本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分中详细定义的类型的一种用于通过合成噪声掩盖在车辆运行期间出现的不期望的干扰噪声的方法，以及一种用于执行该方法的车辆。
背景技术：
1、车辆在运行期间会发出各种不同的噪声。其中一些声音，如清脆的发动机声或排气声，被认为是令人愉快的，而其他声音，如嘎嘎声、振动声、嗡嗡声或v形皮带摩擦声，则被认为是不愉快的。特别是在电气化车辆中，车辆发出的噪音对车辆使用的舒适性和道路使用者的安全起着重要的作用。由于电气化车辆通常比内燃机车辆安静，因此道路使用者往往很难察觉电气化车辆。例如，用于产生合成车辆噪声的方法和装置通常已经从现有技术中已知。例如，通过这种合成的车辆噪声，对相应车辆的加速度进行配音，从而一方面警告道路使用者注意电气化车辆，另一方面，通过产生特别空旷和悦耳的发动机声音，提高电气化车辆驾驶员的舒适度。
2、通常，电动机发出中高频振动，这些振动只能通过典型的噪声、振动与声振粗糙度(nvh)措施来有限地阻尼。振动产生的噪音原则上是安静的，但由于其调性以及音调与电动机转速或车辆速度的相关性，可以很容易地听到。
3、例如，从ep 3 514 790 a1中已知一种方法及其装置，用于产生用于设置车辆加速度的合成噪声。然而，这种与车辆加速度有关的噪声不足以掩盖不依赖于车辆加速度的噪声。
4、另一方面，de 10 2020 004 974 a1公开了一种用于掩盖车辆动力总成产生的不期望的噪声的方法，该方法适用于掩盖与车辆加速度无关的噪声。根据文献中公开的方法，未调制的合成噪声通过与依赖于车辆参数的滤波器和依赖于车辆参数的放大器相乘而相乘，并由此进行调制以产生听起来特别自然的噪声，用于掩盖干扰噪声。组成合成噪声的所有声学信号的一个音调保持不变。特别是宽带噪声，也称为白噪声，被用作未调制的合成噪声的源。为了产生听起来特别自然的合成噪声，合成噪声的声音特性被调整为听起来像风噪声和/或轮胎在表面上滚动。然而，这里的缺点是，合成产生的噪音并没有嵌入到车辆的声学行为中，而是起到了掩盖不期望的噪音的“创可贴”的作用。因此，不可能舒适地掩盖不期望的噪音。
技术实现思路
1、本发明的目的是给出一种改进的方法，用于通过合成噪声掩盖在车辆运行期间出现的不期望的干扰噪声，其有助于在车辆运行期间提高车辆乘员的用户舒适度。
2、根据本发明，该目的通过具有权利要求1特征的一种用于通过合成噪声掩盖在车辆运行期间出现的不期望的干扰噪声的方法来实现。有利的设计方案和改进方案以及用于执行该方法的车辆从从属权利要求中得出。
3、在上述类型的用于掩盖不期望的干扰噪声的方法中，根据本发明使用1/f噪声作为未调制的合成噪声的输出源，并且在由至少一个依赖于车辆参数的滤波器和/或放大器调制未调制的合成噪声之前，通过至少一个静态滤波器预调制未调制的合成噪声。
4、借助于本发明的方法，可以产生听起来特别自然的合成噪声以掩盖干扰噪声。这种听起来自然的合成噪声可以特别舒适地嵌入到车辆的声学行为中，因此合成噪声被车辆乘员和外部道路使用者认为是特别自然的，是车辆的一部分。其中一个核心思想是使用1/f噪声作为未调制的合成噪声的输出源。未调制意味着相应的输出信号未被操纵。1/f噪声，也称为粉红噪声，是一种在频率空间中对应于线性下降函数的噪声。这意味着随着频率的增加，振幅，即各自频率的音量降低。在双对数图中，1/f噪声的负斜率约为每倍频程3db。另一方面，在白噪声的情况下，噪声的幅度在所有频率上几乎是恒定的。然而，对人类来说，白噪音听起来很偏高。这意味着人类对高频的感知更强。然而，由于1/f噪声的高频振幅减小，1/f噪声被认为是一种噪声，在这种噪声中，可听声谱的所有频率范围都发出大致相同的声音。这允许产生一个听起来特别自然的合成噪声，以掩盖干扰噪声。
5、借助于静态滤波器对1/f噪声进行调制，使得借助于静态滤波器预调制的合成噪声在存在待掩盖的干扰噪声的频率范围内具有峰值。静态滤波器的传递函数是恒定的，因此与车辆的任何加速度和/或速度或车辆的动力总成部件无关。
6、1/f噪声是归一化标准函数，作为形成未调制的合成噪声的唯一信号源。由此，用于产生合成噪声的计算能力和存储空间的资源需求被降低到最小。例如，1/f噪声可以以wav文件的形式存储在诸如闪存的存储元件中，并且从wav文件中采样未调制的合成噪声。
7、例如，可以由车辆的动力总成产生借助于合成噪声待掩盖的干扰噪声。特别是，其涉及至少部分电气化车辆的动力总成。在电气化车辆的情况下，特别是动力总成的电气化部分可能在特定的速度范围内，即在动力总成部件的特定转速下，产生具有特定频谱的啸声。该啸声是令人不安的，应该被掩盖。由于啸声的产生依赖于至少一个动力总成部件的旋转速度，因此啸声也发生在车辆的特定前进速度范围内。为了特别方便地掩盖干扰噪声，合成噪声被嵌入到车辆的声学行为中，使得合成噪声在车辆的前进速度范围内输出以掩盖噪声，在该速度范围内还发生啸声。
8、在这种情况下，必须使合成噪声的音量与待掩盖的干扰噪声的音量相匹配。如果合成噪声太小，干扰噪声仍然是可感知的。另一方面，如果合成噪音太大，车辆乘员可能会觉得合成噪音本身很烦人。通过将预调制的合成噪声与放大器相乘，可以将合成噪声的音量调整到目标音量。
9、该方法的一种有利改进方案规定，通过至少一个静态滤波器预调制未调制的合成噪声，使得预调制的合成噪声包括至少两个声学信号，其中，第一声学信号具有第一频谱宽度，第二声学信号具有第二频谱宽度，并且第一频谱宽度对应于0至最大2200hz的频率范围，并且第二频谱宽度位于高于第一频谱宽度的频率范围内，其中，第二频谱宽度完全包括至少一个待掩盖的干扰噪声的频谱宽度。通过产生预调制的合成噪声，使其至少包括第一声学信号和第二声学信号，增强听起来自然的合成噪声的可感知性。由于低频部分，合成噪声听起来像是特别自然的风噪声和/或滚动噪声。这进一步提高了车辆运行期间车辆乘员的舒适度。第一频谱宽度可以是0至2200hz频率范围内的任何宽度。例如，第一频谱宽度可以取0至500hz、0至1500hz、200至600hz或1700至2200hz的值。风噪声或滚动噪声的“基本噪声”的声音可以通过第一频谱宽度进行有针对性的调节。
10、第二频谱宽度至少包括待掩盖的干扰噪声发生的频率范围。在与待掩盖的干扰噪声相邻的频率范围内，例如±100hz，第二声学信号的幅度可以逐渐下降或增加。这进一步支持了合成噪声的自然声音。
11、根据本发明的方法的一种有利的改进方案，由低通滤波器形成至少一个自适应滤波器，其中，低通滤波器的截止频率依赖于车辆的前进速度。借助于低通滤波器，合成噪声的自然声音可以进一步增强。因此，车辆的自然风噪声或滚动噪声取决于车辆的前进速度。随着前进速度的增加，风噪声或滚动噪声中的高频比例也增加。低通滤波器被构造成自适应滤波器，并且依赖于车辆的前进速度。低通滤波器的截止频率随着车辆的前进速度的增加而向高频偏移。调制的合成噪声的声学信号的音调保持恒定，但是低通滤波器允许控制将声学信号，即音调集成到调制的合成噪声中的频率。因此，随着车辆的前进速度的增加，可以记录更多频率更高的声音。因此，调制的合成噪声的声音特性可以适应听起来特别自然的风噪声或滚动噪声。
12、本发明的方法的另一有利的设计方案进一步规定，至少一个自适应放大器的放大因子依赖于车辆的前进速度，其中，放大因子在发生干扰噪声的至少一个速度范围内取最大值。如前所述，调制的合成噪声的音量可以借助于放大器调节。自适应放大器的放大因子与车辆的前进速度耦合。在不发生待掩盖的干扰噪声的速度范围内，该放大因子优选为0或非常低的值，例如0.01。另一方面，在发生待掩盖的干扰噪声的前进速度范围内，放大器的放大因子特别为1或以上。
13、根据该方法的另一有利的设计方案，在发生干扰噪声的速度范围开始之前和结束之后的预定距离上，放大因子取最小值，并且特别地，从最小值到最大值连续增加和减少。换句话说，用于掩盖干扰噪声的调制的合成噪声的音量随着车辆的前进速度的增加而缓慢地提高，并且在离开存在干扰噪声的速度范围时也缓慢地降低。因此，用于掩盖干扰噪声的合成噪声可以特别舒适地嵌入到车辆的声学行为中。因此，调制的合成噪声可以无缝地集成到车辆乘员可以感知的风噪声或滚动噪声中。因此，在车辆使用期间，车辆内部的总音量只有最小的增加。这种增加也仅限于有问题的车辆速度范围。因此，车辆乘员觉得合成噪音特别真实。特别优选地，合成噪声在干扰噪声实际出现之前10km/h开始变得更大，并且在干扰噪声减弱后10km/h恢复到其最小音量。通过将合成噪声缓慢地集成到车辆的声学行为中，合成噪声看起来更加自然。
14、本发明的方法的另一有利的设计方案进一步规定，在由至少一个自适应滤波器和/或放大器调制之后，合成噪声经历传递函数对应于梳状滤波器的反馈延迟，该自适应滤波器和/或放大器优选地设置为调节衰减(反馈信号的相对音量音量)。通过将反馈延迟附加到合成噪声上，可以进一步增强合成噪声的自然声音。附加反馈延迟所需的计算量相对较少。此外，可以在合成噪声中产生轻微的翻边，即非线性的附加。返回音量必须小于0db，否则会导致不稳定。该阻尼音量可以在车辆中调节。这使车辆乘员或授权技术人员能够根据个人喜好调整合成噪声的声音。借助于反馈延迟，重复模式的识别变得更加困难。由于人耳能够很好地识别重复模式，因此可以进一步增强合成噪声的自然声音。特别是，合成噪声多次经历反馈延迟。
15、根据该方法的另一有利的设计方案，在反馈延迟中对合成噪声附加与待掩盖的干扰噪声的频率成倒数的延迟时间。因此，相应的传递函数具有等式延迟时间＝1/频率。传递函数也可以调整为乘以频率1/(n*f)的倍数，例如1/(2x f)。乘法因子n理想地取自2x的数字空间，其中，x包含正整数或负整数。因此，因子n具有例如0.25、0.5、1、2、4等的理想值。从声学上看，这使得梳状滤波器的传递函数设置为干扰频率的倍频程，有利于合成遮挡噪声的自然性。设定的频率f也可以在车内自由调节，只需大致根据待遮挡的干扰噪声的频率来调整即可。在计算延迟时间的公式中也可以包括方差，延迟时间与设定的频率成倒数。例如，公式可以是：延迟时间＝1/(频率+方差)或延迟时间＝1/(频率-方差)。乘法因子和方差也可以同时使用，例如延迟时间＝1/(n*频率+/-方差)。例如，如果干扰噪声发生的主导频率在3500hz范围内，那么方差可以是500hz，或者是其分数或倍数。
16、本发明的方法的另一有利的设计方案进一步规定，至少一个合成噪声被分散到至少两个扬声器以在车辆中输出。通过将合成噪声分散到至少两个扬声器，最好是两个以上的扬声器，车辆乘员很难确定其来源。因此，合成噪声似乎来自不同的方向，这进一步增强了自然的声音。
17、根据该方法的另一有利的设计方案，通过至少两个扬声器输出至少一个合成噪声，使得用于车辆乘员的合成噪声似乎来自的表观噪声源的位置被定位到车辆内部中的固定位置，特别是使用ambisonics算法。通过在至少两个扬声器之间的合成噪声输出中的轻微时间偏移，可以在车辆内部自由地定位一个表观噪声源的位置，对于车辆乘员来说，合成噪声似乎来自该位置。特别优选使用两个以上的扬声器，例如三个、四个或五个扬声器。在这种情况下，对于每个扬声器单独确定合成噪声输出的时间偏移。为了更好地应用延迟时间和扬声器输出音量，特别优选地使用高保真度立体声响复制(ambisonics)算法。ambisonics是一种记录和/或再现声场的方法。ambisonics允许在空间中特别简单且舒适地放置虚拟噪声源，即表观噪声源。因此，开发人员能够确定合成噪声似乎来自的相对于车辆的位置。因此，对车辆乘员来说，合成噪音似乎不再来自相应的扬声器，而是来自例如车辆仪表板后面的虚构声源，来自车外后视镜等。由于车辆乘员不是从扬声器的方向感知合成噪声，而是从任何其他方向感知合成噪声，合成噪声似乎更自然地属于车辆。
18、本发明的方法的另一有利的设计方案进一步规定，在车辆中输出至少两个具有反馈延迟的合成噪声，并且其噪声源的表观位置/虚拟位置定位在车辆内部中的不同位置，其中，两个合成噪声具有彼此不同的反馈延迟时间。这进一步增强了合成噪声的自然声音。这两种合成噪声除了反馈延迟外，还可以是相同的。然而，这两种合成噪声的频带宽度可能至少部分不同。
19、根据本发明，在具有计算单元、至少一个用于检测车辆速度的传感器和至少一个扬声器的车辆中，计算单元、传感器和扬声器被设置用于执行前述方法。车辆可以是任意车辆，例如汽车、卡车、厢式货车、公共汽车等。计算单元包括用于实现本发明的方法的硬件和软件。因此，计算单元包括至少一个存储元件，例如闪存，用于存储用于形成1/f噪声的声音文件和/或程序代码，其在处理器上的执行允许执行本发明的方法。单个信号处理元件，例如滤波器和/或放大器，可以由硬件组件和/或软件形成。传感器至少允许检测车辆速度。因此，合成噪声的音量可以根据车辆速度进行调节，使得当待掩盖的干扰噪声也发生时，以足够的音量输出合成噪声。用于掩盖至少一个干扰噪声的合成噪声通过至少一个扬声器输出，优选地通过多个扬声器输出。扬声器可以在车辆中的任何位置。
20、在车辆运行期间也可能出现多种干扰噪声，具体而言，各种干扰噪声发生在车辆的不同前进速度上。借助于本发明的方法，所有出现的干扰噪声都可以被单独地掩盖。相应地，借助于本发明的方法产生各种合成噪声。
21、特别优选的车辆有一个至少部分电气化的动力总成。因此，该车辆被设计为混合动力车辆或纯电池电力驱动车辆。特别是在电气化动力总成的情况下，啸噪声在不同的工作点发生，借助于本发明的方法可以特别舒适地掩盖这些啸噪声。