KR20050026130A - 차량의 소음원 위치 추적 제어방법 - Google Patents

차량의 소음원 위치 추적 제어방법 Download PDF

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KR20050026130A
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강건구
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현대자동차주식회사
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions

Abstract

본 발명은 차량의 엔진 룸 및 실내에서 잡소리와 같은 소음이 발생하는 위치를 용이하게 찾을 수 있는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법에 관한 것으로, 다중 채널 마이크가 위치한 각각의 지점에서 스캔 과정을 통해 발생하는 소음의 고유 주파수를 찾아내는 단계와; 필터링 과정을 통해 미리 설정된 특정 주파수를 갖는 소음만을 선택하는 단계와; 상기 선택된 특정 주파수를 갖는 소음의 세기를 비교하는 단계와; 상기 비교된 소음의 세기를 계산하여 음원의 위치를 화면에 표시해주는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

차량의 소음원 위치 추적 제어방법{A SOUND SOURCE SITUATION CHASE CONTROL METHOD OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 소음원 위치 추적 제어방법에 관한 것이다.
종래의 기술에 따른 소음원 위치 추적장치는 단순히 발생하는 음을 증폭시키는 청진기형식으로 헤드폰을 귀에 대고, 마이크 부분을 여기저기 변화시켜 위치시켜가면서 소음이 발생하는 위치를 찾는 장치이다.
이와 같은 이유로 엔진 소음이 매우 크게 들리는 엔진 룸과 같은 곳에서는 엔진 소음도 함께 증폭되기 때문에 사용이 곤란하며, 소음이 발생하는 위치를 찾아주는 것이 아닌 정비하는 이가 일일이 위치를 찍어가면서 소음이 발생하는 위치를 찾아야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 차량의 엔진 룸 및 실내에서 잡소리와 같은 소음이 발생하는 위치를 용이하게 찾을 수 있는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 소음원 위치 추적 제어방법에 있어서, 다중 채널 마이크가 위치한 각각의 지점에서 스캔 과정을 통해 발생하는 소음의 고유 주파수를 찾아내는 단계와; 필터링 과정을 통해 미리 설정된 특정 주파수를 갖는 소음만을 선택하는 단계와; 상기 선택된 특정 주파수를 갖는 소음의 세기를 비교하는 단계와; 상기 비교된 소음의 세기를 계산하여 음원의 위치를 화면에 표시해주는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 구현하기 위한 시스템 구성을 도시한 도면이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 구현하기 위한 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 다중채널 마이크(110)(MIC 4CH), 앰프(120)(Amplifier) 및 필터(130)(Filter), 디에스피 모듈(140)(DSP Module)(엔코딩, 디코딩수행), 엘시디 구동 드라이버(150)(LCD Driver) 및 엘시디 패널(160)(LCD Panel), 채널 선택 스위치(170)(CH. Selection S/W), 필터링되는 주파수 선택 스위치(180)(Filter CONT. S/W), 엘시디 모드 선택 스위치(190)(LCD Mode S/W), 제어부(100)(마이크로 컨트롤러 ; Micro Controller)등을 포함하여 구성한다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템은 다음과 같은 다이어그램으로 동작한다.
먼저, 마이크(110)를 채널별로 장착한다.
이때 간섭음을 차단하기 위해 접시형 방음커버를 입힌다.
그리고, 동작 채널을 선택한다.
이어서, 필터(130)의 중심 주파수를 변화시켜 가면서 소음이 들리는 특정 주파수를 선택한다.
그리고, 서치(Search) 스위치를 눌러 위치계산을 한다.
위치 계산을 한 후 엘시디 패널(160)의 평면에 그 위치를 표시해 준다.
소음원을 찾고자 하는 영역을 1차원의 경우는 직선형으로, 2차원의 경우는 사각형의 모양으로 마이크(110)를 장착하고, 몇 개의 채널을 사용하여 소음원을 찾아낼지를 선택한다.
이때는 선택 영역에서 발생하는 모음 소리의 파형이 엘시디 패널(160)을 통해서 영상이 출력되고 헤드폰을 통해서 소리가 출력된다.
최초 0Hz부터 임의로 선택된 밴드폭(Band Width) 만큼씩 중심 주파수를 옮겨가면서 반복한다.
이때 엘시디 패널(160)은 해당 주파수 부분만의 파형을 출력하고, 엘시디 모드 선택 스위치(190)가 눌릴 때마다 시간 영역에서의 파형과 주파수 영역에서의 파형을 번갈아 가며 보여주게 된다.
이 과정을 반복하면서 특정 소음이 들리는 영역에서의 주파수가 그 소음의 중심 주파수가 된다.
이제 서치 스위치를 눌러 각 채널로 들어오는 음량의 크기를 비교 계산하고, 엘시디 패널(160)을 1차원 또는 2차원에서의 위치 출력과 같이 출력해 준다.
본 발명의 실시예는 발생하는 소리에 대하여 필터링 과정을 통해 특정 주파수를 갖는 소음만을 선택하고 이를 수학적 계산을 통해 현재 선택된 주파수를 갖는 특정 음원의 위치를 찾아 화면에 표시해주기 때문에 그 위치를 가시적으로 표현해 준다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법은 다음과 같다.
도 2는 필터(130)의 주파수를 변경해 가면서 소음의 주파수를 찾는 알고리즘이며, 도 3은 소음원 주파수 탐색과정의 엘시디 패널(160)의 동작 다이어그램이고, 도 4는 서치 스위치에 의한 계산 알고리즘이다.
먼저, 스캔 과정을 통해 발생하는 소음의 고유 주파수를 찾아낸다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법은 다중 채널 마이크(110)가 위치한 각각의 지점에서 스캔 과정을 통해 발생하는 소음의 고유 주파수를 찾아낸다.
도 2를 참조하여 예를 들면, 제어부(100)는 주파수 f0=0, 밴드폭(w)의 입력을 확인한다(S210).
이어서, 제어부(100)는 (S212)으로 진행하여 주파수 증가 키가 입력되는가를 확인한다.
만약, 주파수 증가 키가 입력되면, 제어부(100)는 (S214)으로 진행하여 주파수를 f0=f0+w으로 계산한다.
한편, 전술한 (S212)에서 주파수 증가 키가 입력되지 않으면 제어부(100)는 (S216)으로 진행하여 주파수 감소 키가 입력되는가를 확인한다.
만약, 주파수 감소 키가 입력되면, 제어부(100)는 (S218)으로 진행하여 주파수가 f0=0인가를 확인한다.
전술한 (S218)에서 주파수가 0이 아니면 제어부(100)는 (S220)으로 진행하여 주파수를 f0=f0-w으로 계산한다.
한편, 전술한 (S216)에서 주파수 감소 키가 입력되지 않으면 제어부(100)는 (S222)으로 진행하여 서치 키가 입력되는 가를 확인한다.
만약, 서치 키가 입력되면 계산을 시작한다.
그리고, 필터링 과정을 통해 찾아낸 주파수만을 갖는 음원만을 들려준다.
즉, 필터링 과정을 통해 미리 설정된 특정 주파수를 갖는 소음만을 선택한다.
특정 주파수를 갖는 소음을 선택하는 것은 앰프(120)(Amplifier) 및 필터(130)(가변 대역 필터)로 필터링하고, 엔코딩 및 디코딩 수행을 하는 디에스피 모듈(140)(DSP Module)을 통해 0Hz부터 임의로 선택된 밴드폭(Band Width) 만큼씩 필터(130)의 중심 주파수를 변화시켜 가면서 소음이 들리는 특정 주파수를 선택한다.
여기서, 특정 소음이 들리는 영역에서의 주파수를 그 소음의 중심 주파수로 설정한다.
이어서, 각 채널에서 들어오는 특정음의 세기(강도)를 계산하고, 비교한다.
그리고, 비교된 세기를 계산하여 음원의 위치를 찾아내고, 음원의 위치를 화면에 표시해준다.
음원의 위치를 화면에 표시하는 것은 해당 주파수 부분만의 파형을 엘시디 패널(160)을 통해 출력하고, 엘시디 모드 선택 스위치(190)가 눌릴 때마다 시간 영역에서의 파형과 주파수 영역에서의 파형을 번갈아 가며 표시한다(S310~S316).
일반적인 음파는 변형된 정현파(Sinusoidal wave)의 합으로 표현된다.
정현파는 고유의 주파수 성분을 갖는다.
따라서 일반적인 음파는 즉, 푸리에 변환을 통해 여러 개의 중심 주파수를 갖는 성분들의 결합으로 나타낼 수 있다.
이러한 음파를 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)로 특정 주파수를 갖는 부분 구간으로 분리해 낼 수 있다.
또한 음파는 공간상에서 지수의 역수에 비례하여 감소한다.
따라서 본 발명의 실시예는 이러한 음파가 공간상에서 감소하는 특징을 이용하여 마이크(110)가 위치한 두 지점, a1지점과 a2지점에서의 필터링을 거친 특정 주파수를 갖는 음파의 크기를 비교하여 그 위치를 찾아낸다.
도 4를 참조하여 예를 들면, 첫 번째 채널의 마이크가 위치한 지점을 a1, 그곳에서의 음파의 크기를 A1, 두 번째 채널의 마이크가 위치한 지점을 a2, 그곳에서의 음파의 크기를 A2라고 하고, 소음원의 미지의 위치를 t라고 가정한다(S410, S412).
필터(130)의 중심 주파수를 f0(=1/w0)라고 하면 음파는 y(x)로 표현할 수 있다.
소음원의 위치 t에 관하여 정리하면 다음과 같이 계산된다.
즉, 조작자가 선택한 임의의 구간 [a1, a2] 사이에서 소음원의 위치 t를 계산해 낼 수 있다(S414~S420).
위의 계산은 두 개의 채널을 사용하여 일직선상에 위치한 소음원을 찾아내었다.
이러한 개념을 확정하여 2차원 평면상에서 소음원의 위치를 계산해 낼 수 있으며 3차원 공간까지의 확장이 가능하다.
참고적으로, 엘시디 패널(160)의 화면은 시간 영역과 주파수 영역을 모드 키의 동작에 따라 전환되며 무한 루프를 형성한다.
엘시디 패널(160)은 인터럽트 대기중이며 서치 키가 눌리면 인터럽트가 걸려 동작을 멈추고 화면에 좌표 평면(2차원 경우)과 계산에 의한 소음원의 위치를 표시해 준다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 제어부(100)를 마이크로 컨트롤러와 같은 하드웨어로 구현했지만, 이를 Hi-DS와 같은 고급 장비에 인터페이스를 이용해 데이터를 받아들여 각각의 알고리즘을 프로그램으로 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법은 조작자가 임의로 지정(선택)한 구간 내에서 채널마다 위치한 마이크를 통해 들어온 소리들 중에서 소음만을 필터링하여 소음의 특정 주파수를 찾아내고, 이를 이용해 지정된 구간 내에서 발생하는 음의 강도를 비교 계산하여 그 소음원의 위치를 용이하게 찾아낼 수 있으며, 소음이나 진동 등과 같은 소비자의 높은 수준의 요구에 대응할 수 있다.
또한 소음원의 위치를 찾기 위해 여기저기 임의의 위치를 탐색하지 않아도 되며, 소음원의 위치를 보다 쉽고 빠르게 찾아내어 차량 정비시 소음원을 찾아내는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 구현하기 위한 시스템 구성도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 소음원 위치 추적 제어방법을 도시한 흐름도.

Claims (4)

  1. 차량의 소음원 위치 추적 제어방법에 있어서,
    다중 채널 마이크가 위치한 각각의 지점에서 스캔 과정을 통해 발생하는 소음의 고유 주파수를 찾아내는 단계와;
    필터링 과정을 통해 미리 설정된 특정 주파수를 갖는 소음만을 선택하는 단계와;
    상기 선택된 특정 주파수를 갖는 소음의 세기를 비교하는 단계와;
    상기 비교된 소음의 세기를 계산하여 음원의 위치를 화면에 표시해주는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 특정 주파수를 갖는 소음을 선택하는 단계는 앰프 (Amplifier) 및 필터(Filter)로 필터링하고, 엔코딩 및 디코딩 수행을 하는 디에스피 모듈(DSP Module)을 통해 0Hz부터 임의로 선택된 밴드폭(Band Width) 만큼씩 필터의 중심 주파수를 변화시켜 가면서 소음이 들리는 특정 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 특정 소음이 들리는 영역에서의 주파수를 그 소음의 중심 주파수로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 음원의 위치를 화면에 표시하는 단계는 해당 주파수 부분만의 파형을 엘시디 패널을 통해 출력하고, 엘시디 모드 선택 스위치가 눌릴 때마다 시간 영역에서의 파형과 주파수 영역에서의 파형을 번갈아 가며 표시하는 것을 특징으로 하는 차량의 소음원 위치 추적 제어방법.
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