基于MOST技术的车内低频噪声抵消系统的设计与实现
发布时间：2021-05-18 07:39
汽车内部的静音效果是车辆舒适性的重要判断指标之一,但阻尼隔音材料等被动降噪技术受到体积和重量等因素制约,对低频噪声的抑制能力不足,所以车内主动降噪技术由于对车辆的结构和材料等方面没有约束,且对低频噪声控制能力强,受到了越来越多的重视。为了优化系统设计和降噪效果,区别于传统的整车主动降噪系统,本文将MOST（Media Oriented System Transport）技术和传统的主动降噪技术结合起来,设计并实现了一个由多个数字信号处理器、数字麦克风和数字功放组成的局部主动降噪系统,并在实验室内验证了其对低频噪声的降噪效果。论文主要的工作如下:首先,对主要的主动降噪技术的现状和发展情况进行了调研,分析了传统主动降噪技术的问题,提出了以局部降噪代替整车降噪的方法,把研究目标从整个车辆座舱缩小到乘客头部两侧。其次,在仿真和实验的基础上,一方面基于有限脉冲响应低通滤波器和功率谱分析等数字信号处理函数,设计并实现了一个噪声信号分析程序用于计算抵消信号频率;另一方面基于降噪误差反馈信号,设计并实现了一个可手动调节抵消信号相位和幅度的程序,实现抵消效果的收敛。最后,基于所构建的主动降噪系统,进行了...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 国内外基础研究
1.1.1 车内噪声的研究
1.1.2 主动降噪技术的研究
1.1.3 车内数字音频传输技术的研究
1.2 相关应用技术发展现状和趋势
1.2.1 汽车高速网络应用
1.2.2 车用处理器应用
1.2.3 主动降噪系统应用
1.3 传统车内主动降噪技术的问题
1.4 本文的主要工作
第二章 主动降噪系统原理及算法
2.1 主动降噪原理
2.1.1 点声源
2.1.2 声波的干涉
2.2 噪声识别原理
2.2.1 有限脉冲响应(FIR)低通滤波器
2.2.2 基于快速傅立叶变换(FFT)的功率谱分析
2.2.3 算法伪代码
2.3 基于MOST技术的数字音频传输原理
2.3.1 MOST音频传输协议
2.3.2 MOST网络集中式协议栈
2.3.3 MOST麦克风网络技术
2.4 抵消信号的产生原理
2.4.1 频率的计算
2.4.2 相位偏移的计算
2.4.3 幅度的调节
2.5 误差信号的处理
2.6 本章小结
第三章 主动降噪系统的设计
3.1 主动降噪系统模型
3.2 主动降噪系统构造
3.3 主动降噪系统第三方软件
3.3.1 CMSIS数字信号处理函数库
3.3.2 MOST网络管理程序和驱动程序
3.3.3 数字音频处理软件AUDACITY
3.4 本章小结
第四章 系统的搭建和算法的仿真
4.1 网络管理节点的软硬件实现
4.1.1 SoC开发板
4.1.2 USB MOST开发板
4.1.3 驱动和网络管理软件的编译
4.1.4 网络配置
4.2 噪声处理节点的软硬件实现
4.2.1 DSP开发板
4.2.2 MLB MOST开发板
4.2.3 噪声处理程序的设计
4.2.4 噪声和误差麦克风节点的硬件实现
4.3 降噪功放节点的硬件实现
4.4 系统的搭建
4.5 噪声识别算法的仿真
4.6 本章小结
第五章 主动降噪实验以及结果分析
5.1 实验的设计
5.2子系统功能验证实验
5.2.1 信号输出模块验证
5.2.2 信号输入模块验证
5.2.3 信号处理模块验证
5.3主动降噪实验
5.3.1 200Hz噪声降噪实验
5.3.2 220Hz噪声降噪实验
5.3.3 180Hz噪声降噪实验
5.3.4 其他频率噪声降噪实验
5.4 实验结果
5.4.1 主观评估结果
5.4.2 客观评估结果
5.4.3 结果总结和改进
5.5 本章小结
第六章 结束语
6.1 主要工作与创新点
6.2 后续研究工作
参考文献
附录1 网络配置信息表
附录2 噪声信号处理程序主要函数代码
附录3 信号分析函数的MATLAB仿真代码
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Feed-Forward Active Noise Control System Using Microphone Array[J]. Lichuan Liu,Yang Li,Sen M.Kuo. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(05)
[2]Welch功率谱估计中窗函数的选择与算法分析[J]. 邢晓晴,朱根民. 计算机时代. 2018(02)
[3]某国产汽车车内噪声特性分析[J]. 张晓娟,吕海霆,温立达. 价值工程. 2018(07)
[4]一种应对窄带非线性主动噪声控制的混合结构[J]. 罗磊,孙金玮,黄博妍,白宗龙. 电子学报. 2017(08)
[5]以太网技术在汽车通信中的应用[J]. 郭丽丽,陈新. 汽车电器. 2017(06)
[6]汽车以太网技术演进及测试[J]. 周轩羽,李雪,李巍. 电信网技术. 2017(06)
[7]MCU的DSP/FPU硬件加速芯片整合技术[J]. 顾玲玲. 集成电路应用. 2017(03)
[8]一种用于信号估计的改进变步长LMS算法[J]. 刘牮,李彧. 电力科学与工程. 2016(10)
[9]基于窗函数与MATLAB的数字FIR滤波器设计[J]. 董胡. 微型电脑应用. 2016(03)
[10]汽车减振降噪技术的发展现状及趋势[J]. 杨忠敏. 汽车工业研究. 2016(02)
博士论文
[1]麦克风网络中基于分布式粒子滤波的说话人跟踪方法研究[D]. 张巧灵.大连理工大学 2016
[2]基于声品质的汽车内部噪声有源控制方法研究[D]. 聂永红.湖南大学 2013
[3]车内低频噪声多次级声源有源消声系统研究[D]. 刘学广.吉林大学 2004
[4]带窗全相位数字滤波器设计与应用研究[D]. 苏飞.天津大学 2003
硕士论文
[1]基于DSP的音频频谱分析系统的设计与实现[D]. 梁鸣.黑龙江大学 2017
[2]声学包对轿车车内噪声影响的仿真分析与试验研究[D]. 颜猛.湖南大学 2017
[3]基于FXLMS算法的车内噪声主动控制技术研究[D]. 曾文杰.江苏大学 2017
[4]快速滤波器组技术及在实时频谱分析中的应用研究[D]. 李文华.东南大学 2017
[5]基于DSP的高速列车车内噪声主动控制技术研究[D]. 邹侃平.西南交通大学 2016
[6]基于陷波法的车内噪声主动控制系统研究[D]. 孙吉东.吉林大学 2016
[7]SUV整车结构噪声特性分析与优化[D]. 陈培焕.华南理工大学 2016
[8]基于MOST150的某款车型车载娱乐系统应用的研究[D]. 孙丽.吉林大学 2015
[9]嵌入式音频网络同步传输系统设计与实现[D]. 曹智敏.电子科技大学 2015
[10]封闭空间主动噪声控制试验平台[D]. 王月琳.清华大学 2014
本文编号：3193417
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 国内外基础研究
1.1.1 车内噪声的研究
1.1.2 主动降噪技术的研究
1.1.3 车内数字音频传输技术的研究
1.2 相关应用技术发展现状和趋势
1.2.1 汽车高速网络应用
1.2.2 车用处理器应用
1.2.3 主动降噪系统应用
1.3 传统车内主动降噪技术的问题
1.4 本文的主要工作
第二章 主动降噪系统原理及算法
2.1 主动降噪原理
2.1.1 点声源
2.1.2 声波的干涉
2.2 噪声识别原理
2.2.1 有限脉冲响应(FIR)低通滤波器
2.2.2 基于快速傅立叶变换(FFT)的功率谱分析
2.2.3 算法伪代码
2.3 基于MOST技术的数字音频传输原理
2.3.1 MOST音频传输协议
2.3.2 MOST网络集中式协议栈
2.3.3 MOST麦克风网络技术
2.4 抵消信号的产生原理
2.4.1 频率的计算
2.4.2 相位偏移的计算
2.4.3 幅度的调节
2.5 误差信号的处理
2.6 本章小结
第三章 主动降噪系统的设计
3.1 主动降噪系统模型
3.2 主动降噪系统构造
3.3 主动降噪系统第三方软件
3.3.1 CMSIS数字信号处理函数库
3.3.2 MOST网络管理程序和驱动程序
3.3.3 数字音频处理软件AUDACITY
3.4 本章小结
第四章 系统的搭建和算法的仿真
4.1 网络管理节点的软硬件实现
4.1.1 SoC开发板
4.1.2 USB MOST开发板
4.1.3 驱动和网络管理软件的编译
4.1.4 网络配置
4.2 噪声处理节点的软硬件实现
4.2.1 DSP开发板
4.2.2 MLB MOST开发板
4.2.3 噪声处理程序的设计
4.2.4 噪声和误差麦克风节点的硬件实现
4.3 降噪功放节点的硬件实现
4.4 系统的搭建
4.5 噪声识别算法的仿真
4.6 本章小结
第五章 主动降噪实验以及结果分析
5.1 实验的设计
5.2子系统功能验证实验
5.2.1 信号输出模块验证
5.2.2 信号输入模块验证
5.2.3 信号处理模块验证
5.3主动降噪实验
5.3.1 200Hz噪声降噪实验
5.3.2 220Hz噪声降噪实验
5.3.3 180Hz噪声降噪实验
5.3.4 其他频率噪声降噪实验
5.4 实验结果
5.4.1 主观评估结果
5.4.2 客观评估结果
5.4.3 结果总结和改进
5.5 本章小结
第六章 结束语
6.1 主要工作与创新点
6.2 后续研究工作
参考文献
附录1 网络配置信息表
附录2 噪声信号处理程序主要函数代码
附录3 信号分析函数的MATLAB仿真代码
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Feed-Forward Active Noise Control System Using Microphone Array[J]. Lichuan Liu,Yang Li,Sen M.Kuo. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(05)
[2]Welch功率谱估计中窗函数的选择与算法分析[J]. 邢晓晴,朱根民. 计算机时代. 2018(02)
[3]某国产汽车车内噪声特性分析[J]. 张晓娟,吕海霆,温立达. 价值工程. 2018(07)
[4]一种应对窄带非线性主动噪声控制的混合结构[J]. 罗磊,孙金玮,黄博妍,白宗龙. 电子学报. 2017(08)
[5]以太网技术在汽车通信中的应用[J]. 郭丽丽,陈新. 汽车电器. 2017(06)
[6]汽车以太网技术演进及测试[J]. 周轩羽,李雪,李巍. 电信网技术. 2017(06)
[7]MCU的DSP/FPU硬件加速芯片整合技术[J]. 顾玲玲. 集成电路应用. 2017(03)
[8]一种用于信号估计的改进变步长LMS算法[J]. 刘牮,李彧. 电力科学与工程. 2016(10)
[9]基于窗函数与MATLAB的数字FIR滤波器设计[J]. 董胡. 微型电脑应用. 2016(03)
[10]汽车减振降噪技术的发展现状及趋势[J]. 杨忠敏. 汽车工业研究. 2016(02)
博士论文
[1]麦克风网络中基于分布式粒子滤波的说话人跟踪方法研究[D]. 张巧灵.大连理工大学 2016
[2]基于声品质的汽车内部噪声有源控制方法研究[D]. 聂永红.湖南大学 2013
[3]车内低频噪声多次级声源有源消声系统研究[D]. 刘学广.吉林大学 2004
[4]带窗全相位数字滤波器设计与应用研究[D]. 苏飞.天津大学 2003
硕士论文
[1]基于DSP的音频频谱分析系统的设计与实现[D]. 梁鸣.黑龙江大学 2017
[2]声学包对轿车车内噪声影响的仿真分析与试验研究[D]. 颜猛.湖南大学 2017
[3]基于FXLMS算法的车内噪声主动控制技术研究[D]. 曾文杰.江苏大学 2017
[4]快速滤波器组技术及在实时频谱分析中的应用研究[D]. 李文华.东南大学 2017
[5]基于DSP的高速列车车内噪声主动控制技术研究[D]. 邹侃平.西南交通大学 2016
[6]基于陷波法的车内噪声主动控制系统研究[D]. 孙吉东.吉林大学 2016
[7]SUV整车结构噪声特性分析与优化[D]. 陈培焕.华南理工大学 2016
[8]基于MOST150的某款车型车载娱乐系统应用的研究[D]. 孙丽.吉林大学 2015
[9]嵌入式音频网络同步传输系统设计与实现[D]. 曹智敏.电子科技大学 2015
[10]封闭空间主动噪声控制试验平台[D]. 王月琳.清华大学 2014
本文编号：3193417
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