專利名稱：一種汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車噪聲識(shí)別技術(shù)，特別涉及一種汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
直接的運(yùn)動(dòng)聲源識(shí)別方法采能夠準(zhǔn)確識(shí)別噪聲源且準(zhǔn)確反映聲源與工況條件、位置變換等因素的關(guān)系，但是能夠準(zhǔn)確識(shí)別運(yùn)動(dòng)聲源的聲源識(shí)別技術(shù)較少，雖然在國(guó)外基于波束形成聲源系統(tǒng)與完整的車外加速噪聲測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車外加速噪聲的測(cè)量及運(yùn)動(dòng)聲源的識(shí)別，但是其所需的硬件系統(tǒng)較為復(fù)雜且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種硬件連接簡(jiǎn)單、算法實(shí)現(xiàn)容易、動(dòng)態(tài)范圍大、成本低廉、可同時(shí)識(shí)別噪聲源且準(zhǔn)確反映聲源與工況條件、位置變換等因素的關(guān)系的全地面的完整參數(shù)汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)及識(shí)別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)，包括測(cè)試計(jì)算機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器、傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集單元，噪聲聲源識(shí)別軟件，其特征是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，由KMT8000型點(diǎn)煙器轉(zhuǎn)速探頭及無線傳輸單元組成，可實(shí)時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并采用無線傳輸至地面采集系統(tǒng)，用于采集所測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；所述車速傳感器為測(cè)速雷達(dá)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域車速隨時(shí)間變化關(guān)系用于將所測(cè)汽車通過速度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；所述零位置觸發(fā)傳感器為光電觸發(fā)開關(guān)及反光板組成，可記錄所測(cè)試汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域的起始時(shí)刻，用于將汽車進(jìn)入零位置時(shí)刻電壓信號(hào)由高電位轉(zhuǎn)化為低電位；所述傳聲器陣列及數(shù)據(jù)采集單元選用PULSE41通道的3560D型數(shù)據(jù)采集前端和36 通道的4958型傳聲器陣列，并基于延時(shí)求和的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，即波束成形法，可對(duì)聲源成像并對(duì)聲源位置進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，用于采集聲音信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為模擬的電壓信號(hào)，并將上述采集的各種信號(hào)集中并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；所述噪聲聲源識(shí)別軟件是基于B&K8602型Beamforming開發(fā)的車外加速噪聲聲源識(shí)別軟件，可根據(jù)測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)進(jìn)行設(shè)置等人機(jī)互交流功能，用于各個(gè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，正確反映聲源與工況條件、位置變換等因素的關(guān)系，并將所得結(jié)果由測(cè)量系統(tǒng)軟件顯示。使用上述汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別的步驟如下1)前期準(zhǔn)備工作
4
a準(zhǔn)備路徑長(zhǎng)為20m的測(cè)試區(qū)域，并在距離車輛行駛軌跡線7. 5m位置處放置波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)，同時(shí)保證陣列平面上的1號(hào)傳聲器與地面之間的距離為1. 2m,以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源識(shí)別，以測(cè)試區(qū)域中心線0-0線為坐標(biāo)原點(diǎn)(零位置)，光電觸發(fā)開關(guān)及其反光板放置在該中心線0-0線上。b將安裝有噪聲識(shí)別軟件的計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元連接，其中數(shù)據(jù)采集單元連接有車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器和傳聲器陣列；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝于所測(cè)汽車內(nèi)并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)可通過無線傳輸至地面數(shù)據(jù)采集單元。c啟動(dòng)各硬件設(shè)備，打開噪聲聲源識(shí)別軟件，設(shè)置測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)。2)將所測(cè)汽車按規(guī)定條件穩(wěn)定達(dá)到始端線后，節(jié)氣門全開直線加速通過長(zhǎng)20m的測(cè)試區(qū)域并測(cè)量數(shù)據(jù)a利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器采用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并傳輸至地面的采集系統(tǒng)；b利用測(cè)速傳感器接收車速信號(hào)；c利用光電觸發(fā)開關(guān)記錄車輛輸入零位置時(shí)的時(shí)間信息；d利用波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源識(shí)別；3)數(shù)據(jù)處理及分析設(shè)定光電開關(guān)所記錄的汽車駛?cè)肓阄恢脮r(shí)刻為0時(shí)刻，通過對(duì)車速信號(hào)ν (t)進(jìn)行
積分運(yùn)算，可通過其積分運(yùn)算公式對(duì)得出該汽車加速過程中行駛位置時(shí)間的變
化關(guān)系S (t)，進(jìn)而對(duì)比S (t)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)可得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨汽車位置的變化關(guān)系， 進(jìn)一步通過對(duì)傳聲器陣列采集聲音信號(hào)的處理，可得出車外加速噪聲隨汽車位置的變化關(guān)系，確定最大噪聲水平出現(xiàn)的位置及對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并得出聲源成像平面隨貨車位置的變化關(guān)系。本發(fā)明所涉及的汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)及測(cè)量方法不僅能夠識(shí)別車外加速噪聲聲源，確定最大噪聲水平對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而且相對(duì)目前國(guó)外已有的測(cè)試系統(tǒng)， 其減少了光電開關(guān)的數(shù)目，且無需車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，降低了測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建成本，提高了使用方便性。


圖1是本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)硬件連接2是本發(fā)明的汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)及識(shí)別方法流程3是運(yùn)用本發(fā)明的汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)所測(cè)量的工況變化關(guān)系曲線4是運(yùn)用本系統(tǒng)針對(duì)某N3類貨車轉(zhuǎn)速為MOOrmp時(shí)左側(cè)噪聲源識(shí)別云5是運(yùn)用本系統(tǒng)針對(duì)某N3類貨車轉(zhuǎn)速為MOOrmp時(shí)右側(cè)噪聲源識(shí)別云圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明如下本發(fā)明所述的汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器由KMT8000型點(diǎn)煙器轉(zhuǎn)速探頭及無線傳輸單元組成，可實(shí)時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并采用無線傳輸至地面采集系統(tǒng)；車速傳感器為測(cè)速雷達(dá)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域車速隨時(shí)間變化關(guān)系；零位置觸發(fā)傳感器為光電觸發(fā)開關(guān)及反光板組成，可記錄所測(cè)試汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域的起始時(shí)刻；傳聲器陣列及數(shù)據(jù)采集單元選用PULSE41通道的3560D型數(shù)據(jù)采集前端和36通道的4958型傳聲器陣列，并基于延時(shí)求和的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，即波束成形法，可對(duì)聲源成像并對(duì)聲源位置進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別；所用噪聲聲源識(shí)別軟件是基于B&K8602型Beamforming開發(fā)的車外加速噪聲聲源識(shí)別軟件，可根據(jù)測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)進(jìn)行設(shè)置等人機(jī)互交流功能。其中測(cè)量具體步驟如下1)準(zhǔn)備路徑長(zhǎng)為20m的測(cè)試區(qū)域，并在距離車輛行駛軌跡線7. 5m位置處放置波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)，同時(shí)保證陣列平面上的1號(hào)傳聲器與地面之間的距離為1. 2m,以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源識(shí)別，以測(cè)試區(qū)域中心線0-0線為坐標(biāo)原點(diǎn)(零位置)，光電觸發(fā)開關(guān)及其反光板放置在該中心線0-0線上；2)將安裝有噪聲識(shí)別軟件的計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元連接，其中數(shù)據(jù)采集單元連接有車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器和傳聲器陣列；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝于所測(cè)汽車內(nèi)并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)可通過無線傳輸至地面數(shù)據(jù)采集單元。啟動(dòng)各硬件設(shè)備，打開噪聲聲源識(shí)別軟件，設(shè)置測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)。3)車輛選用某車型貨車進(jìn)行測(cè)試，將該貨車按規(guī)定條件穩(wěn)定達(dá)到始端線后，節(jié)氣門全開直線加速通過長(zhǎng)20m的測(cè)試區(qū)，與此同時(shí)通過計(jì)算機(jī)鍵盤啟動(dòng)軟件測(cè)試按鈕，對(duì)該貨車經(jīng)過測(cè)試區(qū)域內(nèi)的各參數(shù)進(jìn)行記錄，其中，利用由KMT8000型點(diǎn)煙器轉(zhuǎn)速探頭采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并傳輸至地面的采集系統(tǒng)；利用測(cè)速雷達(dá)接收車速信號(hào)；利用光電觸發(fā)開關(guān)記錄車輛輸入零位置時(shí)的時(shí)間信息；利用波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源成像對(duì)聲源準(zhǔn)確識(shí)別，其主要聲源識(shí)別系統(tǒng)及識(shí)別方法流程圖如圖2所示，可以得到由圖3表示出各信號(hào)曲線圖；4)將上述測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析a設(shè)定光電開關(guān)所記錄的汽車駛?cè)肓阄恢脮r(shí)刻為0時(shí)刻，提取測(cè)量到的車速隨時(shí)
間的變化關(guān)系，對(duì)車速信號(hào)V(t)進(jìn)行積分運(yùn)算，其積分運(yùn)算公式為<0= 論，可得出該
汽車加速過程中行駛位置時(shí)間的變化關(guān)系S (t)，變化關(guān)系s (t)可通過編程軟件Matlab計(jì)算實(shí)現(xiàn)。b對(duì)比s(t)與測(cè)試過程中所記錄下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化關(guān)系，得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨汽車位置的變化關(guān)系。c通過對(duì)傳聲器陣列采集聲音信號(hào)的處理，可得出車外加速噪聲隨汽車位置的變化關(guān)系，確定最大噪聲水平出現(xiàn)的位置及對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并得出聲源成像平面隨貨車位置的變化關(guān)系。本次實(shí)例將某N3類貨車3檔車外加速噪聲進(jìn)行了車外加速噪聲聲源識(shí)別實(shí)驗(yàn)，對(duì)貨車左、右亮側(cè)的車外加速噪聲進(jìn)行聲源識(shí)別，找出該車車外加速噪聲達(dá)到最大水平時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為M00RPM，并利用相應(yīng)的噪聲聲源識(shí)別軟件對(duì)傳聲器采集的信號(hào)進(jìn)行處理，可得出該貨車聲源平面的聲源成像云圖(圖4，圖幻，進(jìn)而識(shí)別其車外加速噪聲聲源。
權(quán)利要求
1.一種汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)，包括測(cè)試計(jì)算機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器、傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集單元，噪聲聲源識(shí)別軟件，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，由KMT8000型點(diǎn)煙器轉(zhuǎn)速探頭及無線傳輸單元組成，可實(shí)時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并采用無線傳輸至地面采集系統(tǒng)，用于采集所測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；所述車速傳感器為測(cè)速雷達(dá)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域車速隨時(shí)間變化關(guān)系用于將所測(cè)汽車通過速度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；所述零位置觸發(fā)傳感器為光電觸發(fā)開關(guān)及反光板組成，可記錄所測(cè)試汽車進(jìn)入測(cè)試區(qū)域的起始時(shí)刻，用于將汽車進(jìn)入零位置時(shí)刻電壓信號(hào)由高電位轉(zhuǎn)化為低電位；所述傳聲器陣列及數(shù)據(jù)采集單元選用PULSE41通道的3560D型數(shù)據(jù)采集前端和36通道的4958型傳聲器陣列，并基于延時(shí)求和的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，即波束成形法，可對(duì)聲源成像并對(duì)聲源位置進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，用于采集聲音信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為模擬的電壓信號(hào)，并將上述采集的各種信號(hào)集中并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；所述噪聲聲源識(shí)別軟件是基于B&K8602型Beamforming開發(fā)的車外加速噪聲聲源識(shí)別軟件，可根據(jù)測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)進(jìn)行設(shè)置等人機(jī)互交流功能，用于各個(gè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，正確反映聲源與工況條件、位置變換等因素的關(guān)系，并將所得結(jié)果由測(cè)量系統(tǒng)軟件顯示。
2.使用權(quán)利要求1的汽車場(chǎng)外通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的所有相關(guān)信號(hào)均由地面采集系統(tǒng)采集，并能夠準(zhǔn)確識(shí)別噪聲源和準(zhǔn)確反映聲源與工況條件、位置變換等因素的關(guān)系；進(jìn)行噪聲聲源識(shí)別的步驟如下1)準(zhǔn)備路徑長(zhǎng)為20m的測(cè)試區(qū)域，并在距離車輛行駛軌跡線7.5m位置處放置波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)，同時(shí)保證陣列平面上的1號(hào)傳聲器與地面之間的距離為 1. 2m,以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源識(shí)別，以測(cè)試區(qū)域中心線0-0線為零位置線，光電觸發(fā)開關(guān)及其反光板放置在該中心線0-0線上；2)將安裝有噪聲識(shí)別軟件的計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元連接，其中數(shù)據(jù)采集單元連接有車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器和傳聲器陣列；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝于所需識(shí)別其噪聲源的汽車內(nèi)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)可通過無線傳輸至地面數(shù)據(jù)采集單元；啟動(dòng)各硬件設(shè)備，打開噪聲聲源識(shí)別軟件，設(shè)置測(cè)試環(huán)境下所需要的各計(jì)算參數(shù)；3)車輛選用某車型貨車進(jìn)行測(cè)試，將該貨車按規(guī)定條件穩(wěn)定達(dá)到始端線后，節(jié)氣門全開直線加速通過長(zhǎng)20m的測(cè)試區(qū)，與此同時(shí)通過計(jì)算機(jī)鍵盤啟動(dòng)軟件測(cè)試按鈕，對(duì)該貨車經(jīng)過測(cè)試區(qū)域內(nèi)的各參數(shù)進(jìn)行記錄，其中，利用由KMT8000型點(diǎn)煙器轉(zhuǎn)速探頭采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)并傳輸至地面的采集系統(tǒng)；利用測(cè)速雷達(dá)接收車速信號(hào)；利用光電觸發(fā)開關(guān)記錄車輛輸入零位置時(shí)的時(shí)間信息；利用波束形成傳聲器陣列用于接收聲音信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車車外加速噪聲的測(cè)量及聲源成像對(duì)聲源準(zhǔn)確識(shí)別，繪出相應(yīng)各信號(hào)變化關(guān)系；4)將上述測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析a設(shè)定光電開關(guān)所記錄的汽車駛?cè)肓阄恢脮r(shí)刻為0時(shí)刻，提取測(cè)量到的車速隨時(shí)間的變化關(guān)系，對(duì)車速信號(hào)ν (t)進(jìn)行積分運(yùn)算，其積分運(yùn)算公式為<0= Iv(0論，可得出該汽車加速過程中行駛位置時(shí)間的變化關(guān)系s (t)，變化關(guān)系s (t)可通過編程軟件Matlab計(jì)算實(shí)現(xiàn)；b對(duì)比s(t)與測(cè)試過程中所記錄下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化關(guān)系，得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨汽車位置的變化關(guān)系；c通過對(duì)傳聲器陣列采集聲音信號(hào)的處理，可得出車外加速噪聲隨汽車位置的變化關(guān)系，確定最大噪聲水平出現(xiàn)的位置及對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并得出聲源成像平面隨貨車位置的變化關(guān)系。
全文摘要
針對(duì)直接的運(yùn)動(dòng)聲源識(shí)別方法，基于波束形成聲源系統(tǒng)與完整的車外加速噪聲測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)合，發(fā)明了一種包括測(cè)試計(jì)算機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、零位置觸發(fā)傳感器、傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集單元，噪聲聲源識(shí)別軟件的汽車外場(chǎng)通過噪聲聲源識(shí)別系統(tǒng)，其硬件連接簡(jiǎn)單，算法實(shí)現(xiàn)容易，成本低廉且測(cè)量精度較高，可得到汽車加速過程中行駛位置時(shí)間的變化關(guān)系、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨汽車位置的變化關(guān)系、車外加速噪聲隨汽車位置的變化關(guān)系、最大車外加速噪聲對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及聲源成像平面隨貨車位置的變化關(guān)系。
文檔編號(hào)G01S5/18GK102445266SQ20101050824
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者楊洋, 王衛(wèi)東, 蔣忠翰, 褚志剛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)