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申请/专利权人：哈尔滨工业大学(威海)

摘要：一种用于车内声场分区域的主动控制方法，涉及车内声场控制方法技术领域，包括以下步骤：根据听音需求，确定明区和暗区；布置待选扬声器阵列；设置明区控制点、暗区控制点；采用单频信号响应法，获得待选扬声器阵列到明区和暗区控制点的传递函数矩阵；选择最优扬声器数量和位置；利用双重迭代法确定最优控制模型参数值并用于生成实际扬声器阵列的频域驱动信号；通过快速傅里叶逆变换将频域驱动信号转换为时域驱动信号；输入到实际扬声器阵列中，驱动扬声器产生期望的声场。本发明能够保证在个体扬声器驱动信号处于线性工作范围的前提下实现声能量对比度和声场重建精度的性能平衡，可自动匹配最优的模型控制参数，实现最优的控制效果。

主权项：1.一种用于车内声场分区域的主动控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据驾乘人员的听音需求，确定控制场景，控制场景包括明区和暗区；步骤2在车内布置扬声器，扬声器数量至少为三个，所有扬声器组成待选扬声器阵列；在明区内，左右方向均匀选择M1层平面，上下方向均匀选择M2层平面，前后方向选择M3层平面，形成M＝M1×M2×M3个交点，M个交点作为明区控制点；在暗区内，左右方向均匀选择N1层平面，上下方向均匀选择N2层平面，前后方向选择N3层平面，形成N＝N1×N2×N3个交点，N个交点作为暗区控制点；采用单频信号响应法，分别测量车内待选扬声器阵列到明区控制点和暗区控制点的传递函数，获得待选扬声器阵列到明区和暗区控制点的传递函数矩阵： 式中，Hbf为待选扬声器阵列到明区控制点的传递函数矩阵，Hdf为待选扬声器阵列到暗区控制点的传递函数矩阵，矩阵Hbf的元素hbM_Lf为第L个扬声器到明区第M个控制点的传递函数，矩阵Hdf的元素hdN_Lf为第L个扬声器到明区第N个控制点的传递函数，M为明区控制点个数，N为暗区控制点个数，L为待选扬声器阵列中扬声器个数，L≥3；步骤3：利用遗传算法选择扬声器阵列的最优扬声器数量和位置；步骤4：根据模型： pbf＝ZbfQfpdf＝ZdfQf 生成实际扬声器阵列的频域驱动信号；式中，pbf为明区控制点声压矩阵，pdf为暗区控制点声压矩阵，Qf为实际扬声器阵列的频域驱动信号，Qf中元素为实际扬声器阵列中第ln个扬声器的频域驱动信号，ln＝1,2,3,…,LN；pbTf为期望声场信号，κ1f和κ2f为频率为f时的控制模型参数，e为扬声器驱动信号阈值；Zbf为实际扬声器阵列到明区控制点的传递函数矩阵，Zdf为实际扬声器阵列到暗区控制点的传递函数矩阵；步骤5：利用双重迭代法确定最优控制模型参数k1f、κ2f的数值；具体步骤如下：步骤5.1：根据分区控制需要达到的目标，确定代价函数Fcost， 式中，cf为声对比度水平目标值，ef为明区声场重建误差目标值，ccon为声对比度水平参考值，econ为明区声场重建误差参考值；步骤5.2：参数初始化，包括迭代代数g、控制模型参数初始值κ10和κ20、步长μ1和μ2、代价函数最大值Fbest、扬声器驱动信号阈值e和代价函数阈值θ的初始化；步骤5.3：当代价函数值Fcost与代价函数最大值Fbest的差值小于代价函数阈值θ时，迭代终止，此时的控制参数为对应频率下的最优控制参数；否则，利用公式κ1n+1＝κ1n-μ1Fbest-Fcostκ2n+1＝κ2n+μ1Fbest-Fcost迭代更新控制参数，并更新代价函数最大值Fbest；式中，μ1为迭代步长，k1n和κ2n为控制模型参数在第n时刻的取值，κ1n+1和k2n+1为控制模型参数在第n+1时刻的取值；步骤5.4：在5.3的基础上，判断各个扬声器的驱动信号是否超过阈值e，若扬声器驱动信号|q|e，则利用式κ1n+1＝κ1n-μ2|q|-eκ2n+1＝κ2n-μ2|q|-e第二次迭代更新控制参数；否则，迭代终止；式中，μ2为迭代步长；步骤5.5：提取最优控制参数k1f和k2f；步骤6：将步骤5中确定的最优控制模型参数k1f和κ2f代入步骤4，通过拉格朗日函数法计算得到实际扬声器阵列的频域驱动信号Qf， 步骤7：通过快速傅里叶逆变换，将步骤6中得到的频域驱动信号转换为时域驱动信号；将时域驱动信号输入到实际扬声器阵列中，驱动扬声器产生期望的声场，从而实现声场的分区域控制。

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