[发明专利]基于相位自动补偿的无次级通道的频域主动噪声控制方法

说明书

本发明是一种基于相位自动补偿的无次级通道的频域主动噪声控制方法，该方法包括如下步骤：初级噪声信号x(k)经过主通道模块与频域算法模块的FFT，产生期望信号d(k)与频域信号Y(k)；经过无次级通道建模模块中的相位计算后，偏移180°并估计补偿，得到此时的相位经过无次级通道建模模块中的自适应滤波器W(z)更新后得到相位φ(k)；最后通过频域算法模块中的公式a+ib＝r·e^jφ和IFFT产生次级信号y(k)。本发明通过相位自动补偿，解决了次级信号通过次级通道导致相位改变的问题，具有很好的降噪效果，获得很小的残差。

技术领域

本发明属于噪声消除技术领域，具体的说是涉及一种基于相位自动补偿的无次级通道的频域主动噪声控制方法。

背景技术

随着经济的不断发展，工业噪声，交通噪声，生活噪声也日益增加，噪声对人的心理和身体健康都会造成损伤，目前，主要的降噪方式有被动噪声控制和主动噪声控制。被动噪声控制主要是通过吸声材料、隔声构件以及隔振技术来降低噪声，这种方法适用于中、高频噪声的控制但在对低频噪声降噪不明显且设备昂贵笨重；而主动噪声控制能够有效降低频噪声，其控制原理是产生一个与原噪声声波幅度相同，相位相差180°的次级声波，两列声波在某区域内叠加，从而达到降噪的目的。主动噪声控制原理图如图1所示。

主动噪声控制在设计中面临的主要问题与次级通道相关，LMS自适应算法忽略了次级通道的存在，FXLMS算法由于次级通道随时间、环境不断变化，无法对次级通道精确建模，两种算法都影响了主动噪声控制系统的降噪性能。

西安电子科技大学学报(张瑞华、谢智波，2010年4月第37卷第2期)公开了一种无需次级通道模型的有源噪声控制算法，该控制算法引用了一套自动相位补偿机制，能自动对次级通道的相位偏移进行补偿，不管输入噪声频率如何，该算法都能有效收敛，但此控制算法是在时域上用移相器改变相位，一旦遇到频率复杂、频率变化较快的噪声，此方法的降噪效果就会大大降低。

ZL2014101164282公开了基于无次级通道建模的自适应算法的有源噪声控制方法，此控制方法需要实时比较采集到的的能量值并且比较，并且需要更新步长因子的方向，从而实时调整自适应滤波器的权系数，进而生成相应的次级声源控制量，达到稳定的降噪效果，此方法无法直接计算得出相位并且若遇到复杂的噪声或宽频噪声则无法达到很好的降噪效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于相位自动补偿的无次级通道的频域主动噪声控制方法，该方法在频域上改变相位，利用FFT直接计算出相位改变，实现了ANC系统更高的降噪性能。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于相位自动补偿的无次级通道的频域主动噪声控制方法，该方法包括如下步骤：初级噪声信号x(k)经过主通道模块与频域算法模块的FFT，产生期望信号d(k)与频域信号Y(k)；经过无次级通道建模模块中的相位计算后，偏移180°并估计补偿，得到此时的相位经过无次级通道建模模块中的自适应滤波器W(z)更新后得到相位φ(k)；最后通过频域算法模块中的公式a+ib＝r·e^jφ和IFFT产生次级信号y(k)。

该控制方法还包括频域算法模块、无次级通道建模模块及主通道模块三个模块，其中

频域算法模块，用于将初级噪声信号x(k)进行傅里叶变换(FFT),使其从时域信号转换为频域信号Y(k)；以及在相位自动补偿后，通过公式a+ib＝r·e^jφ得到新的频域信号Y'(k)，并对其进行反傅里叶变换变换(IFFT)，得到次级信号y(k),

Y(k)＝FFT[x(k)]

＝[a_k+ib_k,a_k-1+ib_k-1,...,a_k-N+1+ib_k-N+1]