[发明专利]一种无线有源噪声控制系统

说明书

本发明公开了一种无线有源噪声控制系统，属于有源噪声控制技术领域。本发明采取无线通信的方式进行信号传输，解决了实体连线系统部署和维护的困难。对单通道系统，在整个无线有源噪声控制系统不停止的情况下，通过添加随机噪声，进行次级通路模型的在线更新，既保证了每一时间段内次级通路模型的准确性，又保证了整个有源噪声控制系统的降噪效果。本发明基于上位机的存在，增加了对次级通路的自适应迭代并不会增加控制器的负担，可以将节省下来的硬件资源用于增加控制滤波器系数长度、使用计算复杂度更高的改进算法等其它需增加系统运算复杂度的部分，获得更好的噪声抑制效果和次级通路在线建模效果。

技术领域

本发明属于有源噪声控制技术领域，具体涉及到一种无线有源噪声控制系统。

背景技术

噪声控制技术可以分为两类，即无源噪声控制和有源噪声控制。相较于无源噪声控制技术，有源噪声控制技术能够较好的抑制低频噪声，而人耳对于低频噪声又较为敏感，因此受到越来越广泛的关注。有源噪声控制技术的控制原理源于声波的干涉相消现象。对待处理的噪声进行自适应技术处理后，系统驱动扬声器发出一个与原噪声幅度相同、相位相反的“反噪声”。噪声与“反噪声”在指定位置叠加进行抵消，从而达到声压衰减的目的。

在现有的有源噪声控制系统中，控制器和各外部设备之间都是通过导线进行连接的。在实际应用中，为了寻求更大的降噪范围和更好降噪效果，通常会引入多麦克风、多控制器的有源噪声控制系统。在这种情况下，有源噪声控制系统内部各器件的实体连线繁多复杂，给系统的部署和维护造成困难。

在有源噪声控制系统中应用最普遍的算法是FxLMS(filtered-x least meansquare)，其实现过程如图1所示。在图1中，x(n)为初级噪声源，p(n)初级通路的冲激响应，s(n)为次级通路冲激响应，为次级通路的估计，w(n)为控制滤波器抽头系数，y(n)为控制器输出，y′(n)为y(n)通过s(n)的输出，d(n)为x(n)通过p(n)的输出，e(n)为误差信号，x′(n)为通过的输出。通常情况下会提前测量固定下来，然而在实际应用过程中，s(n)是时变的。在s(n)是时变的情况下，为了保证FxLMS算法的收敛性，通常对s(n)采用次级通路在线建模，其实现过程如图2所示。

在Erikkson的方法中(具体可参考文献《L.J.Eriksson and M.A.Allie.Use ofrandom noise for online transd ucer estimate in an adaptive activeattenuation system.J.Acoust.Soc.Amer.,vol.85,pp.797–802,Feb.1989.》)，将与初级噪声源x(n)不相关的随机噪声v(n)注入到控制器输出中。由此，对于次级通路s(n)的估计可以用LMS算法估计得到：

其中，N为次级通路的估计的长度，μ_s为步进值；

u(n)＝s(n)*v(n)

v(n)＝[v(n),…,v(n-N+1)]^T

其中，u(n)为v(n)通过次级通路s(n)的输出，为v(n)通过的输出。对于理想的s^*，能够使得e_s≈0，所以有：

e(n)＝d(n)-s(n)*y(n)+u(n)

现在权系数更新过程可写为：

η(n)＝d(n)-s(n)*y(n)

对于w(n)的估计可有：