[发明专利]一种分布式车载主动降噪系统及方法

摘要

一种分布式车载主动降噪系统，该系统包括若干个子系统以及子系统一同连接的系统自检模块，子系统包括电源系统、输入模块、输出模块和计算模块，输入模块连接计算模块，计算模块连接输出模块，输入模块具体是噪声信息输入模块，计算模块包括DSP芯片，输出模块包括DAC模块、D类放大器和扬声器，噪声信息输入模块包括麦克风阵列和ADC模块，麦克风阵列连接ADC模块，麦克风阵列包括采集噪声信息的麦克风、前置放大模块和音频放大器，音频放大器、ADC模块、DSP芯片、DAC模块和D类放大器分别与ARM最小系统连接，本发明通过集成麦克风阵列、专用降噪扬声器阵列和降噪芯片及电路，在扬声器周围形成小范围的降噪区域，并保证对降噪区域外的范围不增加噪声影响。

主权项

一种分布式车载主动降噪系统，其特征在于，该系统包括若干个子系统以及子系统一同连接的系统自检模块，系统自检模块接收并处理每个子系统报告的自身系统信息来判定出是否有子系统增减，同时系统自检模块内设有定时系统检测模块，检测到子系统信息发生变化后会进行系统矫正，如果有新增或新减少的子系统，总系统会以新的子系统数量为标准，重新启动整体的计算过程，更新整体总系统和各个子系统新的评价条件和方程，随后系统自检模块会计算出降噪误差控制函数发布到各子系统中，所述的子系统的工作模块和流程是相同的，子系统包括电源系统、输入模块、输出模块和计算模块，输入模块连接计算模块，计算模块连接输出模块，输入模块具体是噪声信息输入模块，计算模块包括DSP芯片，输出模块包括DAC模块、D类放大器和扬声器，噪声信息输入模块包括麦克风阵列和ADC模块，麦克风阵列连接ADC模块，麦克风阵列包括采集噪声信息的麦克风、前置放大模块和音频放大器，多组麦克风阵列将采集到的噪声信息经前置放大模块和音频放大器放大后输送至ADC模块将模拟信号转换为数字信号，上述音频放大器、ADC模块、DSP芯片、DAC模块和D类放大器分别与ARM最小系统连接，音频放大器与D类放大器通过和ARM最小系统的连接可以精确控制信号的放大参数控制，噪声信息输送至ADC模块后由ARM最小系统对麦克风阵列采集的多通道噪声信息即对每个麦克风阵列监测点对应的一路信号均进行进行预处理，在进过数模转换后先进行数据切片，即按时间均匀切分采集信号，并保证每段时间片有叠加部分，随后对每个时间片的数据进行FFT傅立叶变换，使每个时间片得到一组频率分布的频率域函数，再对所有时间片的频率域函数做均值计算得到麦克风阵列对应监测点的统计声压数据阵列，输入模块将监测点的声压信号频率域数据阵列输送至计算模块的DSP芯片，DSP芯片加载有ARM最小系统的降噪算法，具体是将整个系统按照子系统来划分，每个子系统对应一个降噪目标区域，那么每个子系统对应的降噪区域的声场，应该为自己区域内的所有扬声器产生的声场，叠加上其他每个子系统区域的每一个扬声器声场的组合，算法的目的是保证自己的降噪目标区域降噪效果最好的同时保证对其他工作的子系统区域的声场影响足够小，首先就是结合扬声器的电信号输入驱动与传递函数构建扬声器的声音影响表达式，由于子系统中构建的是扬声器阵列，此处电信号输入驱动是一个电信号向量，传递函数本身就是扬声器出厂时的映射函数，扬声器的电信号驱动声场的映射函数在该扬声器的硬件制作出厂时就已确定，通过测量可以得到，此时构建目标子系统的声音影响公式，即目标子系统的麦克风阵列采集到的噪声声场叠加目标子系统的扬声器阵列对目标子系统自身的声音影响表达式，同时还要构建目标子系统扬声器发声影响其余子系统的声音影响公式，具体是先通过结合目标子系统的扬声器阵列传递函数以及输入电信号向量对其余某个子系统的麦克风阵列声音影响的叠加得到对某个其余子系统的声音影响，再将目标子系统对其余全部子系统分别得出的声音影响进行叠加得到声音影响公式，在传递函数通过对扬声器测试可以测出的情况下，对目标子系统自身的声音影响公式求最小解和使目标子系统对其余子系统的声音影响公式小于一个阈值，该阈值的数值也尽量小，这样解上述对上述两个公式求解即可得到最合适的电信号输入驱动向量，每个子系统独立完成以上步骤，解出每一个子系统的电信号输入驱动向量，完成整体系统计算，DSP芯片将所述的每个扬声器电信号驱动向量发送至各自的输出模块，经DAC模块转换为模拟信号后再经过D类放大器按ARM最小系统加载的放大参数放大后输送至扬声器发出反相降噪声波形成噪声控制声场完成降噪，此时各个噪声信息输入模块会测量降噪的结果并判断降噪效果是否达标，进行误差反馈，若不达标则计算新的噪声声场并重复上述降噪过程。