DE4446816A1

DE4446816A1 - System und Verfahren zum Unterdrücken von Fahrzeuginenngeräuschen

Info

Publication number: DE4446816A1
Application number: DE4446816A
Authority: DE
Inventors: Manpei Tamamura; Hiroshi Iidaka; Eiji Shibata
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: GB9426219D0; DE4446816C2; GB2285364A; JP3419865B2; JPH07199961A; GB2285364B; US5553154A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Unterdrücken von Geräuschen im Fahrgastraum eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb, wobei zwangsweise ein Ton von einer Tonquelle erzeugt wird, um das Fahrzeuginnen geräusch zu kompensieren, und insbesondere ein Geräusch unterdrückungssystem zum Unterdrücken eines periodisch er zeugten Geräuschs.

Es wurden verschiedene Verfahren zum Unterdrücken eines Rauschtons im Fahrgastraum vorgeschlagen, wobei durch eine im Fahrgastraum angeordnete Tonquelle ein Kompensationston mit der gleichen Amplitude wie diejenige des Rauschtons und mit einer bezüglich des Rauschtons entgegengesetzten Phase erzeugt wird.

Von diesen herkömmlichen Verfahren wird in der JP-A-3- 178846 das folgende Verfahren beschrieben.

Nachstehend wird Bezug genommen auf die Fig. 9 bis 11, wobei Fig. 9 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Ge räuschunterdrückungssystems darstellt. Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm des adaptiven Filterabschnitts und des Ab griffwertaktualisierungsabschnitts des herkömmlichen Sy stems. Fig. 11 zeigt ferner ein Blockdiagramm des herkömmli chen Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitts. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Geräuschquelle, 11 eine Abtast- oder Aufnahmeschaltung, die Bezugszeichen 12 und 16 bezeichnen Analog/Digital- (A/D-) Wandler, das Be zugszeichen 13 bezeichnet einen Digital/Analog- (D/A-) Wand ler, 14 einen Lautsprecher, 7 ein adaptives Filter, 8 einen Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitt und 9 einen Ab griffwertaktualisierungsabschnitt.

Ein Mikrophon 15 ist an einer Position angeordnet, an der ein Rauschton unterdrückt werden soll. Das adaptive Fil ter 7 korrigiert ein Fehlersignal e(t), d. h. eine Differenz zwischen einem durch die Aufnahmeschaltung 11 aufgenommenen Rauschsignal und einem dem Mikrophon 15 zugeführten Rauschton, wobei das korrigierte Signal wird durch den Laut sprecher 14 übertragen wird. Daraufhin erzeugt das Signal, das das Mikrophon 15 erreicht, ein Signal mit der gleichen Amplitude wie der Rauschton von der Geräuschquelle 10 und mit einer bezüglich des Rauschtons entgegengesetzten Phase.

Das adaptive Filter 7 von Fig. 10 ist ein digitales Filter, das aus Verzögerungsleitungen mit Abgriffen gebildet wird. D.h., durch Zuführen eines Ausgangssignals von der Ab tastschaltung 11 zum adaptiven Filter 7 kann die Übertra gungskennlinie des Filters derart festgelegt werden, daß ein Schalldruck und eine Wellenform an der Position des Mikro phons 15 entgegengesetzt sind. Diese Adaption wird im Abgriffwertaktualisierungsabschnitt 9 durchgeführt.

Weil die Kompensationsübertragungskenngrößen durch eine Zeitverzögerung, eine Bandbegrenzung oder ähnliches beein flußt werden, während ein Signal vom adaptiven Filter 7 er zeugt wird und über einen D/A-Wandler 13 und den Laut sprecher 14 das Mikrophon 15 erreicht, wirkt der Übertra gungskenngrößenkompensationsabschnitt 8 zum Kompensieren dieser Einflüsse und zum Übertragen eines kompensierten Si gnals mit der gleichen Amplitude wie das Signal von der Ge räuschquelle 10 und mit einer bezüglich dieses Signals ent gegengesetzten Phase zum Abgriffwertaktualisierungsabschnitt 9.

Dieser Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitt kann außerdem aus digitalen Filtern mit Verzögerungsleitun gen mit Abgriffen gebildet werden. Fig. 11 zeigt ein schema tisches Diagramm eines Aufbaus des Übertragungskenngrößen kompensationsabschnitts 8. Die Bezugszeichen 80-1 bis 80-J bezeichnen Verzögerungselemente zum zeitlichen Steuern von den A/D-Wandlern 12 und 16 zugeführten Abtastimpulsen. Die Bezugszeichen 81-0 bis 81-J bezeichnen Abgriffwerte, mit denen ein Ausgangswert des Verzögerungselements multi pliziert wird, woraufhin der multiplizierte Ausgangswert ausgegeben wird.

Wenn der Ausgangswert des A/D-Wandlers 12 zum Zeitpunkt t = t_n x(n) und zum Zeitpunkt t = t_n+1 x(n+1) beträgt und ferner <i = 1, 3<Σ x_i = x₁ + x₂ + x₃ ist, wird das Kompen sationssignal C(n) vom Übertragungskenngrößenkompen sationsabschnitt 8 dargestellt durch:

C(n) = <i = 0, J<Σ x(n-i) C_i (1)

Das adaptive Filter 7 weist Verzögerungselemente 70-1 bis 70-Z, Abgriffwerte 71-0 bis 71-Z und ein Addierglied 72 auf, wie in Fig. 10 dargestellt. Das Verzögerungselement 70 steuert zeitlich die dem A/D-Wandler 12 zugeführten Abtast impulse.

Daher wird das Ausgangssignal y(n) des adaptiven Fil ters dargestellt durch:

y(n) = <i = 0, Z<Σ x(n - i) W_i(n) (2)

y(n) wird im D/A-Wandler 13 in ein analoges Signal umge wandelt und an den Lautsprecher 14 übertragen.

Die Abgriffwerte W₀(n) bis W_Z(n) des adaptiven Filters 7 werden jedesmal, wenn der Abtastimpuls erzeugt wird, im Abgriffwertaktualisierungsabschnitt 9 aktualisiert. Wie in Fig. 10 dargestellt, weist der Abgriffwertaktualisierungsab schnitt 9 Multiplizierer 90, 91 und 92 sowie ein Addierglied 93 auf.

Zunächst wird dem Verzögerungselement 90 das Ausgangs signal C(n) vom Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitt 8 zugeführt und übertragen, nachdem das Signal für eine dem Abtastimpulsintervall gleiche Zeitdauer verzögert wurde.

Ferner wird das Ausgangssignal e(t) vom Mikrophon 15 im Mul tiplizierer 91 mit einem Wert α multipliziert, nachdem es im A/D-Wandler 16 in einen digitalen Wert umgewandelt wurde. Dieser Wert α ist gemäß einer Schleifenkenngröße des adapti ven Steuerungssystems vorgegeben.

Anschließend wird der aktualisierte Wert W(n + 1) be züglich jedem der Abgriffwerte des adaptiven Filters 7 be rechnet. Nachstehend wird der Fall beschrieben, bei dem der Abgriffwert W₀(n) des Abgriffs 71-0 auf den Wert W₀(n + 1) aktualisiert wird, um die Beschreibung zu vereinfachen. Im Multiplizierer 92-0 wird das Ausgangssignal des Multiplizie rers 91 mit dem Ausgangswert C(n) des Übertragungs kenngrößenkompensationsabschnitts 8 multipliziert. Im Ad dierglied 93-0 wird der Ausgangswert des Multiplizierers 92-0 vom Abgriffwert W₀(n) zum Zeitpunkt t = t_n subtrahiert und das Ergebnis der Subtraktion wird in einen Abgriffwert W₀(n + 1) zum nächsten Zeitpunkt t = t_n+1 aktualisiert. D.h.:

W₀(n + 1) = W₀(n) - αC(n)e(n) (3)

Außerdem werden die anderen Abgriffwerte W_i folgender maßen aktualisiert:

W_i(n + 1) = W_i(n) - αC(n - i)e(n) (4)

Wie vorstehend beschrieben, wird im herkömmlichen Ge räuschunterdrückungssystem, indem ein von einer Geräusch quelle aufgenommenes Rauschsignal das adaptive Filter durch läuft, durch den Lautsprecher 14 ein Ton mit der gleichen Amplitude wie der Rauschton und mit einer bezüglich des Rauschtons entgegengesetzten Phase erzeugt, um das Geräusch in der Nähe des Mikrophons zu unterdrücken.

Daher ist die Anzahl der Multiplikationen, die im adap tiven Filter ausgeführt werden müssen, und die Anzahl der Additionen der Anzahl von Abgriffen im Abgriffwertaktuali sierungsabschnitt gleich.

Wenn diese Multiplikationen und Additionen durch unab hängige Multiplizierter und Addierglieder ausgeführt werden, wird der Aufbau des Systems sehr kompliziert, weshalb diese Berechnungen normalerweise durch einen Prozessor ausgeführt werden. Wenn ein Prozessor verwendet wird, um in einem In tervall eines Abtastimpulses eine der Anzahl der Abgriffe entsprechende Anzahl von Multiplikationen bzw. Additionen auszuführen, ist jedoch ein teurer Hochgeschwindigkeitspro zessor erforderlich.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug-Innengeräuschunterdrückungssystem mit einem sehr einfachen Aufbau bereitzustellen.

Bevor die Einrichtungen beschrieben werden, aus denen die vorliegende Erfindung aufgebaut ist, wird nachstehend das Prinzip der Erfindung erläutert.

Herkömmlich wird das dem adaptiven Filter zuzuführende Signal von der Geräuschquelle aufgenommen, deren Spektrum einem einem Mikrophon zuzuführenden Rauschton ähnlich ist. Es ist jedoch nicht notwendig ein Signal zuzuführen, das ein ähnliches Spektrum aufweist wie der Rauschton. Es kann ein beliebiges Signal verwendet werden, wenn das Spektrum des Rauschtons darin enthalten ist. D.h., wenn das Spektrum des Rauschtons im Signal enthalten ist, kann durch Ändern der Filterkennlinie die gleiche Wellenform wie diejenige des Rauschtons erzeugt werden.

Außerdem kann bezüglich des zyklischen (periodischen) Rauschtons eine geeignete Filterkennlinie erhalten werden, indem die Gesamtverzögerungszeit der Verzögerungsleitungen so eingestellt wird, daß sie einer Periode des Rauschtons gleich ist. D.h., Weil der Rauschton zyklisch ist, ist es möglich, daß ein Echosignal auf das Rauschsignal eines Zy klus durch die Periode des Rauschtons dividiert wird, wobei die dividierten Echosignale einander überlagert werden. D.h., hierbei kann ein Überlagerungsprinzip verwendet wer den.

Die vorliegende Erfindung basiert auf diesem Prinzip. Herkömmlich muß die in Gleichung (2) dargestellte Berechnung von y(n) für i = 0 bis i = Z ausgeführt werden. Bei der vor liegenden Erfindung muß andererseits die gleiche Berechnung bis i = I ("I"-te Abgriffstelle) ausgeführt werden, wobei die Verzögerungszeitdauer einer Rauschtonperiode gleich ist. Außerdem kann bezüglich der Aktualisierung des Abgriffwertes die in Gleichung (4) dargestellte Berechnung von W_i von i = 0 bis i = I ausgeführt werden.

Durch Zuführen eines mit der Periode des Rauschtons von der Geräuschquelle synchronisierten Impulses zum adaptiven Filter kann außerdem das Spektrum des Impulses ausreichend verbreitert werden, so daß es das gesamte Spektrum des Rauschtons enthält. Wenn die Amplitude x des Impulses auf "1" normalisiert wird, lautet Gleichung (2):

y(n) = <i = K₁, K₂< Σ W_i(n) (5)

wobei K₁ und K₂ Nummern des Verzögerungselements bezeichnen, wodurch dargestellt wird, daß Impulse vom Verzöge rungselement Nr. K₁ bis zum Verzögerungselement K₂ vorhanden sind.

Durch die vorstehende Gleichung kann, weil die Berech nung nur durch den Additionsprozeß ausgeführt wird, die Be rechnung vereinfacht werden. Wenn die Periode des Rauschtons sich ändert, d. h., wenn die Nummer I des Abgriffelements des adaptiven Filters geändert wird, können die durch die Ände rung der Abgriffnummer erzeugten Geräusche eliminiert wer den, indem für das adaptive Filter eine Filterkennlinie zum Begrenzen eines Hochfrequenzbereichs verwendet wird.

Es wird ein Fahrzeug-Innengeräuschunterdrückungssystem bereitgestellt mit: einer Synchronisierungsimpulserzeugungs einrichtung zum Erzeugen eines mit einer Periode des Ge räuschs synchronisierten Impulses zum Erzeugen des Signals vom adaptiven Filter und des Signals zum Kompensieren der Übertragungskenngröße, einer Impulsintervallerfassungsein richtung zum Erfassen eines Intervalls des durch die Syn chronisierungsimpulserzeugungseinrichtung erzeugten Impul ses, einer auf das Intervall von der Synchronisierungsim pulserzeugungseinrichtung ansprechenden Abgriffnummern schalteinrichtung zum Umschalten einer Abgriffnummer des ad aptiven Filters auf eine Abbruchabgriffnummer, die einer Verzögerungszeitdauer einer Verzögerungsleitung mit Abgriff für das adaptive Filter entspricht, um die Rechenzeiten durch das adaptive Filter zu verkürzen, eine Filterkoeffizientenspeichereinrichtung zum Speichern eines Filterkoeffizienten, um einen im Ausgangssignal des adapti ven Filters enthaltenen Hochfrequenzbereich zu begrenzen, eine Faltungseinrichtung zum Umwandeln des Filter koeffizienten durch einen Faltungsprozeß in den Abgriffwert des adaptiven Filters und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Faltungseinrichtung, wenn die Periode des Rauschtons sich ändert.

Im derart aufgebauten Fahrzeug-Innengeräuschunter drückungssystem erzeugt zunächst die Synchronisierungs impulserzeugungseinrichtung einen mit der Periode des Rauschtons synchronisierten Impuls und führt den Impuls der Übertragungskenngrößenkompensationseinrichtung zu. In der Impulsintervallerfassungseinrichtung wird das Intervall des durch die Synchronisierungsimpulserzeugungseinrichtung er zeugten Impulses erfaßt.

Anschließend bricht die Abgriffnummernschalteinrichtung bei einer Abgriffnummer ab und schaltet auf diese um, wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung mit Abgriff dem durch die Impulsintervallerfassungseinrichtung erfaßten Im pulsintervall gleich wird. Wenn festgestellt wird, daß das Intervall des Rauschtons sich verändert hat, weist die Steuereinrichtung die Faltungseinrichtung an, den in der Filterkoeffizientenspeichereinrichtung gespeicherten Filterkoeffizienten zum Begrenzen des Hochfrequenzbereichs auszulesen und den Filterkoeffizienten durch eine Faltungs operation in den Abgriffwert des adaptiven Filters umzuwan deln, wodurch bei der Änderung der Abgriffnummer erzeugte Geräusche eliminiert werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann, weil das erfindungsgemäße Geräuschunterdrückungssystem so aufgebaut ist, daß ein mit der Periode des Rauschtons synchronisierter Impuls erzeugt, der Impuls dem adaptiven Filter zugeführt und die Verzögerungsleitung bei der Abgriffnummer abgegrif fen wird, die der Periode der zugeführten Impulse gleich ist, die Anzahl der Berechnungen des adaptiven Filters we sentlich verringert und der Aufbau des Systems vereinfacht werden. Wenn die Abgriffnummer des adaptiven Filters gemäß der Änderung der Periode des Rauschtons geändert wird, kön nen, weil der Filterkoeffizient zum Begrenzen des Hochfre quenzbereichs durch eine Faltungsoperation in den Abgriff wert umgewandelt wird, durch die Änderung der Abgriffnummer erzeugte Geräuschtöne eliminiert werden, wenn die Ab griffnummer des adaptiven Filters geändert wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausfüh rungsform eines Abgriffnummernschaltabschnitts, eines ad aptiven Filters, eines Übertragungskenngrößenkompensations abschnitts und eines Abgriffwertaktualisierungsabschnitts;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bei spiels eines Abgriffwertes eines Übertragungskenngrößen kompensationsabschnitts;

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung eines Verzöge rungselements bezüglich eines zyklischen Impulses p(t);

Fig. 5 zeigt eine Abbildung zum Darstellen einer Be rechnung eines Ausgangswertes für ein adaptives Filter;

Fig. 6 zeigt eine Abbildung zum Darstellen einer Aktua lisierung eines adaptiven Filters;

Fig. 7 zeigt eine Abbildung zum Darstellen eines Fal tungsabschnitts einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 zeigt eine Abbildung zum Darstellen einer Funk tion eines Filters für eine Faltungsoperation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 zeigt ein schematisches Diagramm eines herkömm lichen Geräuschunterdrückungssystems;

Fig. 10 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines adapti ven Filters und eines Abgriffwertaktualisierungsabschnitts bei einem herkömmlichen System; und

Fig. 11 zeigt ein Diagramm eines herkömmlichen Übertra gungskenngrößenkompensationsabschnitts.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Synchro nisierungsimpulserzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines mit einer Periode eines Rauschtons von einer Geräuschquelle 10 synchronisierten Impulses. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Impulsintervallerfassungsschaltung zum Erfassen eines in der Synchronisierungsimpulserzeugungseinrichtung 1 erzeugten Im pulsintervalls. Bei dieser Ausführungsform wird das Impuls intervall durch Zählen einer Anzahl von Abtastimpulsen eines A/D-Wandlers 16 bestimmt.

Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Abgriffnummern schaltabschnitt zum Ausführen einer Schaltfunktion, so daß erreicht wird, daß die Abgriffnummer des adaptiven Filters 4 und die Anzahl der durch die Impulsintervall erfassungsschaltung 2 erfaßten Abtastimpulse gleich sind. Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Übertragungskenngrößen kompensationsabschnitt, 6 einen Abgriffwertaktualisierungs abschnitt, 13 einen D/A-Wandler, 14 einen Lautsprecher, 15 ein Mikrophon und 16 einen A/D-Wandler.

Außerdem bezeichnet das Bezugszeichen 17 einen Filter koeffizientenspeicherabschnitt zum Speichern eines Filterko effizienten zum Unterdrücken einer Hochfrequenzkomponente eines durch das adaptive Filter 4 erzeugten Signals und das Bezugszeichen 18 einen Faltungsabschnitt zum Umwandeln des im Filterkoeffizientenspeicherabschnitt 17 gespeicherten Filterkoeffizienten durch einen Faltungsprozeß in den Ab griffwert des adaptiven Filters 4. Ferner bezeichnet das Be zugszeichen 19 einen Steuerabschnitt zu Steuern des Fal tungsabschnitts 18.

Bei der Konstruktion des Systems wird die Frequenz des Abtastimpulses im voraus so festgelegt, daß sie größer ist als die doppelte maximale Frequenz, die in den vom Mikrophon 15 ausgegebenen Signalen enthalten ist.

Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird die Impuls breite des durch die Synthetisierungsimpulserzeugungs einrichtung 1 erzeugten Synthetisierungsimpulses p(t) so de finiert, daß sie 3 Abtastzeitdauern entspricht, und das durch die Impulsintervallerfassungsschaltung 2 erfaßte Im pulsintervall wird so definiert, daß es I Abtastungen ent spricht.

Nachstehend wird zunächst der Übertragungskenngrößen kompensationsabschnitt 5 beschrieben. Der Übertragungskenn größenkompensationsabschnitt 5 kann so aufgebaut sein, wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 11 als Beispiel eines her kömmlichen Systems beschrieben, wobei jedoch durch Austau schen eines Eingangssignals der Geräuschquelle durch ein Im pulssignal ein einfacherer Aufbau erhalten werden kann. D.h., wenn die Impulsbreite x auf "1" normalisiert wird, lautet Gleichung (1), weil nur die im Verzögerungselement vorhandenen Koeffizienten addiert werden müssen:

C(n) = <i = k, k - 2<Σ C_i (6)

wobei k die Nummer des Verzögerungselements ist, bei dem der erste Eingangsimpuls vorhanden ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Abgriffwert C_i ist bestimmt, wenn die Position des Lautsprechers 14, die Position des Mi krophons 15 und die Kenngröße des D/A-Wandlers 13 bestimmt sind. Wenn der erste Eingangsimpuls bei einer Abgriffnummer k vorhanden ist, wird die rechte Seite der Gleichung (6) im voraus berechnet, wobei der "k"-te Abgriffwert C0(k) gegeben ist durch:

C0(k) = <i = k, k - 2<Σ C_i (7)

wobei C_i = 0 ist, wenn i< 0 und i< J gilt.

Daher ist keine zusätzliche Addition erforderlich, wenn der Abgriffwert in der "k"-ten Adresse des Speichers gespei chert wird.

Nachstehend werden unter Bezug auf Fig. 2 die Arbeits weisen des Abgriffnummernschaltabschnitts 3, des adaptiven Filters 4, des Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitts 5 und des Abgriffwertaktualisierungsabschnitts 6 beschrie ben.

Der Übertragungskenngrößenkompensationsabschnitt 5 wird aus einem Speicher 51 gebildet, wobei in der "k"-ten Adresse des Speichers der Wert C0(k) von Gleichung (7) gespeichert wird.

Der Abgriffnummernschaltabschnitt 3 wird aus einer MOD(I)-Schaltung 31 gebildet. Der Abgriffwertaktuali sierungsabschnitt 6 wird aus einer Adressenerzeugungs schaltung 61, einem Addierglied 62, einer MOD(I)-Schaltung 63 und Multiplikationsschaltungen 64 und 65 gebildet. Außer dem wird das adaptive Filter aus einem Zähler 41, einer Adressenerzeugungsschaltung 43, einem Speicher 44 und einer Addierschaltung 45 gebildet. Der Zähler wird durch Differen zieren des in der Synthetisierungsimpulserzeugungsein richtung 1 erzeugten Impulses in einer Differentialschaltung 42 zurückgesetzt, und anschließend wird der Zählwert von 0 bis I-1 wieder hochgezählt. Die Adressenerzeugungsschaltung 43 erzeugt den Zählwert und Adressenwerte des Zählwertes -1 und -2 im Time-Sharing-Verfahren. Diese drei Adressen ent sprechen <i = K₁, K₂< in Gleichung (5).

Die MOD(I)-Schaltung 31 wandelt die in der Adressener zeugungsschaltung 43 erzeugten Daten in Modulo-I-Daten um und überträgt diese als eine Adresse des Speichers 44. D.h., wenn beispielsweise I = 30 ist, gibt die MOD(I)-Schaltung den Wert 0 aus, wenn der Datenwert 30 ist, den Wert 1, wenn der Datenwert 31 ist, den Wert -1, wenn der Datenwert 29 ist, und den Wert -2, wenn der Datenwert 28 ist.

Im Speicher 44 wird der der Adresse entsprechende Da tenwert (Abgriffwert) ausgelesen und wird ausgegeben, nach dem er in der Addierschaltung 45 addiert wurde. D.h., in der Addierschaltung 45 wird eine Addition gemäß Gleichung (5) ausgeführt, woraufhin y(n) ausgegeben wird.

Bei der Berechnung des Ausgangswertes y(n) im adaptiven Filter 4 gemäß einem Beispiel des in Fig. 10 dargestellten herkömmlichen Verfahrens, wird der Synchronisierungsimpuls p(t) von der Synchronisierungsimpulserzeugungsschaltung 1 dem Verzögerungselement 70 zugeführt. Fig. 4 zeigt einen Zu stand, bei dem der Synchronisierungsimpuls p(t) das Verzöge rungselement 70 durchläuft. In der Abbildung bezeichnet die horizontale Achse Elementnummern, und die vertikale Achse bezeichnet einen Synchronisierungsimpuls p(t) mit drei Ab tastbreiten, wie vorstehend beschrieben.

Der Zählwert des in Fig. 2 dargestellten Zählers 41 entspricht der im ersten Impuls des in Fig. 4 dargestellten Synchronisierungsimpulses p(t) existierenden Elementnummer k. Die Adressenerzeugungsschaltung 43 erzeugt basierend auf dem Wert k die Adressenwerte k, k-1 und k-2.

Daher wird, wie in Fig. 5 dargestellt, der von der Ad dierschaltung 45 ausgegebene Ausgangswert y(n) durch Addie ren der Abgriffwerte von W_k bis W_k-2 gebildet, nachdem die Berechnung bei W_I beendet wurde. Wenn die Addierschaltung 45 die Berechnung von y(n) beendet, wird damit begonnen, die im Speicher 44 gespeicherten Abgriffwerte zu aktualisieren.

Wenn der vom Zähler 41 ausgegebene Zählwert geändert wird, erzeugt die Adressenerzeugungsschaltung 61 durch ein Time-Sharing-Verfahren die der Adresse k entsprechenden Adressensignale von 0 bis J, wie in Gleichung (7) darge stellt.

Die Übertragungskenngröße HC_k wird durch das von der Adressenerzeugungsschaltung 61 erzeugte Adressensignal aus dem Speicher 51 ausgelesen und dem Multiplizierer 65 zuge führt, wodurch das Ausgangssignal µ · e(n) · C0(k) erhalten wird.

Andererseits wird das durch die Adressenerzeugungs schaltung 61 erzeugte Adressensignal im Addierglied 62 vom Zählwert des Zählers 41 subtrahiert und der MOD(I)-Schaltung 63 zugeführt. Das Ausgangssignal der MOD(I)-Schaltung 63 wird dem Speicher 44 als ein Adressensignal zugeführt. Dar aufhin wird aus dem Speicher der Abgriffwert W_k(n) ausgele sen und der Addierschaltung 66 zugeführt.

In der Addierschaltung 66 wird der Abgriffwert W_k(n) vom Ausgangssignal von der Multiplikationsschaltung 65 sub trahiert.

W_k(n + 1) = W_k(n) - µ · e(n) · C0(k) (9)

D.h., der Abgriffwert W_k(n+1) wird im Speicher 44 bei der Adresse k gespeichert, wodurch der Abgriffwert aktuali siert wird.

Hinsichtlich der Aktualisierung des Abgriffwertes wer den, weil in der Adressenerzeugungsschaltung 61 die Adressen von 0 bis J erzeugt werden, wenn der Zählwert des Zählers 41 k ist, die Daten der Adressen im Speicher 44 aktualisiert, die den Werten k bis k - J entsprechen. D.h., wie in Fig. 6 dargestellt, die Aktualisierungen der Abgriffe W_k bis W_k - J des adaptiven Filters werden so ausgeführt, wie im Beispiel des in Fig. 10 dargestellten herkömmlichen Verfahrens darge stellt.

Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Aktualisie ren des Abgriffwertes des adaptiven Filters der durch den Lautsprecher 14 ausgesendete Ton die gleiche Amplitude wie der dem Mikrophon 15 zugeführte Rauschton von der Geräusch quelle und eine bezüglich des Rauschtons entgegengesetzte Phase aufweisen, wodurch der Rauschton in der Nähe des Mi krophons gedämpft bzw. unterdrückt wird.

Das Geräuschunterdrückungssystem mit dem vorstehenden Aufbau arbeitet geeignet, wenn die Periode des Rauschtons von der Geräuschquelle 10 konstant ist, wenn jedoch die Motordrehzahl aufgrund einer Beschleunigung oder einer Ver zögerung des Fahrzeugs geändert wird, tritt in den vom adap tiven Filter ausgegebenen Signalen eine Diskontinuität bzw. Unstetigkeit auf. Aufgrund dieser Unstetigkeit werden durch den Lautsprecher 14 anormale Geräusche wie beispielsweise "Summgeräusche" erzeugt. Wenn die Motordrehzahl geändert wird, ändert sich die Periode des Rauschtons ebenfalls, wo durch sich die Abgriffnummer I des adaptiven Filters 4 än dert. Wenn die Abgriffnummer des adaptiven Filters geändert wird, kann ein einzelner Abgriffwert des adaptiven Filters nicht unmittelbar in einen Abgriffwert des stabilen Zustands aktualisiert werden, weil mehrere Aktualisierungen erfor derlich sind, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Dies ist der Grund, warum die Unstetigkeit auftritt, wenn sich die Motordrehzahl ändert.

Um die vorstehend erwähnten "Summ"-geräusche zu eli minieren, sind bei der vorliegenden Erfindung ein Filterko effizientenspeicherabschnitt 17, ein Faltungsabschnitt 18 und ein Steuerabschnitt 19 vorgesehen.

Bevor die Funktionen dieser Abschnitte erläutert wer den, wird zunächst das Prinzip zum Eliminieren dieser Geräu sche beschrieben.

Wie vorstehend beschrieben, treten diese "Summ"-ge räusche auf, wenn eine Abgriffnummer I des adaptiven Fiters 4 geändert ward. Daher kann in Betracht gezogen werden, diese Geräusche durch Einfügen eines Filters zu eliminieren, um die Hochfrequenzkomponente zu entfernen, die diese in den vom adaptiven Filter 4 ausgegebenen Signalen enthaltenen Summgeräusche verursacht.

D.h., dieses Filter hat eine derartige Filterkennlinie, daß ein Hochfrequenzbereich der Frequenzkennlinie für den Lautsprecher 14 wie in Fig. 8 dargestellt begrenzt wird. An dererseits muß, wenn ein solches Filter zum Begrenzen des Hochfrequenzbereichs eingefügt wird, gleichzeitig die Über tragungskenngröße des Übertragungskenngrößenkompensations abschnitts 5 geändert werden. Dadurch ergibt sich ein kom plizierter Aufbau des Systems.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das adaptive Filter mit einem zusätzlichen Filter zum Begrenzen der Hochfre quenzbereiche verwendet. D.h., der Aufbau zweier hinter einander angeordneter Filter als ein Filter kann erreicht werden, indem ein Faltungsprozesses bezüglich jedes Filter koeffizienten dieser beiden Filtern ausgeführt und dadurch ein neuer Filterkoeffizient gebildet wird.

Zu diesem Zweck wurden im Filterkoeffizientenspeicher abschnitt 17 Filterkoeffizienten des Filters zum Begrenzen des Hochfrequenzbereichs gespeichert. Im Faltungsabschnitt 18 wird der Abgriffwert des adaptiven Filters 4 durch Falten eines im Filterkoeffizientenspeicherabschnitt 17 gespeicher ten Filterkoeffizienten F mit einem im Abgriffwertaktuali sierungsabschnitt 6 des adaptiven Filters 4 gebildeten Ab griffwert bestimmt.

D.h., der im Abgriffwertaktualisierungsabschnitt 6 ge mäß Gleichung (9) gebildete Abgriffwert W_k(n + 1) wird, wenn die Faltung ausgeführt wird, dargestellt durch:

W_k(n + 1) = <j = 1, m<Σ w_t+j(n + 1) F_j (10)

wobei m eine Nummer eines im Filterkoeffizientenspeicherab schnitt 17 gespeicherten Filterkoeffizienten ist, und wobei gilt:

t = k - (m + 1)/2 (wobei m eine ungerade Zahl ist) (11),

und t = k - m/2 (wobei m eine gerade Zahl ist) (12).

Der Faltungsprozeß von Gleichung (10) wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 7 für den Fall m = 5 beschrieben.

Im adaptiven Filter 4 existieren, wie in Fig. 10 darge stellt, Abgriffwerte W₀ bis W_Z. Außerdem existieren im Ab griffwertaktualisierungsabschnitt 6 gebildete Abgriffwerte W₀ bis W_Z. Weil m = 5 ist, ergibt sich für t gemäß Gleichung (11):

t = k - 3

Wenn k = 1 ist, ergibt sich für W₁ gemäß Gleichung (10):

W₁ = w_-1F₁ + w₀F₂ + w₁F₃ + w₂F₄ + w₃F₅ (13)

Ähnlich ergibt sich für W₂, wenn k = 2 ist:

W₂ = w₀F₁ + w₁F₂ + w₂F₃ + w₃F₄ + w₄F₅ (14)

Weil der Wert w_-1 in Gleichung (13) im Abgriffwertak tualisierungsabschnitt 6 nicht gebildet wird, kann die Mul tiplikation dieses Terms vernachlässigt werden. Fig. 7 zeigt eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen den Gleichungen (13) und (14). Wenn W_k der zu berechnende Abgriffwert ist, wird die Multiplikation von w_k mit dem Filterkoeffizient F so ausgeführt, daß der Mittelwert von F bei F_{(m + 1)/2} fest gelegt wird, woraufhin jedes Ergebnis der Multiplikation mit w addiert wird.

Daher wird durch Speichern dieser gefalteten und im Speicher 71 neu gebildeten Abgriffwerte W_k und durch Verar beiten dieser Werte das Signal des Hochfrequenzsummgeräuschs abgetrennt und vom adaptiven Filter nicht ausgegeben.

Außerdem ist die durch das adaptive Filter ausgeführte Faltungsoperation nicht auf die bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellte Weise beschränkt.

Der Steuerabschnitt 19 dient zum Steuern des Faltungs abschnitts 18, wenn die vom Abgriffnummernschaltabschnitt 3 ausgegebene Abgriffnummer I geändert wird. Wenn andererseits festgestellt wird, daß die Abgriffnummer konstant bleibt, weist der Steuerabschnitt 19 den Faltungsabschnitt 18 an, den Faltungsprozeß zu unterbrechen.

Bei dieser Ausführungsform ist das System so aufgebaut, daß der Steuerabschnitt arbeitet, wenn der Abgriffwert geän dert wird, wobei das System jedoch auch so aufgebaut sein kann, daß der Steuerabschnitt arbeitet, wenn die Periode des Rauschtons von der Geräuschquelle 10 sich ändert, d. h., wenn das durch die Impulsintervallerfassungsschaltung 2 festge stellte Impulsintervall sich ändert.

Bei dieser Ausführungsform weist das System ferner einen Lautsprecher und ein Mikrophon auf, das Prinzip kann jedoch auch auf ein Geräuschunterdrückungssystem mit mehre ren Lautsprechern und mehreren Mikrophonen angewendet wer den.

Erfindungsgemäß wird der mit der Periode des Rauschtons synchronisierte Impuls erzeugt und dem adaptiven Filter zu geführt. Andererseits wird der Abgriff der Verzöge rungsleitung des adaptiven Filters bei der Abgriffnummer beendet, die dem Intervall des zugeführten Impulses gleich ist, wodurch die Anzahl der Rechenvorgänge im adaptiven Fil ter wesentlich verringert und dadurch der Aufbau des Systems vereinfacht werden kann.

Wenn die Abgriffnummer des adaptiven Filters aufgrund einer Änderung der Periode des Rauschtons geändert wird, wird außerdem der Filterkoeffizient zum Begrenzen des Hoch frequenzbereichs durch einen Faltungsprozeß in den Abgriff wert des adaptiven Filters umgewandelt, wodurch durch die Änderung der Abgriffnummer verursachte Geräusche auch dann eliminiert werden können, wenn die Abgriffnummer des adapti ven Filters geändert wird.

Claims

1. Fahrzeug-Innengeräuschunterdrückungssystem zum Unter drücken eines durch eine Geräuschquelle erzeugten In nengeräuschs, wobei das System aufweist:
ein auf ein von der Geräuschquelle empfangenes Rauschsignal an sprechendes adaptives Filter zum Erzeugen eines Aus gleichssignals basierend auf einer Abgriffnummer, einen auf das Ausgleichssignal ansprechenden Lautsprecher zum Erzeugen eines Kompensationstons, um das Innengeräusch in einem Fahrgastraum zu kompensieren, ein im Fahrgast raum angeordnetes Mikrophon zum Empfangen des Innenge räuschs und des Kompensationstons und zum Ausgeben ei nes Fehlersignals als Ergebnis einer Differenz zwischen dem Kompensationston und dem Innengeräusch, einen Über tragungskenngrößenkompensationsabschnitt zum Erzeugen eines Kompensationssignals zum Kompensieren einer Über tragungskenngröße eines Übertragungsweges zwischen dem adaptiven Filter und dem Mikrophon und einen Abgriff wertaktualisierungsabschnitt zum Aktualisieren des Ab griffwertes basierend auf dem Kompensationssignal und dem Fehlersignal und zum Übertragen des aktualisierten Abgriffwertes zum adaptiven Filter, ferner mit:
einer auf das Rauschsignal ansprechenden Synchro nisierungsimpulserzeugungseinrichtung zum Erzeugen ei nes mit einer Periode des Rauschsignals synchroni sierten Synchronisierungsimpulses;
einer Impulsintervallerfassungseinrichtung zum Feststellen eines Intervalls des erzeugten Synchroni sierungsimpulses;
einer auf das Intervall ansprechende Abgriff nummernschalteinrichtung zum Erzeugen einer Ab bruchnummer, die der Anzahl von Abtastimpulsen im In tervall gleich ist, und zum Erzeugen eines Signals der Abbruchnummer;
einer Filterkoeffizientenspeichereinrichtung zum Speichern eines Filterkoeffizienten zum Begrenzen eines im Ausgleichssignal enthaltenen bestimmten Frequenzbe reichs;
einer Faltungseinrichtung zum Ausführen einer Fal tungsoperation zum Umwandeln des Filterkoeffizienten in den Abgriffwert des adaptiven Filters bis zu einer An zahl von Schritten, die der Abbruchnummer gleich ist, und zum Zuführen des durch Faltung bestimmten Abgriff wertes zum Abgriffwertaktualisierungsabschnitt, um die Anzahl von Rechenschritten für die Faltungsoperation zu verringern; und
einer auf das Signal der Abbruchnummer anspre chende Steuereinrichtung zum Steuern der Faltungsein richtung jeweils zu dem Zeitpunkt, wenn die Periode des Geräuschs sich ändert.

2. System nach Anspruch 1, wobei der bestimmte Frequenzbe reich mindestens einen Hochfrequenzbereich umfaßt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch die Fal tungseinrichtung eine Summe von Faltungsprodukten ge bildet wird, indem ein zu berechnender Abgriffwert ei nem Mittelwert der in der Filterkoeffizientenspei chereinrichtung gespeicherten Filterkoeffizienten gleichgesetzt wird.

4. Verfahren zum Unterdrücken eines Fahrzeuginnengeräuschs zum Unterdrücken eines durch eine Geräuschquelle er zeugten Innengeräuschs für ein Fahrzeuginnegeräuschun terdrückungssystem mit einem auf ein von der Geräusch quelle aufgenommenes Rauschsignal ansprechenden adapti ven Filter zum Erzeugen eines Ausgleichssignals basie rend auf einer Abgriffnummer, einem auf das Ausgleichs signal ansprechenden Lautsprecher zum Erzeugen eines Kompensationstons, um das Innengeräusch in einem Fahr gastraum zu kompensieren, einem im Fahrgastraum ange ordneten Mikrophon zum Empfangen des Innengeräuschs und des Kompensationstons und zum Ausgeben eines Fehlersi gnals als Ergebnis einer Differenz zwischen dem Kompen sationston und dem Innengeräusch, einem Übertragungs kenngrößenkompensationsabschnitt zum Erzeugen eines Kompensationssignals zum Kompensieren einer Übertra gungskenngröße eines Übertragungsweges zwischen dem ad aptiven Filter und dem Mikrophon und einen Ab griffwertaktualisierungsabschnitt zum Aktualisieren des Abgriffwertes basierend auf dem Kompensationssignal und dem Fehlersignal und zum Übertragen des aktualisierten Abgriffwertes zum adaptiven Filter, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Erzeugen eines mit einer Periode des Rauschsignals synchronisierten Synchronisierungsimpulses;

Feststellen eines Intervalls des erzeugten Syn chronisierungsimpulses;
Erzeugen einer Abbruchnummer, die der Anzahl von Abtastimpulsen im Intervall gleich ist, und Erzeugen eines Signals der Abbruchnummer basierend auf dem In tervall;
Speichern eines Filterkoeffizienten zum Begrenzen eines im Ausgleichssignal enthaltenen bestimmten Fre quenzbereichs;
Ausführen einer Faltungsoperation zum Umwandeln des Filterkoeffizienten in den Abgriffwert des adapti ven Filters bis zu einer Anzahl von Schritten, die der Abbruchnummer gleich ist, und Zuführen der durch Fal tung bestimmten Abgriffnummer zum Abgriffwertaktuali sierungsabschnitt, um die Anzahl von Rechenschritten für die Faltungsoperation zu verringern; und
Beginnen der Berechnungen der Faltungsoperationen in Antwort auf das Signal der Abbruchnummer jeweils zu dem Zeitpunkt, wenn die Periode des Geräuschs sich än dert.