主动发声系统声音合成精度验证方法及主动发声系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车主动发声系统技术领域，尤其涉及一种主动发声系统声音合成精度验证方法及主动发声系统。主动发声系统声音合成精度验证方法包括：确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；高保真声场还原系统条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下声音合成精度验证；实车静止条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下声音合成精度验证。主动发声系统包括上述的主动发声系统声音合成精度验证方法。能够将系统本身电路及实车音响系统频率响应对声音合成精度的影响分解，明确控制系统与实车音响系统对主动发声系统声音合成精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
主动发声系统声音合成精度验证方法及主动发声系统
本专利技术涉及电动汽车主动发声系统
，尤其涉及一种电动汽车的主动发声系统声音合成精度验证方法及主动发声系统。
技术介绍
电动汽车取消了发动机、进排气系统等传统汽车的动力总成系统，增加了驱动电机、动力电池等系统，电动汽车车内声音以电机噪声、道路噪声和风噪声为主，其中，电机噪声频率特征表现为高频率特点，道路噪声和风噪声则表现出宽频带随机噪声特点。电动汽车没有了发动机噪声，虽然可以有效降低车内噪声幅值，但是由于没有发动机噪声的掩蔽效应，车内声音的动态变化则由随车速变化而变化的电机阶次声音来表征，电机阶次声音往往以较为单一的若干个高频率特点的纯音成分为主。这些电机阶次成分能量虽然不大，由于具有高频率以及单频纯音特点，幅值过大则会在听觉上会令人感到烦躁不舒服。因此，电机阶次声音对电动汽车车内声音品质影响是十分显著的，NVH工程师致力于控制乃至消除这种声音。在这种发展趋势下，不同品牌的电动汽车车内声音将趋于同质化，没有声音品质特征辨识度，与此同时，随车辆动态行驶而变化的道路噪声和风噪声不足以向驾驶员提供有效的反馈信息，这种在听觉上反馈信息的缺失，会使驾驶员对车辆运行状态的掌控不够全面，很可能会对汽车行驶状态的判断产生一定的偏差，因此需要主动发声系统模拟内燃机汽车的车内声音，以使驾驶员有良好的声音反馈。但是在主动发声系统开发设计过程中，声音合成精度影响因素较多，为了实现声音合成精确控制，需要明确各个关键环节对的主动发声系统声音合成精度影响因此，亟需一种主动发声系统声音合成精度验证方法及主动发声系统，以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种声音合成精度验证方法及主动发声系统，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音合成精度的影响进行分解，从而明确控制系统与实车音响系统频率响应对主动发声系统声音频率特征和阶次特征的影响机制，为后续主动发声系统声音合成精度的优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，提供一种主动发声系统声音合成精度验证方法，包括如下步骤：确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；高保真声场还原系统条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下声音合成精度验证；实车静止条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下声音合成精度验证。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，进行电动汽车加速行驶车内声音设计，确定需要加载到主动发声系统中的最终声音方案的时域信号、频谱图、声音幅值变化曲线。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音信号，进行离散短时傅里叶变换分析，在20-1200Hz频率范围内，提取声音幅值特征参数和相位特征参数。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，根据所提取的阶次成分声音的幅值特征参数和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终方案的声音效果。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，在车速方面，定义发动机虚拟转速，将电动汽车车内主动发声的车速区间定义在0-120km/h范围内，根据内燃机汽车在某一固定档位下发动机转速随车速呈线性变化的规律，可得到主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式：nv＝A×V+nI式中，nV为电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速；A为单位车速的虚拟发动机转速变化量，其中：[(r/min)/(km/h)]，其中，nR为虚拟发动机额定转速，nI为虚拟发动机怠速转速；V为车速；将主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式，导入主动发声系统中，使得主动发声系统能够根据车速计算虚拟发动机转速。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，在加速踏板开度方面，获取电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一曲线，并将第一曲线的参数导入主动发声系统中，使得主动系统能够根据加速踏板开度的变化控制主动发声系统声音幅值增益。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，通过若干高保真扬声器构建高保真声场还原系统，以还原该电动汽车车内声场环境，调整各个扬声器之间的幅值、延迟等相互关系，以确保在目标接收点能够在主动发声系统所产生声音的频率范围内获得高幅值、平直一致的频率响应；将主动发声控制系统与高保真声场还原系统相连接，在整车半消声室环境下，控制主动发声系统通过高保真声场还原系统发出白噪声信号，并在目标接收点测试声音响应，以验证高保真声场还原系统在目标接受点位置实际的频率响应情况。作为一种主动发声系统声音合成精度验证方法的优选方案，将主动发声控制系统连接于整车，以使系统在工作过程中可以正常读取车速、电机转速、加速踏板开度位置等信息；在电动汽车原车音响系统扬声器的基础上，搭建电动汽车主动发声系统，将主动发声系统产生的声音通过音响系统播放；在整车半消声室环境下，控制主动发声系统通过实车音响系统发出白噪声信号，并在目标接收点测试声音响应，以验证实车静止条件下在目标接受点位置实际的频率响应情况。另一方面，提供一种主动发声系统，其包括如上所述的主动发声系统声音合成精度验证方法。本专利技术的有益效果：分别在高保真声场还原系统条件下以及实车音响系统静态条件下，进行主动发声系统声音合成精度的验证，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音合成精度的影响分解开，从而明确控制系统与实车音响系统频率响应对主动发声系统声音频率特征和阶次特征的影响机制，为后续主动发声系统声音合成精度的优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。附图说明图1是本专利技术提供的主动发声系统加速行驶声音最终方案时域信号的示意图；图2是本专利技术提供的主动发声系统加速行驶声音最终方案频谱图；图3是本专利技术提供的虚拟发动机转速与车速关系曲线的示意图；图4是本专利技术提供的主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一曲线示意图；图5是本专利技术提供的原始的白噪声信号FFT频谱图；图6是本专利技术提供的高保真声场还原系统目标接收点位置测试的白噪声信号FFT频谱图；图7是本专利技术提供的高保真声场还原系统条件下100％加速踏板开度下模拟加速行驶主动发声系统声音测试结果的示意图；图8是本专利技术提供的高保真声场还原系统条件下100％加速踏板开度下模拟加速行驶主动发声系统声音与设计状态声音FFT频谱对比结果示意图；图9是本专利技术提供的车内司机右耳位置测试的音响系统频率响应FFT频谱图；图10是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，包括如下步骤：/n确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；/n高保真声场还原系统条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音合成精度验证；/n实车静止条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下主动发声系统声音合成精度验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；
高保真声场还原系统条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音合成精度验证；
实车静止条件下，模拟100％加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下主动发声系统声音合成精度验证。


2.根据权利要求1所述的主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，进行电动汽车加速行驶车内声音设计，确定需要加载到主动发声系统中的最终声音方案的时域信号、频谱图、声音幅值变化曲线。


3.根据权利要求2所述的主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音信号，进行离散短时傅里叶变换分析，在20-1200Hz频率范围内，提取声音幅值特征参数和相位特征参数。


4.根据权利要求3所述的主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，根据所提取的阶次成分声音的幅值特征参数和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终方案的声音效果。


5.根据权利要求4所述的主动发声系统声音合成精度验证方法，其特征在于，在车速方面，定义发动机虚拟转速，将电动汽车车内主动发声的车速区间定义在0-120km/h范围内，根据内燃机汽车在某一固定档位下发动机转速随车速呈线性变化的规律，可得到主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式：
nV＝A×V+nI
式中，nV为电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速；A为单位车...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹蕴涛，刘英杰，汤乐超，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22