理解，所附附图不一定是按比例的，而是呈现了说明本发明基本原理的各种特征的稍微简化的表示。包括在此的本发明的特定设计特征，例如，包括特定尺寸、方向、位置、以及形状，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。
31.在图中，附图标记指的是本发明在附图的多个图中的相同或等效部分。
具体实施方式
32.现在将详细参考本发明的各种实施例，各种实施例示例在附图中示出并在下文中
描述。虽然将结合本发明的示例性实施例来描述本发明，但将理解，本描述并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。另一方面，本发明不仅覆盖本发明的示例性实施例，而且覆盖可以包括在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种备选方案、变型例、等同物、以及其他实施例。
33.在下文中，将参考附图描述根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统。
34.图1是根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统的配置视图，图2是示例性地示出图1所示的用于空中移动体的降噪系统的螺旋桨模块的视图，图3是用于解释降低由载波频率引起的噪声的视图，图4是用于解释降低由基频引起的噪声的视图，以及图5是用于解释降低由轴频率引起的噪声的视图。
35.如图1至图2所示，根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统包括：多个螺旋桨模块10，多个螺旋桨模块10设置在空中移动体a上，并且每个螺旋桨模块包括逆变器11、马达12、以及螺旋桨13；以及控制单元20，被配置为执行待提供至逆变器11的功率的脉宽调制(pwm)控制，以降低由多个逆变器11所生成的载波频率引起的噪声或由多个马达12所生成的基频引起的噪声。
36.空中移动体a具有用于垂直起降或巡航飞行的多个螺旋桨模块10，每个螺旋桨模块10包括逆变器11、马达12、以及螺旋桨13。因此，通过螺旋桨模块10的逆变器11将从电池b传输的直流电力转换为交流电力，并且马达12利用该交流电力操作以运行螺旋桨13。
37.控制单元20执行将要提供给逆变器11的功率的pwm控制。因此，控制单元20可以具有被配置用于pwm控制的相位控制器，并且控制单元20可以通过用相位控制器调节占空比来执行pwm控制。因此，控制单元20可以降低由设置在多个螺旋桨模块10中的逆变器11所生成的载波频率引起的噪声，或者降低由马达12所生成的基频引起的噪声。即，当逆变器11生成的噪声较大时，控制单元20可以利用相位控制器调节载波频率的相位，以降低逆变器11生成的噪声。当由马达12或螺旋桨13生成的噪声较大时，控制单元20可以利用相位控制器调节基频的相位，以降低由马达12或螺旋桨13生成的噪声。
38.将具体地描述本发明。根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统还包括噪声感测单元30，该噪声感测单元30被配置为检测发生在螺旋桨模块10中的噪声。噪声感测单元30检测发生在螺旋桨模块10中的各种类型的噪声，并从该噪声导出频率波长，并且由噪声感测单元30检测到的噪声可以通过相位控制器作为载波频率和基频进行滤波。即，控制单元20利用相位控制器将由噪声感测单元30检测到的噪声作为载波频率和基频进行滤波，并且基于在载波频率和基频之间具有较大波长的频率执行pwm控制，以降低相应的噪声。
39.具体地，为了降低由载波频率引起的噪声，控制单元20可以调节由多个螺旋桨模块10当中、布置在每个吊舱中的位于空中移动体的机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块10的逆变器11生成的载波频率。如果螺旋桨模块10被设置在空中移动体a的吊舱f中、位于空中移动体的机翼的前侧和后侧中的任一个处，则可以对对应的螺旋桨模块10执行单个噪声去除。
40.如图1所示，空中移动体a具有机翼w，并且用于安装螺旋桨模块10的吊舱f设置在机翼w上。吊舱f具有直的内部空间，从而可以设置螺旋桨模块10。因此，为了降低由载波频
率引起的噪声，有利的是降低多个螺旋桨模块10当中的、布置在一个吊舱f上以在其前/后方向上彼此间隔开的螺旋桨模块10的逆变器11的噪声。
41.噪声感测单元30被设置在布置于吊舱f中且位于空中移动体的机翼的前侧和后侧处的螺旋桨模块10之间，并且噪声感测单元30检测由螺旋桨模块10生成的载波频率和基频。因此，可以减少要设置的噪声感测单元30的数量，并且可以通过测量布置在机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块10的噪声来执行有效的降噪控制。
42.如图3所示，为了降低由载波频率引起的噪声，控制单元20可以将布置在机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块10的逆变器11进行分组。
43.因此，控制单元20通过偏移布置在机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块10的逆变器11的载波频率的波长来导出用于降低噪声的相位差值。
44.相位差值指用于最小化由布置在前侧的螺旋桨模块10a的逆变器11生成的载波频率引起的噪声和由布置在其后侧的螺旋桨模块10b的逆变器11生成的载波频率引起的噪声的相位差值。
45.为此，控制单元20可以通过使用当布置在每个吊舱中、位于空中移动体的机翼的前侧和后侧的螺旋桨模块10a和10b的逆变器11之间的距离除以载波频率的波长时留下的余数值来确定相位差值。
46.为了导出相位差值，控制单元20可以导出当布置在前侧的逆变器11和布置在后侧的逆变器11之间的距离与逆变器11的载波频率的波长时留下的余数值，并且控制单元20可以使用该导出的余数值来确定用于最小化由布置在前侧的逆变器11生成的载波频率引起的噪声和由布置在其后侧的逆变器11生成的载波频率引起的噪声的相位差值。
47.导出相位差值的等式如下：
[0048][0049]
在这种情况下，λ1表示余数值，并且λ
carrierfrequency
表示逆变器的载波频率。
[0050]
如上所述，控制单元20可以确定相位差值并调节由布置在前侧和后侧的螺旋桨模块10a和10b的逆变器11生成的载波频率的波长，从而最小化由逆变器11生成的噪声。
[0051]
用于降低由逆变器11生成的噪声的控制降低了当空中移动体a飞行时由载波频率引起的噪声。即，由于逆变器11生成的载波频率具有比由马达12或螺旋桨13生成的基频更宽的波长带，所以由逆变器11生成的大的噪声发生在飞行的空中移动体a的内部。因此，当空中移动体a飞行时，控制单元20降低由载波频率引起的噪声，从而有效地降低发生在空中移动体a的内部的噪声。
[0052]
根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统还可包括设置在空中移动体a上并被配置为检测与空中移动体a邻近的人的位置的对象感测单元40。该对象感测单元40可以包括雷达传感器、光学雷达(lidar)传感器或相机传感器，并且该对象感测单元40检测各种类型的障碍物，包括在对象感测单元40周边的人。
[0053]
控制单元20降低由基频引起、将被传输到与空中移动体a邻近的人的噪声。即，当人存在于空中移动体a的周边时，由螺旋桨模块10的马达12或螺旋桨13的操作生成的巨大噪声被传输给人。因为声音的强度与距离成反比，所以控制单元需要降低由基频引起并传
输给与空中移动体a邻近的人的噪声。
[0054]
因此，当空中移动体a被置于地面上时，控制单元20可以降低由基频引起的噪声。即，由马达12或螺旋桨13生成的基频具有比由逆变器11生成的载波频率更窄的波长带，但是由基频生成的噪声在更长的距离上传输。因为当空中移动体a被置于地面上并且乘员进入或离开空中移动体a时，乘员位于远离空中移动体a的位置，所以乘员识别出由马达12或螺旋桨13生成的更大的噪声。因此，当空中移动体a被置于地面上时，控制单元20需要降低由基频引起的噪声。
[0055]
具体地，控制单元20可以降低由多个螺旋桨模块10当中的、布置成与人邻近的螺旋桨模块10的马达12生成的基频引起的噪声。由于空中移动体a的马达12设置成暴露在外部，所以由马达12生成较大的噪声。因此，控制单元20降低由多个螺旋桨模块10当中的、布置成与人邻近的螺旋桨模块10的马达12所生成的基频引起的噪声，从而降低将被传输给人的噪声。
[0056]
如图4所示，控制单元20将布置成与人h邻近的至少两个螺旋桨模块10c和10d进行分组，并通过偏移所分组的螺旋桨模块10c和10d的马达12的基频波长来导出用于降低噪声的相位差值。当然，控制单元20可以调节螺旋桨模块10的马达12的基频，但在这种情况下，控制变得复杂，并且控制效率变差。因此，控制单元20将布置成与人h邻近的至少两个螺旋桨模块10c和10d进行分组，并通过对将要提供给逆变器的功率执行pwm控制来调节所分组的马达12的基频，从而简化控制并确保控制效率。在这种情况下，螺旋桨模块10的分组可以按照各个马达12与由对象感测单元40检测到的人h之间的距离的排序来确定。
[0057]
控制单元20可以通过使用当人与所分组的螺旋桨模块10c和10d的相应马达12之间的距离分别除以基频的波长时留下的余数值来确定相位差值。
[0058]
即，控制单元20可以通过导出当人h与所分组的螺旋桨模块10c和10d的马达12之间的相应距离分别除以基频的波长时留下的余数值、并对这两个余数值求和，来确定相位差值。例如，当人h位于空中移动体a的前方时，控制单元20通过将人与所分组的螺旋桨模块10c和10d的马达12当中的、设置在一侧的螺旋桨模块10c的马达12之间的距离r1除以基频的波长来导出余数值，并通过将人与所分组的螺旋桨模块10c和10d的马达12当中的、设置在另一侧的螺旋桨模块10d的马达12之间的距离r2除以基频的波长来导出余数值。随后，控制单元20可以将导出的余数值求和以确定相位差值，以用于通过偏移马达12的基频的波长来降低噪声。也就是说，控制单元20可以将人与设置在一侧的螺旋桨模块10c的马达12之间的距离除以马达12的基频所获得的余数值和人与布置在另一侧的螺旋桨模块10d的马达12之间的距离除以马达12的基频所获得的余数值求和，并且控制单元20可以使用所得到的值来确定相位差值，以用于最小化由设置在一侧和另一侧的螺旋桨模块10c和10d的相应马达12生成的基频引起的噪声。
[0059]
导出相位差值的等式如下：
[0060][0061]
在这种情况下，λ2表示求和的余数值，并且λ
fundamentalfrequency
表示马达的基频。
[0062]
同时，控制单元20可以执行将要提供给逆变器11的功率的pwm控制，以进一步降低
由多个螺旋桨13的轴频率生成的噪声。如上所述，控制单元20调节轴频率，以除了降低由螺旋桨模块10的逆变器11和马达12生成的噪声之外，甚至还降低由螺旋桨13生成的噪声。
[0063]
在这种情况下，控制单元20可以通过使用由马达12生成的基频和包括在马达12中的磁性元件12a的数量来导出轴频率。由马达12生成的基频可以由噪声感测单元30检测和滤波，并且包括在马达12中的磁性元件12a根据马达12的规格而预定。因此，控制单元20可以通过将由马达12生成的基频乘以包括在马达12中的磁性元件12a的数量来导出轴频率。
[0064]
同时，根据本发明的各种示例性实施例的用于空中移动体的降噪系统还可以包括：对象感测单元40，该对象感测单元40设置在空中移动体a上，并且被配置为检测位于空中移动体a周边的人；以及控制单元20，降低由轴频率引起并传输到邻近于空中移动体a的人h的噪声。
[0065]
当确定被对象感测单元40检测到人时，控制单元20降低由轴频率引起并传输到邻近空中移动体a的人h的噪声。
[0066]
具体地，控制单元20可以降低由多个螺旋桨模块10当中的、布置在与人h邻近的螺旋桨模块10的螺旋桨13生成的轴频率引起的噪声。由于空中移动体a的螺旋桨13暴露在外部，所以由螺旋桨13生成巨大的噪声。因此，控制单元20降低由布置在多个螺旋桨模块10中的与人h邻近的螺旋桨13生成的轴频率引起的噪声，从而降低要传递给人的噪声。
[0067]
如图5所示，控制单元20将布置为邻近于人h的至少两个螺旋桨模块10e和10f分组，并且通过偏移分组的螺旋桨模块10e和10f的螺旋桨13的轴频率的波长来导出用于降低噪声的相位差值。当然，控制单元20可以调节螺旋桨模块10的螺旋桨13的轴频率，但在这种情况下，控制变得复杂，并且控制效率变差。因此，控制单元20对布置为邻近于人h的至少两个螺旋桨模块10e和10f进行分组，并通过对提供给逆变器的功率进行pwm控制来调节分组的螺旋桨13的轴频率，从而简化控制并确保控制效率。在这种情况下，螺旋桨模块10的分组可以按照各个螺旋桨13与由对象感测单元40检测到的人h之间的距离的排序来确定。
[0068]
控制单元20可以通过使用当人h与分组螺旋桨模块10e和10f的各个螺旋桨13之间的距离分别除以轴频率的波长时留下的余数值来确定相位差值。
[0069]
也就是说，控制单元20可以通过导出当人h与分组螺旋桨模块10e和10f的各个螺旋桨13之间的距离分别除以轴频率的波长时留下的余数值，并对余数值求和来确定相位差值。例如，当人h位于空中移动体a的前方时，控制单元通过将人与分组的螺旋桨模块10e和10f的螺旋桨13当中的、设置在一侧的螺旋桨模块10e的螺旋桨13之间的距离r3除以轴频率的波长来导出余数值，并通过将人与分组的螺旋桨模块10e和10f的螺旋桨13当中的、设置在另一侧的螺旋桨模块10f的螺旋桨13之间的距离r4除以轴频率的波长来导出余数值。此后，控制单元20可以将导出的余数值求和，以确定用于通过偏移螺旋桨13的轴频率的波长来降低噪声的相位差值。也就是，控制单元20可以将通过将人与设置在一侧的螺旋桨模块10e的螺旋桨13之间的距离除以轴频率而获得的余数值与人与设置在另一侧的螺旋桨模块10f的螺旋桨13之间的距离除以轴频率而获得的余数值求和，并且控制单元20可以使用求和的余数值来确定相位差值，以用于最小化由布置在一侧和另一侧的螺旋桨模块10e和10f的相应螺旋桨13生成的轴频率引起的噪声。
[0070]
导出相位差值的等式如下：
[0071][0072]
在这种情况下，λ3表示求和的余数值，并且λ
shaftfrequency
表示螺旋桨的轴频率。
[0073]
具有上述结构的用于空中移动体a的降噪系统可以有效地降低空中移动体a中由逆变器11、马达12、以及螺旋桨13生成的噪声。本发明可以根据空中移动体a是在飞行还是被置于地面上而选择性地降低由逆变器11、马达12和螺旋桨13生成的噪声。本发明可以降低由逆变器11、马达12、以及螺旋桨13中的一者生成的最大噪声。通过有效地降低在空中移动体a中生成的各种类型的噪声，使噪声的发生最小化。
[0074]
此外，与诸如“控制器”、“控制单元”、“控制装置”或“控制模块”等的控制装置有关的术语是指包括存储器和处理器的硬件装置，处理器被配置为执行解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，处理器执行算法步骤以执行根据本发明的各种示例性实施例的方法的一个或多个处理。根据本发明的示例性实施例的控制装置可以通过非易失性存储器和处理器来实现，该非易失性存储器被配置为存储用于控制各种部件的操作的算法或关于用于执行这些算法的软件命令的数据，处理器被配置为使用存储在存储器中的数据来执行上述操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。可替代地，存储器和处理器可以集成在单个芯片中。该处理器可以实现为一个或多个处理器。该处理器可以包括各种逻辑电路和操作电路，可以根据从存储器提供的程序处理数据，并且可以根据处理结果生成控制信号。
[0075]
控制装置可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，该预定程序可以包括用于执行在本发明的上述各种示例性实施例中的方法的一系列命令。
[0076]
上述发明还可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储此后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(hdd)、固态盘(ssd)、硅盘驱动器(sdd)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘、光学数据存储装置等和作为载波的实现(例如，通过因特网发送)。
[0077]
在本发明的各种示例性实施例中，上述的每个操作可以由控制装置执行，并且控制装置可以由多个控制装置或集成的单个控制装置配置。
[0078]
在本发明的各种示例性实施例中，控制装置可以以硬件或软件的形式来实现，或者可以以硬件和软件的组合来实现。
[0079]
为了便于解释和在所附权利要求中的准确定义，术语“上面的”、“下面的”、“内部的”、“外部的”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背面”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内”、“外”、“向前”、以及“向后”用于参照图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。还可以理解，术语“联系”或其衍生物指的是直接联系和间接联系。
[0080]
为了说明和描述的目的，已经呈现了对本发明的特定示例性实施例的前述描述。这些描述不试图详尽性的或将本发明限制到所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例，以及其各种替代方案和变型例。本发明的范围由所附权利要求及其等同物来定义。