KR102651525B1 - 능동 소음 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 능동 소음 제어장치는, 소음원으로부터 발생된 소음을 수집하는 소음 수집부, 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성하는 탑승정보 생성부 및 상기 소음 수집부와 상기 탑승정보 생성부로부터 신호를 전달받아 능동 소음 제어 알고리즘을 이용하여 소음의 크기와 주파수를 분석하고 상기 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함한다. 이때, 상기 제어신호 생성부는 2차 경로 필터를 통하여 상기 탑승정보의 변화에 따른 상기 제어신호의 오차를 보정하고, 상기 2차 경로 필터는 미리 생성된 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 선택함으로써 상기 제어신호의 오차를 보정한다.

Description

능동 소음 제어장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ACTIVE NOISE CONTROL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 소음 제어를 위한 능동 소음 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 차량에서 발생할 수 있는 소음을 저감시킬 수 있는 차량의 능동 소음 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
소음을 저감하는 방법에는 소음원 제어(Noise Source Control, NSC), 능동 소음 제어(Active Noise Control, ANC) 등이 있다.
그 중 제 1 소음원의 역위상을 가지는 제어신호를 제 2소음원으로 발생시켜서 음의 간섭으로 소음을 상쇄시키는 기술인 능동 소음 제어기술이 차량의 실내 소음 저감을 위해 다양하게 활용되고 있다.
하지만 종래의 능동 소음 제어기술은 탑승자의 청음 영역이 변화하게 되면 스피커로부터 발생되는 제어신호가 도착하는 위상이 역위상이 되지 않는 문제가 발생한다.
종래기술은 특정 영역(특히 헤드레스트 주변)에 맞춰서 조정을 진행하게 되는데, 이는 탑승자의 위치에 따라 변화하는 상황에 대한 능동적인 대응이 어렵다.
따라서, 탑승자의 위치 변화에도 능동적으로 대응 가능한 소음 제어기술이 필요하다.
본 발명의 실시예는 탑승자의 위치에 따른 매개변수를 설정하여 탑승자의 위치가 변해도 그 위치를 실시간으로 추적하고, 이에 능동적으로 대응함으로써 소음 저감 효과를 증대시킬 수 있는 능동 소음 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 능동 소음 제어장치는 소음원으로부터 발생된 소음을 수집하는 소음 수집부, 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성하는 탑승정보 생성부, 상기 소음 수집부와 상기 탑승정보 생성부로부터 신호를 전달받아 능동 소음 제어 알고리즘을 이용하여 소음의 크기와 주파수를 분석하고 상기 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부 및 상기 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부를 포함한다. 이때, 상기 제어신호 생성부는 상기 탑승정보를 기반으로 각 좌석의 위치별로 저장된 2차 경로 데이터의 조합을 결정하여 상기 능동 소음 제어 알고리즘에 적용함으로써 상기 제어신호의 오차를 보정한다.
상기 탑승정보 생성부는 카메라를 통해 촬영된 영상 정보와 시트포지션(Seat Position) 정보를 이용하여 상기 탑승정보를 생성할 수 있다.
상기 제어신호 생성부는 상기 제어신호를 생성하기 위해 상기 능동 소음 제어 알고리즘으로 FxLMS 알고리즘을 사용하며, 상기 탑승정보를 기반으로 상기 FxLMS 의 2차 경로 특성을 능동적으로 변화시키기 위해 미리 생성된 상기 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 선택함으로써 2차 경로 필터의 가중치로 사용할 수 있다.
상기 2차 경로 데이터는 상기 탑승자의 청음영역 후보 위치마다 설치된 마이크를 통해 측정됨에 따라, 상기 제어신호가 상기 소음정보의 역위상에 수렴되도록 생성될 수 있다.
상기 2차 경로 필터의 가중치는 상기 탑승정보와 상기 탑승정보에 따라 생성된 상기 2차 경로 데이터의 조합으로 구성된 탑승자 위치 후보군에 따라 선택될 수 있다.
상기 제어신호 생성부는 상기 소음정보의 실제 입력값과 마이크의 측정값을 비교하는 제 1 보정단계로 상기 FxLMS 필터의 가중치를 보정하고, 상기 탑승정보와 2차 경로 필터를 이용하는 제 2 보정단계로 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하고, 상기 보정된 FxLMS 필터의 가중치와 상기 보정된 2차 경로 필터의 가중치를 이용한 제 3 보정단계로 상기 제어신호의 가중치를 보정할 수있다.
상기 제어신호 생성부는 상기 FxLMS 필터를 이용하여 k번째 소음의 입력값과 상기 FxLMS 필터의 가중치의 곱과, 마이크를 통해 입력된 상기 k번째 소음의 측정값과의 차이에 기초하여 상기 FxLMS 필터의 가중치를 보정하는 제 1 보정단계를 수행할 수 있다.
상기 제어신호 생성부는 상기 2차 경로 필터를 이용하여 상기 탑승정보에 포함된 탑승자의 위치정보와 상기 위치정보에 따라 생성된 상기 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 상기 2차 경로 가중치를 선택하고, 상기 선택에는 상기 탑승자 위치 후보군이 적용되어 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하는 제 2 보정단계를 수행할 수 있다.
상기 제어신호 생성부는 k번째 랜덤 소음의 입력값과 상기 제어신호의 가중치의 곱인 출력값과, 상기 2차 경로 필터의 가중치의 곱과 상기 k번째 랜덤 소음의 측정값과의 차이와, 상기 제 1 보정단계의 k번째 소음의 입력값에 상기 k번째 랜덤 소음의 입력값을 업데이트하여 상기 FxLMS 필터의 가중치와 곱한 필터값에 기초하여 상기 제어신호의 가중치를 보정하는 제 3 보정단계를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2측면에 따른 능동 소음 제어 방법은 소음원으로부터 발생된 소음을 수집하는 단계; 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성하는 단계; 수집된 소음정보와 상기 탑승정보를 기반으로 능동 소음 제어 알고리즘을 이용하여 상기 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성하는 단계 및 상기 제어신호를 출력하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제어신호를 생성하는 단계는 상기 탑승정보를 기반으로 각 좌석의 위치별로 저장된 2차 경로 데이터의 조합을 결정하여 상기 능동 소음 제어 알고리즘에 적용함으로써 상기 제어신호의 오차를 보정한다.
이때, 상기 제어신호를 생성하는 단계는 능동 소음 제어 알고리즘으로 FxLMS를 이용하고, 미리 생성된 상기 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 선택함으로써 2차 경로 필터의 가중치로 사용할 수 있다.
상기 제어신호를 생성하는 단계는 상기 소음정보의 실제 입력값과 마이크의 측정값을 비교하여 상기 FxLMS 필터의 가중치를 보정하는 단계; 상기 탑승정보와 상기 2차 경로 필터를 이용하여 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하는 단계 및 상기 보정된 FxLMS 필터의 가중치와 상기 보정된 2차 경로 필터의 가중치를 기반으로 상기 제어신호의 가중치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 탑승자의 위치 변화에 따른 능동적 대응이 가능한 매개변수를 설정함으로써, 소음 제어신호의 오차를 보정하고 탑승자에게 보다 효과적인 소음 제어 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 2차 경로 데이터의 생성 원리 및 탑승자 청음 영역 후보군의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치에 적용되는 능동 소음 제어 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어방법의 순서도이다.
도 5는 능동 소음 제어 알고리즘의 제 1 보정단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 능동 소음 제어 알고리즘의 제 2 및 제 3 보정단계를 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
본 발명은 능동 소음 제어장치(100)및 그 방법에 관한 것이다.
능동 소음 제어 기술(Active Noise Control, ANC)은 제 1 소음원의 역위상을 가지는 제어신호를 제 2 소음원으로 발생시켜 두 소음원의 간섭으로 대상 소음을 상쇄시키는 것이다.
여기에서 제 1소음원(이하, 소음이라 한다)은 사용자가 원치 않는 제어 대상을 의미한다.
제 2소음원(이하, 제어신호라 한다)은 제 1 소음원을 상쇄시키기 위한 신호를 의미한다.
하지만 종래의 능동 소음 제어 기술은 탑승자의 청음 영역이 변화하게 되면 스피커로부터 발생되는 제어신호가 도착하는 위상이 역위상이 되지 않고 오차가 발생하는 문제가 있다.
도 1의 (a)는 탑승자의 청음 영역 변화에 따른 제어신호의 오차 발생을 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 2차 경로 데이터 생성을 위한 탑승자 청음영역 후보군 설정을 설명하기 위한 도면이다.
기존의 능동 소음 제어 기술의 경우, 도 1의 (a)와 같이 소음원으로부터 발생한 소음에 대한 제어신호가 탑승자의 청음 영역 변화에 능동적으로 대응하지 못하는 어려움이 있다.
따라서 도 1의 (b)와 같이 탑승자 청음영역 후보군을 설정하여, 탑승자의 위치를 인식한 결과를 기반으로 각 좌석의 위치별로 저장된 2차 경로 데이터의 조합을 결정하여 FxLMS 알고리즘에 적용함으로써 탑승자의 위치 변화에 능동적으로 대응할 수 있다.
여기에서 2차경로는, 능동 소음 제어 알고리즘에서 제어신호가 생성되어 비교값을 도출하기까지의 보상 경로를 의미하고, 2차 경로 데이터는 기존에 미리 예상되는 탑승자의 위치에 도달하는 제어신호의 위상이 역위상이 되도록 하는 측정치를 이용하여 생성한 데이터를 의미한다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치(100)의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 능동 소음 제어장치(100)는 소음 수집부(110), 탑승정보 생성부(120), 제어신호 생성부(130), 제어신호 출력부(140)를 포함한다.
소음 수집부(110)는 차량에서 발생되는 소음을 수집하여 제어신호 생성부(130)로 전달한다.
여기에서 "소음"은 탑승자에게 불편함을 줄 수 있는 원하지 않는 잡음을 의미하며, 노면 마찰음 또는 엔진 소리 등의 잡음이 해당된다.
하지만 "소음"은 노면 마찰음 또는 엔진 소리에 한정되는 의미는 아니며, 탑승자가 불쾌감을 느낄 수 있는 소리를 포함할 수 있다.
탑승정보 생성부(120)는 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성하여 제어신호 생성부(130)로 전달한다.
제어신호 생성부(130)는 소음정보와 탑승정보에 기초하여, 능동 소음 제어 알고리즘의 제 1 보정단계와 제 2 및 제 3 보정단계를 통해 해당 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성한다.
제어신호 출력부(140)는 제어신호 생성부(130)에서 전달받은 제어신호를 출력한다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 제어신호 생성부(130)의 능동 소음 제어 알고리즘을 설명하기로 한다. 능동 소음 제어 알고리즘의 제 1 보정단계는 마이크로 유입되는 소음의 반대 신호를 추적하면서 FxLMS 필터(202)에 적합한 가중치 값을 찾는 동작이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어 알고리즘의 기능 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 보면, 먼저 소음 신호 x(k)가 FxLMS 필터(202)의 Sh(z) 블록(201)에 입력됨에 따라 Sh(z) 블록(201)은 수학식 1에 의해 자신의 상태값을 업데이트한다.
[수학식 1]
여기에서 xiden(k)는 k번째 소음의 입력값을 의미하고, Shx는 Sh(z) 블록(201)의 상태값을 의미한다.
이어서, 업데이트된 Sh(z) 블록(201)의 상태값과 FxLMS 필터(202)의 가중치를 이용하여 수학식 2에 의한 계산값을 출력한다.
[수학식 2]
여기에서 Shw는 조정된 FxLMS 필터(202)의 가중치를 의미한다.
다음으로, P(z) 블록(205)에서 출력되는 k번째 소음 신호의 측정값과 수학식 2에 의한 출력값을 비교한다. 수학식 3에 의한 감산식이 수행된다.
[수학식 3]
여기에서 eiden(k)는 식에 이용된 두 출력값의 비교값을 의미하고, yiden(k)는 P(z) 블록(205)에서 출력되는 k번째 소음 신호의 측정값을 의미한다.
다음으로, 수학식1에 의해 업데이트된 Sh(z) 블록(201)의 상태값 Shx와 수학식 3에 의해 계산된 비교값 econt(k)을 이용하여 FxLMS 필터(202)의 가중치 Shw를 보정한다. 수학식 4에 의한 다음 차수 갱신이 이루어진다.
[수학식 4]
여기에서 mu는 학습주기(learning rate)를 의미한다.
능동 소음 제어 알고리즘의 제 2 보정단계는 탑승정보와 2차 경로 필터(206)를 이용하여 2차 경로 필터(206)의 가중치 Shw를 보정한다. 그리고 제 3 보정단계는 제 1 보정단계의 FxLMS 필터(202)의 가중치 Shw와, 제 2 보정단계의 2차 경로 필터(206)의 가중치 Sw를 이용하여 제어신호의 가중치 Cw를 보정한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 소음 신호 x(k)가 C(z) 블록(204)에 입력됨에 따라 C(z) 블록(204)은 수학식5에 의해 자신의 상태값 Cx를 업데이트한다.
[수학식 5]
여기에서 xcont(k)는 마이크로 입력된 k번째 랜덤 소음값을 의미하고, Cx는 C(z) 블록(204)의 상태값을 의미한다.
[수학식 6]
여기에서 Cy는 조정된 제어신호 가중치를 적용한 출력값을 의미하고, Cw는 조정된 제어신호의 가중치를 의미한다.
이때, Cy는 제어신호로 출력되면서 소음과 상쇄되고, 소음을 상쇄시키고 남은 잔여 소음이 다시 마이크를 통해 입력되어 오차를 보정하게 된다.
이어서, 수학식 5의 C(z) 블록(204)의 상태값을 수학식 7을 이용하여 S블록의 첫번째 상태값으로 업데이트한다.
[수학식 7]
여기에서 Sx는 S(z) 블록(203)의 상태값을 의미한다.
다음으로, 탑승 정보의 탑승자 위치값 p에 따라 생성된 2차 경로 데이터를 적용한 조합식을 계산한다. 탑승자 위치 후보군에 따른 수학식8이 수행된다.
[수학식 8]
이어서, 수학식 7에 의해 업데이트된 S(z) 블록(203)의 상태값과, 수학식 8에 의한 2차 경로 필터 가중치를 이용하여 P(z) 블록(205)의 k번째 랜덤 소음의 측정값과 비교한다. 수학식 9에 의한 감산식이 수행된다.
[수학식 9]
여기에서 yd(k)는 P(z) 블록(205)의 k번째 랜덤 소음의 측정값을 의미하고, econt(k)는 잔여 소음의 계산값을 의미한다.
이어서, FxLMS 필터(202)에서 수학식 10에 의해 k번째 랜덤 소음의 입력값 xcont(k)이 FxLMS 필터(202)의 상태값으로 업데이트된다.
[수학식 10]
여기에서 Shx는 FxLMS 필터(202)의 상태값이다.
이어서, FxLMS 필터(202)에서 수학식 11에 의해 FxLMS 필터(202)의 상태값이 계산되어 업데이트 된다.
[수학식 11]
여기에서 Xhx는 FxLMS 필터(202)의 상태값을 의미한다.
다음으로, C(z) 블록(204)에서 수학식 12에 의해 제어신호의 가중치가 보정되어 다음 차수로의 갱신이 수행된다.
[수학식 12]
여기에서 mu는 학습주기(learning rate)를 의미하고, Cw는 제어신호의 가중치를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치(100)의 소음 수집부(110), 탑승정보 생성부(120), 제어신호 생성부(130) 및 제어신호 출력부(140)는 메모리(미도시) 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서(미도시)로 구성될 수 있다 .
여기에서, 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치(100)에서 수행되는 능동 소음 제어방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어장치(100)의 능동 소음 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조한 능동 소음 제어방법은, 우선 소음원으로부터 발생된 소음을 수집한다(S110).
다음으로, 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성한다(S120).
이어서 단계 S110의 소음정보와 단계 S120의 탑승정보를 기반으로 능동 소음 제어 알고리즘을 이용한 제어신호를 생성한다(S130).
마지막으로, 제어신호를 출력하고 잔여 소음을 피드백 시킨다(S140).
도 4의 단계 S130의 제어신호 생성단계에서 수행하는 능동 소음 제어 알고리즘에는 제 1 보정단계와 제 2 및 제 3 보정단계가 있다.
도 5는 능동 소음 제어 알고리즘의 제 1 보정단계를 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 제 2 및 제 3 보정단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어방법의 제 1 보정단계는 먼저 Sh(z) 블록(201)의 상태값을 업데이트 한다(S1301).
이때, 업데이트 되는 상태값으로 실제 소음의 입력값이 이용된다.
이어서, Sh(z) 블록(201)에서 FxLMS 필터(202)의 가중치를 적용한 출력을 계산한다(S1302).
이때, 도 4를 참조하면 단계 S1304의 결과값이 단계 S1303에 반영되므로 출력값을 입력으로 피드백 시켜서 오차를 보정하게 된다.
다시 도 5를 참조하면, p(z) 블록(205)에서 출력되는 k번째 소음 신호의 측정값과 단계 S1302에서 계산한 출력값을 비교한다(S1303).
마지막으로, 단계 S1303의 결과값과 현재 상태값 Shx를 이용하여 FxLMS 필터(202)의 가중치 Shw를 보정하게 된다(S1304).
이상의 과정을 거친 제 1 보정단계는, 실제 소음의 입력값과 측정값의 오차를 보정하기 위한 과정을 수행한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 소음 제어방법의 제 2 및 제 3 보정단계는 먼저 C(z) 블록(204)의 상태값 Cx를 업데이트 한다(S1305).
이때, C(z) 블록(204)의 상태값에는 k번째 랜덤 노이즈 xcont(k)값이 순차적으로 삽입되므로, 실제 소음의 입력값이 입력되게 된다.
다음으로, C(z) 블록(204)에서 제어신호의 가중치를 적용한 출력을 계산한다(S1306).
이어서, 단계 S1306에서 계산한 출력이 S(z) 블록(203)의 상태값 Cx에 업데이트된다(S1307).
이때, S(z) 블록(203)의 상태값 Cx는 2차 경로 데이터 적용을 위한 가변수(dummy state)로 생성된다.
다음으로, 2차 경로 필터(206)의 가중치를 계산한다(S1308).
한편, 단계 S1308에서 적용되는 구체적인 내용은 상술한 도 3 및 수학식 9에서 설명하였으므로, 이하 생략하도록 한다.
이어서, 단계 S1306 에서 계산한 출력값 Cy를 측정값 yd(k)에서 빼줌으로써 잔여 소음 econt(k)을 계산한다(S1309).
다음으로, S1309 단계에서 계산한 잔여 소음이 다시 마이크로 입력 됨에 따라 발생하는 실제 소음의 입력값과 측정값의 오차를 보정하기 위하여 Sh(z) 블록(201)의 상태값 Shx에 k번째 랜덤 소음의 입력값 xcont(k)을 업데이트 해준다(S1310).
다음으로, 단계 S1310에서 업데이트된 Sh(z) 블록(201)의 상태값 Shx와, 단계 S1304에서 보정한 FxLMS 필터(202)의 가중치 Shw를 이용하여 FxLMS 필터(202)의 필터값 Xhx를 계산하고 이를 업데이트 해준다(S1311).
최종적으로, 단계 S1311에서 업데이트된 필터값 Xhx과 단계 S1309에서 계산된 잔여 소음 econt(k)를 이용하여 제어신호의 가중치 Cw를 보정하게 된다(S1312).
이상의 과정을 거친 제 2 및 제 3 보정단계는, 실제 소음의 입력값과 측정값의 오차를 보정함과 동시에 소음을 제어하기 위한 제어 소음을 출력하고, 계산된 잔여 소음의 오차를 보정함으로써 제어 신호의 오차를 보정하는 과정을 수행한다.
이때, 소음을 제어하기 위한 소음신호의 가중치에는, 탑승 정보에 대응하는 2차 경로 필터(206)의 가중치 Sw가 반영되므로 탑승자의 위치 변화에 따른 능동적인 대응이 가능해짐으로써 소음 저감 효과를 증대시킨다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 능동 소음 제어장치 110 : 소음 수집부
120 : 탑승정보 생성부 130 : 제어신호 생성부
140 : 제어신호 출력부 201 : Sh(z) 블록
202 : FxLMS 필터 203 : S(z) 블록
204 : C(z) 블록 205 : P(z) 블록
206 : 2차 경로 필터

Claims (12)

  1. 차량의 소음 제어를 위한 능동 소음 제어장치에 있어서,
    소음원으로부터 발생된 소음을 수집하는 소음 수집부,
    상기 차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승위치를 포함하는 탑승정보를 생성하는 탑승정보 생성부,
    수집된 소음정보와 상기 탑승정보를 기반으로 능동 소음 제어 알고리즘을 이용하여 상기 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부 및
    상기 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부를 포함하되,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 소음정보의 실제 입력값과 마이크의 측정값을 비교하는 제 1 보정단계로 상기 능동 소음 제어 알고리즘의 FxLMS 필터의 가중치를 보정하고,
    상기 탑승정보와 2차 경로 필터를 이용하는 제 2 보정단계로 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하고,
    상기 보정된 FxLMS 필터의 가중치와 상기 보정된 2차 경로 필터의 가중치를 이용하는 제 3 보정단계로 상기 제어신호의 가중치를 보정하는 능동 소음 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탑승정보 생성부는 카메라를 통해 촬영된 영상 정보와 시트포지션(Seat Position) 정보를 이용하여 상기 탑승정보를 생성하는 것인 능동 소음 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는 상기 제어신호를 생성하기 위해 상기 능동 소음 제어 알고리즘으로 FxLMS 알고리즘을 사용하되,
    상기 탑승정보를 기반으로 상기 FxLMS의 2차 경로의 특성을 능동적으로 변화시키기 위해 미리 생성된 상기 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 선택함으로써 2차 경로 필터의 가중치로 사용하는 것인 능동 소음 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 2차 경로 데이터는 상기 탑승자의 청음영역 후보 위치마다 설치된 마이크를 통해 측정됨에 따라, 상기 제어신호가 상기 소음정보의 역위상에 수렴되도록 생성된 것인 능동 소음 제어장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는 상기 FxLMS 필터를 이용하여 k번째 소음의 입력값과 상기 FxLMS 필터의 가중치의 곱과, 상기 k번째 소음의 측정값과의 차이에 기초하여 상기 FxLMS 필터의 가중치를 보정하는 제 1 보정단계를 수행하는 것인 능동 소음 제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는 상기 2차 경로 필터를 이용하여 상기 탑승정보에 포함된 탑승자 위치정보와 상기 위치정보에 따라 생성된 상기 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 상기 2차 경로 필터의 가중치를 선택하고,
    상기 선택에는 탑승자 위치 후보군이 적용되어 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하는 제 2 보정단계를 수행하는 것인 능동 소음 제어장치.
  9. 삭제
  10. 소음원으로부터 발생된 소음을 수집하는 단계;
    차량에 탑승 중인 탑승자의 수와 탑승 위치를 포함하는 탑승정보를 생성하는 단계;
    수집된 소음정보와 상기 탑승정보를 기반으로 능동 소음 제어 알고리즘을 이용하여 상기 소음의 역위상을 가지는 제어신호를 생성하는 단계 및
    상기 제어신호를 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 제어신호를 생성하는 단계는,
    상기 소음정보의 실제 입력값과 마이크의 측정값을 비교하여 FxLMS 필터의 가중치를 보정하는 단계;
    상기 탑승정보와 2차 경로 필터를 이용하여 상기 2차 경로 필터의 가중치를 보정하는 단계 및
    상기 보정된 FxLMS 필터의 가중치와 상기 보정된 2차 경로 필터의 가중치를 기반으로 상기 제어신호의 가중치를 보정하는 단계를 포함하는 능동 소음 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어신호를 생성하는 단계는 능동 소음 제어 알고리즘으로FxLMS를 이용하되,
    미리 생성된 2차 경로 데이터 중 하나 이상을 조합하여 선택함으로써 2차 경로 필터의 가중치로 사용하는 능동 소음 제어방법.
  12. 삭제
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