[发明专利]基于启发式动态规划的汽车主动降噪方法

说明书

基于启发式动态规划的汽车主动降噪方法属于汽车室内噪声的主动降噪方法领域，该方法首创性地在云服务器的虚拟环境中对噪声信息的海量大数据库中的数据进行拟合，通过启发式动态规划训练出的模型网络和执行网络来寻找数据库中噪声频谱特性的规律，将频谱特性相似的噪声数据拟合到一起，建立从庞大的数据库中缩减生成数据量较少的离线专家库，实现噪声数据的最优化，为系统提供最优的控制量，该创新方式使得本方法得以克服现有的汽车主动降噪方法需要对海量数据逐一实时运算的弊端，经过实际测试，该方法完全可以满足真实路况下实际行驶的汽车降噪需求，因此具有较大的市场前景和潜在的经济价值。

技术领域

本发明属于汽车室内噪声的主动降噪方法领域，具体涉及一种基于启发式动态规划的汽车主动降噪方法。

背景技术

主动降噪技术由于其能有效地降低低频噪声的特点，受到了人们的重视，在降低低频噪声中逐渐被应用。主动降噪原理是通过对噪声源信号的识别分析后，再通过能够产生人造消音噪声的电声系统产生一个与该噪声源信号振幅及频率均相同、方向相反的人造降噪消音信号，从而用该人造降噪消音信号与噪声源信号叠加，实现源噪声的抵消。

声音在空气中的传播符合开普勒效应和声波的衰减特性，其振幅随传播距离的增加而规律性衰减、周期逐渐拉长，但频率仍保持不变。因此，若将从声源发出的声音信号作为已知的失量，则其沿向量方向传播时，相位和幅值随距离增加的衰减特性是完全可以预测和已知的。故而，当人造降噪消音信号与噪声源信号叠加时，最佳的降噪抵消区域可以通过在其两个声源连线上的位置由人造降噪消音信号的初始特性而进行微调和人为控制。当且仅当二者幅值相同且相位相差180度时，最佳消音区将位于两个声源的连线中点；而在保持其它条件不变，仅将人造降噪消音信号的幅值刻意增大的情况下，最佳消音区则将偏向噪声源信号所在的一侧；同样，在保持其它条件不变，单纯将人造降噪消音信号的相位前移的情况下，最佳消音区则也将偏向噪声源信号所在的一侧。由此，当噪声源信号的矢量信息完全已知时，则可以通过对人造降噪消音信号的矢量信息提前进行预设改造，从而有意识地控制最佳降噪抵消区域发生的具体位置和范围。

上述获取噪声信号矢量信息、人为制造给定的降噪消音信号以及根据声音矢量信息来控制最佳降噪抵消区域发生的具体位置和范围的技术均是非常成熟的现有公知技术，已较为广泛地应用于工厂车间等噪声种类少、噪声类型切换不频繁的固定空间降噪场合，并在汽车室内降噪领域也获得一定的应用。例如，文献1【赛吉尔呼.基于智能算法的汽车主动降噪系统研究与设计[D].东华大学,2015】，以及，文献2【陈道炯,马瑞,单世宝,等.车内多通道自适应主动降噪的研究[J].汽车工程，2007,29(4):300—303.】，这两篇公开文献均提出了基于多通道自适应滤波器的有源前反馈车内主动降噪处理方案，尤其后者，还特别提出了利用自适应离线算法建立次级声通道模型并建立了硬件实验系统，其二者均属于利用较为成熟自适应滤波器的技术实现主动降噪。其主动降噪的原理是基于自适应滤波器来产生新的降噪声源信号，对于不同频率的噪声做出针对性的处理，将噪声信号通过滤波器分解为多个频率通道，再对每一个频率通道中的单一谐波信号单独制造其降噪声源信号，从而去抵消该通道对应的原有噪声谐波。然而，现有自适应滤波器是数字电路，其各通道的降噪处理均需要通过DSP等微处理器进行计算，结合模数转换芯片、数模转换芯片，对音频信号进行反相运算、振幅调整、移相等处理，并最终自动寻找最佳的相位角匹配参数。该传统降噪方法优点是容易实现、成本低、对于低频噪声处理特性好，在降噪的同时可以保证语言信号的传输，能实现较大空间内的噪声控制。