车内掩蔽声品质自适应控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了车内掩蔽声品质自适应控制系统和方法，为克服现有的车内声品质控制多停留于基础研究层面，无法面向实际应用的问题，该自适应控制系统包括掩蔽声品质自适应控制装置、车内声信号采集装置、发动机转速信号采集装置、扬声器组合/阵列装置和掩蔽声族谱存储装置；掩蔽声品质自适应控制装置由型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片、型号为TLV320AIC23的音频控制芯片、声功率放大器与型号为SN65HVD230的CAN总线收发器组成；车内声信号采集装置、发动机转速信号采集装置、扬声器组合/阵列装置与掩蔽声族谱存储装置分别和掩蔽声品质自适应控制装置电连接。还提供一种车内掩蔽声品质自适应控制方法。

Adaptive control system and method of vehicle interior masking quality

The invention discloses the adaptive control system and method of the interior masking quality of the vehicle, which can overcome the existing vehicle internal sound quality control over the basic research level and can not be applied to the actual application. The adaptive control system includes the masking sound quality adaptive control device, the vehicle internal sound signal acquisition device and the engine speed signal. The signal acquisition device, the speaker combination / array device and the masking spectrum storage device; the masking sound quality adaptive control device consists of the digital signal controller chip of the model TMS320F28335, the audio control chip of TLV320AIC23, the sound power amplifier and the CAN Bus Transceiver with the model SN65HVD230, and the acoustic signal in the vehicle The signal acquisition device, the engine speed signal acquisition device, the loudspeaker combination / array device and the masking sound genealogy storage device are electrically connected with the masking sound quality adaptive control device. An adaptive control method for vehicle interior sound quality is also provided.

【技术实现步骤摘要】
车内掩蔽声品质自适应控制系统和方法
本专利技术涉及一种应用于机动车辆上基于声掩蔽效应的控制车内噪声并改善车内声品质的装置和方法，更具体地说，本专利技术涉及一种车内掩蔽声品质自适应控制系统和方法。
技术介绍
车辆内部的声学环境是车辆环境中一个重要的研究内容，它影响着人的感受，是汽车舒适性的组成部分；也影响着人对机器的驾驶操作，关乎汽车安全性。故车辆内的声学问题一直为研究者们所重视，相应的NVH(NoiseVibrationandHarshness)也已发展成为车辆工程学科中的一个重要的研究领域。在汽车减振降噪设计中，声品质已成为舒适性评价的重要指标之一，因此车内声品质的改善也是NVH性能提高的体现。掩蔽效应是一种非常重要的心理声学概念，是指一种声音(被掩蔽声)的听觉感受被另一种声音(掩蔽声)所影响的现象。因此，掩蔽声最主要的内涵是心理上可以弱化另一种声音的声音。这就提示人们可以考虑利用这一现象，使用掩蔽声掩蔽被掩蔽声，调节听者的心理感受；或是藉着掩蔽声的存在，舍弃掉信号中冗余的被掩蔽声等。因此，人们将此原理应用于数字音乐压缩、音响动态降噪、建筑空间语言私密度改善等多个领域。在车辆工程领域，也可利用掩蔽效应有意识、主动地构建预设声环境，满足人类特定的车内声环境需求。作为改善车内声品质的一种新途径，在某种程度上实现“以声制声”，或“以噪制噪”。国内外可见直接针对掩蔽效应的研究中，掩蔽声多限于音乐，实验也多是通过采集某一特定型号轿车若干稳态工况车内噪声，于实验室内回放进行主客观评价。目前该类研究尚处于基础问题探讨阶段，并未将掩蔽效应作为一种独立的车内声品质优化方法系统深入地研究，而基于声掩蔽效应的控制车内噪声并改善车内声品质的装置更是未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为克服现有基于声掩蔽效应的车内声品质控制多停留于基础研究层面，无法面向实际应用的问题，提供一种车内掩蔽声品质自适应控制系统，同时采用自编的计算机程序提供了一种采用车内掩蔽声品质自适应控制系统来改善车内声品质的方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统包括掩蔽声品质自适应控制装置、车内声信号采集装置、发动机转速信号采集装置、扬声器组合/阵列装置与掩蔽族谱存储装置；所述的车内声信号采集装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接；发动机转速信号采集装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接；扬声器组合/阵列装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接；掩蔽族谱存储装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接。技术方案中所述的车内声信号采集装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接是指：所述的车内声信号采集装置由车内声信号采集装置传声器与前置放大器组成，车内声信号采集装置传声器、前置放大器安装在汽车座椅头枕内，车内声信号采集装置传声器与前置放大器电连接，前置放大器的输出端和掩蔽声品质自适应控制装置中的TLV320AIC23的音频控制芯片的ADC输入端MICIN电连接。技术方案中所述的发动机转速信号采集装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接是指：所述的发动机转速信号采集装置采用符合OBD2协议的CAN总线接头，发动机转速信号采集装置与掩蔽声品质自适应控制装置中的CAN总线收发器的输入端电连接。技术方案中所述的扬声器组合/阵列装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接是指：所述的扬声器组合/阵列装置由第一扬声器、第二扬声器、第三扬声器与第四扬声器组成；所述的第一扬声器与第二扬声器安装在驾驶员座椅头枕并和驾驶员的左右耳对应位置，第三扬声器安装在驾驶员侧B柱头枕高度处，第四扬声器安装在汽车仪表中控台对应驾驶员座位处，第一扬声器与第二扬声器的输入端和掩蔽声品质自适应控制装置中的型号为TPA3116D2的声功率放大器的BSPR输出端电连接；第三扬声器与第四扬声器和型号为TPA3116D2的声功率放大器的BSNL输出端电连接。技术方案中所述的掩蔽族谱存储装置和掩蔽声品质自适应控制装置电连接是指：所述的掩蔽声族谱存储装置由安全数码卡SD卡卡槽和SD卡组成；SD卡插入安全数码卡SD卡卡槽内，安全数码卡SD卡卡槽与掩蔽声品质自适应控制装置中的型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的串行外围接口SPI电连接，具体引脚连接为:型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的SPISOMI引脚与安全数码卡SD卡卡槽的DAT0引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的SPICLK引脚与安全数码卡SD卡卡槽的CLK引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的SPISIMO引脚与安全数码卡SD卡卡槽的CMD引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的SPISTEn引脚与安全数码卡SD卡卡槽的CD引脚电连接。技术方案中所述的掩蔽声品质自适应控制装置由型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片、型号为TLV320AIC23的音频控制芯片、型号为TPA3116D2的声功率放大器与型号为SN65HVD230Q的CAN总线收发器组成；CAN总线收发器的输出端D引脚与型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的CANTXA引脚电连接，CAN总线收发器的R引脚与型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的CANRXA引脚电连接；型号为TLV320AIC23音频控制芯片的模数转换输出端、数模转换输入端和型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的多通道缓冲串口McBSPB电连接，具体连接关系为：型号为TLV320AIC23音频控制芯片的SCLK引脚、SDIN引脚、DIN引脚、DOUT引脚、LRCOUT引脚、LRCIN引脚与BCLK引脚分别和型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片的SCLA引脚、SDAA引脚、MDXA引脚、MDRA引脚、MFSRA引脚、MFSXA引脚、MCLKRA引脚与MCLKXA引脚电连接；型号为TLV320AIC23音频控制芯片的RHPOUT引脚与型号为TPA3116D2的声功率放大器的INPR引脚电连接。一种采用车内掩蔽声品质自适应控制系统的车内掩蔽声品质自适应控制方法，其步骤如下：1)在被试的汽车上合理布置车内掩蔽声品质自适应控制系统，尤其是合理布置车内掩蔽声品质自适应控制系统中的车内声信号采集装置、发动机转速信号采集装置与扬声器组合/阵列装置；2)系统使用前，通过路试选取车辆运行典型工况，在各路况下，选取不同的掩蔽声，进行主观评价试验，进行掩蔽声族谱构建；3)系统使用时(1)利用车内声信号采集装置传声器采集车内声信号经前置放大器和型号为TLV320AIC23的音频控制芯片生成掩蔽前的车内声品质客观评价声源信号，并输入到声品质客观评价指标计算子单元中作为声品质客观评价指标计算子单元的输入信号，由其计算出车内声品质客观评价指标，送入车辆工况分析单元；(2)在对车内声信号采集与处理的同时，CAN总线收发器采集发动机的CAN总线信号，并输入到掩蔽声品质自适应控制装置中作为发动机转速读取子单元的输入信号，由发动机转速读取子单元在CAN总线信号读取出发动机转速信号，送入车辆工况分析单元；4)在型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统包括掩蔽声品质自适应控制装置(1)、车内声信号采集装置(2)、发动机转速信号采集装置(3)、扬声器组合/阵列装置(4)与掩蔽族谱存储装置(5)；所述的车内声信号采集装置(2)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；发动机转速信号采集装置(3)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；扬声器组合/阵列装置(4)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；掩蔽族谱存储装置(5)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统包括掩蔽声品质自适应控制装置(1)、车内声信号采集装置(2)、发动机转速信号采集装置(3)、扬声器组合/阵列装置(4)与掩蔽族谱存储装置(5)；所述的车内声信号采集装置(2)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；发动机转速信号采集装置(3)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；扬声器组合/阵列装置(4)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接；掩蔽族谱存储装置(5)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接。2.按照权利要求1所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的车内声信号采集装置(2)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接是指：所述的车内声信号采集装置(2)由车内声信号采集装置传声器(2a)与前置放大器(2b)组成，车内声信号采集装置传声器(2a)、前置放大器(2b)安装在汽车座椅头枕内，车内声信号采集装置传声器(2a)与前置放大器(2b)电连接，前置放大器(2b)的输出端和掩蔽声品质自适应控制装置(1)中的TLV320AIC23的音频控制芯片(12)的ADC输入端MICIN电连接。3.按照权利要求1所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的发动机转速信号采集装置(3)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接是指：所述的发动机转速信号采集装置(3)采用符合OBD2协议的CAN总线接头，发动机转速信号采集装置(3)与掩蔽声品质自适应控制装置(1)中的CAN总线收发器(14)的输入端电连接。4.按照权利要求1所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的扬声器组合/阵列装置(4)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接是指：所述的扬声器组合/阵列装置(4)由第一扬声器(4a)、第二扬声器(4b)、第三扬声器(4c)与第四扬声器(4d)组成；所述的第一扬声器(4a)与第二扬声器(4b)安装在驾驶员座椅头枕并和驾驶员的左右耳对应位置，第三扬声器(4c)安装在驾驶员侧B柱头枕高度处，第四扬声器(4d)安装在汽车仪表中控台对应驾驶员座位处，第一扬声器(4a)与第二扬声器(4b)的输入端和掩蔽声品质自适应控制装置(1)中的型号为TPA3116D2的声功率放大器(13)的BSPR输出端电连接；第三扬声器(4c)与第四扬声器(4d)和型号为TPA3116D2的声功率放大器(13)的BSNL输出端电连接。5.按照权利要求1所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的掩蔽族谱存储装置(5)和掩蔽声品质自适应控制装置(1)电连接是指：所述的掩蔽声族谱存储装置(5)由安全数码卡SD卡卡槽(5a)和SD卡(5b)组成；SD卡(5b)插入安全数码卡SD卡卡槽(5a)内，安全数码卡SD卡卡槽(5a)与掩蔽声品质自适应控制装置(1)中的型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的串行外围接口SPI电连接，具体引脚连接为:型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的SPISOMI引脚与安全数码卡SD卡卡槽(5a)的DAT0引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的SPICLK引脚与安全数码卡SD卡卡槽(5a)的CLK引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的SPISIMO引脚与安全数码卡SD卡卡槽(5a)的CMD引脚电连接，型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的SPISTEn引脚与安全数码卡SD卡卡槽(5a)的CD引脚电连接。6.按照权利要求1所述的车内掩蔽声品质自适应控制系统，其特征在于，所述的掩蔽声品质自适应控制装置(1)由型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)、型号为TLV320AIC23的音频控制芯片(12)、型号为TPA3116D2的声功率放大器(13)与型号为SN65HVD230Q的CAN总线收发器(14)组成；CAN总线收发器(14)的输出端D引脚与型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的CANTXA引脚电连接，CAN总线收发器(14)的R引脚与型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的CANRXA引脚电连接；型号为TLV320AIC23音频控制芯片(12)的模数转换输出端、数模转换输入端和型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的多通道缓冲串口McBSPB电连接，具体连接关系为：型号为TLV320AIC23音频控制芯片(12)的SCLK引脚、SDIN引脚、DIN引脚、DOUT引脚、LRCOUT引脚、LRCIN引脚与BCLK引脚分别和型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)的SCLA引脚、SDAA引脚、MDXA引脚、MDRA引脚、MFSRA引脚、MFSXA引脚、MCLKRA引脚与MCLKXA引脚电连接；型号为TLV320AIC23音频控制芯片(12)的RHPOUT引脚与型号为TPA3116D2的声功率放大器(13)的INPR引脚电连接。7.一种采用车内掩蔽声品质自适应控制系统的车内掩蔽声品质自适应控制方法，其特征在于，所述的车内掩蔽声品质自适应控制方法的步骤如下：1)在被试的汽车上合理布置车内掩蔽声品质自适应控制系统，尤其是合理布置车内掩蔽声品质自适应控制系统中的车内声信号采集装置(2)、发动机转速信号采集装置(3)与扬声器组合/阵列装置(4)；2)系统使用前，通过路试选取车辆运行典型工况，在各路况下，选取不同的掩蔽声，进行主观评价试验，进行掩蔽声族谱构建；3)系统使用时(1)利用车内声信号采集装置传声器(2a)采集车内声信号经前置放大器(2b)和型号为TLV320AIC23的音频控制芯片(12)生成掩蔽前的车内声品质客观评价声源信号，并输入到声品质客观评价指标计算子单元(1c)中作为声品质客观评价指标计算子单元(1c)的输入信号，由其计算出车内声品质客观评价指标，送入车辆工况分析单元(1a)；(2)在对车内声信号采集与处理的同时，CAN总线收发器(14)采集发动机的CAN总线信号，并输入到掩蔽声品质自适应控制装置(1)中作为发动机转速读取子单元(1d)的输入信号，由发动机转速读取子单元(1d)在CAN总线信号读取出发动机转速信号，送入车辆工况分析单元(1a)；4)在型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片(11)中由车辆工况分析单元(1a)综合车内声品质客观评价指标和发动机转速信号作为输入，在掩蔽声选取子单元(1e)中采用模糊客观综合评价计算出客观综合评价向量，作为掩蔽声选取依据输出至核心控制单元(1b)；所述的模糊客观综合评价计算具体见本方法中同样的车辆运行典型工况下计算模糊客观综合评价向量步骤的模糊客观综合评价向量计算；5)根据综合评价向量计算结果，由核心控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓琳，王双维，王登峰，陈静，袁建昆，崔征，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22