[发明专利]具有改进的鲁棒性的自适应噪声控制系统

说明书

本文描述了一种用于确定对ANC系统中的辅助路径传递特性的估计的方法，尤其涉及一种具有改进的鲁棒性的自适应噪声控制系统。根据本发明的一个实例，所述方法包括相对于期望的收听位置将麦克风阵列对称地定位在收听室中，并且使用布置在所述收听室内的扬声器来复制至少一个测试信号以产生声信号。使用所述麦克风阵列的所述麦克风来测量所述声信号，以从所述麦克风阵列的每个麦克风获取麦克风信号，并且基于所述测试信号和所述相应的麦克风信号来为每个麦克风信号计算所述辅助路径传递特性的数值表示。所述方法进一步包括对所述辅助路径传递特性的所计算出的数值表示进行平均，以获取对将在所述ANC系统中使用的所述辅助路径传递特性的估计。

技术领域

本发明涉及有源噪声控制(ANC)系统，具体而言，涉及对于辅助路径传递特性的变体而言更具鲁棒性的ANC系统。

背景技术

与有用的声音信号相比，干扰噪声是不意图满足某个接收器(例如，听者的耳朵)的声音。噪声和干扰声音信号的产生过程通常被划分为三个子步骤。这些子步骤是通过噪声源产生噪声、远离噪声源传输噪声和噪声信号的辐射。例如，可通过阻尼的方式在噪声源处直接发生噪声的抑制。还可通过禁止或阻尼噪声的传输和/或辐射来实现抑制。然而，在很多应用中，这些努力并不会产生将收听室中的噪声级降低到可接受上限以下的期望效果。尤其可在低频范围中可观察到噪声降低方面的缺陷。此外或替代地，可采用噪声控制方法和系统，所述噪声控制方法和系统通过相消干涉的方式(即，通过将噪声信号与补偿信号叠加)来消除或至少降低辐射到收听室内的噪声。在术语“有源噪声抵消”或“有源噪声控制”(ANC)中对此类方法和系统进行了总结。

虽然已知可通过抑制补偿声音信号和将被抑制使得它们相消性地干涉的噪声信号来在收听室中实现“寂静点(point of silence)”，但是在开发成本有效的、高性能的数字信号处理器(这些可与适当数量的合适传感器和致动器一起使用)之前，合理的技术实施方式是不可行的。

用于主动地抑制或降低收听室中的噪声级的当前系统(被称为“有源噪声控制”或“ANC”系统)产生具有与将被抑制的每个噪声信号振幅相同且频率相同的分量的补偿声音信号，但是该补偿声音信号相对于噪声信号具有180°的相位偏移。补偿声音信号相消性地干涉噪声信号；所述噪声因此在收听室内的至少某些位置处被消除或阻尼。实现了噪声的高阻尼的这些位置通常被称为“最佳位置(sweet spot)”。

在机动车辆的情况下，术语“噪声”包括(除其它噪声外)由发动机或风扇和其机械耦接的组件的机械振动产生的噪声、当驾驶时通过风力产生的噪声和由轮胎产生的噪声。现代的机动车辆可包括诸如所谓的“后座娱乐系统”特征件，其使用布置在机动车辆的乘客舱内的多个扬声器来呈现高保真音频。为了提高声音复制的质量，必须在数字音频处理中考虑干扰噪声。除此之外，有源噪声控制的另一目标是促进坐在后座的人与坐在前座的人之间的对话。

现代的ANC系统取决于数字信号处理和数字滤波器技术。可采用噪声学传感器(例如，麦克风或非声学传感器)来获取表示由噪声源产生的干扰噪声信号的电参考信号。将该参考信号反馈到自适应滤波器；随后将经滤波的参考信号提供到声学致动器(例如，扬声器)。该声学致动器产生相位与在该收听室的限定部分内(即，在最佳位置内)的噪声相反的补偿声场，因此消除或至少阻尼该收听室的限定部分内的噪声。可使用每个最佳位置中或附近的麦克风来测量残余的噪声信号。所产生的麦克风输出信号可被用作误差信号，其可被反馈到自适应滤波器，其中自适应滤波器的滤波器系数被修改，使得误差信号的模方(norm)(例如，功率)被最小化。