[0001] 本发明涉及车载音响系统技术领域，具体涉及基于乘客位置感知的动态音场调节系统及方法。

[0002] 车载音响系统作为汽车智能化的重要组成部分，已广泛应用于提升驾乘舒适性和用户体验。目前的车载音响技术通常通过固定的音场参数实现音效优化，配合简单的均衡器调整或预设的音效模式，以满足不同场景下的基本需求。同时，主动降噪技术逐渐应用于车载环境，通过生成反向声波降低环境噪声干扰。然而，现有系统主要针对整体车内环境进行统一调节，缺乏对乘客个体位置的精准感知和优化，导致音场效果和降噪表现存在局限性。

[0003] 现有车载音响技术主要存在以下问题：音场调节缺乏动态适应性，难以根据车辆行驶状态、乘客位置及环境噪声的变化进行实时调整；降噪技术未能充分考虑车内各乘客的实际需求，无法实现基于乘客位置的精准降噪；在多乘客场景中，系统通常优先优化驾驶员位置，忽略了其他乘客位置的音效需求，导致音场均衡性不足，整体音质体验不佳。这些问题在复杂驾驶场景和多人通勤中尤为明显。

[0004] 因此，亟需一种能够基于乘客位置感知的动态音场调节系统及方法，实现音场的个性化优化和精准降噪，尤其在多乘客场景下提高整体音效均衡性，满足不同乘客的个性化需求。

[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 传统车载音响系统存在音场调节缺乏动态适应性、降噪精准度不高以及多乘客场景音场不均衡等问题，难以根据车辆状态、乘客位置等实时变化进行音场优化，降噪方案通常基于全局噪声模型，忽略了乘客实际受到的噪声干扰，且难以在多乘客情况下实现个性化音场调节。本发明通过引入动态数据采集和智能处理技术，提出了基于乘客位置感知的动态音场调节系统及方法，实现音场的个性化优化与精准降噪，并在多乘客场景下动态平衡各位置的音效需求。

[0020] 如图1所示，为本发明的一个实施例，该实施例提供了基于乘客位置感知的动态音场调节系统，包括：（1）数据采集模块
用于实时采集乘客位置数据、车辆状态数据、声学环境数据和用户个性化需求数据，并进行数据预处理；
数据采集模块包括：
乘客位置数据采集单元，用于通过座椅压力传感器采集乘客的坐姿分布和位置变化数据，通过车内摄像头采集乘客的动态位置特征，并利用图像处理算法生成乘客的三维位置坐标；
车辆状态数据采集单元，用于通过车机系统接口获取车辆的速度、加速度、制动状态和驾驶模式，形成描述车辆动态行为的数据流；
声学环境数据采集单元，用于通过噪声传感器采集车内噪声信号的频谱和声压级；
用户个性化需求数据采集单元，用于通过车机交互界面或移动端应用采集用户的音量、声场定位和降噪需求设置。

[0021] 对采集到的多源数据进行预处理，包括数据的归一化、去噪处理和时间同步，确保各数据流具有一致性和精确性。

[0022] （2）数据处理模块用于对预处理后的数据进行特征提取，将提取后的特征融合生成多维音场特征向量并构建目标函数，采用优化算法对目标函数进行求解，输出最优音场调节参数；
数据处理模块包括：
特征提取单元，用于提取数据的特征，包括位置特征、状态参数、噪声特性及用户偏好；
特征融合单元，用于对提取的特征进行融合处理，生成多维音场特征向量；
目标函数构建单元，用于根据接收到的多维音场特征向量，生成优化目标函数；
算法优化单元，用于基于遗传算法对优化目标函数进行求解，输出最优音场调节参数。

[0023] 在其中一个实施例中，目标函数构建单元通过以下步骤实现：多维音场特征向量 表示为：
；
其中， 表示第 种特征的标准化值；
基于多维音场特征向量定义优化目标函数 为：
；

[0024] 其中， 表示第 个乘客在音场中心点处的音质评分， 为乘客权重， 为噪声抑制权重， 为环境噪声干扰函数； 表示当前车内的乘客数量； 为多维音场特征向量的数量；j表示第j种噪声源的索引；表示多维音场特征向量的变量。

[0025] 算法优化单元通过以下步骤实现：接收目标函数构建单元生成的优化目标函数；
基于所述优化目标函数定义的参数空间，生成初始优化方案集合，每组优化方案由音场中心点位置、频率均衡参数和降噪补偿参数组成；
计算每组优化方案的适应度值 为：
；
其中， 表示第 个约束的违反程度， 为惩罚因子；
根据适应度值采用轮盘赌算法选择优化方案中适应度高的方案进入下一轮优化；
以交叉概率对选定的优化方案进行交叉操作，生成新优化方案：
；
其中， 为新优化方案， 和 分别为两个现有优化方案， 为交叉比例系
数；
以变异概率对优化方案的参数进行调整：
；
其中， 为变异后优化方案， 为变异前优化方案， 为随机变异值；
判断是否满足以下条件：优化方案的适应度值最大变化率低于阈值或迭代次数达到预设上限，若未满足，则重新计算每组优化方案的适应度值；
当满足收敛条件时，输出适应度值最高的优化方案作为最优音场调节参数，包括音场中心点位置、频率均衡参数和降噪补偿参数。

[0026] （3）策略决策模块用于根据所述最优音场调节参数，从音场调节策略库中选择调节策略；
策略决策模块包括：
策略选择单元，用于从音场调节策略库中选择与最优音场调节参数匹配的调节策略，其中音场调节策略库包括针对高速行驶、城市驾驶和停车不同场景的预设策略。

[0027] （4）参数执行模块用于根据所述调节策略动态调整音场中心点位置、频率均衡参数及降噪补偿参数，实现音场的闭环优化。

[0028] 参数执行模块包括：音场定位单元，用于通过调整扬声器输出功率和方向实现音场中心点的动态定位；
频率均衡单元，用于优化音频的低频20Hz至250Hz、中频250Hz至4kHz和高频4kHz至20kHz频段增益参数；
降噪控制单元，用于利用主动降噪技术通过生成反向声波降低环境噪声对音场的干扰。

[0029] 在其中一个实施例中，降噪控制单元通过以下步骤利用主动降噪技术降低噪声干扰：通过车载噪声传感器实时获取车内环境噪声信号，分析噪声信号的频率、相位和幅值特性；
结合车内的环境动态参数和乘客位置数据，提取对音场中心产生干扰的噪声特性，生成用于降噪计算的噪声参数；
基于噪声参数，动态计算与目标噪声相位相反、幅值相匹配的反向声波信号；
通过车载扬声器输出反向声波信号，与目标噪声信号叠加，减弱目标噪声对音场中心的干扰。

[0030] 降噪控制单元通过以下步骤利用乘客位置数据和车内动态参数：降噪控制单元进一步包括：
基于乘客位置数据和车辆的速度、加速度及制动状态，动态计算噪声源的三维空间位置，生成噪声源位置信息；
结合噪声源位置信息和乘客的三维位置坐标，计算乘客与噪声源的空间关系，动态调整降噪信号的作用范围；
基于乘客权重优先级，动态优化降噪补偿参数以提升多乘客场景下的降噪效果。

[0031] 如图2所示，为本发明的另一实施例，该实施例提供了基于乘客位置感知的动态音场调节系统的调节方法，包括以下步骤：S1.实时采集乘客位置数据、车辆状态数据、声学环境数据及用户个性化需求数据，并进行数据预处理；
S2.对预处理后的数据进行特征提取，将提取后的特征融合生成多维音场特征向量并构建目标函数，采用遗传算法求解目标函数，生成最优调节参数；
S3.根据最优调节参数从音场调节策略库中选择音场调节策略；
S4.根据调节策略的指令，调整音场中心点位置、频率均衡参数和降噪补偿参数，完成音场的闭环优化。

[0032] 综上所述，本发明通过基于乘客位置感知的动态音场调节技术，解决了现有车载音响系统在音场调节缺乏个性化、动态适应性不足以及噪声抑制效果有限等问题。通过实时采集多源数据并采用遗传算法优化音场调节参数，本发明不仅能够动态调整音场中心点位置、频率均衡参数及降噪补偿参数，还可结合多维特征融合技术，实现音效的精准优化与闭环控制。借助预设的音场调节策略库，本发明可适配不同驾驶场景需求，为每位乘客提供个性化、舒适化的音响体验，同时显著提升车载环境的音质均衡性和降噪效果。此外，本发明系统结构设计合理，具备高度的扩展性和兼容性，可广泛应用于不同类型的车载音响系统中，具有显著的技术优势和产业化前景。

[0033] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0034] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。

[0035] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。