[发明专利]基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法

权利要求书

1.一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：所述方法基于自适应噪声对消系统，所述系统包括信号源、噪声源、自适应滤波器、自适应噪声对消器、高灵敏度拾音器、低灵敏度拾音器和控制器，所述方法包括如下步骤：

步骤一：设置自适应滤波器的阶数M，给定自适应滤波器的步长调整常数α，β；

步骤二：确定输入环境噪声向量；

步骤三：自适应噪声对消系统初始化，从1时刻开始，令1时刻的自适应滤波器的权向量1时刻和2时刻迭代的步长因子μ(1)＝μ(2)＝β；

步骤四：将输入环境噪声向量通过自适应滤波器后得到一个噪声估计；

步骤五：通过高灵敏度拾音器采集主信号，根据所述步骤四得到的噪声估计与主信号做减法运算，得到误差信号，并将误差信号输出至自适应噪声对消系统；

步骤六：更新计算k+1时刻的自适应滤波器权向量；

步骤七：当时刻k≥2时，更新自适应滤波器的步长；

步骤八：令k＝k+1，重复步骤二至步骤八，直至所述自适应噪声对消系统无信号输入，自适应噪声对消系统输出噪声被抑制后的信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：令自适应滤波器参数α和β满足α0，其中λ_max为输入环境噪声向量的自相关矩阵的最大特征值。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：通过下式表示输入环境噪声向量u(k)：

u(k)＝{U(k)，U(k-1)，…U(k-M+1)} (1)

其中，U(k)为k时刻环境噪声的采样值，M为自适应滤波器的阶数。

4.根据权利要求3所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：当kM时，由1时刻到k时刻的采样值组成环境噪声向量，通过下式得到输入环境噪声向量：

u(k)＝{U(k)，U(k-1)，…U(1)} (2)

其中，U(k)为k时刻环境噪声的采样值，M为自适应滤波器的阶数；

当kM时，由k-M+1时刻到k时刻的采样值组成环境噪声向量，通过下式得到输入环境噪声向量：

u(k)＝{U(k)，U(k-1)，…U(k-M+1)} (3)。

5.根据权利要求3所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：通过低灵敏度拾音器采集输入环境噪声向量。

6.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：所述步骤四具体为：通过下式得到噪声估计

其中，为k时刻的自适应滤波器的权向量，为的共轭转置。

7.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：所述步骤五具体为：

第一步：通过下式表示主信号d(k)：

d(k)＝s(k)+u₀(k) (5)

其中，d(k)为主信号，s(k)为远场声音信号，u₀(k)为高灵敏度拾音器通道采集到的环境噪声；

第二步：通过下式表示与主信号d(k)做减法运算得到的误差信号e(k)：

第三步：将误差信号e(k)输出自适应噪声对消系统。

8.根据权利要求7所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：通过高灵敏度拾音器采集主信号。

9.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：通过下式更新计算k+1时刻的自适应滤波器权向量：

其中，μ(k)是k时刻迭代的步长因子，μ为步长因子，是一个常数，e*(k)为误差信号e(k)的复共轭。

10.根据权利要求1所述的一种基于改进变步长LMS自适应的有源噪声对消方法，其特征是：所述步骤七具体为：当k≥2时更新步长，令k＝k+1，通过下式更新对应时刻的步长：

μ(k)＝β[1-exp(-α|e(k)e(k-1)e(k-2)|)] (8)。