一种用于汽车驾驶舱的空间主动降噪装置的制作方法

本实用新型涉及汽车空间主动降噪技术技术领域，尤其涉及用于汽车驾驶舱的空间主动降噪装置。

背景技术：

目前，随着电子技术的不断发展，空间主动降噪技术开始在车辆上得到推广和使用，如凯迪拉克xts，新迈锐宝，别克君越，本田思铂睿，jeep大切诺基等车辆都使用了这项新技术，有效提升了车辆在行驶过程中的舒适度和乘坐体验。

然而，相对于耳机的主动降噪，汽车采用的主动降噪属于空间降噪技术，声波的传输路径更为复杂，延迟也更大，因此对于系统各个环节需要进行更为精确的测量和匹配，因此，目前几乎所有汽车主动降噪设备都是在车辆出厂前加装调试完成，对于那些原来不具有这项功能的车辆来说，几乎是无法实现的，即便强行加载，也只能对车辆进行较大改装才行，如需要在汽车顶棚加装误差麦克风，改造或替换汽车功放，改动发动机舱，铺设发动机传感器信号线等，极大的增加了改造成本和难度，因此在汽车改装市场上极少采用。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述问题，提供一种用于汽车驾驶舱的空间主动降噪装置，加装在不具备空间主动降噪的汽车上，同时不对原车进行改动。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

用于汽车驾驶舱的空间主动降噪装置包括误差麦克风，放大器、lpf低通滤波器、dsp处理器、obd诊断插头和aux音频插头；dsp处理器包括自适应lms滤波器和fft频谱分析器；自适应lms滤波器的输入误差取自误差麦克风接收的噪声信息，lms滤波器的参考信号取自汽车驾驶舱obd诊断插头送来的发动机转速信息；obd诊断插头连接车载obd诊断接口，aux音频插头连接车载aux接口，aux接口连接有车载音频功放；

误差麦克风检测舱内误差噪声经过放大器放大和lpf低通滤波器去除大于300hz以上的高频部分，obd诊断插头读取ecu传来的实时发动机转速信息，经过放大器和lpf低通滤波器处理后的误差噪声以及发动机转速信息经fft频谱分析器和自适应lms滤波器信号处理后，形成与舱内噪声相反的声波波形信息，经驾驶舱前部面板上的车载aux接口送至车载音频功放，通过车载扬声器发出与舱内噪声相反的声波，进而降低车内噪声。

进一步的，误差麦克风通过连接导线置于座椅头部靠枕的侧面，并通过线夹进行固定。

进一步的，主动降噪装置的输出通过驾驶舱操控面板的aux音频接口连接至车载音频功放。

进一步的，还包括电源，电源连接在汽车驾驶舱前端的汽车点烟器12v直流电或usb插口上。

更进一步的，误差麦克风包括用于检测噪声误差的音频传感器。

采用本实用新型的产生的有益效果为：

1、本实用新型不改变汽车原有结构，所有信号交联均基于汽车原有接口，仅通过增加一个便于拆装的连接组件即可实现汽车座舱的空间主动降噪功能，具有灵活、对车辆改动小等特点。

2、针对不具备空间主动降噪的汽车上加装本实用新型，不对原车进行改动，实施方法简单。

附图说明

图1为本实用新型结构原理示意图。

图2为本实用新型所采用的fft频谱分析算法流程示意图。

图3为本实用新型所采用的所采用的自适应lms滤波算法结构示意图。

图中：

1—误差麦克风，2—低噪声放大器，3—低通滤波器，4—dsp处理器，401-fft频谱分析器，402-自适应lms滤波器，5—obd诊断插头，6—aux音频插头，7—车载音频功放，8—车载扬声器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1，本实用新型公开了一种用于汽车驶舱的空间主动降噪装置，适用于所有原车不具备空间主动降噪功能的车辆。

本实用新型包括误差麦克风1，放大器2、lpf低通滤波器3、dsp处理器4、obd诊断插头5和aux音频插头6；dsp处理器4包括自适应lms滤波器402和fft频谱分析器401；自适应lms滤波器402的输入误差取自误差麦克风1接收的噪声信息，lms滤波器402的参考信号取自汽车驾驶舱obd诊断插头5送来的发动机转速信息；obd诊断插头5连接车载obd诊断接口，aux音频插头6连接车载aux接口，aux接口连接有车载音频功放7。

误差麦克风1检测舱内误差噪声经过放大器2放大和lpf低通滤波器3去除大于300hz以上的高频部分，obd诊断插头5读取ecu传来的实时发动机转速信息，经过放大器2和lpf低通滤波器3处理后的误差噪声以及发动机转速信息经fft频谱分析器401和自适应lms滤波器402信号处理后，形成与舱内噪声波形相反的声波信息，经驾驶舱前部面板上的车载aux接口送至车载音频功放7，通过车载扬声器8发出与舱内噪声相反的声波，进而降低车内噪声。

误差麦克风1通过连接导线置于座椅头部靠枕的侧面，并通过线夹进行固定。

本实用新型可放置于驾驶舱储物箱或任意一处适合位置，本实用新型的前部设置误差麦克风1和aux音频插头6，左上方为工作指示灯，后部设置usb5v电源和obd诊断插头5。

本实用新型电源取自汽车驾驶舱前端的汽车点烟器12v直流电或usb插口，连接在12v汽车点烟器插口或usb插口上。

误差麦克风1包括检测噪声误差的音频传感器，而不需要在车体或驾驶舱顶部单独铺设。

参考信号即发动机转速信号取自汽车驾驶舱左下方的车载obd诊断接口，而无需专门铺设一条来自发动机转速传感器的信号线。

输出音频信号通过驾驶舱操控面板的车载aux接口送至车载音频功放7，而无需专门改造或替换原车功放，或另外铺设音频线缆。

自适应lms滤波器402的输入误差取自误差麦克风1，参考信号取自汽车驾驶舱obd诊断接口送来的发动机转速信息。

本实用新型为一个与汽车可分离的独立组件，不改变汽车原来结构，所有信号交联均基于汽车原有接口，仅通过增加一个连接组件即可实现汽车座舱的空间主动降噪功能，具有简单、灵活、对车辆改动小的特点。

lpf低通滤波器3是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比；滤掉不感兴趣的频率成分，提高分析精度；从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。

参考图2，fft频谱分析器401采用的fft频谱分析算法流程中，n个采样点经过fft变换后得到n个点的以复数形式记录的fft结果。

假设采样频率为fs，采样点数为n。那么fft运算的结果就是n个复数(或n个点)，每一个复数就对应着一个频率值以及该频率信号的幅值和相位。第一个点对应的频率为0hz(即直流分量)，最后一个点n的下一个点对应采样频率fs。其中任意一个采样点n所代表的信号频率：

fn＝(n-1)*fs/n。

这表明，频谱分析得到的信号频率最大为(n-1)*fs/n,对频率的分辨能力是fs/n。采样频率和采样时间制约着通过fft运算能分析得到的信号频率上限，同时也限定了分析得到的信号频率的分辨率。

每一个复数的模值对应该点所对应的频率值的幅度特性，具体的定量关系如下：

假设信号由以下周期的原始信号叠加而成：

y＝a1 a2cos(2*pi*ω2*t φ2*pi/180) a3cos(2*pi*ω3*t φ3*pi/180)

那么，在经过fft分析后得到的第一个点的模值是a1的n倍，而且只有在fft结果点对应的频率在ω2,ω3时，其模值才明显放大，在其他频率点，模值接近于0。在这些模值明显放大的点中，除第一个点之外的其它点模值是相应信号幅值的n/2倍。

每个复数的相位就是在该频率值下信号的相位：φ2，φ3。

fft结果有对称性，通常我们只是用前半部分的结果，也就是小于采样频率一半的结果。同时也只有采样频率一半以内、具有一定幅值的信号频率才是真正的信号频率。

主输入端接收从信号源发来的信号但是受到噪声源的干扰收到噪声。参考输入端的参考信号是一个与有用信号无关但与噪声相关的噪声信号。主输入中含有待抵消的加性噪声，参考输入对准主输入中的噪声。利用两输入噪声的相关性和信号与噪声的独立性，使参考输入通过自适应滤波器与主输入中噪声分量逼近并相减，输出误差信号。自适应滤波算法决定滤波器对参考信号的处理，使得滤波器的输出尽可能地逼近主输入中的干扰成分。所以，在最佳准则意义下滤波器的输出逼近等效于系统的输出逼近。从而在噪声对消器的输出端大大地提高了信噪比。

参考图3，自适应lms滤波器402采用的自适应lms滤波算法结构中，x(n)为从obd端口得到的发动机转速信号，y(n)为控制器的输出数字信号，在输出给车载aux接口前，需要经过d/a转换，wi(n)为自适应算法第i级的调整控制系数。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

实施例：本实用新型功能结构由误差麦克风1、放大器2、lpf低通滤波器3、dsp处理器4、obd诊断插头5和aux音频插头6组成。

本实用新型为一个与汽车可分离的独立组件，在结构连接上，本实用新型的电源取自汽车驾驶舱前端的12v汽车点烟器插口；误差麦克风1通过连接导线置于座椅头部靠枕的侧面，并通过线夹进行固定；自适应lms滤波器402的输入误差取自lpf低通滤波器3的输出；参考信号取自汽车驾驶舱obd诊断插头5送来的发动机转速信息。

实现过程为：首先由本实用新型前端的误差麦克风1检测驾驶舱内误差噪声，经由放大器2及lpf滤波器3进行处理，去除大于300hz以上的高频部分，送给dsp处理器4，dsp处理器4根据车载obd诊断接口传来的实时发动机转速信息，经fft频谱分析器401和自适应lms滤波器402处理后，得到输出信号，然后经驾驶舱前部面板上的车载aux接口送至车载音频功放7，通过车载扬声器8发出与驾驶舱内噪声相反的声波，进而降低车内噪声。

以上内容是结合具体实施例对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于此。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。