[发明专利]一种基于Void-Kalman滤波器的主动声音模拟装置

摘要

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。

主权项

1.一种基于Void‑Kalman滤波器的主动声音模拟装置，其特征在于，包括：FPGA主动声音设计模块、MCU控制发声模块、PC上位机；所述FPGA主动声音设计模块，用于完成设计过程中的计算密集型任务，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，作为人机交互接口，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；其中，所述MCU控制发声模块包括：MCU主控模块、电源模块、保护电路、CAN总线模块、FPGA与MCU通信模块、DAC模块、音频放大器、喇叭；所述MCU主控模块，一端通过SPI总线与FPGA主动声音设计模块连接，另一端通过CAN总线与CAN总线模块连接，用于获取FPGA主动声音设计模块计算提取的发动机声音阶次信号，同时从CAN总线模块获取车速、加速度和加速踏板开度信号，根据获取的信号来实时控制声音的生成，计算得到的结果通过SPI接口发送给DAC模块，所述DAC模块将数字信号转化为模拟信号，得到的模拟信号经过音频放大器放大，输出给喇叭，产生声音；所述电源模块与保护电路连接，用于给MCU主控模块及其他外部设备提供可靠的供电；所述CAN总线模块，用于从整车CAN总线上获取车速、加速度和加速踏板开度信息，并将信息发送给MCU主控模块；所述FPGA与MCU通信模块，用于MCU主控模块从FPGA主动声音设计模块上读取相应的发动机及发动机阶次音频文件。