用于具有自适应扬声器选择的有源噪声控制的系统

摘要

本发明涉及一种有源噪声控制系统，其产生抗噪声信号以驱动包括至少一个扬声器的第一扬声器组以产生与至少一个静区中的不希望声音相消干扰的声波。该有源噪声控制系统接收代表不希望声音和该第一扬声器组产生的相消干扰声波的组合的误差信号。该有源噪声控制系统可以基于误差信号选择第二扬声器组来代替该第一扬声器组。

说明书

技术领域

本发明涉及有源噪声控制，且更具体而言涉及用于产生相消干扰声波的扬声器组合的自动选择。

背景技术

有源噪声控制可用于产生与不希望声波相消干扰的声波或“抗噪声”。相消干扰声波可以通过扬声器产生以与不希望声波组合以试图抵消不希望噪声。相消干扰声波和不希望声波的组合可以消除或最小化聆听空间内一个或更多聆听者对于不希望声波的感知。

有源噪声控制系统一般包括一个或更多麦克风以检测旨在相消干扰的区域内的声音。检测的声音用作反馈误差信号。该误差信号用于调节被包括在有源噪声控制系统中的自适应滤波器。滤波器通过至少一个扬声器产生用于生成相消干扰声波的抗噪声信号。滤波器被调节以调节相消干扰声波，努力优化该区域中的抵消。在具有多个扬声器的系统中，固定数目的扬声器可用于产生抗噪声。然而，一些扬声器可以不用于产生抗噪声，但在某些情形下，由于不希望声音的源位置和特性，这些扬声器可能比使用的扬声器更加适用。另外，不希望声音的源位置和特性可能随时间变化。因此，存在自适应地选择用于产生相消干扰声波的扬声器的需要。

发明内容

有源噪声控制(ANC)系统可以产生一个或更多抗噪声信号以驱动一个或更多各自的扬声器。扬声器可被驱动以产生与聆听空间内一个或多个静区(quiet zone)中存在的不希望声音相消干扰的声波。ANC系统可以基于代表不希望声音的输入信号产生抗噪声信号。

ANC系统可以包括任意数目的抗噪声发生器，每个抗噪声发生器能够产生抗噪声信号。每个抗噪声发生器可以包括一个或更多学习算法单元(LAU learning algorithm unit)和自适应滤波器。LAU可以从诸如位于每个静区中的麦克风这样的传感器接收传感器输入信号形式的误差信号。

包含多个扬声器的音频系统内的一个或更多扬声器可被选择为通过各自的抗噪声信号有源驱动。每个静区中由有源驱动的所选扬声器产生的声波和不希望声音的组合可以导致用于每个相应静区的每个传感器产生的误差信号。ANC系统可以选择特定扬声器以与有源驱动扬声器一起来产生抗噪声声波一预定量时间以确定误差信号是否减小。如果存在误差信号的减小，则所选特定扬声器可以永久地代替有源驱动扬声器其中的一个或更多个。

ANC系统还可以被配置成基于来自音频系统中的不正被有源驱动以产生声波的其他扬声器中的一个或更多个的抗噪声信号模拟声波产生。模拟的声波产生可用于确定对误差信号中至少之一的模拟效果。ANC系统可以将对误差信号的模拟效果与实际的误差信号进行比较。基于这种比较，除了当前正被有源驱动的扬声器之外，或者代替当前正被有源驱动的扬声器，ANC系统可以从该模拟中选出音频系统中将被有源驱动的一个或更多扬声器。

ANC系统可以模拟来自包括当前不被有源驱动的一个或更多扬声器的各种扬声器组合的声波的产生。可以将基于每个模拟的扬声器组合对误差信号的模拟效果的结果与有源驱动的扬声器相比较以选择扬声器组合。ANC系统可以使用将被有源驱动的所选扬声器组合代替被有源驱动的扬声器。

在选择将被有源驱动的扬声器过程中，ANC系统可以分析不希望声音的特性。ANC系统可以确定不希望声音的传播方向。ANC系统可以基于不希望声音的方向选择一个或更多扬声器。ANC系统可以模拟所选一个或多个扬声器的抗噪声声波的产生。

附图说明

参考下面的附图和描述将更好地理解本系统。附图中的组件没有必要按比例示出，而是重点说明本发明的原理。而且，在附图中，贯穿不同视图，相似的参考标记表示相应的部件。

图1是示例有源噪声消除(ANC)系统的示意图；

图2是示例扬声器和麦克风配置的示意图；

图3是实现被配置成模拟抗噪声声波产生的ANC系统的系统实施例；

图4是实现ANC系统的系统实施例；

图5是被配置成实现图3和图4的ANC系统的示例车辆的顶视图；

图6是图3的ANC系统的示例操作流程图；

图7是图3的ANC系统实现的模拟模块的示例操作流程图；

图8是图4的ANC系统的示例操作流程图；

图9是被配置成操作图3和图4的ANC系统的示例计算机装置的框图。

具体实施方式

有源噪声控制(ANC)系统被配置成产生相消干扰声波以生成一个或更多静区。一般地，这通过首先确定不希望声音的存在且然后产生相消干扰声波实现。相消干扰声波可以作为来自扬声器的扬声器输出的一部分被包括。每个扬声器可以包括一个或更多变换器，该变换器被配置成将电信号转换成代表接收的电信号的声波。每个静区中的传感器(诸如麦克风)可以接收不希望声音和来自使用扬声器输出驱动的扩音器的声波。每个麦克风可以包括一个或多个变换器，该变换器被配置成检测声波且将检测的声波转换成代表性电信号。传感器均可以基于接收的声波产生输出信号。输出信号可以代表误差信号，该误差信号表示从不希望声音和相消干扰声波的组合得到的声波。

ANC系统可被配置成驱动一个或更多可用扬声器的任意组合以产生相消干扰声波。ANC系统可被配置成选择将被驱动的第一扬声器组合。基于从不希望声音和来自第一组合的相消干扰声波的组合得到的误差信号，ANC系统可以选择不同扬声器组合以更准确地消除不希望声音。

ANC系统可被配置成实现模拟器。模拟器可以接收误差信号和代表不希望声音的信号以模拟不同于正在有源使用的扬声器组合的扬声器组合的相消干扰信号的产生。这种模拟可以产生关于误差信号的模拟效果。ANC系统可以基于模拟结果改变扬声器组合。ANC还可以基于不希望声音的方向改变扬声器组合。

当在此使用时，术语“静区”或“聆听区域”表示三维空间区域，其中由于不希望声音的声波与一个或更多扬声器产生的抗噪声声波的组合的相消干扰，聆听者对于不希望声音的感知被充分地减小。例如，在静区内，不希望声音可以减小几乎一半或减小3dB。在另一实施例中，不希望声音的幅度可以被减小，从而为聆听者提供不希望声音幅度中的感知差异。在另一实施例中，聆听者感知的不希望声音可以被最小化。

图1是有源噪声控制(ANC)系统100的示意性实施例。ANC系统100可以在各种聆听区域(诸如在车辆内部)中实现以用于减小或消除聆听区域内静区102、104、106或聆听区中可听见的特定音频或音频范围。图1的示例ANC系统100被配置成在一个或更多所需频率或频率范围产生信号，该信号可以作为与不希望声音相消干扰的声波产生，该不希望声音在图1中由虚线箭头108、110、112表示，来自于声源114。在一个实施例中，ANC系统100可被配置成与约20-500Hz频率范围内的不希望声音相消干扰。ANC系统100可以接收不希望声音信号116，该不希望声音信号116代表发自声源114的可在每个静区102、104、106中听见的声音。

ANC系统100可被配置成包括多个抗噪声发生器。在图1中，ANC系统100包括4个抗噪声发生器(ANG)118、120、122和124。ANC系统100可被配置成包括比图1所示更多或更少的抗噪声发生器。每个抗噪声发生器118、120、122和124可被配置成产生各自的抗噪声信号126、128、130和132。每个抗噪声信号126、128、130和132可用于驱动至少一个各自扬声器134、136、138和140。因而，在其他实施例中，一个抗噪声发生器可被配置成驱动与ANC系统100一起使用的所有或若干扬声器。在一个实施例中，抗噪声信号126、128、130和132可以理想地代表幅度几乎相等且频率与每个静区102、104、106中存在的不希望声音108、110和112成约180度异相的声波。抗噪声信号126、128、130和132与检测的不希望声音之间的180度的相位差可以导致与静区102、104和106内的各自区域中的不希望声音的所需的相消干扰，其中在静区102、104和106中，扬声器134、136、138和140产生的抗噪声声波和不希望声音108、110和112的声波组合相消。所需的相消干扰导致各自静区102、104、106内被聆听者感知的不希望声音的消除。在图1中，每个扬声器134、136、138和140可以基于各自的抗噪声信号126、128、130和132产生声波以与每个静区102、104和106中存在的不希望声音相消干扰。

诸如麦克风142、144和146的传感器或用于感测可听声波的任意其他装置或机构可以分别布置在每个静区102、104、106中。每个麦克风142、144和146可以检测在各自静区102、104和106中存在的声波。每个麦克风142、144和146可以产生各自的输出信号148、150和152，每个输出信号代表各自静区102、104和106内的检测的声波。每个输出信号148、150和152可以被认为是误差信号，因为每个输出信号148、150和152可以代表在抗噪声声波与静区102、104和106内的不希望声音108、110和112的相消干扰之后剩余的不希望声音。

在图1中，ANC系统100可以接收误差信号148、150和152。每个抗噪声发生器118、120、122和124可以接收误差信号148、150和152，且基于误差信号148、150和152调节各自的抗噪声信号126、128、130和132以更加准确地产生抗噪声声波以消除不希望声音。ANC系统100可以被配置成2通道系统，其中扬声器134、136、138和140中仅有两个是“有源”的，即被抗噪声信号驱动。在图1中，ANC系统100包括被配置成向特定扬声器134、136、138和140提供各自抗噪声信号126、128、130和132的扬声器连接器154。在扬声器136和138是有源的2通道布置中，扬声器136可以产生分别传播到每个静区102、104和106的声波137。类似地，有源扬声器138可以产生分别传播到每个静区102、104和106的声波139。在图1中，开关155说明了扬声器连接器154选择性允许抗噪声信号126、128、130和132驱动各自扬声器134、136、138和140的能力。尽管示为开关，在其他实施例中，可以使用激励扬声器其中一些的其他形式，诸如使不被使用的抗噪声发生器停止处理。

ANC系统100可以包括扬声器选择器156。扬声器选择器156可以被配置成选择当前不被用于产生抗噪声声波的一个或更多扬声器来产生抗噪声声波。在一个实施例中，除了已经产生抗噪声声波的有源扬声器之外，扬声器选择器156可被配置成选择一个或更多扬声器来产生抗噪声声波预定量时间。扬声器选择器156可以接收误差信号148、150和152。当每个附加扬声器产生抗噪声声波时，扬声器选择器156可以确定误差信号148、150和152中的一个或更多是否减小。当扬声器选择器156确定存在误差减小时，扬声器选择器156识别导致误差减小的附加扬声器。一旦识别，扬声器选择器156可以停止允许附加扬声器产生的抗噪声声波。扬声器选择器156可以开始使用该附加扬声器替代每个有源扬声器以确定哪个有源扬声器将被替代。一旦识别出被替代扬声器，扬声器选择器156可以向扬声器连接器154产生扬声器选择信号158。扬声器选择信号158可以指示特定扬声器134、136、138和140分别接收各自的抗噪声信号126、128、130和132。在图1中，开关155说明扬声器连接器154向各自扬声器提供每个抗噪声信号的能力。然而，抗噪声信号可以以各种方式提供，诸如使能和终止ANG 118、120、122和124。

在另一实施例中，扬声器选择器156可以内部地模拟来自非有源扬声器的产生以再造抗噪声发生器118、120、122和124且产生相应抗噪声信号126、128、130和132。扬声器选择器156可以被配置成模拟从不同于ANC系统100当前实现的当前有源扬声器的扬声器组合产生抗噪声声波。例如，在图1中，扬声器136和138示为是两个有源的扬声器且通过各自抗噪声信号128和130驱动。扬声器选择器156可以接收误差信号148、150和152以及不希望声音信号116。使用这些信号，扬声器选择器156可以模拟使用各自抗噪声信号126和132驱动扬声器136和138之一的误差信号148、150和152的效果，来替代扬声器134或140，或者附加于扬声器134和140。

扬声器选择器156可以确定扬声器134和140之一或二者的添加可以减小误差信号148、150和152至少之一。如果扬声器选择器156确定使用扬声器134和140之一或二者将减小误差信号148、150和152至少之一，则扬声器选择器156可以向扬声器连接器154提供扬声器配置信号158。扬声器连接器154可以调节将被各自抗噪声信号126、128、130和132驱动的特定扬声器134、136、138和140。例如，如果扬声器选择器156确定驱动扬声器134而不是扬声器136将减小误差信号148、150和152至少之一，则扬声器选择器156可以通过扬声器配置信号158指示扬声器连接器154防止扬声器136通过抗噪声信号128被驱动且允许扬声器134通过抗噪声信号130被驱动。

在备选配置中，ANC系统100可以被配置成多于2个通道，允许扬声器选择器156确定多于一个扬声器的添加。例如，扬声器选择器156可以确定驱动所有扬声器134、136、138和140可以提供用于减小误差信号148、150和152的最合适的组合且可以向扬声器连接器154指示这种组合。在其他备选配置中，ANC系统100可以是单通道系统，其中，在任意一时间，仅扬声器134、136、138和140其中之一可以被用于产生抗噪声声波。

在备选实施例中，ANC系统可被配置成实现单个抗噪声发生器，诸如抗噪声发生器118、120、122和124。在单个抗噪声发生器布置中，每个扬声器134、136、138和140可被配置成基于使用扬声器连接器154当前选择的特定组合选择性地接收从单个抗噪声发生器产生的相同的抗噪声信号。

图2是被配置成与ANC系统300(见图3)一起使用的多个扬声器(Sn)200和多个传感器(诸如误差麦克风(em)202)的示例配置的示意图。在图2中，多个扬声器200包括第一(S1)至第十扬声器(S10)且多个误差麦克风(em)202可以包括第一(e1)至第十一(e11)误差麦克风。每个误差麦克风(em)202可以与各自静区(Qm)203相关。在其他实施例中，整个聆听空间可以是包含多个麦克风(em)202的静区，或者两个或更多静区其中每一个可以包括多个麦克风。扬声器(Sn)200可用于产生抗噪声声波，从而与在每个误差麦克风(em)202相关的静区(Qm)203中存在的不希望声音X相消干扰。

在任一时间，可以不使用所有麦克风(Sn)200来产生被配置成与静区(Qm)203中存在的不希望声音相消干扰的抗噪声声波。“有源扬声器组”可以被定义为在任意一时间被有源驱动以产生抗噪声声波的特定扬声器(Sn)200，在抗噪声声波的产生过程中，“有源扬声器组”可以基于不希望声音的位置和特性而自适应地选择。有源扬声器组可以包括一个或更多扬声器(Sn)200。例如，在图2中，扬声器S1、S4、S6和S9可以被选择为第一有源扬声器组205。扬声器(Sn)200的第一有源扬声器组205可以仅是当前被选择以产生抗噪声声波的扬声器。与不希望声音X相关的各种条件可能产生这种情形，其中除第一有源扬声器组205中的扬声器之外的扬声器(Sn)200可能更好地适于产生消除不希望声音X的抗噪声声波。因此，可以选择第二有源扬声器组207。第二有源扬声器组207例如可以包括扬声器S1、S2、S6和S7。在其他实施例中，扬声器的任意组合可以形成任意数目的有源扬声器组。

图3是可以示例ANC系统300的框图，该ANC系统300被配置成用于可以与图2所示的扬声器(Sn)200和麦克风(em)202的示例配置一起使用的自适应扬声器选择。在图3中，ANC系统300被配置成通过多个扬声器(Sn)200产生抗噪声。ANC系统300被配置成确定将被包括在当前有源扬声器组中的扬声器200。ANC系统300可以包括多个抗噪声发生器模块302。每个抗噪声发生器模块302可以包括各自的自适应滤波器(Wn)304和各自的学习逻辑单元(LAUn)306。每个自适应滤波器304接收代表不希望声音X的不希望声音信号305。不希望声音信号305可以通过传感器307产生。

传感器307可以被配置成直接检测不希望声音X。在一个实施例中，传感器307可以是被配置成检测实际不希望声音X的麦克风。在其他实施例中，ANC系统300可以在车辆中操作且传感器307可以是被配置成检测诸如引擎噪声或路面噪声的不希望声音且响应地产生不希望声音信号305的加速器。在其他实施例中，可以基于在聆听区域内或外部的检测条件模拟不希望声音X。不希望声音X还可以代表各种不希望声音。在一个实施例中，各种传感器(诸如传感器307)可以放置在检测不希望声音的区域中，诸如放置在机动车辆中以检测与机动车辆相关的各种不希望声音。这些不希望声音可以作为单个输入信号聚集，诸如不希望声音信号305。扬声器(Sn)200产生的抗噪声声波可以包含被配置成与每个检测的不希望声音或聚集信号中存在的主要不希望声音相消干扰的抗噪声声波。

每个自适应滤波器304可以试图产生与不希望声音信号305匹配的各自输出信号(OSn)308。自适应滤波器输出信号(OSn)308可以通过各自反相器310反转；然而，每个自适应滤波器304可以被配置成内部地执行信号反转。反相器310的每个输出可以是抗噪声信号(ASn)312。每个抗噪声信号(ASn)312可以对应于扬声器(Sn)200至少之一，且可以驱动对应的扬声器(Sn)200以产生包括抗噪声的声波。ANC系统300可以包括扬声器连接模块314。扬声器连接模块314可以被配置成选择性地传导每个抗噪声信号(ASn)312到对应的扬声器(Sn)200或者防止对应的扬声器(Sn)200接收对应的抗噪声信号(ASn)312。

在图3中，扬声器连接模块314示为包括开关316，该开关表示扬声器连接模块314选择性地允许每个抗噪声信号(ASn)312驱动对应的扬声器(Sn)200的能力。在备选实施例中，可以实现各种技术来选择将被驱动的每个扬声器(Sn)200，诸如终止特定抗噪声发生器302。在其他备选实施例中，可以在ANC系统300中使用单个抗噪声发生器302。单个抗噪声信号发生器302可以产生单个抗噪声信号312，其可以通过扬声器连接模块314被扬声器(Sn)200选择性接收。

不希望声音X可以在与每个误差麦克风(em)202相关的每个静区(Qm)203中存在。每个扬声器(Sn)200可以产生抗噪声声波以与一个或更多静区(Qm)203中的每一个中的不希望声音X相消干扰。每个误差麦克风(em)202可以检测由抗噪声声波和不希望声音X的组合得到的声波。每个扬声器(Sn)200可以具有到达每个误差麦克风202的相关辅助路径(Smn)315，其中“m”表示误差麦克风(em)的202指数且“n”表示扬声器(Sn)200的指数。例如，针对每个误差麦克风(em)202，可以存在用于扬声器S 1的辅助路径315。在图3中，用于第一、第二和第十扬声器S1、S2和S10的每个辅助路径315被示为到达第一、第二和第十一误差麦克风e1、e2和e11中的每一个。

一旦检测到声波，每个误差麦克风(em)202可以产生各自的误差信号(Bm)318。每个误差信号(Bm)318代表对应误差麦克风(em)202检测的声波。由抗噪声声波和不希望声音X的组合得到的声波可以通过每个误差麦克风(em)202检测。误差信号(Bm)318可被传送到ANC系统300。

误差信号(Bm)318和不希望声音X可以用于产生抗噪声信号(ASn)312。每个自适应滤波器(Wn)304可以接收不希望声音信号305。每个LAU(LAUn)306可以接收误差信号(Bm)318和由估算路径滤波器模块320滤波的不希望声音信号305。每个LAU 306可以被配置成产生各自更新信号319，该更新信号319被提供来调节与各自自适应滤波器(Wn)304相关的滤波器系数。每个LAU 306可以被配置成实现各种学习算法，诸如最小均方(LMS)、XLMS、NLMS或其他合适的学习算法。

每个估算路径滤波器模块320包括用于每个扬声器(Sn)200的估算路径滤波器322。每个估算路径滤波器322被配置成估算声波可以从每个扬声器(Sn)200传播到误差麦克风(em)202中的每一个的物理辅助路径315。例如，在图3中，每个扬声器(Sn)200具有到达误差麦克风(em)200中的每一个的物理路径，导致用于每个扬声器(Sn)200的10个估算路径滤波器322。估算路径滤波器322还可以反映ANC系统300内部或外部处理组件的效果，用于产生声波的信号经过处理组件。估算路径滤波器可以在ANC系统300的初始激励之前被确定。用于每个扬声器(Sn)200的估算路径滤波器322可以被表达为：

(等式1)${\hat{S}}_n={\hat{S}}_{1n}+{\hat{S}}_{2n}+{\hat{S}}_{3n}+{\hat{S}}_{4n}+{\hat{S}}_{5n}+{\hat{S}}_{6n}+{\hat{S}}_{7n}+{\hat{S}}_{8n}+{\hat{S}}_{9n}+{\hat{S}}_{10n}+{\hat{S}}_{11n}$

其中，对于每个估算路径“m”表示特定误差麦克风(em)202且“n”表示特定扬声器(Sn)200。每个估算路径滤波器322将包括用于从特定扬声器(Sn)200到特定误差麦克风(em)202的每个路径的类似估算路径。

ANC系统300可以被配置成选择性驱动少数扬声器(Sn)200以产生不同于可用扬声器(Sn)200数目的抗噪声信号。由于各种原因，诸如可用总处理功率等，可以做出驱动比可用扬声器少的扬声器(Sn)200的决定。ANC系统300初始地可以选择将被驱动的预定有源扬声器组(诸如有源扬声器组205)以产生抗噪声声波。当消除不希望声音的条件变化时，包括初始选择的有源扬声器组之外的其他扬声器(Sn)200可以增加消除静区(Qm)203中不希望声音X的准确性。也可能希望包括其他扬声器(Sn)200以优化不希望声音X的消除。

ANC系统300可以包括作为扬声器的模拟器模块324以通过从扬声器(Sn)200的各种组合模拟产生各种抗噪声声波执行扬声器选择。模拟器模块324可以被配置成内部地产生抗噪声发生器302和相关抗噪声信号(ASn)312以模拟来自扬声器(Sn)200的声波的产生。模拟器模块324可以被配置成确定有源扬声器组是否应包括附加或更少的扬声器200或是否使用当前不在有源扬声器组中的扬声器200来代替有源扬声器组内的扬声器200。模拟器模块324可以基于误差信号(Bm)318和不希望声音X确定扬声器组合。模拟器模块324可以使用与抗噪声发生器模块320相关的信息来模拟来自抗噪声发生器模块302的抗噪声信号312的产生。

模拟器模块324可以包括用于确定特定扬声器组合的各种子模块。模拟器模块324可以包括被配置成确定每个误差麦克风(em)202处的估算的不希望声音信号的信号恢复模块326。例如，误差信号B1代表误差麦克风e1检测的声波。信号B1可被信号恢复模块326处理以确定误差麦克风e1检测的不希望声音X的状态。由于误差麦克风(em)202在聆听空间的彼此不同位置，在相同时间点，每个误差麦克风(em)202处的不希望声音可能在每个误差麦克风(em)202处于不同状态。信号恢复模块326可以产生用于每个对应误差信号318的估算的不希望声音信号328。每个估算的不希望声音信号328可被提供到互相关模块330。

互相关模块330可以确定每个扬声器(Sn)200相对于不希望声音X的源和相对于其他扬声器(Sn)200的位置。在一个实施例中，每个扬声器200的位置可以在聆听空间中表示为具有三维笛卡尔坐标(x_n，y_n，z_n)的一点(Pn)(见图2)。每个误差麦克风(em)202位置也可以表示为笛卡尔坐标(x_m，y_m，z_m)(未示出)。然而，其他坐标系统可被用于表示聆听空间中的扬声器200和误差麦克风202的位置，诸如极坐标、圆柱形或其他合适的坐标系统。误差麦克风(em)202和扬声器(Sn)200在聆听空间中彼此相对静止地定位。扬声器(Sn)202和误差麦克风(em)202之间的这种相对位置关系允许误差麦克风(em)202之一用作参考点以解决不希望声音X的源的位置和方向。

互相关模块330可以被配置成选择误差麦克风202之一作为参考点。当选择用作参考麦克风的误差麦克风202时，误差信号318波形可以通过互相关模块326分析。参考图2和3，互相关模块326可以被配置成确定点Px(图2)的位置，该位置可被认为是不希望声音X的源点。点Px到每个误差麦克风(em)202的距离可以表示为：

等式(2)d_m＝ct_m

其中d_m是从源点Px到特定误差麦克风(em)202的距离，c是不希望声音X的速度，且t_m是不希望声音X从源点Px传送到特定误差麦克风(em)202的持续时间。在一个实施例中，误差麦克风e2可被选择为参考点，使得误差麦克风e2的笛卡尔坐标是(0，0，0)。源点Px的位置可以被表示为(x，y，z)。对于每个误差麦克风(em)202，等式2可以表达为：

(等式3)${\mathrm{ct}}_m=\sqrt{{(x-x_m)}^2+{(y-y_m)}^2+{(z-z_m)}^2}$

其中，是d_m。在误差麦克风e2用作参考麦克风的情况下，等式2可以表达为：

(等式4)${\mathrm{ct}}_2=\sqrt{x^2+y^2+z^2}$

对于每个误差麦克风(em)202，除了参考麦克风e2，从等式3减去等式4将得出：

(等式5)

$\mathrm{c\Delta }{t}_{m2}=\sqrt{{(x-x_m)}^2+{(y-y_m)}^2+{(z-z_m)}^2}-\sqrt{x^2+y^2+z^2}$

其中Δt_m2是来自源点Px的不希望声音到达误差麦克风(em)202和参考误差麦克风e2之间的时间差。等式5的两边都可以被“c”除以隔离Δt_m2。因为用于每个误差麦克风(em)202的笛卡尔坐标相对于作为参考点的参考误差麦克风e2已知，用于源点Px的笛卡尔坐标可以使用等式5确定。

在备选实施例中，一些误差麦克风(em)202相对于其他误差麦克风(em)202可移动。例如，ANC系统300可以在车辆中实现。一些误差麦克风安装在车辆的头枕中。头枕连接到乘客和驾驶员座位。座位位置可以调节，使得误差麦克风(em)202的位置也被调节。在这种布置中，ANC系统300可以被配置成针对特定误差麦克风(em)202使用预定位置，例如，特定误差麦克风(em)202相对于特定误差麦克风(em)202的全部可能移动范围的平均位置。

一旦确定源点Px的位置，互相关模块330可以向方向定位器模块334传送不希望噪声位置信号332。使用来自不希望噪声位置信号332的信息，方向定位器模块334可以归一化源点Px的位置(x，y，z)以确定不希望声音X的方向。由于参考误差麦克风202(诸如误差麦克风e2)的静态位置，每个扬声器200的位置(x，y，z)是已知的。扬声器200的已知相对位置还允许预先确定每个扬声器200的法向量(Nn)208。每个法向量(Nn)208代表与平面正交的向量，从特定扬声器(Sn)200产生的声波通过该平面传播，诸如每个各自扬声器(Sn)200的表面。使用法向量(Nn)208信息和每个扬声器200的位置Pn，方向定位器模块334可以确定不希望声音相对于扬声器200的方向。位置信息信号336可以通过方向定位器模块334产生。位置信息信号336可以包括关于不希望声音相对于扬声器200的位置的方向的信息。

位置信息信号336可以被扬声器配置模块338接收。扬声器配置模块338可以确定至少一个扬声器200被添加到有源扬声器组或者代替有源扬声器组中的特定扬声器(Sn)200。使用不希望声音X的方向信息，扬声器配置模块338可以确定如果用于产生抗噪声，当前不在有源扬声器组中的至少一个扬声器200可以增强不希望声音的消除。在一个实施例中，扬声器配置模块336可以使用不希望声音的方向信息确定法向量(Nn)208的内积(dot product)。

在一个实施例中，具有与不希望声音的方向成共面(例如平行于不希望声音的方向)的法向量208的扬声器200可能比具有与不希望声音X的方向更正交的法向量(Nn)208的扬声器(Sn)200更理想。扬声器配置模块338可以确定哪个扬声器(Sn)200(如果有的话)应被包括在有源扬声器组中，以及当前有源扬声器组中的任意扬声器(Sn)200是否应被替代。在一个实施例中，扬声器200(Sn)可以被配置成使得被驱动以产生抗噪声的扬声器(Sn)200的数目固定。因而，当前不在扬声器配置模块338选择的有源扬声器组中的任何扬声器200(Sn)将代替当前组中的扬声器(Sn)200，如前面参考有源扬声器组205和207所进行的描述。在备选实施例中，附加扬声器(Sn)200可以被包括在有源扬声器组中而不替代当前有源扬声器组的扬声器(Sn)200。扬声器配置模块338还可以确定当前有源扬声器组中的扬声器(Sn)200可以从有源扬声器组中移除而不添加另一扬声器(Sn)200。

当确定扬声器(Sn)200将被包括在附加组中时，扬声器配置模块338可以传输扬声器配置信号340。扬声器配置信号340可以包括关于扬声器配置模块338选择的特定扬声器(Sn)200的信息。扬声器配置信号340可以被传输到扬声器分析模块342。扬声器分析模块342可以被配置成对ANC系统300执行模拟以确定扬声器配置模块338选择的扬声器200(如果被包括在有源扬声器组中)是否可以减小至少一个静区(Qm)203中的误差信号(Bm)318。扬声器分析模块340可以使用误差信号(Bm)318、不希望声音信号305以及估算路径滤波器模块320来执行模拟。

扬声器分析模块342可以产生模拟结果信号344。模拟结果信号344可以包括关于扬声器分析模块342执行的模拟的结果的信息。模拟结果信号344可以被提供到判决模块346。判决模块346可以被配置成确定有源扬声器组是否应基于模拟结果信号344重新配置。判决模块346可以产生扬声器选择信号348。扬声器选择信号348可以包括关于将被包括在有源扬声器组中或排除在有源扬声器组之外的扬声器200的信息。扬声器选择信号348可以被传输到扬声器连接模块314。扬声器连接模块314可以基于扬声器选择信号348连接将被包括在有源扬声器组中的扬声器(Sn)200。

估算路径滤波器322可选择性地用于基于被驱动以产生抗噪声声波的对应扬声器(Sn)200滤波不希望声音信号305。如果扬声器(Sn)200不被选择为有源扬声器组的部分，则对应的估算路径滤波器322不应用于提供到抗噪声发生器302的输入。例如，如果扬声器S1不在当前有源扬声器组中，不希望声音信号305不应被估算路径滤波器滤波为LAU 306的输入。图3中示出的开关348代表可以基于被包括在有源扬声器组中的对应扬声器(Sn)200选择性地实现估算路径滤波器322。

在备选实施例中，模拟器324可以不使用方向信息操作。在这种备选实施例中，模拟器324可以运行各种模拟的扬声器(Sn)200的组合以确定有源扬声器组是否可以使用不同组合替代以更精确地产生抗噪声声波。在另一备选实施例中，可以使用通过互相关模块330和方向定位器模块334提供的方向分析，而不使用模拟器来选择有源扬声器组。在这种备选实施例中，方向信息可用于选择有源扬声器组而无需使用模拟结果。

图4示出了ANC系统300的备选配置。在图4中，ANC系统300包括扬声器选择模块400而不是模拟模块324。扬声器选择模块400可以被配置成一次选择至少一个当前不在有源组中的附加扬声器(Sn)200来产生抗噪声声波。扬声器选择模块400可以循环来自不在有源组中的每个扬声器(Sn)200的抗噪声声波的产生。不在有源组中的每个扬声器(Sn)200可以产生抗噪声声波一预定时间。模拟模块324可以产生扬声器选择信号402到扬声器连接模块314以表示哪个扬声器(Sn)200当前应产生抗噪声声波。

扬声器选择模块400可以接收误差麦克风(em)202产生的误差信号(Bm)318。扬声器选择模块400可以实现比较模块404。比较模块404可以将由有源扬声器(Sn)200组产生的抗噪声声波得到的误差信号(em)404与由添加的不在有源组中的一个或更多扬声器(Sn)200得到的误差信号(Bm)318进行比较。

当比较模块404比较误差信号时，扬声器选择模块400可以继续循环不在有源组中的特定扬声器(Sn)200以与有源组一起产生抗噪声声波。当每个非有源组扬声器被选择时，比较模块404可以确定任何误差信号(Bm)318是否由于添加了非有源组扬声器而减小。比较模块404可以产生比较结果信号405。比较结果信号405可以包括关于比较模块404执行的误差信号比较的信息。

扬声器选择模块400可以包括选择将包括在有源组中的特定非有源组扬声器(Sn)200的选择模块406。例如，如果来自两个非有源组扬声器(Sn)200的抗噪声声波减小了误差信号(em)218，则选择模块404可以选择造成较大误差信号减小的扬声器(Sn)200。基于比较结果信号405，选择模块404可以确定将被包括在有源组中作为有源组中的一个或更多扬声器(Sn)200的替代的特定扬声器(Sn)200。当选择替代扬声器(Sn)200时，选择模块406可以产生选择信号408。选择信号408可以包括关于被包括作为有源扬声器组(Sn)200的替代的特定扬声器(Sn)200的信息。

扬声器选择模块400可以包括替代模块410。一旦已经识别出替代扬声器(Sn)200来代替有源组中的扬声器，替代模块410可以确定哪个有源扬声器(Sn)200将被替代。在一个实施例中，一旦替代扬声器(Sn)200已经被选择，扬声器选择模块400可以暂缓非有源组扬声器产生抗噪声声波。扬声器选择模块400可以单独地移除有源组中的每个扬声器(Sn)200，同时添加替代扬声器(Sn)200以代替移除的扬声器(Sn)200。当每个有源组扬声器(Sn)200被单独地替代时，替代模块410可监控误差信号(Bm)318。最小误差信号(Bm)318可以表示永久替代可提供更精确的噪声消除。扬声器选择模块400可以提供表示将被包括在有源组中的替代扬声器(Sn)200的扬声器选择信号402。

扬声器选择模块400可以周期性地确定非有源组扬声器(Sn)200是否将被包括在有源扬声器组中。在备选实施例中，替代扬声器(Sn)200可以被添加到有源扬声器组中而不替代当前有源组扬声器(Sn)200。在其他备选实施例中，非有源组扬声器(Sn)200可以被选择以在重叠时间周期(overlapping time period)产生抗噪声声波。扬声器选择模块400可以选择这些非有源组扬声器(Sn)200中的一个或多个来替代有源扬声器组中的扬声器(Sn)200或者可以被包括以附加到有源扬声器组中的当前扬声器(Sn)200中。

图5示出了包括在车辆500中的ANC系统300的实施例。如图5所示，图2的扬声器(Sn)200和误差麦克风(em)202可以被布置在车辆500中。扬声器(Sn)200和误差麦克风(em)202可以以各种布置放置在车辆500中。例如，误差麦克风e1-e3、d5-e7、e9-e11可以安装在车辆500的头枕中，而误差麦克风e4和e10可以被安装在车辆500的内表面，诸如顶部。在图5中，每个麦克风(em)202示为包括对应的静区(Qm)203。在备选实施例中，在车辆500的车舱内，ANC系统300可以被配置为形成一个包括所有或者仅一些麦克风(em)200的静区。在其他备选实施例中，可以产生若干静区，每个静区包括一个或更多个麦克风(em)202。

扬声器(Sn)200可以被放置在车辆500中的各种位置。例如，扬声器S1、S2和S10可以位于车辆的仪表盘502中。扬声器S2和S3可以位于车辆500的左侧504且扬声器S8和S9可以位于车辆506的右侧。扬声器S5至S7可以位于车辆500的后部区域508中。ANC系统300可以被配置以使用关于图3所述的扬声器(Sn)200和麦克风(em)202操作。在图5中，ANC系统300示为与音频系统(AS)510通信。ANC系统300和音频系统(AS)510可以共享相同的扬声器(Sn)200。

如参考图2和图3所述，不希望声音可能源自各种源，诸如车辆500的引擎504的引擎噪声、路面噪声等。传感器512和514可以被配置为检测不希望声音。在一个实施例中，传感器512和514可以被配置成检测不同的不希望声音，诸如引擎噪声、风扇噪声、路面噪声和任意其他可检测的不希望声音。类似于传感器307，不希望声音可以通过传感器512和514检测，且可以被转换成经由信号线516和518发射到ANC系统300的电学信号。经过信号线516和518的信号可以通过ANC系统300求和以用于产生抗噪声信号(ASn)312。

传感器512和514可以是检测实际不希望声音的麦克风。在一个实施例中，传感器512和514之一或者二者可以是被配置成检测来自引擎504的引擎噪声的加速器。任意合适的传感器可用于检测不希望声音。在其他实施例中，任意数目的传感器，诸如传感器512和514可用于检测不希望声音。在备选或附加实施例中，至少一个或更多不希望声音可以被模拟以产生诸如通过信号线516和518传输的信号这样的信号。

在操作中，如前所述，ANC系统300可以产生抗噪声信号312以驱动扬声器(Sn)200。在一个实施例中，特定扬声器(Sn)200可以不用于产生抗噪声声波，诸如高频扬声器、或者“高音扬声器(tweeter)”，而一些扬声器可以总是用于抗噪声声波产生，诸如低频扬声器或者“超低音音箱(sub-woofer)”。

在一个实施例中，ANC系统300可以被配置成驱动数目小于车辆500中可用的全部扬声器(Sn)200数目的有源扬声器组。被包括在有源扬声器组中的扬声器(Sn)200可以以关于图3和4所述的方式被ANC系统300自适应地选择。例如，如果传感器512和514被配置成检测不同不希望声音，则不希望声音可以以不同时间和强度出现。因而，在一个实施例中，ANC系统300将选择第一有源扬声器组，且可以基于不希望声音中的变化附加地选择将被包括在有源扬声器组中的不同扬声器(Sn)200，或者可以使用不在有源扬声器组中的扬声器(Sn)200代替有源扬声器组中的扬声器(Sn)200。在ANC系统300的操作过程中，扬声器组合的这种自动调节可以例行地执行。

图6示出了说明关于图2、3和4的ANC系统300的操作的实施例流程图。操作开始于方框600，此时，初始化ANC系统300。在方框600，ANC系统300可以选择有源扬声器组，诸如有源扬声器组205。在一个实施例中，有源扬声器组205的选择可以是预定的，使得当每次初始化时，ANC系统300最初选择有源扬声器组203。在另一实施例中，ANC系统300可以监控不希望声音，该不希望声音作为选择扬声器(Sn)200的初始有源扬声器组的基础。在方框602，ANC系统300可以基于不希望声音信号305和误差信号(Bm)318产生抗噪声信号312。一旦初始化ANC系统300，ANC系统300可以基于用于每个自适应滤波器(Wn)304的预定系数开始产生抗噪声信号312。误差麦克风(em)202可以开始检测一个或更多各自静区(Qm)203中的声音且传输误差信号(Bm)318到ANC系统300。

在方框604，ANC系统300可以接收从有源扬声器组中的扬声器(Sn)200产生的抗噪声声波和一个或更多静区(Qm)203中不希望声音的组合得到的误差信号。在方框606，ANC系统300可以分析误差信号。取决于特定配置，ANC系统300可以以各种方式分析误差信号。例如，如果ANC系统300实现图3所示的模拟模块324，则可以执行方向和模拟分析。在另一实施例中，基于用以产生抗噪声声波的附加扬声器的使用，可以使用实时信息实现图4的扬声器选择模块400。

在方框608，ANC系统300可以确定配置的有源扬声器组是否要改变。如果有源扬声器组不要改变，则操作可以返回方框602。如果配置要改变，则在方框610，新的有源扬声器组被选择且操作可以返回方框602。

图7示出说明关于图2和3的模拟器模块324的操作的实施例流程图。在方框700，模拟器324可以接收误差麦克风(em)202产生的误差信号(Bm)318。在方框702，模拟器模块324可以接收不希望声音信号305。在方框704，模拟器模块324可以针对每个误差麦克风(em)202确定估算的不希望声音信号328。在一个实施例中，模拟器模块324可以实现信号恢复模块326以确定用于每个误差麦克风(em)202的估算的不希望声音信号328。

在方框706，模拟器模块324可以确定不希望声源的位置和方向。在一个实施例中，模拟器模块324可以实现互相关模块330和方向定位器模块334以确定不希望声音X的源点和方向。在方框708，模拟器模块324可以模拟各种扬声器组合。在一个实施例中，模拟器模块324可以模拟不同于当前有源扬声器组的扬声器组合。模拟可以通过扬声器配置模块338执行。可以在方框708模拟每种可能的组合。在方框710，确定是否已经模拟了每个希望的可能组合。如果不是，则在方框712，组合可以改变且运行用于新组合的模拟。一旦所有希望的组合被模拟，在方框714，组合模拟结果可以相互比较。在方框716，“最佳”模拟扬声器组合被选出。“最佳”模拟扬声器组合可以是与其他模拟扬声器组合相比模拟对不希望声音X的最优消除的组合。在一个实施例中，方框716的选择可以由扬声器分析模块342执行。在方框718，可以对有源扬声器组的当前性能做出“最佳”模拟扬声器组合的比较。方框718处的比较可以由判决模块346执行。如果确定模拟的组合与有源扬声器组相比不提供更好性能，则操作可以返回方框700以继续模拟模块324的操作。如果确定模拟的组合提供更好性能，在方框720，有源扬声器组可以改变为包括在模拟组合中的扬声器(Sn)200以形成新的有源扬声器组。当变化为这种新的有源扬声器组时，操作可以返回方框700。

图8是操作图4的ANC系统300的实施例流程图。操作在ANC系统300初始化时开始于方框800。在方框800，ANC系统300可以选择有源扬声器组，诸如有源扬声器组205。在一个实施例中，有源扬声器组205的选择可以是预定的，使得当每次初始化时，ANC系统300最初选择有源扬声器组205。在另一实施例中，ANC系统300可以监控不希望声音，该不希望声音作为选择扬声器(Sn)200的初始有源扬声器组的基础。在方框802，ANC系统300可以基于不希望声音信号305和误差信号(Bm)318产生抗噪声信号312。一旦初始化ANC系统300，ANC系统300可以基于用于每个自适应滤波器(Wn)304的预定系数开始产生抗噪声信号312。误差麦克风(em)202可以开始检测一个或更多各自静区(Qm)203中的声音且传输误差信号(Bm)318到ANC系统300。在方框804，ANC系统300可以接收误差信号(Bm)318。

在方框806，ANC系统300可以循环来自非有源组扬声器(Sn)200的声波的抗噪声产生。ANC系统300可以实现扬声器选择模块400。扬声器选择模块400可以选择不在有源扬声器组中的一个或更多扬声器(Sn)200来产生抗噪声声波。每个非有源扬声器组扬声器(Sn)200可以被选择来产生抗噪声声波一预定时间，诸如小于10秒。

在方框808，ANC系统300可以确定当非有源扬声器组扬声器(Sn)200之一被包括在有源扬声器组时是否减小了任何误差信号(Bm)318。如果不发生误差信号的减小，则操作可以返回方框802。如果发生误差信号减小，则在方框810，ANC系统300的扬声器选择模块400可以确定哪个非有源扬声器组扬声器(Sn)200可以替代有源扬声器组中的当前扬声器(Sn)200之一。在一个实施例中，ANC系统可以选择与其他非有源组扬声器(Sn)200相比提供最大误差减小的扬声器(Sn)200来代替有源扬声器组中的扬声器(Sn)200。

一旦选择了(一个或多个)替代扬声器(Sn)200，在方框812，ANC系统300可以确定有源扬声器组中的特定扬声器(Sn)200将被替代。在一个实施例中，扬声器选择模块400可以暂缓循环使用非有源扬声器组的抗噪声声波的产生。扬声器选择模块400可以移除有源扬声器组扬声器(Sn)200且使用在方框810中识别的一个或多个扬声器(Sn)200逐一替换它们。当每个有源扬声器组扬声器(Sn)200被替代扬声器代替时，扬声器选择模块400可以监控误差信号(Bm)318一预定时间。提供最小误差信号的扬声器组合可被选择作为包括替代扬声器的新有源扬声器组。操作可以返回方框802。

图9是被配置成执行ANC系统300的计算机装置900的框图。计算机装置900可以包含处理器902和存储器904。ANC系统300可以被实现为计算机装置902上的逻辑或者可以被存储为存储器904上的多个可执行指令。计算机装置900可以被配置成操作ANC系统300。在一个实施例中，计算机装置900可以被配置成通过信号线906接收不希望误差信号305。计算机装置900还可以被配置成通过信号线908接收误差信号(Bm)318。不希望误差信号305和误差信号(Bm)318可以通过ANC系统300实现，如参考图2至图4所讨论。计算机装置900还可以被配置成通过信号线910传输抗噪声信号(ASn)312到包括在有源扬声器组中的扬声器(Sn)200(未示出)。

在一个实施例中，存储器904可以包括一个或更多存储器，可以是计算机可读存储介质或存储器，诸如是缓存、缓冲器、RAM、可移动介质、硬盘驱动器或其他计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。处理器902可以实现各种处理技术，诸如多处理、多任务、并行处理等。处理器902可以包括被配置成操作ANC系统300的一个或更多处理器。

尽管已经描述了本发明的各种实施例，对本领域技术人员而言，显而易见，本发明的范围内可以存在很多实施例和实施方式。因此，本发明只受所附权利要求及其等价要求的限制。