JP7466998B2 - 能動型騒音制御システム - Google Patents
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Description
ここで、本発明は、以上のような能動型騒音制御システムを、ユーザの左右の耳の位置それぞれでの騒音のキャンセルに適用した能動型騒音制御システムも併せて提供する。
すなわち、本発明は、ユーザの左右の耳の位置を検出する位置検出部と、制御部と、右耳用騒音制御系統と左耳用騒音制御系統との二つの騒音制御系統と、記憶部とを備えた能動型騒音制御システムも併せて提供する。ここで、各騒音制御系統は、騒音キャンセル音を出力するスピーカと、エラー信号を検出するマイクと、騒音を表す騒音信号に設定された伝達関数を施して補正信号を生成し出力する補助フィルタと、前記マイクの出力であるエラー信号を、前記補助フィルタが出力した補正信号で補正し補正後エラー信号として出力するエラー補正部と、前記右耳用騒音制御系統の前記エラー補正部が出力する補正後エラー信号と左耳用騒音制御系統の前記エラー補正部が出力する補正後エラー信号を用いた適応動作を行って、前記騒音信号から前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成する適応フィルタとを備えている。また、前記記憶部は、第1騒音キャンセル位置と第2騒音キャンセル位置のセットを騒音キャンセル位置セットとして、複数の騒音キャンセル位置セットと、各騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数と第2適応フィルタ初期伝達関数を、第1適応フィルタ初期伝達関数については前記右耳用騒音制御系統の適応フィルタに第2適応フィルタ初期伝達関数については前記左耳用騒音制御系統の適応フィルタに設定するための設定情報とを記憶している。そして、前記制御部は、前記複数の騒音キャンセル位置セットのうちの、前記位置検出部が検出したユーザの左右の耳の位置のセットに整合する騒音キャンセル位置セットである整合騒音キャンセル位置セットが変化したときに、前記右耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、予め設定した前記複数の騒音キャンセル位置セットの各々に対応する第1補助フィルタ用伝達関数のうちの、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記設定情報を用いて、前記右耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数に更新し、前記左耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、予め設定した前記複数の騒音キャンセル位置セットの各々に対応する第2補助フィルタ用伝達関数のうちの、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記設定情報を用いて、前記左耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2適応フィルタ初期伝達関数に更新する切替動作を行う。
図1に、本実施形態に係る能動型騒音制御システムの構成を示す。
図示するように能動型騒音制御システム1は、信号処理ブロック11、第1スピーカ12、第1マイク13、第2スピーカ14、第2マイク15、コントローラ16、フィルタ管理テーブル17、ユーザの頭部や耳の位置等を検知するDMS18(Driver Monitoring System18)を備えている。
出力を減算し、エラーe2として、第2系適応アルゴリズム実行部1122と第1系信号処理部111に出力する。
ここで、第1系信号処理部111の第1系補助フィルタ1116の伝達関数H1(z)、第2系信号処理部112の第2系補助フィルタ1126の伝達関数H2(z)は、コントローラ16から任意に設定可能に構成されている。
さて、図4に示すように、フィルタ管理テーブル17は、n個のキャンセルポイントセットの各々に対応して設けられたn個のエントリ(図の各行)が設けられている。
各キャンセルポイントは、一つの第1キャンセルポイントと一つの第2キャンセルポイントの対であり、異なるキャンセルポイントセットは、第1キャンセルポイントと第2キャンセルポイントの異なる組み合わせとなる。
また、第1段階の学習処理は、i番目のキャンセルポイントセットの第1キャンセルポイントP1_iに配置した第1学習用マイク51、i番目のキャンセルポイントセットの第2キャンセルポイントP2_iに配置した第2学習用マイク52を第1段階学習処理ブロック6に接続して行う。
そして、第1系第1段階学習処理部61は、図3に示した信号処理ブロック11の第1系信号処理部111から、第1系減算器1115、第1系補助フィルタ1116を取り除き、第1系第1推定フィルタ1113に代えて、第1系第1段階学習処理部61から第1学習用マイク51までの伝達関数Sv11(z)の推定伝達関数Sv11^(z)を設定した第1系第1学習用推定フィルタ611を設け、第1系第2推定フィルタ1114に代えて、第1系第1段階学習処理部61から第2学習用マイク52までの伝達関数Sv21(z)の推定伝達関数Sv21^(z)を設定した第1系第2学習用推定フィルタ612を設け、第1学習用マイク51の出力と第2学習用マイク52の出力の双方をエラーとして第1系適応アルゴリズム実行部1112に入力した構成を備えている。
第2段階学習処理ブロック7は、第1系第2段階学習処理部71と第2系第2段階学習処理部72とを備えている。
そして、第1系第2段階学習処理部71は、第1段階の学習処理の結果として得た第1系可変フィルタ初期値W1_i(z)を伝達関数として設定した第1系固定フィルタ711と、第1系第2段階学習用可変フィルタ712と、第1系第2段階学習用適応アルゴリズム実行部713と、第1系第2段階減算器714を備えている。
図8に、コントローラ16が行うキャンセルポイント切替処理の手順を示す。
図示するように、コントローラ16は、キャンセルポイント切替処理において、DMS18が検出した騒音キャンセル対象座席に着座しているユーザの右耳と左耳の位置を取得し(ステップ802)、取得した右耳と左耳の位置に最も整合するキャンセルポイントセットである最整合キャンセルポイントセットの変化の発生を監視する(ステップ804)。
以上、コントローラ16が行うキャンセルポイント切替処理について説明した。
なお、フィルタ管理テーブル17に登録される第1系補助フィルタ設定値H1_i(z)、第2系補助フィルタ設定値H2_i(z)、第1系可変フィルタ初期値W1_i(z)、第2系可変フィルタ初期値W2_i(z)は、実際には、伝達関数そのものではなく、第1系補助フィルタ設定値H1_i(z)を第1系補助フィルタ1116の伝達関数として設定するための情報、第2系補助フィルタ設定値H2_i(z)を第2系補助フィルタ1126の伝達関数として設定するための情報、第1系可変フィルタ初期値W1_i(z)を第1系可変フィルタ1111の伝達関数として設定するための情報、第2系可変フィルタ初期値W2_i(z)を第2系可変フィルタ1121の伝達関数として設定するための情報であり、キャンセルポイント切替処理において、これらの情報を用いて、上述のように第1系補助フィルタ1116、第2系補助フィルタ1126、第1系可変フィルタ1111、第2系可変フィルタ1121の伝達関数の設定を行う。
ここで、以上の実施形態は、第1系補助フィルタ1116、第2系補助フィルタ1126の伝達関数を変更する代わりに、複数の、各騒音キャンセルポイントセットに対応する伝達関数を設定した第1系補助フィルタ1116、第2系補助フィルタ1126のセットを設け、現用として使用する第1系補助フィルタ1116、第2系補助フィルタ1126のセットを最整合キャンセルポイントセットに対応する第1系補助フィルタ1116、第2系補助フィルタ1126のセットに切り替えるようにしてもよい。
Claims (10)
- 騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
ユーザが音を聴取する位置である聴取位置を検出する位置検出部と、
制御部と、
騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
エラー信号を検出するマイクと、
騒音を表す騒音信号に設定された伝達関数を施して補正信号を生成し出力する補助フィルタと、
前記マイクの出力であるエラー信号を、前記補助フィルタが出力した補正信号で補正し補正後エラー信号として出力するエラー補正部と、
前記エラー補正部が出力する補正後エラー信号を用いた適応動作を行って、前記騒音信号から前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成する適応フィルタと、
複数の騒音キャンセル位置と、各騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数を前記適応フィルタに設定するための設定情報を記憶した記憶部とを有し、
前記制御部は、前記複数の騒音キャンセル位置のうちの、前記位置検出部が検出した聴取位置に整合する騒音キャンセル位置である整合騒音キャンセル位置が変化したときに、前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、予め設定した前記複数の騒音キャンセル位置の各々に対応する補助フィルタ用伝達関数のうちの、前記整合騒音キャンセル位置に対応する補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記設定情報を用いて、前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数に更新する切替動作を行うことを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項1記載の能動型騒音制御システムであって、
前記制御部は、前記切替動作において、前記適応フィルタの適応動作を停止すると共に、前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、前記整合騒音キャンセル位置に対応する補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとした状態で、前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数に漸次的に変化させることにより、当該適応フィルタの伝達関数を当該適応フィルタ初期伝達関数に更新した上で、前記適応フィルタの適応動作を再開することを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項1または2記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数は、当該適応フィルタ初期伝達関数が設定されたときに、前記適応フィルタが、標準環境下において、当該適応フィルタ初期伝達関数に対応する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生成する伝達関数であり、
前記各騒音キャンセル位置に対応する補助フィルタ用伝達関数は、当該補助フィルタ用伝達関数が設定されたときに、前記補助フィルタが、当該補助フィルタ用伝達関数に対応する騒音キャンセル位置とマイクとの位置の差が補償されるように前記マイクの出力であるエラー信号がエラー補正部によって補正される補正信号を出力する伝達関数であることを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項1または2記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数は、当該適応フィルタ初期伝達関数に対応する騒音キャンセル位置に配置した学習用マイクを用いて学習した、当該対応する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前記適応フィルタが生成する伝達関数であり、
前記各騒音キャンセル位置に対応する補助フィルタ用伝達関数は、当該騒音キャンセル位置に対応する適応フィルタ初期伝達関数に適応フィルタの伝達関数を固定した状態において、前記補助フィルタが、エラー補正部において前記エラー信号が0に補正される補正信号を出力する伝達関数として、予め学習した伝達関数であることを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項1、2、3または4記載の能動型騒音制御システムであって、
前記位置検出部は、前記聴取位置として、自動車の所定の座席に着座したユーザの頭部もしくは耳の位置を検出することを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
ユーザの左右の耳の位置を検出する位置検出部と、
制御部と、
右耳用騒音制御系統と左耳用騒音制御系統との二つの騒音制御系統と、
記憶部とを有し、
各騒音制御系統は、
騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
エラー信号を検出するマイクと、
騒音を表す騒音信号に設定された伝達関数を施して補正信号を生成し出力する補助フィルタと、
前記マイクの出力であるエラー信号を、前記補助フィルタが出力した補正信号で補正し補正後エラー信号として出力するエラー補正部と、
前記右耳用騒音制御系統の前記エラー補正部が出力する補正後エラー信号と左耳用騒音制御系統の前記エラー補正部が出力する補正後エラー信号を用いた適応動作を行って、前記騒音信号から前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成する適応フィルタとを有し、
前記記憶部は、第1騒音キャンセル位置と第2騒音キャンセル位置のセットを騒音キャンセル位置セットとして、複数の騒音キャンセル位置セットと、各騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数と第2適応フィルタ初期伝達関数を、第1適応フィルタ初期伝達関数については前記右耳用騒音制御系統の適応フィルタに第2適応フィルタ初期伝達関数については前記左耳用騒音制御系統の適応フィルタに設定するための設定情報とを記憶し、
前記制御部は、前記複数の騒音キャンセル位置セットのうちの、前記位置検出部が検出したユーザの左右の耳の位置のセットに整合する騒音キャンセル位置セットである整合騒音キャンセル位置セットが変化したときに、前記右耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、予め設定した前記複数の騒音キャンセル位置セットの各々に対応する第1補助フィルタ用伝達関数のうちの、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記設定情報を用いて、前記右耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数に更新し、前記左耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、予め設定した前記複数の騒音キャンセル位置セットの各々に対応する第2補助フィルタ用伝達関数のうちの、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記設定情報を用いて、前記左耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの伝達関数を、当該整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2適応フィルタ初期伝達関数に更新する切替動作を行うことを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項6記載の能動型騒音制御システムであって、
前記制御部は、前記切替動作において、
前記右耳用騒音制御系統と前記左耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの適応動作を停止すると共に、前記右耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとし、前記左耳用騒音制御系統の前記エラー補正部に補正信号を出力する補助フィルタを、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2補助フィルタ用伝達関数が設定された補助フィルタとした状態で、
前記右耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数に漸次的に変化させることにより当該第1適応フィルタ初期伝達関数に更新すると共に、前記左耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を、前記整合騒音キャンセル位置セットに対応する第2適応フィルタ初期伝達関数に漸次的に変化させることにより当該第2適応フィルタ初期伝達関数に更新した上で、前記右耳用騒音制御系統と前記左耳用騒音制御系統の前記適応フィルタの適応動作を再開することを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項6または7記載の能動型騒音制御システムであって、
前記整合騒音キャンセル位置セットは、前記位置検出部が検出したユーザの右の耳の位置と第1騒音キャンセル位置とが整合し、前記位置検出部が検出したユーザの左の耳の位置と第2騒音キャンセル位置とが整合する騒音キャンセル位置セットであり、
前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数と第2適応フィルタ初期伝達関数は、当該第1適応フィルタ初期伝達関数が右耳用騒音制御系統に設定され、当該第2適応フィルタ初期伝達関数が左耳用騒音制御系統に設定されたときに、右耳用騒音制御系統と左耳用騒音制御系統の適応フィルタによって、標準環境下において、当該第1適応フィルタ初期伝達関数と第2適応フィルタ初期伝達関数に対応する騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置と第2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が生成される伝達関数であり、
前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第1補助フィルタ用伝達関数は、前記右耳用騒音制御系統において、当該第1補助フィルタ用伝達関数が設定されたときに、補助フィルタが、当該第1補助フィルタ用伝達関数に対応する騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置とマイクとの位置の差が補償されるように前記マイクの出力であるエラー信号がエラー補正部によって補正される補正信号を出力する伝達関数であり、前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第2補助フィルタ用伝達関数は、前記左耳用騒音制御系統において、当該第2補助フィルタ用伝達関数が設定されたときに、補助フィルタが、当該第2補助フィルタ用伝達関数に対応する騒音キャンセル位置セットの第2騒音キャンセル位置とマイクとの位置の差が補償されるように前記マイクの出力であるエラー信号がエラー補正部によって補正される補正信号を出力する伝達関数であることを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項6または7記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第1適応フィルタ初期伝達関数と第2適応フィルタ初期伝達関数は、当該騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置に配置した第1学習用マイクと、当該騒音キャンセル位置セットの第2騒音キャンセル位置に配置した第2学習用マイクを用いて学習した、当該対応する騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置と第2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右耳用騒音制御系統と左耳用騒音制御系統の適応フィルタが生成する伝達関数であり、
前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第1補助フィルタ用伝達関数は、当該騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置に対応する第1適応フィルタ初期伝達関数に右耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を固定し、当該騒音キャンセル位置セットの第2騒音キャンセル位置に対応する第2適応フィルタ初期伝達関数に左耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を固定した状態において、右耳用騒音制御系統において、前記補助フィルタが、エラー補正部において前記エラー信号が0に補正される補正信号を出力する伝達関数として、予め学習した伝達関数であり、前記各騒音キャンセル位置セットに対応する第2補助フィルタ用伝達関数は、当該騒音キャンセル位置セットの第1騒音キャンセル位置に対応する第1適応フィルタ初期伝達関数に右耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を固定し、当該騒音キャンセル位置セットの第2騒音キャンセル位置に対応する第2適応フィルタ初期伝達関数に左耳用騒音制御系統の適応フィルタの伝達関数を固定した状態において、左耳用騒音制御系統において、前記補助フィルタが、エラー補正部において前記エラー信号が0に補正される補正信号を出力する伝達関数として、予め学習した伝達関数であることを特徴とする能動型騒音制御システム。 - 請求項5、6、7、8または9記載の能動型騒音制御システムであって、
前記位置検出部は、自動車の所定の座席に着座したユーザの左右の耳の位置を検出することを特徴とする能動型騒音制御システム。
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