本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)輸和航空事業(yè)的迅速發(fā)展，汽車保有量也越來(lái)越高。而且隨著人們對(duì)汽車乘坐舒適性要求的提高、環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)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(dòng)控制為主。汽車艙內(nèi)噪聲的被動(dòng)控制主要是通過(guò)優(yōu)化汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在汽車上應(yīng)用吸聲材料進(jìn)行物理降噪，以實(shí)現(xiàn)汽車艙內(nèi)噪聲的控制。這種汽車艙內(nèi)噪聲的被動(dòng)控制針對(duì)高頻段噪音的屏蔽效果明顯，但對(duì)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(dòng)控制也越來(lái)越收到人們的青睞。汽車艙內(nèi)噪聲的主動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制技術(shù)不夠成熟，噪聲控制效果也不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕，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：

一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕，所述主動(dòng)降噪頭枕包括頭枕主體，還包括：

兩個(gè)轉(zhuǎn)臂，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)臂對(duì)稱鉸接在所述頭枕主體的兩側(cè)；

2m個(gè)參考傳聲器，所述2m個(gè)參考傳聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面，用于采集主噪聲x[n]，其中，m為不小于1的整數(shù)；

2n個(gè)誤差傳聲器，所述2n個(gè)誤差傳聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂和頭枕主體的背面，用于采集頭枕處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(dòng)降噪控制器，所述主動(dòng)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(gè)揚(yáng)聲器，所述兩個(gè)揚(yáng)聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂內(nèi)側(cè)，并與所述主動(dòng)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(biāo)信號(hào)y[n]以降低頭枕處噪聲。

優(yōu)選的，所述主動(dòng)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(cè)單元，所述噪聲控制模式預(yù)測(cè)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(duì)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(dòng)調(diào)整算法自動(dòng)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(shí)，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(cè)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(biāo)信號(hào)從揚(yáng)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(cè)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(cè)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(guò)調(diào)整濾波器權(quán)重系數(shù)計(jì)算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·h[n]·s[n]中的h[n]和μ來(lái)不斷更新權(quán)系數(shù)w，直至殘余噪聲e(n)收斂時(shí)的收斂因子μ最小時(shí)，輸出最優(yōu)的噪聲控制模式y(tǒng)[n]＝w·s[n]。

優(yōu)選的，m＝2。

優(yōu)選的，n＝3。

可見，本發(fā)明所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕，通過(guò)對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面的參考傳聲器采集汽車座椅頭枕處的主噪聲x[n]，通過(guò)對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂和頭枕主體的背面的誤差傳聲器采集頭枕處噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，再由主動(dòng)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(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面的揚(yáng)聲器根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標(biāo)信號(hào)y[n]以降低頭枕處噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕通過(guò)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(zhǔn)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(biāo)信號(hào)y[n]與頭枕處噪聲的匹配程度也更高，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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，兩個(gè)轉(zhuǎn)臂對(duì)稱鉸接在所述頭枕主體的兩側(cè)，能夠根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整傳聲器及揚(yáng)聲器與人耳的距離，從而有效提高頭枕附近噪聲的監(jiān)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)在頭枕附近的最大限度降噪。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所公開的一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所公開的一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕開啟前后人耳處噪聲分布圖。

具體實(shí)施方式

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

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

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕，如圖1和圖2所示，所述主動(dòng)降噪頭枕包括頭枕主體，還包括：

兩個(gè)轉(zhuǎn)臂，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)臂對(duì)稱鉸接在所述頭枕主體的兩側(cè)，相對(duì)于頭枕主體來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)臂與頭枕主體之間的相對(duì)位置可調(diào)，即在實(shí)際工作時(shí)，轉(zhuǎn)臂與人耳之間的相對(duì)位置可調(diào)。

2m個(gè)參考傳聲器，所述2m個(gè)參考傳聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面，用于采集主噪聲x[n]，其中，m為不小于1的整數(shù)。在本實(shí)施例中，所述m＝2，即在本實(shí)施例中包括4個(gè)參考傳聲器。此外，m還可以為1、3、4等數(shù)值，m數(shù)值的選取與轉(zhuǎn)臂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(shí)際情況來(lái)決定。另外，所述主噪聲可以理解為在汽車行駛過(guò)程中，將不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動(dòng)機(jī)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頭枕處附件的噪聲集合定位主噪聲x[n]。其中，x[n]為n個(gè)離散時(shí)間對(duì)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。

2n個(gè)誤差傳聲器，所述2n個(gè)誤差傳聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂和頭枕主體的背面，用于采集頭枕處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(shí)施例中，所述n＝3，即在本實(shí)施例中包括6個(gè)誤差傳聲器。此外，n還可以為1、2、4等數(shù)值，同m的取值一樣，n數(shù)值的選取與轉(zhuǎn)臂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(shí)際情況來(lái)決定。另外，所述殘余噪聲可以理解為殘余噪聲e[n]實(shí)際上是經(jīng)過(guò)汽車座椅頭枕處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(gè)離散時(shí)間對(duì)殘余噪聲采樣所組成的矩陣。

主動(dòng)降噪控制器，所述主動(dòng)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(shí)施例中，所述主動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(yùn)算，所述聲學(xué)模式主要包括噪聲信號(hào)的三個(gè)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(duì)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(dòng)調(diào)整算法自動(dòng)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(shí)，輸出一系列不相干的參考聲學(xué)模式s[n]。其中，使用自動(dòng)調(diào)整算法自動(dòng)調(diào)整提取函數(shù)e^-1的過(guò)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(jìn)行判斷；

(2)若i＝0，則使用e^-1作為提取過(guò)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(lái)的最具有代表性的聲學(xué)模式。本實(shí)施例所公開的主動(dòng)降噪頭枕將提取函數(shù)應(yīng)用于多類型聲源的多個(gè)參考信號(hào)輸入中，通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整算法進(jìn)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(zhǔn)確度。

噪聲控制模式預(yù)測(cè)單元，所述噪聲控制模式預(yù)測(cè)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(jìn)一步的，所述噪聲控制模式預(yù)測(cè)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(biāo)信號(hào)從揚(yáng)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(cè)的路徑傳遞函數(shù)h[n]，該過(guò)程可以理解為n個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度為一個(gè)時(shí)段，若系統(tǒng)包括e個(gè)揚(yáng)聲器和f個(gè)誤差傳聲器，則揚(yáng)聲器與誤差傳聲器之間形成ef個(gè)傳遞路徑，此時(shí)，分析第j個(gè)路徑傳遞函數(shù)h[j]是否使得殘余噪聲e(n)在n個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)內(nèi)收斂：(1)若收斂，則使用h[j]進(jìn)行噪聲控制模式的預(yù)測(cè)；(2)若不收斂，則放棄h[j]的分析，重復(fù)以上步驟對(duì)h[j+1]進(jìn)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(cè)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(guò)調(diào)整濾波器權(quán)重系數(shù)計(jì)算公式w[n+1]＝w[n]+μ·e[n]·h[n]·s[n]中的h[n]和μ來(lái)不斷更新權(quán)系數(shù)w，直至殘余噪聲e(n)收斂時(shí)的收斂因子μ最小時(shí)，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(dá)到最佳的降噪效果。

兩個(gè)揚(yáng)聲器，所述兩個(gè)揚(yáng)聲器對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂內(nèi)側(cè)，并與所述主動(dòng)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(biāo)信號(hào)y[n]以降低頭枕處噪聲。

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(biāo)信號(hào)(聲音)才能有效的抵消主噪聲，達(dá)到最佳的降噪效果。

可見，本發(fā)明實(shí)施例所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕，通過(guò)對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面的參考傳聲器采集汽車座椅頭枕處的主噪聲x[n]，通過(guò)對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂和頭枕主體的背面的誤差傳聲器采集頭枕處噪聲控制后的殘余噪聲e[n]，再由主動(dòng)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(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)臂正面的揚(yáng)聲器根據(jù)最優(yōu)的噪聲控制模式發(fā)出目標(biāo)信號(hào)y[n]以降低頭枕處噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕通過(guò)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(zhǔn)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(biāo)信號(hào)y[n]與頭枕處噪聲的匹配程度也更高，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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，兩個(gè)轉(zhuǎn)臂對(duì)稱鉸接在所述頭枕主體的兩側(cè)，能夠根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整傳聲器及揚(yáng)聲器與人耳的距離，從而有效提高頭枕附近噪聲的監(jiān)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)在頭枕附近的最大限度降噪。

而且，本實(shí)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(duì)應(yīng)的目標(biāo)聲信號(hào)，在汽車座椅的頭枕處實(shí)現(xiàn)最大限度降噪。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例所公開的汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕應(yīng)用范圍廣，不限定車型，普適應(yīng)比較強(qiáng)。

如圖3所示，本實(shí)施例進(jìn)一步公開了在一定車速下，本汽車座椅的主動(dòng)降噪頭枕的主動(dòng)降噪控制器開啟前(before)和開啟后(after)，在人的左右耳處分別測(cè)得的噪聲頻譜，通過(guò)對(duì)比可知，本發(fā)明所提供的主動(dòng)降噪方案在寬頻范圍內(nèi)的主動(dòng)降噪效果顯著。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：本實(shí)施例中所述對(duì)稱設(shè)置不僅指空間位置上相互對(duì)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(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)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(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。