[发明专利]基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法

说明书

本发明提出了一种基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法，针对窄带噪声源受到非线性扭曲产生高次谐波噪声的情形；其结构包括线性信号合成子系统（1）、一个非线性信号合成子系统（2）以及参考信号生成模块以及最小均方算法模块；该方法的参考信号由同步信号发生器根据非声学传感器获得的源噪声频率产生；通过一个线性组合器合成一部分次级源，通过另一个线性组合器和非线性Volterra滤波器合成另一部分次级源，在初级源噪声受到非线性扭曲时，线性和非线性滤波器分别独立抑制基频分量和高次谐波分量；该方法能有效抑制受非线性扭曲的窄带噪声，且独立工作的结构易于分析非线性对系统性能的影响。

技术领域

本发明涉及一种基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法，属于主动噪声控制领域。

背景技术

主动噪声控制相对传统被动噪声控制，具有低频性好，控制空间小，已经广泛的应用到噪声控制领域。其中，窄带主动噪声控制应用较多，窄带噪声具有规律性的低频信号特征，往往是由旋转设备或具有往复运动的装置产生。在窄带主动噪声控制中，窄带噪声频率可以通过非声学传感器直接或间接测得，再经信号发生器可产生同频率的正弦或余弦参考信号。

在线性或者近似线性声学环境，线性窄带主动噪声控制可以有效应对目标噪声。然而，当实际声学环境具有较强非线性时，源噪声经非线性通道传播在相消点将产生严重非线性扭曲或扰动。此时，线性窄带主动噪声控制系统将难以应对。

考虑到窄带噪声经由非线性通道传播后产生的非线性扭曲实际上激发出了高次谐波噪声，通过非线性初级通道的窄带噪声在相消点形成的目标噪声可分为原噪声源(即基波分量噪声)和受到非线性影响产生的高次谐波分量噪声。因此，消除两种分量噪声可分别使用线性滤波器和非线性滤波器。基于此，可以构造一种线性信号合成子系统和非线性信号合成子系统分别独立工作的非线性窄带主动噪声控制系统。

发明内容

所要解决的技术问题：

本发明的目的是针对上述问题，设计一种有效降低经过非线性初级通道扭曲的窄带噪声的非线性窄带主动噪声控制方法。

技术方案：

为了实现以上功能，本发明提供了一种基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法，其特征在于：该方法提供一个线性信号合成子系统1、一个非线性信号合成子系统2以及参考信号生成模块；

所述线性信号合成子系统1包括第一线性组合器模块21和次级通道，用于抑制基频噪声成份；所述非线性信号合成子系统2包括第二线性组合器模块22和非线性Volterra滤波器模块3，非线性Volterra滤波器模块3仅保留2阶以上核及其系数用于抑制高次谐波噪声成份；

该控制方法依照以下步骤：

步骤1，参考信号生成模块，根据由非声学传感器获得的同步信号产生正弦型参考信号，提供给线性信号合成子系统1和非线性信号合成子系统2；

步骤2，在所述线性信号合成子系统1中，接收到的参考信号由第一线性组合器模块21进行信号合成，输出信号y₀(n)；

在所述非线性信号合成子系统2中，接收到的参考信号由第二线性组合器模块22进行信号合成，其输出信号为非线性Volterra滤波器模块3的参考信号；

步骤3，所述非线性Volterra滤波器模块3对其参考信号进行合成，输出信号y₁(n)；该输出信号y₁(n)叠加至第一线性组合器模块21的输出信号y₀(n)上，并与目标噪声p(n)进行相消处理，得到相消后的误差e₀(n)；

步骤4，对相消后的误差e₀(n)经过次级通道s(z)，并引入不可消除的加性背景噪声，得到残余噪声e(n)。