[发明专利]一种用于汽车内的主动降噪方法

摘要

本发明涉及一种用于汽车内的主动降噪方法，属于语音信号处理技术领域。本主动降噪方法通过引入次级声源，使用自适应算法来控制次级声源发出的声信号，使自适应收敛后输出的次级声波在降噪点刚好与该点的噪声等幅反相来达到定点降噪的目的。本发明在原有主动降噪方法的基础上通过算法本身和方法结构的改进，使用递归最小二乘算法替代最小均方误差算法作为主路径传输函数估计和次路径传输函数估计的核心自适应算法，使该方法具有很强的消除脉冲噪声和非平稳噪声能力以及很好的降噪误差和降噪速度，同时对引入车内保留信号，提高了因信号相关性引起的稳定性问题，并实现了在降噪的同时保留有用信号，使车内信噪比大幅提高。

主权项

一种用于汽车内的主动降噪方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)定义汽车内噪声源到人耳路径的传输函数为主通路传输函数ω(n)，对主通路传输函数的预测值为设定的初值其中N为采样周期序号，n为滤波阶数，定义汽车内次级声源到人耳路径的传输函数为次级通路传输函数S(n)，对次级通路传输函数预测值为设定的初值设定在求解主通路传输函数预测值时的中间变量为主更新矩阵的初值其中u1为正值常数，u1的取值范围为0‑0.5，I为n阶单位矩阵，n为滤波阶数，设定在求解次级通路传输函数预测值时的中间变量为次级更新矩阵的初值其中u为正值常数，u的取值范围为0‑0.5，采样周期序号N从1开始，进行如下循环计算：(2)在汽车内的噪声源附近设置一个麦克风，该麦克风采集车内环境噪声，将当前时刻该车内环境噪声作为参考信号x(N)，在车内乘客的耳朵附近设置一个麦克风，该麦克风采集耳朵附近的声音信号，将当前时刻该声音信号作为误差信号e(N)，N为采样周期序号；(3)定义主通路传输滤波向量形式的迭代参考信号为n维向量x(n)，x(n)＝[x(N)x(N‑1)……x(N‑n+1)]T，n为滤波阶数，其中x(N)为第N个采样周期得到的参考信号，x(N‑1)为第N‑1个采样周期得到的参考信号，其余类推，对该迭代参考信号x(n)通过下式进行预处理，得到预处理参考信号x′(N)，其中，为的转置，为第N个采样周期的次级通路传输函数预测值，的计算方法包括如下步骤：(3‑1)定义次级通路传输滤波向量形式的迭代输出信号为n维向量y(n)，y(n)＝[y(N‑1)y(N‑2)……y(N‑n)]T，n为滤波阶数，其中y(N‑1)为第N‑1个采样周期得到的输出信号，y(N‑2)为第N‑2个采样周期得到的输出信号，其余类推，利用迭代输出信号y(n)计算次级增益因子k(n)，其中λ是设定的收敛常数，λ的取值范围为0‑1，是第N‑1个采样周期的次级更新矩阵，y(n)是对上述参考信号x(N)经过主动降噪的输出信号；(3‑2)对上述迭代输出信号y(n)进行滤波，滤波系数为前一个采样周期的次级通路传输函数预测值得到一级降噪滤波信号其中为的转置；(3‑3)将上述误差信号e(N)与上述一级降噪滤波信号y1(N)相减，得到一级误差信号e1(N)，e1(N)＝e(N)‑y1(N)；(3‑4)根据步骤(3‑1)的次级增益因子k(n)，计算次级通路传输函数预测值S^N(n)=S^N-1(n)+k(n)e1*(N),]]>其中，是e1(N)的复共轭，e1(N)是步骤(3‑3)的一级误差信号；(3‑5)根据上述步骤(3‑1)的次级增益因子k(n)，计算得到当前采样周期的次级更新矩阵ΦN-1(n)=λ-1ΦN-1-1(n)-λ-1K(n)yT(n)ΦN-1-1(n),]]>其中是n阶矩阵，是第N‑1个采样周期的次级更新矩阵，λ是设定的收敛常数，λ的取值范围为0‑1，yT(N)是y(n)的转置，y(n)是上述迭代输出信号；(4)定义向量形式的预处理迭代参考信号为n维向量x′(n)，x′(n)＝[x′(N)x′(N‑1)……x′(N‑n+1)]T，n为滤波阶数，其中x′(N)为第N个采样周期得到的输出信号，x′(N‑1)为第N‑1个采样周期得到的输出信号，其余类推，利用该预处理迭代参考信号x′(n)，计算主增益因子k1(n)，其中，λ1是设定的收敛常数，λ1的取值范围为0‑1，是第N‑1个采样周期的主更新矩阵，x′(n)是上述预处理参考信号；(5)利用下式对上述步骤(3)的迭代参考信号x(n)进行横向滤波，得到一级滤波信号y’(N)，其中，是的转置，是当前采样周期的主通路传输函数预测值；(6)将步骤(5)的一级滤波信号y’(N)与汽车内部保留信号T(N)叠加，得到输出信号y(N)＝‑y’(N)+T(N)；(7)根据上述步骤(4)的主增益因子k1(n)，计算上述主通路传输函数预测值其中，e(N)为步骤(2)中的误差信号；(8)根据步骤(4)的主增益因子k1(n)，计算当前采用周期的主更新矩阵θN-1-1(n)=λ1-1ΘN-1-1(n)-λ1-1k1(n)x′T(n)ΘN-1-1(n),]]>其中是n阶矩阵，是第N‑1个采样周期的主更新矩阵，λ1是设定的收敛常数，λ1的取值范围为0‑1，x′T(n)是x′(n)的转置，x′(n)是步骤(4)中的预处理参考信号；(9)使采样周期数N＝N+1，重复步骤(2)‑步骤(9)。