一种燃油车引擎声浪智能模拟系统及方法与流程

本发明涉及汽车娱乐系统，尤其涉及一种燃油车引擎声浪智能模拟系统及方法。

背景技术：

1、在现代汽车行驶过程中，引擎声音是驾驶者体验的重要组成部分之一。传统燃油汽车的引擎声音受到引擎类型、排量和工况等实际因素的影响，难以进行个性化调节；而电动车座舱相对安静，由于电机与发动机工作原理不同，无法像燃油车座舱一样基于驾驶者直观的听觉反馈，损失了部分驾驶趣味性和操控感。因此，许多汽车制造商和汽车音频系统开发商致力于开发能够实时模拟引擎声音的系统，以提供更加个性化和沉浸式的驾驶体验。

2、已有技术中，模拟引擎声浪的方案可以大致分为两类，基于装置的方法和基于程序的方法。基于装置的方法通过外接车辆数据采集模块、控制模块和发声装置实现声音的处理和输出，装置轻量化，灵活性强，对驾驶行为的反馈较为准确，但依赖额外的硬件系统和车载信息处理控制器，也会占据额外的车内空间，相应的成本更高。基于程序的方法通常复用车载终端原有的软硬件模块，通过对预先录制的引擎声音样本进行参数调节而发声，声音真实感强，成本较低，但缺乏对实时行驶状态的准确识别和匹配，也无法对于不同风格驾驶员需求做出反馈。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种燃油车引擎声浪智能模拟系统及方法，以解决上述问题，既不依赖于额外的硬件装置，又可以根据实时驾驶工况动态调节引擎声浪的模拟发声。

2、本发明提出了一种燃油车引擎声浪智能模拟系统，包括：

3、数据采集模块，连接车辆传感器，获取车辆行驶状态数据；

4、人机交互模块，集成于车载信息娱乐系统，包括工况识别模块、样本调音模块、音频拼接模块和声音修正模块，所述工况识别模块连接所述数据采集模块，存储、管理驾驶工况识别模型，根据车辆行驶状态数据判别实时驾驶工况，并选定实时驾驶工况对应的引擎声浪音频样本，所述样本调音模块连接所述工况识别模块，对选定的引擎声浪音频样本进行调音处理，所述调音处理包括音频参数调节，所述音频拼接模块连接所述样本调音模块，对所述样本调音模块输出的音频进行音频拼接和/或参数调整，所述声音修正模块连接所述声音修正模块，对所述音频拼接模块输出的音频进行修正处理，所述修正处理包括降噪、增强；

5、声音输出模块，分别连接所述声音修正模块和车载信息娱乐系统，将修正处理后的引擎声浪音频通过车载信息娱乐系统在车内播放。

6、在一个实施例中，所述人机交互模块还包括音频个性化与移动互联模块，连接车载信息娱乐系统车载应用程序和/或移动端应用程序，用于用户设置音效模式和/或音效参数，所述音效参数包括引擎声浪音频的音色、音调和/或播放速率。

7、在一个实施例中，所述燃油车引擎声浪智能模拟系统还包括灯光联动模块，分别连接所述音频个性化与移动互联模块和所述数据采集模块，根据车辆行驶状态数据控制车内氛围灯的开关、颜色和/或亮度。

8、在一个实施例中，所述根据车辆行驶状态数据控制车内氛围灯的开关、颜色和/或亮度具体包括：根据车辆速度改变车内氛围灯的开关状态和/或颜色，根据油门负载改变车内氛围灯的亮度。

9、在一个实施例中，所述数据采集模块通过can总线通信连接车辆传感器。

10、在一个实施例中，所述音频拼接模块采用重叠相加法进行音频拼接。

11、在一个实施例中，所述采用重叠相加法进行音频拼接的具体过程包括：

12、使用快速傅里叶变换进行fft频谱分析，将所述样本调音模块输出的音频转化成频谱表示；

13、使用谱峰检测从频谱中识别并提取音频中的谐波成分；

14、设定谐波的参考频率，调整参考频率和每个谐波频率之间的相对差异，使各谐波在合成过程中保持同步；

15、将各谐波的幅度相加，并在频域中进行相位调整，将所有谐波成分合成到一个频谱中；

16、对合成频谱进行逆傅里叶变换，获得时域信号，即拼接处理后的音频数据。

17、在一个实施例中，所述驾驶工况识别模型的构建具体包括：

18、设定采样周期，获取多组速度信号及引擎声浪音频样本，组成训练信号样本；

19、通过训练信号样本计算每个采样周期内的训练平均速度v和加速度a，组成训练参数样本；

20、根据所述训练平均速度v和加速度a为参数构建二维向量xi＝[va]t，并记录每次获取参数时对应的训练驾驶工况类别yi；

21、建立驾驶工况识别模型，所述驾驶工况识别模型的具体算法为：

22、将二维向量xi＝[va]t与其对应的训练驾驶工况类别yi作为训练样本t＝{(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)}，i＝1,2,…,n；

23、将训练样本输入到所述驾驶工况识别模型进行训练；

24、其中，和b*均为一常数。

25、本发明还提出了一种燃油车引擎声浪智能模拟方法，所述方法应用于如上所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，包括如下步骤：

26、设定采样周期，并按照采样周期获取车辆行驶状态数据；

27、通过驾驶工况识别模型判别驾驶工况类别；

28、根据驾驶工况类别选择对应的引擎声浪音频样本；

29、根据用户设定的音效模式或音效参数对选定的引擎声浪音频样本进行调音、音频拼接和修正处理；

30、将修正后的引擎声浪音频输出到车载信息娱乐系统的音频系统，由喇叭发声。

31、在一个实施例中，音效模式或音效参数通过车载信息娱乐系统车载应用程序和/或移动端应用程序设定。

32、与现有技术相比，本发明的燃油车引擎声浪智能模拟系统及方法的有益效果在于：

33、1)本发明利用车载信息娱乐系统本身的信号、发声装置和软件接入能力实现引擎声效模拟，不需要额外的硬件装置适配。

34、2)本发明可以根据驾驶工况和实际行驶状态制定不同的发声策略，动态调节模拟发声，实时模拟燃油车引擎的声音，并可由用户根据喜好自主选择不同的音效模式和效果，并根据驾驶状态联动车内氛围灯，增添驾驶乐趣，提供更加真实和个性化的驾驶感受。

35、3)本发明可以经过特定的音频拼接方法和两次调音，使音效达到最优效果。

技术特征：

1.一种燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括音频个性化与移动互联模块，连接车载信息娱乐系统车载应用程序和/或移动端应用程序，用于用户设置音效模式和/或音效参数，所述音效参数包括引擎声浪音频的音色、音调和/或播放速率。

3.根据权利要求2所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，还包括灯光联动模块，分别连接所述音频个性化与移动互联模块和所述数据采集模块，根据车辆行驶状态数据控制车内氛围灯的开关、颜色和/或亮度。

4.根据权利要求3所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述根据车辆行驶状态数据控制车内氛围灯的开关、颜色和/或亮度具体包括：根据车辆速度改变车内氛围灯的开关状态和/或颜色，根据油门负载改变车内氛围灯的亮度。

5.根据权利要求1所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述数据采集模块通过can总线通信连接车辆传感器。

6.根据权利要求1所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述音频拼接模块采用重叠相加法进行音频拼接。

7.根据权利要求6所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述采用重叠相加法进行音频拼接的具体过程包括：

8.根据权利要求1所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，其特征在于，所述驾驶工况识别模型的构建具体包括：

9.一种燃油车引擎声浪智能模拟方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-8任一项所述的燃油车引擎声浪智能模拟系统，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的燃油车引擎声浪智能模拟方法，其特征在于，音效模式或音效参数通过车载信息娱乐系统车载应用程序和/或移动端应用程序设定。

技术总结本发明提出一种燃油车引擎声浪智能模拟系统及方法，该系统包括数据采集模块，获取车辆行驶状态数据；人机交互模块，集成于车载信息娱乐系统，包括工况识别模块、样本调音模块、音频拼接模块和声音修正模块。工况识别模块存储、管理驾驶工况识别模型，根据车辆行驶状态数据判别实时驾驶工况，并选定实时驾驶工况对应的引擎声浪音频样本。样本调音模块对选定的引擎声浪音频样本进行调音处理。音频拼接模块对音频进行音频拼接和/或参数调整。声音修正模块对音频进行修正处理。声音输出模块将修正处理后的引擎声浪音频通过车载信息娱乐系统在车内播放。本发明既不依赖于额外的硬件装置，又可根据实时驾驶工况动态调节引擎声浪的模拟发声。技术研发人员：周天怡,张嘉桐,王维莉受保护的技术使用者：上汽大众汽车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24