JP6811510B2 - 能動型騒音制御装置及び誤差経路特性モデル補正方法 - Google Patents
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Description
以上のような能動型騒音制御装置によれば、疑似エンジン音などの伝達関数を測定するための音声(同定音)を出力することなく、実際の位相特性の変化に応じて、誤差経路特性モデルを補正することができる。よって、誤差経路特性モデルを補正するための音声によって不快感を与えることは無く、また、誤差経路特性モデルを補正するための音声を出力するための特段の構成を必要とせずに、誤差経路特性モデルを補正し、安定した制御を実現することができる。
図1に、本実施形態に係るANC装置の構成を示す。
ここで、本実施形態に係るANC装置は、自動車に搭載される装置であり、自動車のエンジン音を騒音として、乗員に聞こえるエンジン音を低減する装置である。
そして、図示するように、ANC装置は、エンジンの回転に同期して出力されるエンジンパルスEPの同期した正弦波sin(n)を生成する正弦波発生器1、正弦波発生器1の生成する正弦波とπ/2ラジアン位相が異なる余弦波cos(n)を生成する余弦波発生器2、正弦波sin(n)を設定されているフィルタ係数W0で畳み込んで出力するフィルタ(W0)3、余弦波cos(n)をフィルタ係数W1で畳み込んで出力するフィルタ(W1)4、フィルタ(W0)3の出力とフィルタ(W1)4の出力を加算し騒音キャンセル音Xとして出力する加算器5、加算器5の出力でスピーカ7を駆動して騒音キャンセル音Xを放射するアンプ6とを備えている。
ここで、W0用LMS10は、誤差経路特性モデル9から出力される参照信号r0(n)とマイクロフォン8から出触されるエラー信号e(n)を用いて、
数式2 W0(n+1)= W0(n)-μ・r0(n) ・e(n)
に従って更新する。ここで、W0(n)は更新前のフィルタ係数W0、W0(n+1)は更新後のフィルタ係数W0である。また、μは、更新のステップサイズを規定する予め定めたパラメータである。
数式3 W1(n+1)= W1(n)-μ・r1(n) ・e(n)
に従って更新する。ここで、W1(n)は更新前のフィルタ係数W1、W1(n+1)は更新後のフィルタ係数W1である。また、μは、更新のステップサイズを規定する予め定めたパラメータである。
まず、誤差経路特性モデル補正制御部12は、C^[0]、C^[-90]、C^[+90]、C^[-180]の4つのモデルのうちからひとつに切り替えることにより補正を行う。
なお、誤差経路特性モデル補正処理は、誤差経路特性モデル補正制御部12によって所定周期で定期的に行われる処理である。
また、ステップ202で用いる参照用騒音キャンセル音CS[j]は、誤差経路特性モデル補正制御部12において、加算器5から出力される騒音キャンセル音Xに、C^[j]によって表される伝達特性と等価な周波数応答を与えるフィルタ処理を施して算出する。また、ステップ204で用いる参照用騒音キャンセル音CS[j+90]は、誤差経路特性モデル補正制御部12において、加算器5から出力される騒音キャンセル音Xに、伝達関数C^[j+90]によって表される伝達特性と等価な周波数応答を与えるフィルタ処理を施して算出する。
ここで、騒音キャンセル音Xの出力過多は、W0用LMS10の更新によるフィルタ(W0)3フィルタ係数W0の発散や、W1用LMS11の更新によるフィルタ(W1)4のフィルタ係数W1の発散を検知する。ただし、直接、騒音キャンセル音Xから出力過多を検出することもできる。
ここで、このように、相関値V0と相関値V1が共に相関が無いことを表しているときには、誤差信号e(n)が0であってエンジン音による騒音の低減が成功している場合、すなわち、現在、誤差経路特性モデル9が適正であることを表している場合であるので、このような場合には、誤差経路特性モデル9の補正は行わない。
さて、このような誤差経路特性モデル補正処理の処理例を示す
いま、誤差経路特性モデル9に設定されているC^の位相が、図5aに示す位相であり、C^の位相を中心とする灰色で示した90度以内の位相範囲500に実際の伝達関数Cの位相が含まれていれば、Filtered-x LMSアルゴリズムによるフィルタ係数W0、フィルタ係数W1の更新が行われ、騒音キャンセル音Xを、エンジン音dをキャンセルするように調整可能であるものとする。
このように、本実施形態によれば、疑似エンジン音などの誤差経路特性モデル9を補正するための専用の音声を出力することなく、実際の伝達関数Cの位相特性の変化に応じて、騒音キャンセル音の生成に用いる誤差経路特性モデル9を補正することができる。よって、誤差経路特性モデル9を補正するための音声によって不快感を与えることは無く、また、補正するための音声を出力するための特段の構成を必要とせずに、Filtered-x LMSアルゴリズムに用いる誤差経路特性モデル9を補正することができる。
このようにしても、C^[k]とC^[j]の位相差と、参照用騒音キャンセル音CS[k]、CS[k+90]と誤差信号eとの相関とより、実際の伝達関数Cの位相特性の誤差経路特性モデル9に対する位相特性の差を判定することができる。
Claims (12)
- 騒音を低減する能動型騒音制御装置であって、
所定の騒音キャンセル位置において騒音をキャンセルする騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記騒音キャンセル音の位相と振幅を調整する適応フィルタを備え、当該適応フィルタを用いて前記参照信号から前記騒音キャンセル音を生成する騒音キャンセル音生成手段と、
前記騒音キャンセル位置における騒音と前記騒音キャンセル音との合成音をピックアップし、誤差信号として出力するマイクロフォンと、
誤差経路の伝達関数を数値モデル化した誤差経路特性モデルと、
前記誤差経路特性モデルを介して前記参照信号から濾波参照信号を生成する濾波参照信号生成手段と、
前記濾波参照信号と前記誤差信号とを用いて、前記誤差信号が減少するように前記適応フィルタの適応フィルタ係数を調整する適応フィルタ係数調整手段と、
前記誤差経路特性モデルの位相特性と、前記スピーカと前記マイクロフォンとの間の実際の誤差経路の位相特性の差を判定する位相特性差判定手段と、
前記位相特性差判定手段が判定した位相特性の差に応じて、前記実際の誤差経路との位相特性の差が減少するように、前記誤差経路特性モデルを補正する誤差経路特性モデル補正手段とを有し、
前記位相特性差判定手段は、正弦波状の騒音を扱うため、前記誤差経路特性モデルと位相特性がn×90度(但しnは整数)異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音である第1検出音と前記誤差信号との相関を表す第1相関値と、前記騒音キャンセル音生成手段に設定されている伝達関数と位相特性が(n+1)×90度異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音である第2検出音と前記誤差信号との相関を表す第2相関値とに基づいて前記位相特性の差を判定することを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1記載の能動型騒音制御装置であって、
n=0とし、
前記第1検出音は、前記騒音キャンセル音生成手段に設定されている伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音であり、前記第2検出音は、前記騒音キャンセル音生成手段に設定されている伝達関数と位相特性が90度異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音であることを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1または2記載の能動型騒音制御装置であって、
前記誤差経路特性モデル補正手段は、前記位相特性差判定手段が判定した位相特性差に応じて、前記誤差経路特性モデルを、所定の演算により90度を単位として補正することを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1または2記載の能動型騒音制御装置であって、
前記誤差経路特性モデル補正手段は、前記位相特性差判定手段が判定した位相特性差に応じて、予め用意した前記誤差経路特性モデルと位相特性が90度ずつ異なるモデルのうちから前記実際の伝達関数との位相特性差が最も小さいモデルを選択し、選択したモデルに前記誤差経路特性モデルを補正することを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項3または請求項4記載の能動型騒音制御装置であって、
前記位相特性差判定手段は、前記第1相関値が表す相関の有無及び正負と、前記第2相関値が表す相関の有無及び正負との組み合わせに応じて、当該組み合わせに対して定まる90度を単位とする位相差を判定することを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1、2、3、4または5記載の能動型騒音制御装置であって、
当該能動型騒音制御装置は、自動車に搭載される、当該自動車のエンジン音を前記騒音として低減するものであることを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 所定の騒音キャンセル位置において騒音をキャンセルする騒音キャンセル音を出力するスピーカと、参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記騒音キャンセル音の位相と振幅を調整する適応フィルタを備え当該適応フィルタを用いて前記参照信号から前記騒音キャンセル音を生成する騒音キャンセル音生成手段と、前記騒音キャンセル位置における騒音と前記騒音キャンセル音との合成音をピックアップし、誤差信号として出力するマイクロフォンと、誤差経路の伝達関数を数値モデル化した誤差経路特性モデルと、前記誤差経路特性モデルを介して前記参照信号から濾波参照信号を生成する濾波参照信号生成手段と、前記濾波参照信号と前記誤差信号とを用いて、前記誤差信号が減少するように適応フィルタ係数を調整する適応フィルタ係数調整手段とを備えた能動型騒音制御装置において、前記誤差経路特性モデルを補正する誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記能動型騒音制御装置の誤差経路特性モデルの位相特性と、前記スピーカと前記マイクロフォンとの間の実際の誤差経路の位相特性差を判定する位相特性差判定ステップと、
前記能動型騒音制御装置が、前記位相特性差判定ステップで判定した位相特性の差に応じて、前記実際の伝達関数との位相特性の差が減少するように、前記誤差経路特性モデルを補正する誤差経路特性モデル補正ステップとを有し、
前記位相特性差判定ステップにおいて、前記誤差経路特性モデルと位相特性がn×90度(但しnは整数)異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音である第1検出音と前記誤差信号との相関を表す第1相関値と、前記誤差経路特性モデルと位相特性が(n+1)×90度異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音である第2検出音と前記誤差信号との相関を表す第2相関値とに基づいて前記位相特性の差を算定することを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。 - 請求項7記載の誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記第1検出音は、前記誤差経路特性モデルを当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音であり、前記第2検出音は、前記誤差経路特性モデルと位相特性が90度異なる伝達関数を当該騒音キャンセル音生成手段が生成した前記騒音キャンセル音に施した音であることを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。 - 請求項7または8記載の誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記誤差経路特性モデル補正ステップは、前記位相特性差判定ステップが判定した位相特性差に応じて、前記誤差経路特性モデルを、所定の演算により90度を単位として補正することを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。 - 請求項7または8記載の誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記誤差経路特性モデル補正ステップにおいて、前記位相特性差判定ステップで判定した位相特性の差に応じて、予め用意した前記誤差経路特性モデルと位相特性が90度ずつ異なるモデルのうちから前記実際の伝達関数との位相特性差が最も小さいモデルを選択し、選択したモデルに前記誤差経路特性モデルを補正することを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。 - 請求項9または10記載の誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記位相特性差判定ステップにおいて、前記第1相関値が表す相関の有無及び正負と、前記第2相関値が表す相関の有無及び正負との組み合わせに応じて、当該組み合わせに対して定まる90度ずつの位相差を、判定することを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。 - 請求項7、8、9、10または11記載の誤差経路特性モデル補正方法であって、
前記能動型騒音制御装置は、自動車に搭載される、当該自動車のエンジン音を前記騒音として低減するものであることを特徴とする誤差経路特性モデル補正方法。
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