[发明专利]一种基于FxLMS的控制器长度自适应调节方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FxLMS的控制器长度自适应调节方法及系统，获取参考信号和残差信号；得到次级扬声器与控制点的声传播路径；初始化控制器权重系数；同时记录参考信号和残差信号；计算当前帧更新所需要的参考信号的滤波信号；利用滤波信号和残差信号更新控制器当前帧系数；利用更新后的控制器权重系数计算次级扬声器输出；直到控制器迭代次数达到限制迭代次数；通过计算贡献率判断控制器长度是否收敛；根据收敛情况，控制器总长度和权重系数进行相应改变，确定新的当前帧开始重新迭代更新；实现自适应调节控制器长度。本发明减小了控制器更新时的计算量，且使得在不同噪声环境中，始终可以让控制器在控制效果最好的前提下，达到控制器最短的效果。

技术领域

本发明属于主动降噪算法技术领域，具体涉及一种基于FxLMS的控制器长度自适应调节方法及系统。

背景技术

目前在主动降噪领域广泛使用FxLMS算法。FxLMS算法是一种前馈控制，对低频噪声具有很好的控制效果。FxLMS降噪算法原理如图1所示，在降噪前，首先需要对扬声器到控制点的传递路径s(z)进行估计，即对次级传递路径进行估计，估计值为然后由参考传声器在噪声源附近采集噪声信号，作为参考信号x(n)，将x(n)与控制器W(z)进行卷积，得到输出给扬声器的信号y(n)，再由扬声器输出信号，经过次级路径S(z)到达控制点，记作y′(n)。噪声信号x(n)由经过初级路径P(z)到达控制点，记作d(n)，d(n)与y′(n)相互抵消，噪声降低，然后由误差传声器在此点处采集误差信号e(n)，也称作残差信号。由参考信号x(n)和误差信号e(n)共同决定了控制器W(z)的数值，传统FxLMS算法使用公式(1)(2)进行控制器更新，利用公式(3)达到降噪效果。

W(n)＝[w₀(n),w₁(n),…,w_L-1(n)]^T (1)

W(n+1)＝W(n)-μe(n)X′(n) (2)

e(n)＝d(n)+y′(n) (3)

传统FxLMS降噪算法在实际使用中存在以下一些缺陷：

(1)W(z)长度在降噪过程中无法改变。W(z)长度对降噪有很大的影响，一般来说，随着W(z)长度逐渐变长，稳定时的降噪效果先增大，再慢慢保持不变。所以，针对不同的噪声环境，所需要的最佳W(z)长度也是不同的。

(2)随着W(z)长度逐渐变长，其自我更新时计算量也会增加，所需要的时间也越来越长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于FxLMS的控制器长度自适应调节方法及系统，解决了现有的FxLMS降噪算法中控制器长度无法根据噪声环境自动进行自我长度调节的问题，同时减小计算复杂度和计算所需要的时间。

本发明采用以下技术方案：

一种基于FxLMS的控制器长度自适应调节方法，包括以下步骤：

S1、获取噪声信号作为参考信号X(n)；获取控制点声压信号作为残差信号e(n)；确定次级扬声器与控制点之间的声音传播路径S(z)；然后设置控制器W(z)每一帧的长度为M，控制器总帧数用Kn表示，设置允许的控制器最大帧数为K，初始化控制器的权重系数，设置限制迭代次数为N，贡献率阈值为γ，控制器的步长为μ；

S2、在噪声源开启状态下，当前帧为第一帧，控制器总长度为一帧的长度，即步骤S1中控制器总帧数Kn＝1；当前帧的迭代次数为1；

S3、同时记录参考信号X(n)和残差信号e(n)；

S4、利用步骤S1得到的声音传播路径S(z)和步骤S3记录的参考信号X(n)计算当前帧更新所需要的噪声信号的滤波信号X′_p(n)；