具有邻近多媒体系统的参考传感器的机动车辆运行噪声的前馈主动控制系统的制作方法

本发明涉及降低机动车辆噪声危害领域，特别涉及降低轮胎在道路上运行产生的噪声或发动机产生的噪声。

背景技术：

在低于400hz的低频下，比如发动机等主动元件或轮胎与路面之间的接触在车辆的某点处引入力，从而产生传递到车辆的整个结构，特别是车辆内部的所有面板(车窗、车顶、地板等)的振动。然后，这些面板的振动在内部产生噪声。

在高于1000hz的高频下，噪声的路径主要是空气传播的。此噪声直接穿过车辆结构。

越来越难找到用于降低这种运行噪声的被动解决方案，这是因为被动解决方案寻求降低机动车辆的重量。

此外，已知的运行噪声的主动控制系统特别昂贵，且没有连续地应用于机动车辆的构建。

主动噪声控制(通常缩写为anc)的原理在于致力于线性域中的声学和振动。因此，在内部靠近乘客耳朵的一个或多个点处，将车辆产生的噪声与通过主动控制施加的噪声置于反相以减弱甚至消除内部的噪声。

通过主动控制施加的噪声由内部的声音发生器产生，这些声音发生器通常是车辆的用于多媒体系统的扬声器。

存在两种主动控制架构。

在图1a中可以看到的被称为“反馈”的架构，其中在内部使用一个或多个麦克风时，只有关于误差e(n)的信息可用。这些信号被称作“误差信号”。然而，基于反馈的主动控制对于运行噪声不是很有效。

在图1b中可以看到的被称为“前馈”的架构，其中关于误差e(n)的信息可以通过内部(如反馈架构中)的麦克风获得，但是还存在关于待减弱的噪声的来源的信息d(n)。提供关于来源的信息的测量的信号被称为“参考信号”。为了使主动控制有效，必须遵守与内部噪声相关的两个约束条件。

相干性约束条件：参考信号必须是内部噪声的原因。这种因果关系用相干性函数以数学方式进行量化，该函数介于0和1之间，并且表示一个信号的由另一个信号所产生的功率比例。例如，如果参考信号与噪声之间的相干性为0.5，则意味着噪声功率的一半是由参考信号产生。而且，控制算法将只能够减少部分功率，因此，在最佳情况下，减少噪声功率的一半。在存在多个参考信号(以增强相关性)的情况下，由多相干性函数对因果关系进行量化。参考信号与噪声之间的相干性必须尽可能强。

时延约束条件：由于运行噪声是随机的，在任一个瞬间，都无法预测下一个瞬间会发生什么。因此，来自来源的参考信号在因果关系方面必须早于内部噪声，以便允许控制算法计算用于扬声器的命令的时间以及将这些命令传播到内部的噪声正被控制的点的时间。如果计算和命令传播所需的时延为t，则参考信号与内部噪声之间的传播时延必须大于t。这种时延可以通过参考信号与噪声之间的相关函数来量化。

如果参考信号既遵守相干性约束条件又遵守时延约束条件，则这样的主动控制非常有效：它允许在宽频带上减弱噪声，而不放大其他频率。

除了麦克风外，前馈主动控制还需要使用传感器来测量待控制的噪声的来源。在运行噪声的情况下，这些来源是轮胎与道路之间的四个接触点。用于测量来源的传感器可以测量例如位移、旋转、平移或旋转中的速度和加速度、结构部分中的应力等。

已知文献us2017330551-a1描述了一种用于为运行噪声的所谓前馈主动控制优化参考信号选择的方法。然而，所使用的这些传感器靠近车辆副车架中的车轮，从而涉及到使用能够抵抗特别恶劣的环境的线缆和传感器，产生显著的成本。

文献wo92/08225-a1也是已知的，其描述了通过使用设置在车辆内部的车辆本体振动的传感器对机动车辆产生的噪声进行的声学处理。

有必要以更低的成本且可连续应用于机动车辆的方式来降低机动车辆的运行噪声。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是开发一种低成本的、可连续应用于机动车辆、并且可以被配置用于减弱运行噪声的方法和系统。

本发明的主题是一种机动车辆运行噪声的主动控制系统，该机动车辆包括多媒体系统，该多媒体系统包括结合在固定于机动车辆内的壳体中的电子电路板。

该运行噪声的主动控制系统包括用于误差信号的麦克风以及用于参考信号的至少一个传感器，该传感器固定在车辆内部，靠近多媒体系统的壳体，尤其是多媒体系统的电子电路板。

因此，用于降低机动车辆运行噪声的系统使用来自一个或多个传感器(称为“参考传感器”)的测量值作为参考信号，这些传感器直接固定在多媒体系统的电子电路板上或靠近该电子电路板，该电子电路板已包含主动控制所需的大部分部件，比如计算机和音频放大器。因此，车辆上已经存在的元件用于在需要很少或不需要使用线缆的受保护环境中。

有利地，该传感器直接固定在该多媒体系统的电子电路板上。本实施例不需要线缆和连接器。

根据另一个实施例，参考传感器直接固定在内部的车辆结构上。它通过单根线缆与多媒体系统链接，这根线缆既用于此传感器又用于误差麦克风。它是串行数据数字总线，允许信息通过单根线缆从所有传感器进行传送。这使得可以限制线缆和连接器的数量。

例如，在多媒体壳体固定在仪表板横梁上的情况下，参考传感器可以固定在机动车辆仪表板的横梁上。

根据另一个实施例，该系统包括至少两个传感器，这些传感器固定在电子电路板上待选择的位置，或者固定在内部的车辆结构上，例如仪表板横梁上。

根据第二方面，本发明涉及一种包括多媒体系统以及如前所述的运行噪声的主动控制系统的机动车辆，该多媒体系统包括结合在固定于机动车辆内的壳体中的电子电路板。

对车辆的试验已经证实，如本发明所述，由参考传感器测量的参考信号遵守相干性和时延的约束条件，因此允许有效地控制运行噪声。

附图说明

通过阅读单纯作为非限定性示例并参考附图所给出的以下说明将明了本发明的其他目标、特征和优点，在附图中：

-图1a和图1b分别展示了反馈控制和前馈控制的自动化方案；

-图2非常示意性地描绘了根据本发明实施例的包括机动车辆运行噪声的主动控制系统的机动车辆；

-图3详细地描绘了图2的运行噪声的主动控制系统；

-图4描绘了根据本发明第二实施例的机动车辆运行噪声的主动控制系统；以及

-图5描绘了根据本发明第三实施例的机动车辆运行噪声的主动控制系统。

具体实施方式

图1非常示意性地示出了机动车的多媒体系统(收音机、导航系统)的电子电路板1，该电子电路板用于结合在壳体2中，该壳体例如固定于车辆仪表板(未示出)的横梁3上。

多媒体系统的电子电路板1包含主动控制所必需的许多部件，例如，具体地，被配置用于执行主动噪声控制的计算机4以及音频放大器5。

如所展示的，运行噪声的主动控制系统10包括直接固定在所述电子电路板1上的传感器12。作为变型，将可以提供若干个固定在所述板1上的传感器。

所谓的靠结构传播的运行噪声会导致车辆的整个结构发生振动，包括包含多媒体系统(比如收音机和导航系统)的电子器件的壳体。该壳体刚性固定在机动车辆仪表板下方的横梁上。

因此，可以使用直接固定在多媒体系统的主板上的传感器来测量噪声的来源，该主板已经遮蔽了执行主动噪声控制(anc)程序的处理器。

在参考传感器固定在车轮附近的传统系统的情况下，来自噪声来源的物理信息的传输通过振动路径而不是电子路径进行。

因此，可以使用标准、便宜的传感器，而无需使用特定的线缆和连接器，因为是蚀刻在电子电路板上的电路将测量的信号发送到到anc处理器。

优选地，例如在电子电路板上的一个或两个点处测量一到六个参考加速度信号。

运行噪声的主动控制系统10进一步包括固定在车辆内部的一个或多个麦克风7。这些麦克风7可以提供误差信号。

因此，通过内部的麦克风(如在反馈架构中)可以获得关于误差的信息，但是也可以获得关于待减弱的噪声来源的信息，即关于参考信号来源的信息。

通过主动控制施加的噪声由内部的声音发生器产生，这些声音发生器通常是车辆的用于多媒体系统的扬声器8。

图2展示的实施例与图1展示的实施例的区别仅仅在于主动噪声控制系统10的传感器12的安装。事实上，如果不能将传感器安装在多媒体系统的板上，例如因为无法对其进行修改，则可以设想将传感器12安装在内部尽可能靠近多媒体系统的壳体的车辆结构上，例如安装在仪表板的横梁3上。因此，传感器12保持在受保护的环境中，并且必要的布线相对较短。

也可以使用两个相隔几厘米的传感器。

图3展示的实施例与图2展示的实施例的区别仅仅在于主动噪声控制系统10的传感器12的安装。在本实施例中，传感器12直接固定在内部的车辆结构上。该传感器通过线缆6与多媒体系统链接，该线缆将多媒体壳体2与存在于车辆内部的误差麦克风7链接。

还将可以设想将实施例组合在一起。

因此，借助于本发明，固定在多媒体系统的电子电路板上的传感器的测量值被用作参考信号，该多媒体系统已经包含主动控制所必需的大部分部件，比如计算机和音频放大器。因此，车辆上已经存在的元件用于在需要很少或不需要使用额外线缆的受保护环境中。

此外，这样的主动噪声控制系统使用同时遵守相干约束条件和时延约束条件的参考信号，这使得它特别有效。它真正允许在宽频带上减弱噪声，而不放大其他频率。