技术摘要：
本发明公开了一种用于车辆的降噪方法，包括如下步骤：S1、分别测量车载音频系统的每个声重放通道的扬声器，得到频域上的每一个频点对应的信号非失真的最大输出幅度；S2、产生参考信号，并使所述参考信号经过自适应滤波器进行滤波产生控制信号；S3、比较所述控制信号和  全部
背景技术：
随着车辆智能化的提高，驾乘人员对车内声学环境的要求愈发严格。车内噪声会 降低驾乘人员的舒适性，引起车内乘员的烦躁，疲劳；也会影响交流通话的清晰度，甚至影 响驾驶对车外信号声的感知，增加交通隐患。汽车NVH(Noise,Vibration,Harshness)是车 厂关心的重要问题。通过修改结构设计，增加阻尼材料或者使用减震弹簧等装置来降低噪 声，统称为被动噪声控制。这种被动噪声控制方法对中高频的噪声有比较好的降噪效果，但 是这种方法对低频效果比较差，特别是车厢内发动机的噪声，路面和轮胎碰撞摩擦带来的 路噪，甚至气流风噪，这些噪声往往集中在低频。此外，被动噪声控制需要较长的调教时间， 而且难以控制成本。 主动降噪的方案利用车载音频系统，有效降低车厢内噪声，但是几乎不会给汽车 增加额外的配重，有助于降低尾气排放，是一种绿色的节能的解决方案。从集成度和成本考 虑，一般车载主动降噪系统使用车上现有的车载音频系统，包括门板扬声器、低音炮扬声 器、车载功放等。考虑功放和扬声器等部件的非线性特性。考虑到功放和扬声器等部件的动 态范围，音频信号的电压幅度不能过大。特别是扬声器，以常用的动圈扬声器为例，当电压 幅度过大，音圈位移偏离中间位置过大，磁场力发生变化，带来非线性问题，导致失真，影响 重放声音质量，不仅影响主动降噪的控制效果，甚至会导致整个控制系统发散，产生异常音 甚至更大的噪声。 现有方法中，EP1143411A2通过麦克风检测噪音返回值，高于预定的阈值，使噪声 控制单元失活。CN104081451B特别针对反馈控制方式的主动降噪系统，设置阈值保证控制 信号的幅度不能放大噪声；当控制信号幅度超过阈值，就将控制信号的幅度设置成阈值；该 阈值被认为是跟不同的发动机转速和负载(换言之，速度RPM)决定的。这些阈值被储存在表 格中，通过发动机的RPM值索引得到。CN109587618A采集控制后的噪声信号，比较前后时刻 的声压差是否超过设定值；如果超过设定值就重置主动降噪系统。现有方法存在如下缺陷： 1、当前的技术主要考虑主动控制系统的发散风险，通过实时检测噪声场的变化来 判断系统发散的风险；这样的处理方法需要仔细调教相关参数； 2、通过检测噪声场变化来控制，具有不可避免的延后特性，因为要等到声压抬升， 出现发散的迹象才能控制，所以难免会出现异常音； 3、通过检测噪声场变化来控制，如果过早抑制，可能会对主动降噪系统的降噪性 能产生影响； 4、检测到主动降噪系统发散的风险后，往往采取重置主动控制系统的方法；在某 些声学条件下，系统发散的风险并没有消除，系统会重新进入发散的僵局；导致整个主动控 制系统发出周期性的高低间断的蜂鸣声；这也是当前不少量产方案存在的问题。 5 CN 111724762 A 说　明　书 2/8 页
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种改进的用于车辆的降噪方法及装 置。 为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于车辆的降噪方法，包括如下步 骤： S1、分别测量车载音频系统的每个声重放通道的扬声器，得到频域上的每一个频 点对应的信号非失真的最大输出幅度； S2、产生参考信号，并使所述参考信号经过自适应滤波器进行滤波产生控制信号； S3、比较所述控制信号和所述最大输出幅度，若所述控制信号不大于所述最大输 出幅度的最大值，则所述控制信号直接被转换为模拟信号，经功放馈给各相应声重放通道 的扬声器；若所述控制信号大于所述最大输出幅度的最大值，则对所述控制信号进行功率 压缩，经过功率压缩后的控制信号被转换为模拟信号，经功放馈给各相应声重放通道的扬 声器。 进一步地，所述步骤S1具体包括如下步骤： S11、生成扫频信号，将所述扫频信号馈给所述声重放系统的其中一路通道； S12、同步采集所述声重放系统的输出音频信号，根据所述输出音频信号得到所述 声重放系统的线性脉冲响应和高次谐波脉冲响应，并分别转换到频域得到相应的幅频响 应； S13、构建所述声重放系统的总谐波失真和所述声重放系统的输入信号的幅度之 间的关系； S14、在每一个频点求解最大输出幅度，该最大输出幅度满足使所述总谐波失真小 于设定值； 重复步骤S11至S14，直至测量得到所述声重放系统的所有声重放通道的扬声器。 更进一步地，所述步骤S12中，通过M个麦克风同步采集所述声重放系统的输出音 频信号；所述步骤S13中，所述声重放系统的总谐波失真和所述输入信号的幅度之间的关系 如下式： 式中，THDml(f)表示总谐波失真，Aml(f)表示所述输入信号的幅度，Hml1、Hml2、Hml3、 Hml4、Hml5分别表示所述声重放系统的线性脉冲相应、二次谐波脉冲相应、三次谐波脉冲响 应、四次谐波脉冲响应及五次谐波脉冲响应的频域的幅频响应，m＝1，…M，l＝1，…L，L表示 声重放通道的数量。 更进一步地，所述步骤S13中，基于一维Volterra滤波器模型，构建所述声重放系 统的总谐波失真和所述输入信号的幅度之间的关系。 更进一步地，所述步骤S14中，所述设定值为10％。 进一步地，所述步骤S2中，控制信号如下式：Cl(f)＝W*X(f)，其中，Cl(f)表示第l个 6 CN 111724762 A 说　明　书 3/8 页 声重放通道的控制信号，l＝1，…L，L表示声重放通道的数量，W表示自适应滤波器，X(f)表 示参考信号。 进一步地，所述步骤S3中，若所述控制信号大于所述最大输出幅度的最大值，将所 述自适应滤波器的系数乘以增益因子，增益因子为所述最大输出幅度的最大值与所述控制 信号的比值。 更进一步地，所述步骤S3中，依据下式实时更新所述滤波器的系数：Wn 1＝Wn κ× ΔW(Xk,em,Hml1)，其中，Wn 1和Wn分别表示更新后和更新前的滤波器系数，n表示表示时间上 的采样点，κ表示增益因子，ΔW(Xk,em,Hml1)为关于参考信号、次级通道的传递函数、剩余噪 声信号的函数，Xk、em、Hml1分别表示第k路参考信号、第m个麦克风拾取的剩余噪声、从l路声 重放通道到第m个麦克风之间的线性传递函数。 进一步地，所述降噪方法还包括根据噪声场对所述最大输出幅度进行调整的步 骤。 进一步地，所述降噪方法还包括根据主观听音感受对所述最大输出幅度进行调整 的步骤。进一步结合主观感知来调整主动控制系统的输出幅度阈值，更加适应实际应用场 景，具有更现实的工程意义。 本发明的第二个方面提供一种用于车辆的降噪装置，用于执行如上所述的降噪方 法，所述降噪装置包括： 第一信号发生器，用于生成扫频信号； 模数转换模块，用于将所述扫频信号转化为模拟信号； 功放模块，用于将模拟的扫频信号进行功率放大并输出； L个声重放通道开关，分别和声重放系统的L个声重放通道一一对应，仅当前测试 声重放通道的声重放通道开关导通，其余声重放通道开关处于断开状态； 多个扬声器，用于根据所述功放模块的输出将电信号转化为声信号，每个所述声 重放通道至少具有一个所述扬声器； 麦克风，用于实时采集所述扬声器的声响应信号； 模数转换模块，用于将所述声响应信号转化为数字信号； 脉冲响应计算模块，用于根据所述扫频信号和所述模数转换模块转化后的声响应 信号得到所述声重放系统的线性脉冲响应和谐波脉冲响应； 幅频响应计算模块，用于将时域的所述线性脉冲响应和所述谐波脉冲响应进行傅 里叶变换，变换到频域，得到频域的幅频响应； 总谐波失真计算模块，用于计算分析频段内各个频点的总谐波失真与幅度之间的 关系； 最大输出计算模块，用于得到频域上每一个频点的频率对应的信号非失真的最大 输出幅度，满足总谐波失真小于设定值； 第二信号发生器，用于产生参考信号； 自适应滤波器，用于对所述参考信号进行滤波产生控制信号； 功率监测模块，用于比较所述控制信号和所述最大输出幅度； 功率压缩模块，用于在所述控制信号大于所述最大输出幅度的最大值时，对所述 控制信号进行功率压缩； 7 CN 111724762 A 说　明　书 4/8 页 增益控制模块，用于在所述控制信号不大于所述最大输出幅度的最大值时，设定 所述自适应滤波器的增益因子为1；在所述控制信号大于所述最大输出幅度的最大值时，设 定所述自适应滤波器的增益因子为所述最大输出幅度的最大值与所述控制信号的比值； 固定系数滤波器，用于对所述参考信号进行滤波； 乘法模块，用于将所述模数转换模块输出的音频信号和所述固定系数滤波器滤波 后的参考信号相乘以用于所述自适应滤波器的系数更新迭代； 所述降噪装置还包括模式选择开关，所述降噪装置具有正常运作模式和参数调试 模式，当处于正常运作模式时，所述功率压缩模块输出的信号馈给所述模数转换模块，所述 麦克风采集的声响应信号馈给所述乘法模块；当处于参数调制模式时，所述第一信号发生 器的扫频信号馈给所述数模转换模块，所述麦克风采集的声响应信号馈给所述脉冲响应计 算模块。 本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点： 本发明的用于车辆的降噪方法及装置，检测降噪系统的输出不超过阈值，从源头 进行监测，及早避免产生异常音；车载音频系统的非线性声重放特性考虑，从根本上解决降 噪系统发散的可能性，具有科学的理论依据；输出超出阈值后，不是简单重置，而是对降噪 系统的参数进行适当调整，保证系统有连续的输出，但不增加噪声场的声压。 附图说明 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本发明实施例的一种最大输出幅度的测量流程图； 图2为本发明实施例的一种自适应滤波器的系数更新流程图； 图3为本发明实施例的一种降噪装置的结构示意图。