[发明专利]一种用于消减噪声的多通道有源噪声控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消减噪声的方法，尤其是涉及一种用于消减噪声的多通道有源噪声 控制方法。

背景技术

现有的有源噪声控制方法是利用声波的叠加原理，通过次级声源产生一组与初级噪 声幅度相同相位相反的声波，二者在误差传感器相加，从而达到消减噪声的效果。几十 年来，人们提出许多噪声控制算法，其中最著名的是Widrow提出的FXLMS算法。

鉴于FXLMS算法收敛速度慢，对宽带噪声降噪效果低的情况，人们根据噪声频谱 宽带特性，提出了基于子带自适应滤波器以及频域FXLMS类的算法，但它们在初级参 考噪声路径上引入了较多的时延，因而在宽带噪声控制上效果并不理想。为克服子带滤 波器对初级噪声时延的影响，Morgan(1995)提出了一种无延时子带滤波器结构，该结 构利用FFT，自适应滤波器系数在各子带内分别调整，通过特定组合，再转换到时域滤 波器，然后产生控制信号。因其消除了对初级参考信号的时延，所以提高了算法的收敛 速度。

然而，从本质上看，有源噪声控制是建立在声波的叠加原理之上的。上述单次级源 单误差传感器的单通道算法，无论其性能如何，只能在误差传感器附近有效。观测点与 误差传感器距离远到一定程度，噪声控制效果明显变差。这样，对需要一定空间控制范 围的应用，单通道结构不再适用。因此，人们又提出了以多通道FXLMS算法为代表的 多通道噪声控制算法。但研究发现，多通道FXLMS算法的工作过程不像单通道算法那 样简单，各通道之间存在强烈的相互耦合效应，使得多通道FXLMS算法收敛速度大为 降低，控制效果也不尽人意。尽管已经提出了不少解耦算法，但它们大多结构复杂，运 算量过大，不利于实际应用。

不考虑附属电路，典型的前馈结构多通道ANC系统的数学模型如图1所示.

图中，共有I个参考传感器J个次级声源和K个误差传感器，即典型的I×J×K结 构。其中，P(z)是从参考传感器到误差传感器之间的传输函数，称之为初级通道模型.S(Z) 是从滤波器W(Z)输出到误差传感器之间的传输函数。W(Z)是控制器的传输函数，一般 由自适应滤波器实现。是对S(z)的估计，需事先确定。

定义：

x_i(n)来自参考传感器i的第i个参考信号

y_j(n)第j个次级源的输出信号

d_k(n)第k个误差传感器的期望信号

e_k(n)第k个误差传感器的误差信号

W_ij(n)第i个参考信号到第j个次级源输出的自适应滤波器系数向量

S_jk(n)第j个次级源到第k个误差传感器之间的传递函数

第j个次级源到第k个误差传感器之间的传递函数的估计，需要预先辨识

v_ijk(n)x_i(n)通过次级通道模型后的滤波参考信号

y_jk(n)y_j(n)经次级通道S_jk(n)到达第k个误差传感器后的信号 设自适应滤波器阶数为L，次级通道模型阶数为M，则

X_i(n)＝[x_i(n)，x_i(n-1)，x_i(n-2)...，x_i(n-L+1)]^T

Y_j(n)＝[y_j(n)，y_j(n-1)，y_j(n-2)...，y_j((n-M+1)]^T

V_ijk(n)＝[v_ijk(n)，v_ijk(n-1)，v_ijk(n-2)，...v_ijk(n-L+1)]^T

根据以上定义，可得多通道FLMS算法的步骤如下：