CN111933103B - 车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质，该方法包括：采集车辆内人耳位置处的振动波，人耳位置处的振动波通过第一消噪信号与第一噪声信号的叠加形成，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号；根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号；将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。使用本发明能够计算并修正车辆悬架振动波的反向波，形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放，从而可以抵消车辆悬架振动波，有效降低了路噪，使得车内的人感觉到舒适。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子电器领域，特别是涉及一种车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质。
背景技术
目前，汽车的隔音效果普遍不佳，这使得汽车行驶过程中会有许多不同的噪音，如胎噪、风噪、路噪以及发动机噪音都会破坏美好的驾驶气氛，降低用户的使用体验。
当汽车通过不同的路面时，路面的不平度会传递到轮胎，然后通过悬架，最终传递到车身，从而导致车身产生细微的振动波，这种振动波就属于路噪的范围，会给车内的人带来不好的体验，不能满足用户对车内驾驶环境舒适度的要求。针对这一情况，亟需提供一种能够及时降低路噪以提高舒适度的车辆主动降噪方案。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质。
本发明的一个进一步的目的是要通过三轴加速度传感器捕捉车身因路噪产生的细微差别，计算车辆悬架振动波的反向波，进而抵消路噪，使车内的人感觉到舒适。
本发明的另一个进一步的目的是要在车身和车辆悬架的衔接处的振动点位置布置三轴加速度传感器，可以准确捕捉车身因路噪产生的细微差别，提高了车辆悬架振动波的精确性，有助于增强降噪效果。
特别地，本发明提供了一种用于车辆的主动降噪方法，其包括：
采集车辆内人耳位置处的振动波，其中，人耳位置处的振动波通过第一消噪信号与第一噪声信号的叠加形成，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号；
根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号；
将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。
可选地，在采集车辆内人耳位置处的振动波之前还包括：
获取三轴加速度传感器的实际位置；
获取三轴加速度传感器的绝对位置；
根据三轴加速度传感器的实际位置以及绝对位置的相对位置关系计算车辆悬架振动波；
根据车辆悬架振动波计算车辆悬架振动波的反向波。
可选地，获取三轴加速度传感器的绝对位置包括：
建立空间坐标系；
获取三轴加速度传感器在空间坐标系的当前坐标；
获取三轴加速度传感器在空间坐标系的初始坐标；
获取车辆悬架在空间坐标系中的当前悬架高度；
根据三轴加速度传感器的当前坐标、初始坐标以及当前悬架高度，确定三轴加速度传感器的绝对位置。
可选地，在根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号之前，还包括：
获取初始时刻的车辆悬架初始振动波，初始时刻为车辆完成四轮定位的时刻；
根据车辆悬架初始振动波计算车辆悬架初始振动波的反向波；
计算初始修正信号，初始修正信号为第一修正信号的初始信号；
将初始修正信号修正车辆悬架初始振动波的反向波形成用于扬声器播放的初始音频。
可选地，计算初始修正信号包括：
获取初始时刻的初始车内温度数据，根据所述初始车内温度数据计算车辆悬架初始振动波的传播速度；
获取车辆悬架到人耳位置处的第一距离、扬声器到人耳位置处的第二距离；
根据传播速度、第一距离以及第二距离计算初始修正信号。
可选地，根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号包括：
计算第一传播时间，根据第一传播时间以及车辆悬架振动波计算第二噪声信号，其中，第一传播时间为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的理论时间；
计算第二传播时间，根据第二传播时间以及车辆悬架振动波计算第二消噪信号，其中，第二传播时间为扬声器播放的音频传到人耳位置处的理论时间；
根据第二消噪信号以及第二噪声信号叠加抵消的原则计算第一修正信号。
可选地，在计算第一传播时间以及计算第二传播时间之前还包括：获取当前车内温度数据，根据当前车内温度数据计算车辆悬架振动波的当前传播速度；并且
计算第一传播时间包括：获取车辆悬架振动波从发出传播到人耳位置处的第一传播距离，根据第一传播距离以及当前传播速度计算第一传播时间；
所述计算第二传播时间包括：获取扬声器播放的音频从发出传播到人耳位置处的第二传播距离，根据第二传播距离以及当前传播速度计算第二传播时间。
可选地，将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频包括：
第一修正信号为一相位信息；
将相位信息叠加至车辆悬架振动波的反向波的相位，获得用于扬声器播放的音频。
基于同一发明构思，还提供了一种计算机存储介质，
计算机存储介质存储有计算机程序代码，当计算机程序代码在计算设备上运行时，导致计算设备执行上述任一的用于车辆的主动降噪方法。
基于同一发明构思，还提供了一种车辆主动降噪***，其包括车轮、车身、扬声器、三轴加速度传感器、车辆悬架、麦克风以及降噪模块；其中，
车身和车轮通过车辆悬架连接，车辆悬架用于把路面作用在车轮上的各种力及其产生的力矩传递到车身上；
三轴加速度传感器设置在车身和车辆悬架的衔接处的振动点位置，且与降噪模块信号连接，用于获取车辆的位置信息后上传至降噪模块；
麦克风设置在车辆内人耳位置处，用于采集车辆内人耳位置处的振动波后上传至降噪模块；
降噪模块与扬声器信号连接，用于获取车辆的位置信息、车辆内人耳位置处的振动波以及车身信息，并根据车辆的位置信息、车辆内人耳位置处的振动波和车身信息计算用于扬声器播放的音频。
本发明提供了一种车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质，在本发明提供的主动降噪方法中，可以采集人耳位置处的振动波，人耳位置处的振动波通过第一消噪信号和第一噪声信号的叠加形成，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为成悬架振动波直接传入人耳位置处的声音信号，通过人耳位置处的振动波和第一噪声信号可以计算第一修正信号，进而根据第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。由此，采用本发明实施例能够计算并修正车辆悬架振动波的反向波，并可以利用扬声器播放修正后的车辆悬架振动波的反向波形成的第一消噪信号来抵消车辆悬架振动波，有效降低了路噪，使得车内的人感觉到舒适。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的车辆主动降噪***的示意性结构图；
图2是图1所示的车辆主动降噪***的各模块之间数据传输示意图；
图3是根据本发明一个实施例的用于车辆的主动降噪方法示意图；
图4是根据本发明一个实施例的人耳位置处的振动波叠加示意图；
图5是根据本发明一个实施例的空间坐标系示意图；
图6是根据本发明一个实施例的整车在坡度上行驶的受力分析示意图；
图7是根据本发明一个实施例的车辆上坡或下坡的路径分析示意图；
图8是根据本发明一个实施例的用于车辆的主动降噪方法流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的车辆主动降噪***的示意性结构图，图2是图1所示的车辆主动降噪***的各模块之间数据传输示意图。参见图1和图2所示，车辆主动降噪***10可以包括车身110、用于播放音频的扬声器120、加速度传感器130、车辆悬架140、麦克风150以及降噪模块160。
车辆悬架140设置在车身110的底部，用于把路面作用在车轮上的各种力及其产生的力矩传递到车身110上。
加速度传感器130设置在车身110和车辆悬架140的衔接处的振动点位置，且与降噪模块160信号连接，用于获取车辆的位置信息后上传至降噪模块160。加速度传感器的数量可选为四个。
麦克风150设置在车辆内人耳位置处，用于采集车辆内人耳位置处的振动波后上传至降噪模块160。
降噪模块160与扬声器120信号连接，用于获取车辆的位置信息、车辆内人耳位置处振动波以及车身信息，并根据车辆的位置信息、车辆内人耳位置处振动波和车身信息计算用于扬声器120播放的音频。
本实施例通过将加速度传感器130设置在车身110和车辆悬架140的衔接处的振动点位置，可以准确捕捉车身110因路噪产生的细微差别，提高了车辆悬架振动波的精确性，有助于增强降噪效果。
每一车辆具有自身的车身信息，如车辆型号、车的重量、轮胎半径、车辆悬架的高度、车辆悬架位置到人耳位置处的距离、扬声器到人耳位置处的距离等，也可以是表征车辆行驶的信息，如档位信息、车速、转向角、加速度踏板深度信号、座椅数据、发动机扭矩、发动机转速、轮胎转速等。通过采集车身信息可以计算第一噪声信号、第一消噪信号、初始修正信号以及第一修正信号。
图3是根据本发明一个实施例的用于车辆的主动降噪方法的示意性流程图。如图3所示，在一个实施例中，主动降噪方法至少可以包括：
步骤S302，采集车辆内人耳位置处的振动波。其中，人耳位置处的振动波通过第一消噪信号与第一噪声信号的叠加形成，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号；
步骤304，根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号；
步骤S306，将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。
在本实施例中，车辆内人耳位置处的振动波通过第一消噪信号与第一噪声信号叠加形成，在采集到车辆内人耳位置处的振动波时，可以根据人耳位置处的振动波以及第一噪声信号，计算第一修正信号，进而将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。采用本实施例能够计算并修正车辆悬架振动波的反向波，并可以利用扬声器播放修正后的车辆悬架振动波的反向波形成的第一消噪信号来抵消车辆悬架振动波，从而有效降低了路噪，使得车内的人感觉到舒适。
图4是根据本发明一个实施例的人耳位置处的振动波叠加示意图。参见图4所示，t时刻人耳位置处的振动波为t1时刻前的车辆悬架振动波与t2时刻前的扬声器播放的车辆悬架振动波的反向波经过传播，于t时刻在人耳位置处的叠加形成。为了实现更好地消噪效果，可以通过计算使人耳位置处的振动波无线趋向于零。其中，将拾音频段包括车辆悬架振动波的频率的麦克风设置在人耳位置处，通过麦克风采集获得人耳位置处的振动波。
具体的，第一噪声信号为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号，可采用波函数模型表示。例如，可以用公式1波函数模型来表示第一噪声信号：
其中，参数A、ω、k分别为波函数模型中的最大振幅、周期、相位以及修正值。
接下来，为了确定参数A、ω、和k，可以对波函数模型进行求导，得到公式2第一噪声信号的导函数模型为：
此时，可以根据波函数模型以及对应的导函数模型的特点，寻找一些有效点数据，如最大值点或最小值点等，以确定公式1中的A、ω、k各个参数的数值。具体的，麦克风采集各个时刻的信号数据，可以寻找波函数模型对应的第一有效点和对应的导函数模型对应的第二有效点，第一有效点为波函数模型的最大值点和最小值点，即R(t)的最大值点和最小值点，R(t)在最大值点时，第一噪声信号最大或最强，R(t)在最小值点时，第一噪声信号最小或最弱，第二有效点为导函数模型的最大值点和最小值点，即导函数G(t)的最大值点和最小值点，进而基于第一有效点和第二有效点就能够确定出A、ω、/>以及k的值，之后，将确定出的A、ω、/>以及k的值代入到上述公式1中，即可得到第一噪声信号的函数表达式。
根据公式1可知，第一噪声信号R(t)为三角函数形式，三角函数求解最值的过程即为寻找第一有效点和第二有效点的过程。具体的，可通过步骤一至步骤四实现：
步骤一，寻找第一噪声信号R(t)的最大值点，假设为t＝ta时，R(t)最大。
在该步骤中，当G(ta)＝0，且G(ta-Δt)＞0时，则R(ta)为最大值点，将ta代入公式1，由于此时那么就能够得到R(ta)＝A+k；
当G(t)＜0，且G(t-Δt)＞0时，则t到t-Δt时间之间，必然存在一个时间点使得G(t)＝0，并且该时间点为波函数R(t)的最大值ta，此时的最大值点R(ta)可采用公式3计算：
步骤二，寻找波函数R(t)的最小值，假设为t＝tb时，R(t)最小。
在该步骤中，当G(tb)＝0，且G(tb-Δt)＞0时，则R(tb)为最小值点，将tb代入公式1，由于此时那么就能够得到R(tb)＝-A+k；
当G(t)＜0，且G(t-Δt)＞0时，则t到t-Δt时间之间，必然存在一个时间点使得G(t)＝0，并且该时间点为波函数R(t)的最小值tb，此时的最小值点R(tb)可采用公式4计算：
步骤三，寻找导函数G(t)的最大值，假设为t＝td时，G(t)最大。
在该步骤中，将td分别代入公式1和公式2，由于 那么可以得到R(td)＝k，G(td)＝Aω；
步骤四，寻找导函数G(t)的最小值，假设t＝te时，G(t)最小。
在该步骤中，将te分别代入公式1和公式2，由于 那么可以得到R(te)＝k，G(te)＝-Aω；
如此，根据步骤一至步骤四即可得到第一有效点和第二有效点的数据，即：
R(ta)＝A+k，R(tb)＝-A+k，G(td)＝Aω，G(te)＝-Aω
则有：
此外，当将ta代入公式1时，有由于/>因此：其中参数m为正整数，进而可以得到/>其中/>取[0,2π)。
如此一来，就确定出了公式1中的A、ω、以及k的值，从而得到第一噪声信号的函数表达式，根据第一噪声信号的函数表达式，能够计算出任一时间点的第一噪声信号。
由于第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，期实际上是车辆悬架振动波的反向波经第一修正信号修正后通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号。
第一修正信号可为一相位信息，此时，将第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频的步骤可包括如下步骤：
将相位信息叠加至车辆悬架振动波的反向波的相位，以获得用于扬声器播放的音频。
示意性地，若将车辆悬架振动波的反向波记为R’(t)，并将第一消噪信号记为R”(t)，第一修正信号记为M，则根据公式1可知：
由此，在知道第一噪声信号R(t)后，可基于第一噪声信号R(t)计算出第一消噪信号R”(t)，然后，可以通过麦克风采集获得人耳位置处的振动波，人耳位置处的振动波可记为F(t)，通过第一消噪信号R”(t)与第一噪声信号R(t)的叠加形成F(t)，之后根据人耳位置处的振动波F(t)和第一噪声信号R(t)计算第一修正信号M，然后将第一修正信号M修正车辆悬架振动波的反向波R’(t)形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放出来，扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号即为第一消噪信号R”(t)。
在一实施例中，在执行步骤S302之前，用于车辆的主动降噪方法还可以包括：获取加速度传感器的实际位置；获取加速度传感器的绝对位置；根据加速度传感器的实际位置以及绝对位置的相对位置关系计算车辆悬架振动波。车辆悬架振动波直接传入人耳位置处的声音信号为第一噪声信号，因此通过计算车辆悬架振动波即可得到第一噪声信号。
文中涉及的实际位置为以车辆当前位置为原点的坐标系中对车辆位置的描述，绝对位置为以车辆初始位置为原点的坐标系中对车辆位置的描述。车辆初始位置可以是车辆做完四轮定位后，处于静止状态下的位置。
加速度传感器可以是三轴加速度传感器，此时，获取三轴加速度传感器的绝对位置可以包括：以车辆初始位置的中心位置或重心位置为原点建立空间坐标系；获取三轴加速度传感器在空间坐标系的当前坐标；获取三轴加速度传感器在空间坐标系的初始坐标；获取车辆悬架在空间坐标系中的当前悬架高度；根据三轴加速度传感器的当前坐标、初始坐标以及当前悬架高度，确定三轴加速度传感器的绝对位置。
考虑到车辆悬架初始振动波和车辆悬架初始振动波的反向波初次到达人耳时会出现差异较大的效果，给人耳带来了不适，在一实施例中，执行步骤S304之前，还可以获取初始时刻的车辆悬架初始振动波，根据车辆悬架初始振动波计算车辆悬架初始振动波的反向波，然后，计算初始修正信号，将初始修正信号修正车辆悬架初始振动波的反向波形成用于扬声器播放的初始音频，并通过所述扬声器播放。初始时刻可为车辆完成四轮定位的时刻。初始修正信号可以理解为第一修正信号的初始信号。
本实施例中，通过利用初始修正信号调整初始车辆悬架振动波的反向波，从而形成用于初始扬声器播放的音频，避免初次初始扬声器播放的音频和初始车辆悬架振动波初次到达人耳时，出现差异较大的效果，避免了给人耳带来不适。
在计算初始修正信号时，本发明提供一种可选计算方式，在该可选计算方式中，可以获取初始时刻的初始车内温度数据，根据初始车内温度数据计算车辆悬架初始振动波的初始传播速度，同时获取车辆悬架到人耳位置处的第一距离、扬声器到人耳位置处的第二距离，进而可根据传播速度、第一距离以及第二距离计算初始修正信号。
可以理解，初始修正信号为第一修正信号的初始信号，记作M0，M0的可以根据M0＝ω(t10-t20)+2nπ获得，其中，t10为初始时刻时车辆悬架初始振动波直接传到人耳位置处的理论时间，t20为初始时刻时扬声器播放的音频传到人耳位置处的理论时间，假设初始时刻悬架位置到人耳位置的距离为S10，扬声器位置到人耳位置的距离为S20，则初始修正信号的还可以根据M0＝ω(S10-S20)/U+2nπ计算，参数n为效正值，使得为第一噪声信号的相位，参数U为振动波传播速度，其与温度有关：U＝(331.45+0.61T/℃)m/s，该公式中的参数T为车内实时温度值，m/s为振动波传播速度，单位米/秒。
对于步骤S304，在一个实施例中，可以计算第一传播时间和第二传播时间，并根据第一传播时间以及车辆悬架振动波计算第二噪声信号，根据第二传播时间以及车辆悬架振动波计算第二消噪信号，进而根据第二消噪信号以及第二噪声信号叠加抵消的原则计算第一修正信号。其中，第一传播时间为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的时间(即t1)，第二传播时间为扬声器播放的音频传到人耳位置处的时间(即t2)。
下面以t时刻，车辆悬架振动波的反向波为R’(t)、第一消噪信号为R”(t)、第一修正信号记为M、人耳位置处的振动波为F(t)为例进行说明。
t1时刻前车辆悬架振动波直接传播到人耳处的声音信号为第二噪声信号，记为R(t-t1)，t2时刻前扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号为第二消噪信号，记为R”(t-t2)。
基于公式1可确定：
t时刻的人耳处的振动波F(t)为t1时刻前车辆悬架振动波与t2时刻前扬声器播放的音频在人耳位置处的叠加，故而：
根据上述等式，可得到：
为了获得较佳的消噪效果，需要使limF(t)→0，这就要求第一修正信号M不断进行收敛。因此，第一修正信号的计算过程为数据收敛过程，通过无限次计算第一修正信号，使人耳位置处的振动波的极限趋向于零，以使消噪效果更加接近于最佳状态。
在一个实施例中，在降噪过程中，还可以接收车身信号，并判断车身信号中是否存在能够触发关闭降噪功能的信号，若是，则关闭降噪功能。能够触发关闭降噪功能的信号可以包括开窗信号、开门信号、开后备箱信号、开天窗信号、掉电信号、和/或关闭降噪功能信号，若车身信号中过包括上述信号，则关闭降噪功能。
下面介绍车辆悬架振动波的计算过程中涉及的参数的计算过程。
首先以车辆做完四轮定位作为初始时刻初始位置，为便于计算，以车辆初始时刻的重心位置或者中心位置为原点O建立空间坐标系，建立X轴、Y轴和Z轴，这里可定义车辆初始时刻的车身方向在路面上的分量为X轴方向，定义与X轴方向垂直且与路面平行的方向为Y轴方向，这时可以根据右手定则确定Z轴方向。根据几何关系可以得到车辆、车辆悬架、三轴加速度传感器在初始时刻的位置，分别记为车辆初始位置、车辆悬架初始位置、三轴加速度传感器初始位置。图5是根据本发明一个实施例的空间坐标系示意图。如图5所示，车辆位于初始位置时，三轴加速度传感器的初始绝对坐标可以记为A(0)(Xa0,Ya0,Za0)，车辆的初始绝对坐标可以记为C(0)(Xc0,Yc0,Zc0)，悬架的初始绝对坐标可以记为h(0)(Xh0,Yh0,Zh0)，之后，在t时刻，采集相对位置关系，可以通过三轴加速度传感器采集设定时间(假设为t时)的三轴加速度传感器的相对坐标，并将其记为A(t)(Xat,Yat,Zat)，相应地，t时刻的三轴加速度传感器的当前绝对坐标可以记为A’(t)(Xa,t,Ya,t,Za,t)，假设将第一噪声信号记为R(t)，由于t时刻的加速度传感器的相对坐标与t时刻的加速度传感器的当前绝对坐标的直线距离(即，三轴加速度传感器的实际位置以及绝对位置的相对位置关系)为t时刻的第一噪声信号，即t时刻的车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号，因而可以根据下述公式3计算第一噪声信号：
如图1和图3所示，三轴加速度传感器安装在车辆悬架上，因而车辆悬架的移动也导致三轴加速度传感器的当前绝对坐标A’(t)的变化。根据公式12-14分别计算三轴加速度传感器的当前绝对坐标的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值：
Xa,t＝Xc0+∑X＝Xc0+sum(ΔX) 公式12
Ya,t＝Yc0+∑Y＝Yc0+sum(ΔY) 公式13
Za,t＝Zc0+Z＝Zc0+sum(ΔZ)+h(t) 公式14
其中，ΔX、ΔY、ΔZ分别为Δt时刻的车辆相对车辆初始位置的相对坐标与t时刻车辆相对车辆初始位置的相对坐标的点变化距离所分别对应的X轴变化量、Y轴变化量、Z轴变化量；h(t)为t时刻车辆悬架相对车辆悬架初始位置的高度，其可以通过CAN总线获取，这时，车辆悬架的相对坐标可以用S’(t)表示，即S’(t)坐标表示为(0,0,h(t))。
将上述公式12-14代入到公式11中，可以得到如下公式15：
参见公式15可知，要想计算出第一噪声信号，还需要计算Δt时刻与t时刻的车辆当前位置的相对坐标的变化，即需要计算出ΔX、ΔY和ΔZ。为此，可首先将t时刻的车辆相对车辆初始位置的相对坐标记为S(t)(Xst,Yst,Zst)，相应地，将Δt时刻的车辆相对车辆初始位置的相对坐标记为S(t-Δt)(Xs(t-Δt),Ys(t-Δt),Zs(t-Δt))，则S(t-Δt)到S(t)的点变化距离ΔS为：
在实际应用中，随着车辆的运动状态不同，ΔS可以为零，也可以不为零，下面以建立的空间坐标系为例，分别计算Δt时刻与t时刻之间车辆不同运动状态下的ΔS。
1)如果车辆静止，则ΔS＝0，此时S(t-Δt)等于S(t)。
2)如果车辆运动，可以包括平面运动和/或垂直运动，则ΔS≠0，此时相对坐标S(t)分别在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值为：Xs(t-Δt)+ΔX，XYs(t-Δt)+ΔY，Zs(t-Δt)+ΔZ；
21)在车辆运动情况下，若车辆仅在XOY平面运动，则ΔZ＝0，这时可以根据车辆的转向角(记作b，可以通过CAN总线实时获取)计算ΔX、ΔY，即
ΔX＝ΔS(XY平面)*cos(b) 公式17
ΔY＝ΔS(XY平面)*sin(b) 公式18
211)如果车辆在XOY平面匀速运动，则可以根据下述公式19计算车辆在XOY平面内的行驶距离ΔS(XOY平面)：
ΔS(XOY平面)＝V*Δt， 公式19
其中，V为车速，为匀速倒车的车速V倒或者匀速前进的车速V前，并且V＝V前，V＝-V倒。
将公式19代入到公式17和公式18中，可得到ΔX＝V*Δt*cos(b)，ΔX＝V*Δt*sin(b)，从而计算出ΔX和ΔY。
212)如果车辆在XOY平面加速或减速运动，则可以根据下述公式20计算车辆在XOY平面内的行驶距离ΔS(XOY平面)：
其中，a为加速度/减速度，V(t-Δt)可以包括车辆倒退时Δt时刻的车速V倒Δt以及车辆前进时Δt时刻的车速V前Δt，并且V(t-Δt)＝V前Δt，V(t-Δt)＝-V倒Δt。
将公式20代入到公式17和公式18中，可得到：
从而计算出ΔX和ΔY。
22)如果车辆在垂直方面有变化，即在Z轴方向有变化，包括匀速变化和非匀速变化。可以通过以下过程分别计算ΔX、ΔY、ΔY。
221)首先计算ΔZ
参见图6所示，在该实施例中，车辆100所受的力可以包括：垂直方向的重力、和地面相平的地面对车的滚动阻力、和地面相平的空气对车的阻力、以及和地面相平的发送机的牵引力。其中，
垂直方向的重力，记作G(车+人)，在计算G(车+人)之前，可以判断座椅是否有人，若无人，垂直方向的重力为车辆100的整车重量，整车重量可以通过CAN总线实时地获取；若有人，垂直方向的重力为整车重量加人重量的总重量。人重量可以通过有乘坐人的座椅数量进行估算，如，每个座椅上的乘坐人按50KG估算，也可以通过称重装置获取。
地面对车的滚动阻力，记作Ff，可以通过Ff＝G(车+人)*f计算，G(车+人)、f分别为总重量以及滚动阻力系数。在汽车工程中，滚动阻力系数与车速具有固定函数关系，可以通过获取实时车速来确定滚动阻力系数值。
发送机的牵引力，记作F发动机，可以通过F发动机＝N*W计算，N、W分别为发动机扭矩、发动机转速，其可以通过CAN总线获取。
空气对车的阻力，记作F空，其在计算针对路噪的降噪算法中可以忽略。
在该实施例中，车辆上坡或下坡的距离是轮胎的行驶距离ΔS(轮)，即ΔS(轮)＝2π*R*w，R、w分别为轮胎半径和轮胎转速，通过CAN总线可以获取。
2211)匀速变化
当车辆纵向速度为匀速时，则F发动机和Ff合力为零，此时ΔZ＝h车升＝V纵*Δt，V纵为车辆的纵向速度，通过CAN总线可以获取。
2212)非匀速变化
当车辆纵向速度不是匀速时，则F发动机和Ff合力不为零，此时，由图6可知，则/>将ΔS(轮)＝2π*R*w、F发动机＝N*W、Ff＝G(车+人)*f代入该/>中，即可得到：
222)其次计算ΔX和ΔY
图7是根据本发明一个实施例的车辆上坡或下坡的路径分析示意图。如图6和图7所示，车辆轮胎行驶距离ΔS(轮)是车辆在Δt时间的实际距离，当上坡或下坡的高度变化与ΔS(轮)的夹角是90-c，其中，c为道路倾向角。此时，ΔS(XOY平面)＝ΔS(轮)*cos(c)。
由于ΔS(轮)＝2π*R*w，其中R、w分别为轮胎半径和轮胎转速；
ΔX＝ΔS(XOY平面)*cos(b)，ΔY＝ΔS(XOY平面)*sin(b)，其中b为车辆的转向角。车辆的转向角为车辆前轮向左或者向右转到极限位置与前轮不发生偏转时车身110中心线所形成的角度；
则：ΔX＝2π*R*w*cos(c)*cos(b)，ΔY＝2π*R*w*cos(c)*sin(b)
图8是根据本方发明一个实施例的用于车辆的主动降噪算法流程图，参见图8所示，主动降噪算法可以包括：
步骤S802，确定初始位置和初始时刻，以车辆初始时刻的重心位置或者中心位置为原点O建立空间坐标系。
步骤S804，记录三轴加速度传感器的初始绝对坐标A(0)、车辆的初始绝对坐标C(0)、悬架的初始绝对坐标h(0)。
步骤S806，获取三轴加速度传感器采集的t时刻的三轴加速度传感器的相对坐标A(t)。
步骤S808，获取t时刻的车辆相对车辆初始位置的相对坐标S(t)。
步骤S810，获取t时刻的车辆悬架相对车辆悬架初始位置的相对坐标S'(t)。
步骤S812，计算t时刻的第一噪声信号R(t)。t时刻的第一噪声信号R(t)为t时刻的车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号。
步骤S814，计算车辆悬架振动波的反向波R’(t)。
步骤S816，计算第一消噪信号R”(t)。
步骤S818，采集人耳位置处的振动波F(t)。
步骤S820，计算第一修正信号M。
步骤S822，判断第一修正信号M是否小于设定值。若是，执行步骤S824；若否，返回步骤S820。
步骤S824，利用第一修正信号M修正第一消噪信号R”(t)，通过扬声器播放修正后的第一消噪信号R”(t)。
步骤S826，获取车身信号。
步骤S828，判断车身信号中是否存在能够触发关闭降噪功能的信号，若是，结束流程；若否，返回步骤S802。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序代码，当计算机程序代码在计算设备上运行时，导致计算设备执行上述任一实施例中的用于车辆的主动降噪方法。
本发明提供了一种车辆主动降噪***、主动降噪方法及计算机存储介质，在本发明提供的主动降噪方法中，可以采集人耳位置处的振动波，人耳位置处的振动波通过第一消噪信号和第一噪声信号的叠加形成，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为成悬架振动波直接传入人耳位置处的声音信号，通过人耳位置处的振动波和第一噪声信号可以计算第一修正信号，进而根据第一修正信号修正车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过扬声器播放。由此，采用本发明实施例能够计算并修正车辆悬架振动波的反向波，并可以利用扬声器播放修正后的车辆悬架振动波的反向波形成的第一消噪信号来抵消车辆悬架振动波，有效降低了路噪，使得车内的人感觉到舒适。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (9)
1.一种用于车辆的主动降噪方法，其特征在于，所述方法包括：
采集车辆内人耳位置处的振动波，其中，第一消噪信号为通过扬声器播放的音频传到人耳位置处的声音信号，第一噪声信号为车辆悬架振动波直接传到人耳位置处的声音信号；
根据所述人耳位置处的振动波以及所述第一噪声信号，计算第一修正信号；
将所述第一修正信号修正所述车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过所述扬声器播放；
其中，所述根据所述人耳位置处的振动波以及所述第一噪声信号，计算第一修正信号包括：
计算第一传播时间，根据所述第一传播时间以及所述车辆悬架振动波计算第二噪声信号，其中，所述第一传播时间为所述车辆悬架振动波直接传到所述人耳位置处的时间；
计算第二传播时间，根据所述第二传播时间以及所述车辆悬架振动波计算第二消噪信号，其中，所述第二传播时间为所述扬声器播放的音频传到所述人耳位置处的时间；
根据所述第二消噪信号以及所述第二噪声信号叠加抵消的原则计算第一修正信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采集车辆内人耳位置处的振动波之前还包括：
获取三轴加速度传感器的实际位置；
获取三轴加速度传感器的绝对位置；
根据所述三轴加速度传感器的实际位置以及绝对位置的相对位置关系计算所述车辆悬架振动波；
根据所述车辆悬架振动波计算所述车辆悬架振动波的反向波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取三轴加速度传感器的绝对位置包括：
建立空间坐标系；
获取所述三轴加速度传感器在空间坐标系的当前坐标；
获取所述三轴加速度传感器在空间坐标系的初始坐标；
获取所述车辆悬架在空间坐标系中的当前悬架高度；
根据所述三轴加速度传感器的所述当前坐标、初始坐标以及当前悬架高度，确定所述三轴加速度传感器的绝对位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采集车辆内人耳位置处的振动波前，还包括：
获取车辆悬架初始振动波；
根据所述车辆悬架初始振动波计算所述车辆悬架初始振动波的反向波；
计算初始修正信号，
将所述初始修正信号修正所述车辆悬架初始振动波的反向波形成用于扬声器播放的初始音频，并通过所述扬声器播放。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算初始修正信号包括：
获取初始时刻的初始车内温度数据，根据所述初始车内温度数据计算车辆悬架初始振动波的初始传播速度；
获取所述车辆悬架到所述人耳位置处的第一距离；
获取所述扬声器到所述人耳位置处的第二距离；
根据所述传播速度、所述第一距离以及所述第二距离计算所述初始修正信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在计算第一传播时间以及计算第二传播时间之前还包括：获取当前车内温度数据，根据所述当前车内温度数据计算车辆悬架振动波的当前传播速度；并且
所述计算第一传播时间包括：获取所述车辆悬架振动波从发出传播到所述人耳位置处的第一传播距离，根据所述第一传播距离以及所述当前传播速度计算所述第一传播时间；
所述计算第二传播时间包括：获取所述扬声器播放的音频从发出传播到所述人耳位置处的第二传播距离，根据所述第二传播距离以及所述当前传播速度计算所述第二传播时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一修正信号修正所述车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频包括：
所述第一修正信号为一相位信息；
将所述相位信息叠加至所述车辆悬架振动波的反向波的相位，获得所述用于扬声器播放的音频。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，
所述计算机存储介质存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算设备上运行时，导致所述计算设备执行权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的主动降噪方法。
9.一种车辆主动降噪***，其特征在于，包括车辆悬架、车身、扬声器、加速度传感器、麦克风以及降噪模块；其中
所述车辆悬架设置在所述车身的底部，用于把路面作用在车轮上的各种力及其产生的力矩传递到所述车身上；
所述加速度传感器设置在所述车身和所述车辆悬架的衔接处的振动点位置，且与所述降噪模块信号连接，用于获取车辆的位置信息后上传至所述降噪模块；
所述麦克风设置在车辆内人耳位置处，用于采集所述车辆内人耳位置处的振动波后上传至所述降噪模块；
所述降噪模块与所述扬声器信号连接，用于获取所述位置信息、所述振动波以及车身信息，并根据所述位置信息、所述振动波和所述车身信息计算用于所述扬声器播放的音频；
其中，所述降噪模块还配置成：
计算第一传播时间，根据所述第一传播时间以及所述车辆悬架振动波计算第二噪声信号，其中，所述第一传播时间为所述车辆悬架振动波直接传到所述人耳位置处的时间；
计算第二传播时间，根据所述第二传播时间以及所述车辆悬架振动波计算第二消噪信号，其中，所述第二传播时间为所述扬声器播放的音频传到所述人耳位置处的时间；
根据所述第二消噪信号以及所述第二噪声信号叠加抵消的原则计算第一修正信号；
将所述第一修正信号修正所述车辆悬架振动波的反向波形成用于扬声器播放的音频，并通过所述扬声器播放。
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