[发明专利]一种基于梯度下降的次级通道在线建模方法

说明书

技术领域

本发明属于主动噪声控制技术领域，具体涉及一种基于梯度下降的次级通道在线建模方法。

背景技术

主动噪声控制结构一般包括次级通道建模环节和主动噪声控制环节，次级通道建模依据系统建模的状态分为离线建模和在线建模两大类，离线建模是先对次级通道进行辨识然后进入主动噪声控制环节，适用于次级通道和初级通道保持稳定或者改变不大的情况，该方法结构简单，易于硬件实现。实际上传输通道通常是时变的，为了保证降噪算法的实时性、稳定性，一般对次级通道采用在线建模的方法。在线建模和离线建模相比，能够对次级通路参数进行实时更新，当传输通道发生突变时能让系统快速恢复到稳态。

Eriksson首先用附加的随机白噪声作为训练信号，对次级通道进行建模(L.J.Eriksson,M.A.Allie.Use ofrandom noise for online transducer estimate in an adaptive attenuation system[J].Journal of the Acoustical Society ofAmerica,1989,85(2):797-802.)，由于训练信号与主动控制环节信号相互干扰，严重时会导致系统不稳定，算法发散；Bao为了减少主动控制环节对建模环节的影响，在Eriksson结构上采用一个辅助自适应滤波器(C.Bao,P.Sas,H.V.Brussel.Adaptive active control of noise in 3-D reverberant enclosures[J].Journal of Sound and Vibration,1993,161(3):501-514.)；Kuo采用一个误差预测滤波器(S.M.Kuo,D.Vijayan.A secondary path estimate techniques for active noise control systems.IEEE Transactions on Speech and Audio Processing.1997,5:374-377.)。Bao和Kuo的方法都是通过合适的期望信号来减少主动控制环节对建模环节的影响，但没有解决训练信号对主动控制信号的影响。张明等在此基础上通过引入第三个滤波器的方法再次对结构进行改进，有效解决训练信号与主动控制信号的相互影响，但是主动控制结构存在设计难度大和计算复杂度高等问题(M.Zhang,H.Lan,W.Ser.Cross-updated active noise control system with online secondary path modeling[J].IEEETransactions on Speech andAudioProcessing.2001,9(5):598-602.)。

Akhtar提出的对次级通道采用变步长算法(VSS-LMS)受到较多关注，这种通过自适应调节收敛因子的方法不仅改善了Eriksson中主动控制信号对建模环节的影响，而且没有增加系统计算量(M.T.Akhtar,M.Abe,M.Kawamata,A method for on-line secondary path modeling in active noise control systems,in:Proceedings of IEEE 2005 International Symposium on Circuits Systems(ISCAS2005),May 23–26,2005,pp.I-264–I-267.)。但是Akhtar没有考虑到训练信号对主动控制信号的影响，而且算法中收敛因子的调整是经验公式，工作量较大，公式理论分析较难。

针对上述算法中存在的训练信号与主动控制信号相互干扰，公式理论分析困难的问题，本发明提出了一种基于梯度下降的次级通道在线建模方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更实用且易于分析的基于梯度下降的次级通道在线建模方法。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：

一种基于梯度下降的次级通道在线建模噪声主动控制方法，包括步骤：

S1.建模环节的白噪声信号与滤波器权系数得到建模环节的输出信号；

S2.将输出信号与主动噪声控制环节的误差值e(n)相加得到次级通道建模环节的误差值f(n)；

S3.将建模环节误差值f(n)与收敛因子μ_s(n)及输入白噪声作为瞬间变化量，来更新滤波器权值对该收敛因子采用梯度下降方法；