[發(fā)明專利]列車駕駛室基于虛擬傳感技術(shù)的主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010925365.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN112102806A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代海;李榮;玉昊昕;寧曉峰;張彥峰;李鵬濤;劉玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安艾科特聲學(xué)科技有限公司
• 主分類號(hào): G10K11/178
• 分類號(hào): G10K11/178
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 劉桐

1.一種列車駕駛室基于虛擬傳感技術(shù)的主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于：包括次級(jí)聲源、誤差傳聲器和有源噪聲控制器；所述次級(jí)聲源用于產(chǎn)生次級(jí)聲場(chǎng)，與初級(jí)聲場(chǎng)疊加，達(dá)到降低噪聲的目的；所述誤差傳聲器包括物理誤差傳聲器和虛擬誤差傳聲器；

所述有源噪聲控制器包括控制模塊、噪聲采集模塊和降噪模塊，其中控制模塊電連接噪聲采集模塊及降噪模塊；噪聲采集模塊用于采集駕駛室內(nèi)的實(shí)時(shí)初級(jí)噪聲信號(hào)；降噪模塊用于發(fā)出與駕駛室內(nèi)初級(jí)噪聲抵消的聲音；所述控制模塊還電連接建模調(diào)試模塊及噪聲估計(jì)模塊，所述建模調(diào)試模塊用于物理次級(jí)通路、虛擬次級(jí)通路和物理虛擬通路的建模，以及調(diào)試階段駕駛員耳部位置的降噪性能監(jiān)測(cè)；噪聲估計(jì)模塊用于通過物理誤差點(diǎn)實(shí)時(shí)噪聲信號(hào)估計(jì)駕駛員耳部位置(即虛擬誤差點(diǎn))的噪聲信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種列車駕駛室基于虛擬傳感技術(shù)的主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于：所述虛擬誤差傳聲器Ev僅在建模調(diào)試階段布放在駕駛員耳部位置，物理誤差傳聲器在建模階段和控制階段均布放在遠(yuǎn)離駕駛員耳部的位置。

3.列車駕駛室基于虛擬傳感技術(shù)的主動(dòng)噪聲控制方法，其特征在于：包括以下兩個(gè)步驟：

S1、建模調(diào)試階段

對(duì)物理次級(jí)通路H_p、虛擬次級(jí)通路H_v和物理虛擬通路H_pv進(jìn)行實(shí)際建模，得到其估計(jì)值和系統(tǒng)調(diào)試階段，耳部位置安裝實(shí)際傳聲器，但其所測(cè)噪聲信號(hào)不進(jìn)入控制系統(tǒng)，僅對(duì)虛擬誤差點(diǎn)的降噪效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)虛擬誤差點(diǎn)降噪量最優(yōu)時(shí)，完成系統(tǒng)調(diào)試；系統(tǒng)調(diào)試完成后，拆除虛擬誤差點(diǎn)的真實(shí)傳聲器，進(jìn)入該系統(tǒng)的噪聲控制階段；此時(shí)，耳部位置未布放傳聲器，降噪量不進(jìn)行測(cè)試，由駕駛員進(jìn)行實(shí)際感受；

通路建模分為以下兩個(gè)步驟：

a、次級(jí)通路建模

次級(jí)通路建模包括物理次級(jí)通路和虛擬次級(jí)通路；建模方法為次級(jí)聲源依次播放“預(yù)設(shè)聲源”，物理誤差點(diǎn)和虛擬誤差點(diǎn)位置的傳聲器同時(shí)接收信號(hào)，并通過上述數(shù)據(jù)完成次級(jí)聲源至物理誤差點(diǎn)和虛擬誤差點(diǎn)的傳遞函數(shù)計(jì)算，即完成次級(jí)通路建模；

b、物理虛擬通路建模

在列車正常行駛的情況下，同時(shí)通過物理誤差點(diǎn)和虛擬誤差點(diǎn)位置的傳聲器采集實(shí)時(shí)噪聲信號(hào)，并通過上述數(shù)據(jù)完成物理誤差點(diǎn)至虛擬誤差點(diǎn)的傳遞函數(shù)計(jì)算，即完成物理虛擬通路建模；

S2、噪聲控制階段

在列車正常行駛的情況下，物理誤差點(diǎn)傳聲器采集獲取初級(jí)聲場(chǎng)噪聲信號(hào)，結(jié)合物理次級(jí)通路、虛擬次級(jí)通路和物理虛擬通路完成虛擬誤差點(diǎn)噪聲信號(hào)估計(jì)，以虛擬誤差點(diǎn)作為控制目標(biāo)，控制器識(shí)別噪聲的頻率及幅值等信息，利用控制算法計(jì)算得到等幅反相的“反噪聲”，再控制次級(jí)聲源輸出該“反噪聲”，產(chǎn)生次級(jí)聲場(chǎng)，與初級(jí)聲場(chǎng)相互抵消，從而對(duì)目標(biāo)點(diǎn)噪聲進(jìn)行衰減控制；

對(duì)于單通道系統(tǒng)而言，虛擬誤差傳聲器處信號(hào)可以通過物理誤差傳聲器處信號(hào)e_p(i)及通路模型和進(jìn)行估計(jì)，再以此為控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)有源噪聲控制；

對(duì)于多通道系統(tǒng)而言，令分別表示物理誤差點(diǎn)初級(jí)聲場(chǎng)信號(hào)估計(jì)值、物理誤差點(diǎn)實(shí)時(shí)噪聲信號(hào)、虛擬誤差點(diǎn)噪聲信號(hào)估計(jì)值、次級(jí)聲源輸出信號(hào)；

令分別表示物理次級(jí)通路估計(jì)模型、虛擬次級(jí)通路估計(jì)模型、物理虛擬通路估計(jì)模型；

則有

也就是說，虛擬誤差傳聲器處信號(hào)可以通過物理誤差傳聲器處信號(hào)E_p及通路模型和進(jìn)行估計(jì)，再以此為控制目標(biāo)，進(jìn)行有源噪聲控制。