[发明专利]一种基于FXLMS的优化主动降噪方法

说明书

本发明涉及一种基于FXLMS的优化主动降噪方法，实现如下：第一阶段，产生白噪声，通过扬声器输出并通过拾音器采集，然后利用最小均方准则进行多次迭代得到次级通道系数；第二阶段，通过拾音器采集外界噪声信号，利用第一阶段得到的次级通道系数进行补偿，根据优化的FXLMS算法计算反噪声并通过扬声器发出抵消外界噪声，进行多次迭代使噪声基本消除达到降噪效果。本发明能够快速达到收敛，并能达到较好的降噪效果，适应噪声可能存在突然的变化，鲁棒性强，达到降噪运算速度满足实时要求。本发明提出对FXLMS的改进，实现收敛速度、鲁棒性以及最终降噪效果的优化。

技术领域

本发明涉及一种基于FXLMS的优化主动降噪方法，属于用于信号处理、音频处理、噪声控制。

背景技术

在现代社会的日益飞速的发展中，人类生存环境中的噪声污染越来越严重，噪声污染已经成为环境污染的一大公害。各种场合，如工业生产过程、日常生活工作环境、实验室环境等，均存在声音噪声，噪声污染已经成为一个全世界都十分关注的环境问题。在工业生产过程中，随着大量大型工业设备，如引擎、送风机、风扇、变压器、真空泵、空气压缩机等的使用，噪声污染越来越突出。这些噪声对长期近距离接触设备的工作人员不利，对其生理和心理健康带来严重危害，听力下降，易于疲劳，注意力下降，生产效率降低；同时，强烈的噪声会导致机器、设备和某些工业结构的声疲劳，长期作用将缩减其使用寿命，甚至导致事故的发生。现代大都市，高密度建筑迅速增长，交通设施不断增加，为了降低成本，人们越来越趋向于采用更加轻型的材料用于建筑和交通设施，导致人们在日常生活工作环境中更易受各种噪声的干扰。在科学研究和医疗工作中使用的仪器和器械都可能产生某些特定的噪声，这些噪声将对科学实验、医疗诊断或患者带来干扰。因此，在噪声越来越严重而人们越来越追求身体健康与生活质量的情况下，对噪声的降低，在理论研究和工程实践中都将具有广泛的研究价值和广阔的市场前景。

目前降噪的方法主要可以分为主动降噪和被动降噪，被动降噪大多采用吸声、隔声、隔振或阻尼减振等方式，其本质是利用声波与材料的机械作用，使声能变为其它形式的能量以减少噪声，所用的设备体积和重量都较大，同时对低频降噪效果不佳，因而现在研究更多的是主动降噪。

主动降噪利用一个人为的次级声源，通过输出一个与外界噪声的幅值相同，相位相反的反噪声信号以抵消外界噪声，从而达到降噪的目的。

现有的文献中：【1】一种麦克风的模拟降噪系统及方法CN101848288A中，直接采用模拟器件搭建而成的模拟电路实现对采集得到的原噪声，通过反相器得到相位相反的反噪声，这种方式由于器件参数完全固定，虽然简单易实现，但没有较强的适应性。【2】Tan L,Jiang J. Active noise control using the filtered- xrls algorithm withsequential updates[J]. Engineering Technology Opens the Door to a World ofOpportunity,2009:29.中，使用滤波-x-最小二乘算法(FXRLS)，将最小二乘准则，加入次级通道补偿，同时进行自适应降噪。次级通道指产生声音信号并通过扬声器输出，到通过拾音装置采集并获得声音信号的物理通道。算法查找全局最优解，有很好的效果，但计算量较大，无法满足实时降噪要求。