[发明专利]一种基于梯度矩阵的有源噪声控制方法

说明书

一种基于梯度矩阵的有源噪声控制方法，其步骤主要是：A、噪声输入向量的生成，得到滤波器当前时刻n的噪声输入向量；B、权向量的生成，滤波器生成当前时刻n和前L‑1个时刻的权系数w(n)，w(n‑1)…w(n‑L+1)；C、滤波器根据当前时刻n的权系数向量对当前时刻n的噪声输入向量U(n)进行滤波得到当前时刻输出到扬声器的输出值D、权向量更新，由n‑1时刻和n‑2时刻的残差信号相乘迭代得到当前时刻n的残差相关量ψ(n)，再将残差相关量迭代得到当前时刻n的残差梯度值q(n)，并在权向量更新公式的乘积项中加入残差梯度矩阵值，完成权向量更新；G、令n＝n+1，重复上述步骤，直至迭代结束。本发明的收敛速度快，噪声控制效果好。

技术领域

本发明属于声学的自适应有源噪声控制领域。

背景技术

随着工业的不断发展，噪声问题越来越严重。引擎，压缩机等自动化设备会产生噪声，电子设备也会产生噪声。这些噪声既可能对通信或自动控制系统造成干扰，也会引起损害人的健康。对噪声的抑制或控制，目前有被动噪声控制和有源(主动)噪声控制两种方法。传统的被动噪声控制方法有隔离，增添障碍物，消声器等方法。这些方法造价昂贵，并且对于低频噪声往往没有效果。相比之下，有源噪声控制(Active noise control，ANC)系统，由于其较低的成本，且有效的去噪能力(尤其是低频噪声)，近年来得到了广泛的关注。

有源噪声控制系统消除噪声的主要原理是由控制器产生一个与原始噪声幅度、频率相同，但相位相反的噪声，从而达到消除噪声的目的。在一个有源噪声控制系统中，主麦克风用于拾取噪声源的原始噪声(初级噪声)，控制器通常是一个自适应滤波器，自适应滤波器以权向量对噪声信号滤波后得到输出给扬声器的一个反向噪声(次级噪声)；误差麦克风用于拾取噪声消除点的残差信号(初级噪声与次级噪声抵消后的误差信号)，该残差信号用于有源噪声控制器的修正。从噪声源到噪声消除点的路径称为主级通路，噪声源经控制器到扬声器的路径称为次级通路。

自适应有源噪声控制方法中，最小均方算法(FxLMS)以其良好的鲁棒性和简单的结构得到了最为广泛的应用。然而，FxLMS算法在权向量进行更新时，与残差信号相关的只有一个乘积项，导致其对残差信号不够敏感，收敛速度慢，噪声控制效果有待提高。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种基于梯度矩阵的有源噪声控制方法，该方法收敛速度快，噪声控制效果好。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种基于梯度矩阵的有源噪声控制方法，其步骤如下：

A、噪声输入向量的生成

主麦克风拾取出噪声源产生的当前时刻n的初级噪声值u(n)；将当前时刻n和前L-1个时刻的L个初级噪声值u(n),u(n-1)...,u(n-L+1)，构成滤波器的当前时刻n的噪声输入向量U(n)，U(n)＝[u(n),u(n-1)...,u(n-L+1)]^T；其中L＝128，是滤波器的抽头数，上标T代表转置；

B、权向量的生成

滤波器生成当前时刻n和前L-1个时刻的权系数w(n)，w(n-1)…w(n-L+1)，并将这L个权系数构成当前时刻n的权向量W(n)，W(n)＝[w(n),w(n-1),...,w(n-L+1)]；当前时刻n<129时，W(n)＝0；

C、滤波器输出值的生成

滤波器根据当前时刻n的权系数向量W(n)对当前时刻n的噪声输入向量U(n)进行滤波，得到输出到扬声器的当前时刻n的输出值其中符号*代表卷积运算，S表示噪声源经滤波器到扬声器的次级通路的脉冲响应,其取值由实验获得；

D、权向量更新

D1、残差信号的获取

噪声消除点的误差麦克风，拾取得到当前时刻n的残差信号e(n)；