一种汽车发动机主动降噪方法、系统、汽车和可存储介质与流程

本发明涉及汽车主动降噪，尤其涉及一种汽车发动机主动降噪方法、系统、汽车和可存储介质。

背景技术：

1、发动机是燃油汽车的主要噪声源之一，为降低汽车发动机噪音，发动机主动降噪方法被应用于汽车噪声振动控制领域。传统的发动机主动降噪系统基于fxlms算法，参见附图1所示，系统包括扬声器、误差麦克风、控制器等硬件，该系统以发动机转速信号为参考，通过误差麦克风检测控制点处的声场，利用车内布置的扬声器产生与发动机阶次噪声相位相反的声源，以提升车内的静谧性。该套系统输入信号由发动机转速r(n)，控制点处误差麦克风声压e(n)组成，经过控制器dsp算法运算，产生声信号由扬声器输出。

2、然而，主动降噪技术在应用于汽车环境时，由于非稳态噪声源、变化的发动机转速和汽车结构内复杂的声学传递函数，面临着各种挑战。如何提高系统的稳定性、鲁棒性，保证每辆车行的一致性，成为有待解决的技术问题。在现有技术中，为了提升系统的稳定性，需要施加一些额外的限制，进而保证系统在汽车实际运行工况下都能稳定运行。因此引入泄露因子，限制扬声器功率的输出。通过调节泄露因子来抑制扬声器的输出时，系统稳定性、鲁棒性显著提升，能够有效防止扬声器爆声。然而，泄露因子通常由工程经验或者实验试错进行调试，缺乏定量化分析，增加了设计难度。

技术实现思路

1、为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种汽车发动机主动降噪方法、系统、汽车和可存储介质，能够平衡发动机主动降噪性能与鲁棒性。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车发动机主动降噪方法，基于发动机主动降噪系统，所述方法包括：

3、选取需要设置泄露因子处的发动机的噪声频率点并设置每个噪声频率点处对应的变现性能，所述变现性能为泄露因子限制后的扬声器的次级噪声信号和不引入泄露因子时的扬声器的次级噪声信号的比值；

4、根据所述变现性能计算对应噪声频率点下的泄露因子；

5、实时获取发动机的转速信号和误差麦克风处的误差信号；

6、根据所述转速信号确定初级噪声参考信号，并根据所述初级噪声参考信号、误差信号和泄露因子调整汽车发动机主动降噪系统的自适应滤波器的权系数；

7、根据所述初级噪声参考信号以及调整后的自适应滤波器实时更新用于扬声器驱动的次级噪声信号。

8、本发明的有益效果在于：通过变现性能能够定量评估引入的泄露因子对系统表现性能的影响，在汽车发动机主动降噪系统发散且需要对系统有限制措施时，设置此处的变现性能，从性能表现控制入手，反推出该表现下泄露因子的具体数值。以使降噪系统在工作时，根据发动机转速动态调整泄漏因子，进而调整自适应滤波器的权系数，实时得到对应频率或频率区间内的次级噪声信号。提升整个降噪系统的鲁棒性，使该系统在多工况场景运行下，始终保持稳定性。

9、进一步来说，所述根据变现性能计算对应频率点下的泄露因子，具体为：

10、

11、其中，f为发动机的噪声频率点，γ(f)为对应频率点下的泄露因子，s(f)为扬声器到目标控制点的传递函数s(z)在对应频率点下的数值，amp为陷波法中构造初级噪声参考信号的正弦、余弦参考振幅。

12、泄露因子γ与变现性能p之间存在定量关系，也就是选取需要设置泄露因子γ处的发动机的噪声频率点f并设置每个噪声频率点f处对应的变现性能p后，此噪声频率点f对应的泄露因子γ就是确定的。当系统给定时，可以根据自身需要指定系统降噪指标。

13、进一步来说，需要设置所述泄露因子处的发动机的噪声频率点包括：

14、同一发动机转速下，不同噪声阶次时的频率。此时针对不同的发动机噪声阶次设置不同的泄露因子，也就是每路通道可以分别对应不同的泄露因子γ来调节该通道的最终降噪性能。

15、需要设置所述泄露因子处的发动机的频率点还包括同一噪声阶次下，不同发动机转速区间内选取的频率。此时可以限定当转速到达某一范围时，取相应的泄露因子γ值控制该阶次，进而完成表现性能的控制。

16、进一步来说，所述同一噪声阶次下，不同发动机转速区间内选取的频率，为不同环境下，所述扬声器到控制点的传递函数相位点与系统使用的传递函数相位变化超过90°的频率点。这个频率点在无泄露因子情况下，系统会发散，扬声器产生异响爆音等情况。因此选取这个频率点，牺牲其降噪性能，提升系统鲁棒性。

17、进一步来说，所述根据所述转速信号确定初级噪声参考信号包括：

18、根据所述发动机的转速信号确定发动机噪声阶次和频率；

19、根据所述发动机噪声阶次和频率构造一对频率参数幅值相同且相位相差90°的正余弦信号作为初级噪声参考信号。

20、进一步来说，根据初级噪声参考信号、误差信号和泄露因子调整主动降噪系统的自适应滤波器的权系数具体为：

21、wi(n+1)＝(1-μγ)wi(n)-μx′i(n)e(n)

22、其中n为第n时刻，μ为自适应滤波器迭代更新步长，γ为泄露因子，w(n)表示当前时刻的滤波器的权系数，w(n+1)表示下一时刻的自适应滤波器的权系数，x′i(n)是经过扬声器到目标控制点的传递函数s(z)过滤的初级噪声参考信号xi(n)，e(n)为误差麦克风采集的误差信号，i＝1,2代表使用陷波法构造的正弦、余弦所分别对应的系数。

23、进一步来说，根据所述初级噪声参考信号以及调整后的自适应滤波器实时更新用于扬声器驱动的次级噪声信号包括：

24、根据自适应滤波器的权系数，计算初级噪声参考信号的线性组合，得到至少一个组合信号；

25、将所述线性组合进行叠加，得到所述次级噪声信号。

26、本发明还公开一种汽车发动机主动降噪系统，包括:

27、至少一个误差麦克风,所述误差麦克风用于实时获取车内误差信号；

28、至少一个扬声器，所述扬声器用于输出降噪信号以抵消噪声；

29、控制器，所述控制器采用上述的汽车发动机主动降噪方法。

30、本发明还公开一种汽车，所述汽车包括上述的汽车发动机主动降噪系统。

31、本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时上述的汽车发动机主动降噪方法。

技术特征：

1.一种汽车发动机主动降噪方法，基于发动机主动降噪系统，其特征在于：所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：所述根据变现性能计算对应频率点下的泄露因子，具体为：

3.根据权利要求1所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：需要设置所述泄露因子处的发动机的噪声频率点包括：

4.根据权利要求3所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：所述同一噪声阶次下，不同发动机转速区间内选取的频率，为不同环境下，所述扬声器到控制点的传递函数相位点变化超过90°的频率点。

5.根据权利要求1所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：所述根据所述转速信号确定初级噪声参考信号包括：

6.根据权利要求1所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：根据初级噪声参考信号、误差信号和泄露因子调整主动降噪系统的自适应滤波器的权系数具体为：

7.根据权利要求1所述的汽车发动机主动降噪方法，其特征在于：根据所述初级噪声参考信号以及调整后的自适应滤波器实时更新用于扬声器驱动的次级噪声信号包括：

8.一种汽车发动机主动降噪系统，其特征在于：包括:

9.一种汽车，其特征在于：所述汽车包括权利要求8所述的汽车发动机主动降噪系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的汽车发动机主动降噪方法。

技术总结本发明公开了一种汽车发动机主动降噪方法、系统、汽车和可存储介质，其中方法包括选取需要设置泄露因子处的发动机的噪声频率点并设置每个噪声频率点处对应的变现性能；根据变现性能计算对应噪声频率点下的泄露因子；实时获取发动机的转速信号和误差麦克风处的误差信号；根据转速信号确定初级噪声参考信号，并根据初级噪声参考信号、误差信号和泄露因子调整汽车发动机主动降噪系统的自适应滤波器的权系数；根据初级噪声参考信号以及调整后的自适应滤波器实时更新用于扬声器驱动的次级噪声信号。该方法平衡发动机主动降噪性能与鲁棒性，并且定量给出了两者之间的数学关系。技术研发人员：齐松明,韩强,张恒,赵克钦,郑鹏受保护的技术使用者：华研慧声（苏州）电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16