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技术领域

本发明涉及音响领域，尤其涉及一种车载音响技术。

背景技术

现有车载音响系统通常包括音响控制交互模块和扬声器。音响控制交互模 块安放在车辆驾驶员处，扬声器布置在第一排座位前面或者后排座位后面的位 置。通过车载音响系统，驾驶员和乘客可以听广播和CD等。但是在车辆在行走 过程中，往往会产生不同程度的噪声。这些车内环境噪声，容易引起驾驶员和 乘客烦躁。

国际专利号WO 2013/118636 A1提及的消音装置主要是利用超生波原理，介 绍基于传递函数的反馈控制方法，但未处理音响可能布置条件下的噪声源参数 采集与消除问题；法国专利2983335主要发明了噪声传递方程下的控制算法问 题与电磁工作部件的原理结构，也未处理基于车载布置条件下的噪声源参数采 集与音响分布问题；日本专利号JP2013-112059主要发明的是基于座椅骨架安 装的噪声检测装置，且未提及基于音响布置条件下的噪声消除问题。

以下国内外专利均有较好的发明创新性但与本发明专利未处理同类型问 题：国内专利号CN103119461A发明了一种声源检测装置，可便于采集有效声 源；国内专利号CN103297895A发明了这一种车载音量控制系统，主要根据所 检测车内外噪声分别控制车外喇叭与车内音响的音量确保行人和乘客能够听 到相应声音；国内专利号CN102695112A根据车内外环境自动调节汽车播放器 的音量，提高用户体验；德国专利DE102010006285A1主要发明的是车载音响 音效控制装置；美国专利US2008/0152158A1主要发明的是根据发动机频率控制 相关振动噪声的处理装置；美国专利US2010/0124339A1发明的是一种三角布置 的车内后视镜噪音测量装置；日本专利JP2013-51600A主要发明的一种电波信 号的修正处理办法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供一种车载音响系 统，其能够在车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种车载音响系统，包括：扬声器和音响控制交互模块，音响 控制交互模块用于获取控制信息并依据该控制信息选择工作模式；所述车载音 响系统还包括：

噪声探测器，用于采集车内乘员耳部处的噪声信号；

噪声消除控制模块，与所述噪声探测器连接，用于接收所述噪声探测器所 采集的噪声信号，并根据其提取出噪声特征值；根据所述噪声特征值以及扬声 器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；

所述扬声器，根据所述噪声消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应 的声波信号。

更进一步地，所述车载音响系统还包括：

功放，用于对所述噪声消除控制模块所产生的负波信号进行整流和放大处 理，并将处理后的负波信号传给所述扬声器。

更进一步地，所述根据所述噪声特征值以及扬声器至乘员的距离计算所述 扬声器所需产生的负波信号的过程，包括：

根据所述噪声特征值计算所述扬声器所需产生的负波信号值；

根据所述扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号的起 振时间。

更进一步地，所述负波信号的起振时间为乘员耳朵处的噪声信号的产生时 间的0.5周期时间点处。

更进一步地，噪声探测器布置原则为：以乘员耳朵位置为中心，在该乘员 的前上方以及该乘员座椅的后下方对称布置。

更进一步地，所述噪声消除控制模块包括：

噪声信号接收单元，负波信号输出单元，中央控制单元和供电单元；

所述噪声信号接收单元连接噪声探测器；负波信号输出单元直接或者间接 地连接扬声器；中央控制单元一端与供电单元连接，另外一端分别通过总线连 接噪声信号接收单元和负波信号输出单元。

更进一步地，所述噪声消除控制模块包括：

前面板和后面板；

所述前面板包括噪声探测器接入指示灯，负波信号输出指示灯，电源指示 灯和工作指示灯；

所述后面板包括：连接噪声探测器的噪声探测器接入口；输出负波信号直 接或者间接地给扬声器的负波信号输出口；连接供电设备的电源接口。

更进一步地，所述噪声消除控制模块产生的负波信号频率为20Hz至 2000Hz。

由本发明上述方案可以看出，本发明通过噪声探测器，用于采集车内乘员 耳部处的噪声信号；噪声消除控制模块提取出噪声特征值；根据噪声特征值以 及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；扬声器根据噪声 消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号，因此本发明能够在 车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中位于前排座椅的某乘员周边布置的噪声探测器位置示意 图；

图3是本发明中扬声器的安装位置示意图；

图4是本发明中噪声消除控制模块的后面板示意图；

图5是本发明中噪声消除控制模块的前面板示意图；

图6是本发明中噪声消除控制模块的内部结构示意图；

图7是本发明中距同一排乘员耳部位置左右排布最近两个对应扬声器的实 例示意图；

图8是本发明中噪声信号和负波信号的函数图。

附图中：噪声探测器10；噪声消除控制模块20；功放30；扬声器40；音 响控制交互模块50；噪声探测器接入口201；负波信号输出口202；电源接口 203；噪声探测器接入指示灯204；负波信号输出指示灯205；电源指示灯206； 工作指示灯207；噪声信号接收单元210；中央控制单元220；负波信号输出单 元230；供电单元240。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本 发明专利作进一步地详细描述。

本发明第一实施例提供了一种车载音响系统，其结构如图1所示，包括噪 声探测器10、噪声消除控制模块20、功放30、扬声器40和音响控制交互模块 50。

噪声探测器10的安装位置以均匀分布在乘员耳部对应两侧位置为原则， 以便于乘员耳部位置噪声信号测量；图2所示给出了位于前排座椅的某乘员周 边布置的噪声探测器位置示意图，其中高灵敏度噪声探测器A布置在101所示 箭头指向的位置，高灵敏度噪声探测器B布置在102所示箭头指向的位置，103 所示箭头指向乘客耳朵位置。可以看出，以乘员耳部位置为中心，在该乘员的 前上方以及该乘员座椅的后下方对称布置了两个噪声探测器。

扬声器安装位置如图3所示，在如下位置分别设置扬声器：前排乘员1的 前方和左侧，前排乘员2的前方和右侧；后排乘员1的后面和左侧；后排乘员 2的后面和右侧。通过在车内合理布置扬声器，可以通过扬声器实时产生与车 内噪声信号相反的声音信号，以达到主动消除噪声的效果。

噪声探测器10采用高敏度的噪声探测器，其与噪声消除控制模块20连接， 实现对车辆环境噪声信号的采集，并将采集到的车辆环境噪声信号传给噪声消 除控制模块20。

噪声消除控制模块20为车载音响系统的核心部件，物理呈现为2U（U是 机箱的外部尺寸的工业标准）的机箱。其后面板和前面板的结构分别如图4、 图5所示，其内部结构如图6所示。

噪声消除控制模块20的后面板包括噪声探测器接入口201，用于连接噪声 探测器10；负波信号输出口202，用于输出负波信号给功放30；电源接口203， 用于连接供电设备。

噪声消除控制模块20的前面板包括噪声探测器接入指示灯204，负波信号 输出指示灯205，电源指示灯206和工作指示灯207；

噪声消除控制模块20内部结构包括：噪声信号接收单元210；负波信号输 出单元230；中央控制单元220和供电单元240。其中，中央控制单元220负 责实现计算等功能。噪声信号接收单元210连接噪声探测器接入口201；负波 信号输出单元230连接负波信号输出口202；中央控制单元220一端与供电单 元240连接，另外一端分别通过总线连接噪声信号接收单元210和负波信号输 出单元230。

噪声消除控制模块20对噪声探测器10采集到的车辆环境噪声信号进行计 算，得出乘员（车辆驾驶员或者乘客）耳部位置的噪声信号特征值，包括噪声 信号的振幅、频率、波长、周期等；

具体如下：

乘员耳部位置噪声信号特征值，不仅与乘员耳部两侧所安装噪声探测器所 测噪声信号特征值有关，也与噪声探测器的安装位置距乘员耳部位置的直线距 离有关，因此需要利用该距离对噪声探测器所测噪声信号特征值进行加权，利 用如下公式计算得到乘员耳部位置噪声信号特征值：

K=(Ka*Xa+Kb*Xb)/(Xa+Xb)

其中，K为乘员耳部位置的噪声信号特征值；Ka、Kb分别为乘员两侧噪 声探测器位置所测噪声信号对应特征值参数；Xa、Xb分别为乘员两侧噪声探 测器的安装位置距乘员耳部位置的直线距离。

噪声消除控制模块20根据该噪声信号的特征值和扬声器至乘员的距离计 算出扬声器需产生的负波信号，然后发送给功放30。噪声消除控制模块20产 生的负波信号频率为20Hz至2000Hz，相应地能够消除约20Hz-2000Hz的噪声 声波。

扬声器至乘员的距离直接影响声音到达乘员耳部的时间，噪声信号的特征 值影响扬声器应产生的负波信号值。下面以距某排乘员耳部位置左右排布最近 的两个对应扬声器为例，来说明噪声消除控制模块20根据该噪声信号的特征 值和扬声器至乘员的距离计算出扬声器应产生的负波信号的过程：

如图7所示，乘员1和乘员2位于车内同一排座椅上，乘员1的右侧车壁 上设置扬声器A，乘员2的左侧车壁上设置扬声器B。乘员1至扬声器A的距 离设为X1；乘员2至扬声器B的距离设为X2。

扬声器A处负波信号的特征值与乘员1耳部处的波形信号特征值一致；根 据扬声器A至乘员1处距离（图示距离X1）计算扬声器A处的负波信号起振 时间，使得负波信号的起振时间恰好为乘员1耳朵处的噪声信号的产生时间的 0.5周期时间点处。扬声器B处负波信号的特征值与乘员2耳部处的波形信号 特征值一致，且根据扬声器B至乘员2耳部处距离（图示距离X2）大小，计 算扬声器B处的负波信号起振时间，使得负波信号的起振时间恰好为乘员2耳 朵处的噪声信号的产生时间的0.5周期时间点处。具体噪声信号和负波信号的 函数图如图8所示，其中实线表示噪声信号的函数，虚线表示负波信号的函数。 可见如果所计算某乘员耳部噪声信号对应的函数是：sin（wt），则产生的负波 信号对应的函数应为：sin（wt+π/w）；

噪声消除控制模块20还可以实时反馈乘员耳部的噪声信号特征值计算结 果，用于修正扬声器负波信号的控制输出，即根据噪声消除结果适当增大或减 小扬声器噪声信号的负波频率，例如，如果反馈结果是乘员耳部的噪声信号特 征值增大则适当反向调整扬声器负波信号的控制输出。

功放30对此负波信号进行整流、放大后送往扬声器30。

扬声器40，根据噪声消除控制模块20计算得出的负波信号，产生相应的 噪声负频信号，以抵消车辆环境中的噪声。

音响控制交互模块50可以采用原有车辆的音响控制交互模块，也可以在 车内设置新的音响控制交互模块40，用于获取控制信息并依据该控制信息选择 工作模式。车辆驾驶员或者乘客通过该音响控制交互模块50可以实现音响控 制交互模块对音响系统的设置，比如车辆驾驶员或乘客增加扬声器的音量、选 择CD播放还是收音机播放等。

上述实施例中也可以不包括功放30，此时噪声消除控制模块20与扬声器 40直接相连。

由本发明上述方案可以看出，本发明通过噪声探测器，用于采集车内乘员 耳部处的噪声信号；噪声消除控制模块提取出噪声特征值；根据噪声特征值以 及扬声器至乘员的距离计算所述扬声器所需产生的负波信号；扬声器根据噪声 消除控制模块所计算出的负波信号，产生对应的声波信号，因此本发明能够在 车辆无音乐播放时，主动消除车辆内部环境的噪声。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明 的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于 本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的 内容为标准。