[發明專利]基于啟發式動態規劃的汽車主動降噪方法

有效

• 申請號: 201710965719.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107791970B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李慧;韓金歷;張碩;駱萬博;顧明;丁逢;馬浩博;孫文杰
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B60R16/023
• 分類號: B60R16/023;G10K11/178;G05B13/04
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

基于啟發式動態規劃的汽車主動降噪方法屬于汽車室內噪聲的主動降噪方法領域，該方法首創性地在云服務器的虛擬環境中對噪聲信息的海量大數據庫中的數據進行擬合，通過啟發式動態規劃訓練出的模型網絡和執行網絡來尋找數據庫中噪聲頻譜特性的規律，將頻譜特性相似的噪聲數據擬合到一起，建立從龐大的數據庫中縮減生成數據量較少的離線專家庫，實現噪聲數據的最優化，為系統提供最優的控制量，該創新方式使得本方法得以克服現有的汽車主動降噪方法需要對海量數據逐一實時運算的弊端，經過實際測試，該方法完全可以滿足真實路況下實際行駛的汽車降噪需求，因此具有較大的市場前景和潛在的經濟價值。

技術領域

本發明屬于汽車室內噪聲的主動降噪方法領域，具體涉及一種基于啟發式動態規劃的汽車主動降噪方法。

背景技術

主動降噪技術由于其能有效地降低低頻噪聲的特點，受到了人們的重視，在降低低頻噪聲中逐漸被應用。主動降噪原理是通過對噪聲源信號的識別分析后，再通過能夠產生人造消音噪聲的電聲系統產生一個與該噪聲源信號振幅及頻率均相同、方向相反的人造降噪消音信號，從而用該人造降噪消音信號與噪聲源信號疊加，實現源噪聲的抵消。

聲音在空氣中的傳播符合開普勒效應和聲波的衰減特性，其振幅隨傳播距離的增加而規律性衰減、周期逐漸拉長，但頻率仍保持不變。因此，若將從聲源發出的聲音信號作為已知的失量，則其沿向量方向傳播時，相位和幅值隨距離增加的衰減特性是完全可以預測和已知的。故而，當人造降噪消音信號與噪聲源信號疊加時，最佳的降噪抵消區域可以通過在其兩個聲源連線上的位置由人造降噪消音信號的初始特性而進行微調和人為控制。當且僅當二者幅值相同且相位相差180度時，最佳消音區將位于兩個聲源的連線中點；而在保持其它條件不變，僅將人造降噪消音信號的幅值刻意增大的情況下，最佳消音區則將偏向噪聲源信號所在的一側；同樣，在保持其它條件不變，單純將人造降噪消音信號的相位前移的情況下，最佳消音區則也將偏向噪聲源信號所在的一側。由此，當噪聲源信號的矢量信息完全已知時，則可以通過對人造降噪消音信號的矢量信息提前進行預設改造，從而有意識地控制最佳降噪抵消區域發生的具體位置和范圍。

上述獲取噪聲信號矢量信息、人為制造給定的降噪消音信號以及根據聲音矢量信息來控制最佳降噪抵消區域發生的具體位置和范圍的技術均是非常成熟的現有公知技術，已較為廣泛地應用于工廠車間等噪聲種類少、噪聲類型切換不頻繁的固定空間降噪場合，并在汽車室內降噪領域也獲得一定的應用。例如，文獻1【賽吉爾呼.基于智能算法的汽車主動降噪系統研究與設計[D].東華大學,2015】，以及，文獻2【陳道炯,馬瑞,單世寶,等.車內多通道自適應主動降噪的研究[J].汽車工程，2007,29(4):300—303.】，這兩篇公開文獻均提出了基于多通道自適應濾波器的有源前反饋車內主動降噪處理方案，尤其后者，還特別提出了利用自適應離線算法建立次級聲通道模型并建立了硬件實驗系統，其二者均屬于利用較為成熟自適應濾波器的技術實現主動降噪。其主動降噪的原理是基于自適應濾波器來產生新的降噪聲源信號，對于不同頻率的噪聲做出針對性的處理，將噪聲信號通過濾波器分解為多個頻率通道，再對每一個頻率通道中的單一諧波信號單獨制造其降噪聲源信號，從而去抵消該通道對應的原有噪聲諧波。然而，現有自適應濾波器是數字電路，其各通道的降噪處理均需要通過DSP等微處理器進行計算，結合模數轉換芯片、數模轉換芯片，對音頻信號進行反相運算、振幅調整、移相等處理，并最終自動尋找最佳的相位角匹配參數。該傳統降噪方法優點是容易實現、成本低、對于低頻噪聲處理特性好，在降噪的同時可以保證語言信號的傳輸，能實現較大空間內的噪聲控制。