[发明专利]一种基于四元数自适应滤波器的滤波-X最小均方有源噪声控制方法

权利要求书

1.一种基于四元数自适应滤波器的滤波-X最小均方有源噪声控制方法，通过设计一个有源噪声控制ANC系统进行降噪，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、产生白噪声并将其用扬声器输出，再通过拾音器采集，然后利用最小均方准则，通过建立次级通道的模型，进行多次迭代后得到次级通道系数；

步骤二、通过利用扬声器产生反噪声来抵消外界噪声，具体为通过拾音器采集外界噪声信号，利用步骤一中得到的次级通道系数进行补偿，即，根据FXQLMS算法计算反噪声，并通过扬声器发出从而抵消外界噪声，该过程进行多次迭代从而实现降噪；

所述建立次级通道的模型采用附加随机噪声的方法，假定次级通道为时不变系统，采用白噪声发生器产生一个随机噪声并输入建模滤波器和次级通道作为参考信号，将误差传感器测得的信号当作建模滤波器的目标信号，其中，所述白噪声发生器产生高斯白噪声，并注入次级通道模型的次级路径；

所述ANC系统包括主通道路径函数P(z)、次级通道路径传递函数S(z)、次级通道路径估计函数滤波器W_q(z)，其中，输入噪声信号x(n)分别输入至主通道路径函数P(z)、控制滤波器W_q(z)和次级通道路径估计函数

x(n)通过主通道路径，经由主通道路径函数P(z)进行滤波，得到主通道待降噪点处的预期噪声信号d(n)；

输入噪声信号x(n)经过QT模块，由一维信号变为四维信号xq(n)，表示为如式(1)所示：

xq(n)＝0+x(n)i+x(n)j+x(n)k (1)；

控制滤波器W_q(z)分别与噪声源信号xq(n)和FXQLMS算法模块相连接，噪声源信号xq(n)再通过控制滤波器W_q(z)输出信号u_q(n)，信号u_q(n)再经过次级通道路径传递函数S(z)产生抗噪信号y_q(n)，抗噪信号y_q(n)经过IQT模块，由四维信号变为了一维信号y(n)，即取抗噪信号yq(n)的第一个虚部，即i的系数组成y(n)，y(n)表示主动降噪输出的降噪信号，y(n)与d(n)相抵消的进行结合，从而减少了误差传感器周围的声压，用信号e(n)代表y(n)与d(n)之间的误差信号，即d(n)-y(n)；一维信号e(n)经过QT模块变为四维的误差信号e_q(n)，该误差信号e_q(n)输入至FXQLMS算法模块；

输入噪声信号x(n)通过次级通道路径估计函数输出滤波-X信号x_f(n)，x_f(n)经过QT模块变为四维的滤波-X信号x_fq(n)，x_fq(n)被输入至FXQLMS算法模块，FXQLMS算法模块连接至控制滤波器W_q(z)，用于更新权值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述建立次级通道的模型的方法包括以下步骤：

1)由白噪声发生器发出白噪声信号u(n)，驱动次级扬声器，同时作为自适应滤波器和LMS算法的参考输入信号，该作为ANC系统的次级通道路径估计函数；

2)利用传声器采集次级扬声器的输出信号y(n)；

3)计算自适应滤波器的输出信号如式(2)所示：

其中M是滤波器长度；

4)计算实际系统和辨识系统的输出差值，如式(3)所示：

5)采用LMS算法更新自适应滤波器的系数，如式(4)所示：

s_i(n+1)＝s_i(n)+μe(n)u(n-i) (4)，

其中，i＝0,1,...M-1；

6)重复上述过程，直到误差信号e(n)满足设定的要求为止，存储的系数，供FXQLMS算法模块使用。