[发明专利]一种多通道主动噪声控制方法、系统、终端及存储介质

说明书

本发明提供了一种多通道主动噪声控制方法、系统、终端及存储介质，噪声控制方法包括以下步骤：建立分布式波域ANC网络模型；将波域ANC问题的全局代价函数拆分为局部代价函数和的形式，建立分布式优化问题；利用扩散LMS算法求解多通道分布式波域ANC问题，得到扬声器权重的估计；产生次级声场与残余噪声信号进行抵消。本发明还提供一种多通道主动噪声控制系统、终端以及计算机可读存储介质。本发明利用扩散策略得到了多通道分布式波域ANC算法，使得计算负担分散在节点之间，相比于集中式方案，本发明使波域ANC系统的扩展性更强，鲁棒性更高，更适合于大规模的应用场合。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种多通道主动噪声控制方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

主动噪声控制(Active Noise Control，ANC)是一种基于叠加原理的电声技术，次级声源通过产生同等振幅但相位相反的信号，在一定区域内来抵消不需要的噪声(初级声源)，从而实现降噪目的。

近年来，飞机和汽车中的主动噪声控制引起了研究人员的广泛关注，这类应用通常需要在大型区域实现噪声消除，而传统的多通道ANC算法只能在多个观测点处进行降噪，但是在连续空间区域内的一致性不高。目前已有学者证明波域(空间傅里叶变换)主动噪声控制可以在较大的空间区域内执行降噪任务，它通过最小化平方谐波系数(与整个控制区域的能量相关)之和来实现连续空间内的降噪。此外由于噪声场通常是时变并且未知的，这就需要采用自适应算法来迭代地计算次级声源驱动信号从而产生次级声场。现有的大多数方案需要收集所有麦克风处的误差信号进行集中处理，然而这种集中式策略计算复杂度高并且通信负担重，难以实现大规模部署。为了解决这一问题，有学者基于扩散LMS自适应策略提出了单通道波域ANC问题的分布式解决方案，该方法使用无线声传感器网络实现波域ANC系统，网络中的每个节点仅配备一个麦克风和一个扬声器。而实际上，在集中式波域ANC算法中，麦克风和扬声器的数目可以不同。因此，设计具有多个麦克风和扬声器的节点的广义情形对于完善基于扩散策略的分布式波域ANC算法至关重要。此外，分布式ANC网络中的每个节点都需配备处理器，若采用单通道节点网络则需要大量的处理器，这可能会造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多通道主动噪声控制方法、系统、终端及存储介质，基于扩散LMS策略实现多通道分布式波域ANC，填补了分布式优化在多通道空间主动噪声控制应用上的空白，在降噪水平上无论是在自由场还是混响场环境下，均达到与集中式方法相似的性能，同时又能将计算和通信负担分散到各个节点，大大提高了波域ANC系统的鲁棒性、可扩展性以及实用性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多通道主动噪声控制方法，包括以下步骤：

建立多通道分布式波域ANC网络模型；

将多通道分布式波域ANC网络模型的全局代价函数拆分为局部代价函数和的形式，建立分布式优化模型；

利用扩散LMS算法求解分布式优化模型，得到扬声器权重的估计；

将多通道分布式波域ANC网络模型产生的次级声场与残余噪声信号进行抵消。

多通道分布式波域ANC网络模型为通过拓补连接的N节点分布式波域ANC的网络模型；

建立多通道分布式波域ANC网络模型的具体方法如下：

步骤1.1：定义一个圆形控制区域来完成噪声消除任务，区域半径设为R₁，并且设定噪声源在此区域之外；

步骤1.2：布置有N个阵元的均匀圆形麦克风阵列在控制区域的边界上，并在此区域的外侧半径为R₂的圆环上均匀布置N个扬声器来产生次级声场；