[发明专利]一种基于Void-Kalman滤波器的主动声音模拟装置

说明书

本发明涉及一种基于Void‑Kalman滤波器的主动声音模拟装置，包括：FPGA主动声音设计模块、MCU控制发声模块、PC上位机；FPGA主动声音设计模块，主要是使用Void‑Kalman滤波器进行发动机声源的阶次信号提取，提取出的阶次信号通过SPI接口实时下载到MCU控制发声模块中；同时，FPGA主动声音设计模块通过SPI接口接收MCU控制发声模块的参数信号；所述MCU控制发声模块，用于根据FPGA主动声音设计模块提取的阶次信号完成并控制模拟发动机声音实时生成；所述PC上位机，向FPGA主动声音设计模块下载控制数据，请求和接收FPGA主动声音设计模块发送的数据。该装置通过Void‑Kalman滤波器提取声音阶次信号，MCU主控模块控制声音生成，得到富有变化的声音，提醒行人，降低安全隐患，同时让驾驶者感受到开车的乐趣。

技术领域

本发明属于电动车及混合动力汽车主动发声技术领域，具体的说是涉及一种基于Void-Kalman滤波器的主动声音模拟装置。

背景技术

近几年，随着国家对节能减排、绿色环保的重视，新能源车辆迅猛发展，销量持续增长，有些国家甚至出台了燃油车的禁令时间表，这使电动化、智能化成为汽车发展的必然趋势，电动汽车已被纳入许多国家的发展战略中。

目前，许多国家出台了相关的技术指标，法规对汽车的噪声的上限值进行了限制；然而，随着新能源汽车的发展，汽车NVH又出现了新的问题。声音用来传播信息，是重要的传播媒介之一，汽车噪声除了可以提示行人外，还可以为驾驶员提供车辆状态信息和驾驶体验感，有些赛车和跑车甚至会对发动机和排气管进行合理的结构设计，以产生澎湃的发动机轰鸣声，来增添驾驶乐趣。但由于电动车在低速时非常安静，电驱动系统几乎不发出任何噪声，普通行人很容易忽略汽车的存在，对于视力障碍者，更是很难感受到汽车的存在感，造成安全隐患；此外，由于电动车噪声太低，车内驾驶员缺少通过声音来判断车辆运动状态的必要信息，不仅增加了安全隐患，也使得那些追求发动机轰鸣声的驾驶员感到电动车失去了驾驶乐趣。

由于电动车在低速时噪声过低而造成的安全隐患也日益突出，特别是有些盲人和视力障碍对此更加敏感；为了解决电动汽车噪声过低而造成的行人安全问题，行人警示音系统应运而生，前几年行人警示音系统在国外主流主机厂还仅作为储备技术，未有实现产业化，在国内市场更属空白。但随着国内整车企业力挺和各国政府相继出台安装声音警示系统的法规标准，行人警示音系统越来越受到重视，市场空间广阔，尽管现在相应的系统已经将要实现产业化，但是如何设计得到一套符合自身品牌形象的声音依然是一个具有挑战性的问题。而且现有相应的系统无法实现在线调整模拟发动机声音的各个阶次信号的成分大小，声音频率成分无法随着车辆工况而变化，会使得声音显得过分单调枯燥，图1展示的是发动机平稳工况下的声音频谱图，图中凸峰代表阶次信号，由于是发动机稳态下的声音，可以看出凸峰对应的频率和峰值随时间是没有变化的，即无法通过对平稳声音的设计得到阶次分量随时间或者转速变化的声音。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Void-Kalman滤波器的主动声音模拟装置，以解决现有现有行人警示音系统或车内主动发声系统无法实现在线调整模拟发动机声音的各个阶次信号的成分大小，声音频率成分无法随着车辆工况而变化的技术问题。该主动声音模拟装置可以为电动车行人警示音系统或车内主动发声系统提供一个符合品牌形象的汽车声音，实现模拟发动机声音阶次能量的在线变化与控制，使得声音更加符合审美需求。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：