[发明专利]一种利用上位机实时离线更新的有源噪声控制系统

说明书

本发明公开了一种利用上位机实时离线更新的有源噪声控制系统，属于有源噪声控制技术领域。本发明利用上位机实时离线更新的有源噪声控制系统具有更好的自适应性，应对噪声环境变化有更强的再控制能力；通过本发明所提出的系统，可以将有源噪声控制系统中最占用硬件实现资源的控制滤波器更新迭代环节从控制器中分离出来，并将这一部分传递给上位机进行处理，大程度地节省了有源噪声控制系统中的硬件实现压力。从而使得源噪声控制系统利用更廉价的硬件实现平台进行实现，节约实现成本；以及将节省下来的硬件资源用于增加控制滤波器系数长度、使用计算复杂度更高的改进算法等其它需增加系统运算复杂度的部分，获得更好的噪声抑制效果。

技术领域

本发明属于有源噪声控制领域，具体涉及到一种利用上位机离线更新的有源噪声控制系统设计。

背景技术

噪声控制技术可分为两类，即无源噪声控制与有源噪声控制。由于成本、部署方式等局限性的限制，无源噪声控制技术对低频噪声的抑制效率不高。而人耳对于低频噪声又较为敏感，故能有效抑制低频噪声的有源噪声控制技术受到了越来越多的关注。有源噪声控制技术的降噪原理源于声波的干涉现象。在对待处理噪声进行分析后，通过自适应处理技术使电声器件发出一个与噪声幅度相同、相位相反的“反噪声”在指定位置进行抵消，进而消耗噪声的声功率实现降噪。其中有源噪声控制系统可根据有无参考麦克风参与系统工作分为前馈式有源噪声控制系统与反馈式有源噪声控制系统。

有源噪声控制系统中的系统运算量大小与工程实现难易息息相关。一方面，在单通道或多通道有源噪声控制系统追求更优降噪效果的过程中，各类改进算法的使用使得系统运算量增大。另一方面，存在多个参考麦克风(如存在)、次级扬声器、误差麦克风以及自适应控制器的多通道有源噪声控制系统由于通道数增加，加上声场中的耦合性，导致有源噪声控制系统的运算量大幅上升，系统更加复杂。过于复杂的有源噪声控制系统会使硬件平台的计算压力过大，不利于工程实现。因此，如何有效地控制有源噪声控制系统的运算量、降低硬件实现平台的计算压力，是有源噪声控制技术持续发展、推动商业化应用的一项切实需求。

针对这一问题进行解决的各类方案很多，主要是直接对有源噪声控制的算法进行改进，即尝试从算法层面降低有源噪声控制系统的计算复杂度。如A.Gonzalez,A.Albiol,S.J.Elliott.Minimization of the maximum error signal in active control.《IEEETransactions on Speech and Audio Processing》.1998,第6卷(第3期),第268至281页发表公开了一种有源噪声控制Minimax算法、S.C.Douglas.Adaptive filters employingpartial updates.《IEEE Transactions on Speech and Audio Processing》.1997,第5卷(第4期)，第378-381页发表公开了一种有源噪声控制的部分更新迭代算法，均是该类尝试。对于在线更新多通道有源噪声系统，即控制器占用自身的运算资源实时更新自适应滤波器，要求控制器有比较强的运算能力，这将会造成硬件实现成本较大。出于降低硬件实现压力以及成本的考虑，现存的有源噪声控制系统(如：有源噪声控制耳机)常使用离线更新的方式，即通过计算机训练自适应滤波器，当自适应滤波器训练完成后，再保存至控制器进行降噪处理。在实际应用中经常遇到噪声环境变化等情况，由于固定的滤波器不再迭代更新，导致控制器无法做出有效地应对，将使系统的鲁棒性差，离线更新系统的降噪效果将会不如预期的降噪效果理想。目前尚未出现将自适应控制更新迭代过程与硬件实现平台分离系统及实现方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了解决有源噪声控制系统中由于使用改进算法、增大通道数量等原因所造成系统运算量过大的问题，提出了将自适应控制更新迭代过程与降噪硬件实现平台相分离的技术设计方法，从而提供了一种全新的利用上位机离线更新的有源噪声控制系统。

本发明的利用上位机实时离线更新的有源噪声控制系统，包括上位机、控制器和外部设备；