[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?zhí)枺?/td>: 202010925365.0
• 申請日: 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（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

本發(fā)明公開了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，系統(tǒng)包括次級聲源、誤差傳聲器和有源噪聲控制器；所述次級聲源用于產(chǎn)生次級聲場，與初級聲場疊加，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。方法包括建模調(diào)試、以及噪聲控制。本發(fā)明將虛擬傳感技術(shù)用于機(jī)車駕駛室的有源噪聲控制，在不影響駕駛員正常活動(dòng)的同時(shí)保證其頭部區(qū)域控制效果最佳；誤差傳聲器安裝位置所受限制明顯減少，具有較高的實(shí)用價(jià)值和非常重要的實(shí)際意義。明確提出物理誤差點(diǎn)至虛擬誤差點(diǎn)的傳遞函數(shù)，即物理虛擬通路H_pv的建模方法及具體步驟；該技術(shù)適用于長時(shí)間在噪聲環(huán)境中定點(diǎn)工作的人員。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是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)及方法。

背景技術(shù)

列車行駛過程中，其輪軌區(qū)域產(chǎn)生的軌道噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)及其輔助設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，均會(huì)通過結(jié)構(gòu)傳播及空氣傳播傳至車廂內(nèi)部，對駕駛員的身心健康及操作準(zhǔn)確性造成一定影響，各種噪聲控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

對于這種能量主要集中在低頻段的列車噪聲，目前采用主動(dòng)噪聲控制技術(shù)降低噪聲，該技術(shù)控制目標(biāo)為控制系統(tǒng)中誤差傳聲器(一般布放在駕駛員操作臺(tái)面或座椅靠背)所在位置，所以降噪量最高的并不是駕駛員頭部區(qū)域。該技術(shù)應(yīng)用過程中，只有將誤差傳聲器布放在駕駛員耳部位置，才能確保駕駛員頭部區(qū)域控制效果最佳，但這必將對駕駛員正常活動(dòng)造成嚴(yán)重影響。總而言之，現(xiàn)有的主動(dòng)噪聲控制技術(shù)降噪效果最佳位置并非期望位置，要使期望位置降噪量最高，電聲器件布局嚴(yán)重受限，無法在不影響駕駛員正常活動(dòng)的同時(shí)保證其頭部區(qū)域降噪效果最佳。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供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)及方法。基于虛擬傳感技術(shù)的有源噪聲控制方法主要目的是在不影響駕駛員正常活動(dòng)的情況下，在其頭部區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)有源靜音區(qū)，即將有源噪聲控制系統(tǒng)的靜音區(qū)從誤差傳聲器位置轉(zhuǎn)移至駕駛員耳部位置。該技術(shù)就是根據(jù)局部有源噪聲控制中形成有源靜音區(qū)的原理，設(shè)計(jì)出的一種有源噪聲控制系統(tǒng)，其在不方便或不能在靠近人耳處放置誤差傳聲器的情況下，也能在人耳附近形成有效的靜音區(qū)，并且在人頭部活動(dòng)或噪聲環(huán)境改變的情況下，控制系統(tǒng)仍能保持良好的穩(wěn)定性和消聲性能。該系統(tǒng)中，誤差傳聲器安裝位置所受限制明顯減少，所以對該系統(tǒng)的研究具有較高的實(shí)用價(jià)值和非常重要的實(shí)際意義。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

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)，包括次級聲源、誤差傳聲器和有源噪聲控制器；所述次級聲源用于產(chǎn)生次級聲場，與初級聲場疊加，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)初級噪聲信號(hào)；降噪模塊用于發(fā)出與駕駛室內(nèi)初級噪聲抵消的聲音；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通路、虛擬次級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；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)。

進(jìn)一步的，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。

進(jìn)一步的，列車駕駛室基于虛擬傳感技術(shù)的主動(dòng)噪聲控制方法，包括以下兩個(gè)步驟：

S1、建模調(diào)試階段