本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車主動降噪座椅。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)、交通運輸和航空事業(yè)的迅速發(fā)展，汽車保有量也越來越高。而且隨著人們對汽車乘坐舒適性要求的提高、環(huán)保意識的加強以及汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的噪聲控制日益受到人們的重視。

目前，汽車艙內(nèi)噪聲的控制主要以被動控制為主。汽車艙內(nèi)噪聲的被動控制主要是通過優(yōu)化汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計和在汽車上應(yīng)用吸聲材料進行物理降噪，以實現(xiàn)汽車艙內(nèi)噪聲的控制。這種汽車艙內(nèi)噪聲的被動控制針對高頻段噪音的屏蔽效果明顯，但對于中低頻噪聲的控制效果則不明顯。

隨著汽車降噪技術(shù)的發(fā)展，汽車艙內(nèi)噪聲的主動控制也越來越收到人們的青睞。汽車艙內(nèi)噪聲的主動控制的原理是：所有的聲音都由一定的頻譜組成，可以找到一種聲音，其頻譜與所要消除的汽車艙內(nèi)噪聲完全一樣，只是相位剛好相反(相差180°)，就可以將汽車艙內(nèi)噪聲完全抵消掉。其技術(shù)關(guān)鍵在于如何得到那抵消噪聲的聲音。

現(xiàn)在，雖然汽車艙內(nèi)噪聲的主動控制得到了一定的研究和應(yīng)用，但是目前的汽車艙內(nèi)噪聲的主動控制技術(shù)不夠成熟，噪聲控制效果也不夠理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種汽車主動降噪座椅，以解決上述問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種汽車主動降噪座椅，所述主動降噪座椅包括底座、靠背和頭枕，還包括：

m個參考傳聲器，所述m個參考傳聲器設(shè)置在所述頭枕正面，用于采集主噪聲x[n]，其中，m為不小于1的整數(shù)；

n個誤差傳聲器，所述n個誤差傳聲器設(shè)置在所述頭枕的背面，用于采集噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，其中，n為不小于1的整數(shù)；

主動降噪控制器，所述主動降噪控制器分別與所述參考傳聲器和誤差傳聲器相連，用于接收主噪聲x[n]和殘余噪聲e[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，再根據(jù)一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]和殘余噪聲e[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式；

兩個揚聲器，所述兩個揚聲器對稱設(shè)置在頭枕與靠背連接處的兩側(cè)，并與所述主動降噪控制器相連，用于接收最優(yōu)的噪聲控制模式，并根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標信號y[n]以降低噪聲。

優(yōu)選的，所述主動降噪控制器，包括：

參考聲學(xué)模式提取單元，所述參考聲學(xué)模式提取單元與所述參考傳聲器相連，用于接收主噪聲x[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]；

噪聲控制模式預(yù)測單元，所述噪聲控制模式預(yù)測單元分別與所述誤差傳聲器和參考聲學(xué)模式分離子單元相連，用于接收殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，并根據(jù)殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式。

優(yōu)選的，所述參考聲學(xué)模式提取單元，包括：

參考聲學(xué)模式提取子單元，所述參考聲學(xué)模式提取子單元用于接收主噪聲聲源噪聲x[n]，并將提取函數(shù)e^-1應(yīng)用到主噪聲x[n]中，提取一系列參考聲學(xué)模式s'[n]：

s'[n]＝e^-1(x[n])；

參考聲學(xué)模式分離子單元，所述參考聲學(xué)模式分離子單元與所述參考聲學(xué)模式提取子單元，用于接收一系列參考聲學(xué)模式s'[n]，并將對比函數(shù)d作用于一系列參考聲學(xué)模式s'[n]中：

d(s'[n])＝i[s'[1]…s'[k]],

使用自動調(diào)整算法自動調(diào)整提取函數(shù)e^-1，在一系列參考聲學(xué)模式s'[n]之間的互信息i[s'[1]…s'[k]]最小時，輸出一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]。

優(yōu)選的，所述噪聲控制模式預(yù)測單元，包括：

路徑傳遞函數(shù)分析子單元，所述路徑傳遞函數(shù)分析子單元用于分析目標信號從揚聲器到誤差傳聲器的路徑傳遞函數(shù)，并獲取用于噪聲控制模式的預(yù)測的路徑傳遞函數(shù)h[n]；

自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器分別與所述路徑傳遞函數(shù)分析子單元、誤差傳聲器和參考聲學(xué)模式提取單元相連，用于接收用于噪聲控制模式的預(yù)測的路徑傳遞函數(shù)h[n]、殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，并基于fx-lms算法，通過調(diào)整濾波器權(quán)重系數(shù)計算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·h[n]·s[n]中的h[n]和μ來不斷更新權(quán)系數(shù)w，直至殘余噪聲e(n)收斂時的收斂因子μ最小時，輸出最優(yōu)的噪聲控制模式y(tǒng)[n]＝w·s[n]。

優(yōu)選的，m＝4。

優(yōu)選的，n＝3。

優(yōu)選的，所述主動降噪控制器位于所述底座下方。

可見，本發(fā)明所公開的汽車主動降噪座椅，通過設(shè)置在所述頭枕正面的參考傳聲器采集汽車座椅處的主噪聲x[n]，通過設(shè)置在所述頭枕正面的誤差傳聲器采集噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，再由主動降噪控制器接收主噪聲x[n]和殘余噪聲e[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，再根據(jù)一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]和殘余噪聲e[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式，最后再經(jīng)對稱設(shè)置在所述頭枕與靠背連接處兩側(cè)的揚聲器根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標信號y[n]以降低噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的汽車主動降噪座椅通過一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]獲得的最優(yōu)噪聲控制模式的準確度更高，更能與車艙內(nèi)的噪聲模式相匹配，再根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出的目標信號y[n]與噪聲的匹配程度也更高，從而實現(xiàn)對車艙內(nèi)特定區(qū)域噪聲的寬頻降噪效果，降噪效果更加明顯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所公開的一種汽車主動降噪座椅正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所公開的一種汽車主動降噪座椅背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所公開的汽車主動降噪座椅開啟前后人耳處噪聲分布圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。

本發(fā)明實施例公開了一種汽車主動降噪座椅，如圖1和圖2所示，所述主動降噪座椅包括座椅主體，還包括：

m個參考傳聲器，所述m個參考傳聲器設(shè)置在所述頭枕正面，用于采集主噪聲x[n]，其中，m為不小于1的整數(shù)。在本實施例中，所述m＝4，即在本實施例中包括4個參考傳聲器。此外，m還可以為1、2、3、5等數(shù)值，m數(shù)值的選取與頭枕的面積和要求的精度有關(guān)，所以在m數(shù)值的選取上需要根據(jù)實際情況來決定。另外，所述主噪聲可以理解為在汽車行駛過程中，將不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機艙噪聲、車載音頻裝置輻射的中低頻段噪聲和不同路況下的路噪在附件的噪聲集合定位主噪聲x[n]。其中，x[n]為n個離散時間對主噪聲的采樣所組成的矩陣。主噪聲的聲學(xué)屬性包括振幅、相位和頻率。

n個誤差傳聲器，所述n個誤差傳聲器設(shè)置在所述頭枕的背面，用于采集噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，其中，n為不小于1的整數(shù)。在本實施例中，所述n＝3，即在本實施例中包括3個誤差傳聲器。此外，n還可以為1、2、4、5等數(shù)值，同m的取值一樣，n數(shù)值的選取與頭枕的面積和要求的精度有關(guān)，所以在n的數(shù)值選取上需要根據(jù)實際情況來決定。另外，所述殘余噪聲可以理解為殘余噪聲e[n]實際上是經(jīng)過汽車座椅噪聲控制之后所殘余的噪聲，也可以理解為坐在汽車座椅上的人所能感受到的噪聲。殘余噪聲e[n]為n個離散時間對殘余噪聲采樣所組成的矩陣。

主動降噪控制器，所述主動降噪控制器分別與所述參考傳聲器和誤差傳聲器相連，用于接收主噪聲x[n]和殘余噪聲e[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，再根據(jù)一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]和殘余噪聲e[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式。在本實施例中，所述主動降噪控制器設(shè)置在汽車座椅下方，但是本發(fā)明并不限制具體的安置位置。其中，所述主動降噪控制器，包括：

參考聲學(xué)模式提取單元，所述參考聲學(xué)模式提取單元與所述參考傳聲器相連，用于接收主噪聲x[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]。進一步的，所述參考聲學(xué)模式提取單元，包括：

參考聲學(xué)模式提取子單元，所述參考聲學(xué)模式提取子單元用于接收主噪聲聲源噪聲x[n]，并將提取函數(shù)e^-1應(yīng)用到主噪聲x[n]中，提取一系列參考聲學(xué)模式s'[n]：

s'[n]＝e^-1(x[n])，其中，提取函數(shù)e^-1是具有記憶功能的線性映射函數(shù)，執(zhí)行卷積運算，所述聲學(xué)模式主要包括噪聲信號的三個要素，即幅值、相位和頻率信息。主噪聲x[n]矩陣元素與一系列參考聲學(xué)模式s'[n]矩陣元素之間為映射關(guān)系。

參考聲學(xué)模式分離子單元，所述參考聲學(xué)模式分離子單元與所述參考聲學(xué)模式提取子單元相連，用于接收一系列參考聲學(xué)模式s'[n]，并將對比函數(shù)d作用于一系列參考聲學(xué)模式s'[n]中：

d(s'[n])＝i[s'[1]…s'[k]],

使用自動調(diào)整算法自動調(diào)整提取函數(shù)e^-1，在一系列參考聲學(xué)模式s'[n]之間的互信息i[s'[1]…s'[k]]最小時，輸出一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]。其中，使用自動調(diào)整算法自動調(diào)整提取函數(shù)e^-1的過程如下：

(1)若i＞0，則調(diào)整e^-1，改變x[n]與s'[n]之間的映射關(guān)系，繼續(xù)進行判斷；

(2)若i＝0，則使用e^-1作為提取過程的提取函數(shù)。

所述一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]是從預(yù)設(shè)的主噪聲源中所分離出來的最具有代表性的聲學(xué)模式。本實施例所公開的主動降噪座椅將提取函數(shù)應(yīng)用于多類型聲源的多個參考信號輸入中，通過自適應(yīng)調(diào)整算法進行提取函數(shù)的優(yōu)化，可有效確保所提取聲學(xué)模式的準確度。

噪聲控制模式預(yù)測單元，所述噪聲控制模式預(yù)測單元分別與所述誤差傳聲器和參考聲學(xué)模式分離子單元相連，用于接收殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，并根據(jù)殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式。進一步的，所述噪聲控制模式預(yù)測單元，包括：

路徑傳遞函數(shù)分析子單元，所述路徑傳遞函數(shù)分析子單元用于分析目標信號從揚聲器到誤差傳聲器的路徑傳遞函數(shù)，并獲取用于噪聲控制模式預(yù)測的路徑傳遞函數(shù)h[n]，該過程可以理解為n個采樣點對應(yīng)的時間長度為一個時段，若系統(tǒng)包括e個揚聲器和f個誤差傳聲器，則揚聲器與誤差傳聲器之間形成ef個傳遞路徑，此時，分析第j個路徑傳遞函數(shù)h[j]是否使得殘余噪聲e(n)在n個采樣點數(shù)內(nèi)收斂：(1)若收斂，則使用h[j]進行噪聲控制模式的預(yù)測；(2)若不收斂，則放棄h[j]的分析，重復(fù)以上步驟對h[j+1]進行分析；

自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器分別與所述路徑傳遞函數(shù)分析子單元、誤差傳聲器和參考聲學(xué)模式提取單元相連，用于接收用于噪聲控制模式預(yù)測的路徑傳遞函數(shù)h[n]、殘余噪聲e[n]和一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，并基于fx-lms算法，通過調(diào)整濾波器權(quán)重系數(shù)計算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·h[n]·s[n]中的h[n]和μ來不斷更新權(quán)系數(shù)w，直至殘余噪聲e(n)收斂時的收斂因子μ最小時，輸出最優(yōu)的噪聲控制模式y(tǒng)[n]＝w·s[n]。

所述最優(yōu)的噪聲控制模式y(tǒng)[n]最能與一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]相匹配，即幅值和頻率相同而相位相反的模式，以此才能有效的與主噪聲相抵消，達到最佳的降噪效果。

兩個揚聲器，所述兩個揚聲器對稱設(shè)置在所述頭枕與靠背連接處的兩側(cè)，并與所述主動降噪控制器相連，用于接收最優(yōu)的噪聲控制模式，并根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標信號y[n]以降低噪聲。

由于最優(yōu)的噪聲控制模式y(tǒng)[n]最能與一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]相匹配，則依據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式所發(fā)出的目標信號(聲音)才能有效的抵消主噪聲，達到最佳的降噪效果。

可見，本發(fā)明所公開的汽車主動降噪座椅，通過設(shè)置在所述頭枕正面的參考傳聲器采集汽車座椅處的主噪聲x[n]，通過設(shè)置在所述頭枕正面的誤差傳聲器采集噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，再由主動降噪控制器接收主噪聲x[n]和殘余噪聲e[n]，并根據(jù)主噪聲x[n]提取一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]，再根據(jù)一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]和殘余噪聲e[n]生成最優(yōu)的噪聲控制模式，最后再經(jīng)對稱設(shè)置在所述頭枕與靠背連接處兩側(cè)的揚聲器根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標信號y[n]以降低噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的汽車主動降噪座椅通過一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]獲得的最優(yōu)噪聲控制模式的準確度更高，更能與車艙內(nèi)的噪聲模式相匹配，再根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出的目標信號y[n]與噪聲的匹配程度也更高，從而實現(xiàn)對車艙內(nèi)特定區(qū)域噪聲的寬頻降噪效果，降噪效果更加明顯。

此外，本實施例根據(jù)主噪聲中的一系列不相干的參考聲學(xué)模式和殘余噪聲，自適應(yīng)優(yōu)化濾波器權(quán)重系數(shù)，以輸出與參考聲學(xué)模式匹配度極高的最優(yōu)噪聲控制模式，再根據(jù)所述最優(yōu)噪聲控制模式發(fā)出與所述最優(yōu)噪聲控制模式對應(yīng)的目標聲信號，在汽車座椅的實現(xiàn)最大限度降噪。

進一步的，本實施例所公開的汽車主動降噪座椅應(yīng)用范圍廣，不限定車型，普適性比較強。

如圖3所示，本實施例進一步公開了在一定車速下，本汽車主動降噪座椅的主動降噪控制器開啟前和開啟后，在人耳處測得的噪聲頻譜，通過對比可知，本發(fā)明所提供的主動降噪方案在寬頻范圍內(nèi)的主動降噪效果顯著。

最后應(yīng)說明的是：本實施例中所述對稱設(shè)置不僅指空間位置上相互對稱，在兩側(cè)設(shè)置的數(shù)量上也是相等的關(guān)系。而且，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。