针对基于车辆的有源噪声控制系统的存储的次级路径精度验证的制作方法

本公开涉及一种有源噪声消除系统，并且更具体地，涉及验证前馈有源噪声控制框架中的次级路径滤波器的精度以防止出现噪声升高和/或系统不稳定性。

背景技术：

有源噪声控制(anc)系统使用前馈结构和反馈结构来使非期望噪声衰减，以自适应地去除收听环境内(诸如车辆车厢内)的非期望噪声。anc系统通常通过生成消除声波以对不希望的可听噪声进行相消干涉来消除或减少不希望的噪声。当噪声和“抗噪声”(其与噪声在幅值上大同小异但相位相反)降低某个位置处的声压级(spl)时，就会产生相消干涉。在车辆车厢收听环境中，非期望噪声的潜在来源来自于发动机、车辆轮胎与路面(车辆在其上行驶)之间的相互作用和/或车辆其他部分的振动所辐射的声音。因此，不希望的噪声随着车辆的速度、路况和操作状态而变化。

道路噪声消除(rnc)系统是为了使车辆车厢内部的非期望道路噪声最小化而在车辆上实现的特定anc系统。rnc系统使用振动传感器来感测从轮胎与道路的界面生成的道路诱发振动，这种振动会导致不希望的可听道路噪声。然后，通过使用扬声器生成声波来消除车厢内部这种不希望的道路噪声或降低其等级，所述声波理想地与要在一个或多个收听者的耳朵处减少的噪声在相位上相反而在幅值上相同。消除这种道路噪声可为车辆乘客带来更愉悦的乘坐体验，并且使得汽车制造商能够使用轻质材料，从而降低能耗并减少排放。

发动机阶次噪声消除(eoc)系统是为了使车辆车厢内部的非期望发动机噪声最小化而在车辆上实现的特定anc系统。eoc系统使用非声学信号，诸如每分钟转数(rpm)传感器，以生成表示发动机转速的信号作为参考。此参考信号用于生成与在车辆内部可听到的发动机噪声在相位上相反的声波。因为eoc系统使用来自rpm传感器的信号，所以它们不需要振动传感器。

rnc系统通常被设计成消除宽带信号，而eoc系统被设计和优化以消除窄带信号，诸如单独的发动机阶次。车辆内的anc系统可提供rnc和eoc技术两者。此类基于车辆的anc系统通常是基于噪声输入(例如，来自rnc系统中的振动传感器的加速度输入)和位于车辆车厢内部各种位置中的误差传声器的信号来不断地适应w滤波器的最小均方(lms)自适应前馈系统。基于lms的前馈anc系统及对应算法的特征是存储在系统中的每个误差传声器与每个抗噪声扬声器之间的脉冲响应或次级路径。次级路径是生成抗噪声的扬声器与误差传声器之间的传递函数，从而基本上表征电抗噪声信号如何变成从扬声器辐射的声音、穿过车辆车厢行进到误差传声器并变成传声器输出信号。

anc系统采用估计各种次级路径的建模的传递特性以适应w滤波器。如果存储在anc系统中的次级路径的建模的传递特性不同于车辆内的实际次级路径，则可导致噪声消除性能退化、噪声增益或实际不稳定性。当车辆在几何形状、乘客数量、行李装载等方面变得明显不同于参考车辆或系统时，实际次级路径可能会偏离通常由训练有素的工程师在“黄金系统”上测量的存储的次级路径模型。其他差异可包括扬声器或传声器单元之间的变化、老化或故障、不同的扬声器更换或接线错误。

技术实现要素：

在一个或多个说明性实施方案中，提供了一种用于控制有源噪声消除(anc)系统中的稳定性的方法。所述方法可包括：从传声器接收误差信号；以及生成要从扬声器辐射的扬声器信号。所述扬声器信号可至少包括音乐信号。所述方法还可包括使用次级路径滤波器对所述音乐信号进行滤波以获得估计的音乐信号。所述次级路径滤波器可由估计所述扬声器与所述传声器之间的次级路径的存储的传递特性来限定。所述方法还可包括：使用所述估计的音乐信号修改所述误差信号以获得调整过的误差信号；以及基于所述误差信号与所述调整过的误差信号的比较来检测噪声升高的发生。

实现方式可包括以下特征中的一个或多个。例如，使用所述估计的音乐信号修改所述误差信号以获得调整过的误差信号可包括当所述误差信号包含音乐时，从所述误差信号减去所述估计的音乐信号以获得所述调整过的误差信号。此外，基于所述误差信号与所述调整过的误差信号的比较来检测噪声升高的发生可包括：当所述调整过的误差信号中的能量超过所述误差信号中的能量时，检测到噪声升高的发生。作为另一个示例，基于所述误差信号与所述调整过的误差信号的比较来检测噪声升高的发生可包括当所述误差信号中的能量未超过所述调整过的误差信号中的能量达预定阈值时，检测到噪声升高的发生。在某些实施方案中，所述扬声器信号还可包括抗噪声信号。此外，所述方法还可包括：响应于检测到噪声升高的发生而停用所述扬声器信号。

所述次级路径滤波器还可用于对来自传感器的噪声信号进行滤波以获得经滤波的噪声信号。自适应滤波器控制器可被配置为基于所述经滤波的噪声信号和所述误差信号来控制自适应传递特性。可控滤波器可被配置为基于所述自适应传递特性和所述噪声信号来生成抗噪声信号。以此方式，所述方法还可包括：响应于检测到噪声升高的发生而停用所述抗噪声信号。可选地，所述方法还可包括响应于检测到噪声升高的发生而修改所述次级路径滤波器中的所述存储的传递特性。修改所述存储的传递特性可包括用提供所述扬声器与所述传声器之间的所述次级路径的不同估计的另一个传递特性替换所述存储的传递特性。

一个或多个另外的实施方案可以涉及一种anc系统。所述anc系统可包括第一次级路径滤波器，所述第一次级路径滤波器被配置为对从传感器接收到的噪声信号进行滤波以获得经滤波的噪声信号。所述第一次级路径滤波器可由估计扬声器与传声器之间的次级路径的存储的传递特性来限定。所述anc系统还可包括自适应滤波器控制器，所述自适应滤波器控制器包括处理器和存储器，所述自适应滤波器控制器被编程为基于所述经滤波的噪声信号和从位于车辆的车厢中的传声器接收的误差信号来控制自适应传递特性。所述anc系统还可包括可控滤波器，所述可控滤波器被配置为基于所述自适应传递特性和所述噪声信号来生成抗噪声信号。所述anc系统还可包括信号分析控制器，所述信号分析控制器包括处理器和存储器，所述信号分析控制器被编程为：基于所述误差信号来接收调整过的误差信号；基于所述调整过的误差信号与所述误差信号和模拟的误差信号中的一个的比较来检测噪声升高的发生；以及响应于检测到噪声升高的发生而修改所述第一次级路径滤波器中的所述存储的传递特性。

实现方式可包括以下特征中的一个或多个。所述信号分析控制器可被编程为当所述误差信号中的能量超过所述调整过的误差信号中的能量时或当所述调整过的误差信号中的能量未超过所述误差信号中的能量达预定阈值时，检测到噪声升高。所述调整过的误差信号可通过当所述误差信号包含抗噪声时使用第二次级路径滤波器对所述抗噪声信号进行滤波以获得估计的抗噪声信号并然后从所述误差信号减去所述估计的抗噪声信号来获得。所述第二次级路径滤波器可为所述第一次级路径滤波器的副本。

可选地，所述信号分析控制器可被编程为当所述调整过的误差信号中的能量超过所述误差信号中的能量时或当所述误差信号中的能量未超过所述调整过的误差信号中的能量达预定阈值时，检测到噪声升高。因此，所述调整过的误差信号可通过当所述误差信号缺少抗噪声时使用第二次级路径滤波器对所述抗噪声信号进行滤波以获得估计的抗噪声信号并然后将所述估计的抗噪声信号添加到所述误差信号来获得。或者，所述调整过的误差信号可通过当所述误差信号包含音乐时使用第二次级路径滤波器对音乐信号进行滤波以获得估计的音乐信号并然后从所述误差信号减去所述估计的音乐信号来获得。同样，所述第二次级路径滤波器可为所述第一次级路径滤波器的副本。

此外，所述模拟的误差信号可通过使用第二次级路径滤波器对模拟的扬声器信号进行滤波来获得，所述第二次级路径滤波器是所述第一次级路径滤波器的副本。所述模拟的扬声器信号可包括音乐信号和模拟的抗噪声信号中的至少一个。所述模拟的抗噪声信号可通过用存储的自适应传递特性对所述噪声信号进行滤波来获得。

一个或多个另外的实施方案可涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品体现在非暂时性计算机可读介质中，所述计算机程序产品被编程用于anc。所述计算机程序产品可包括用于以下操作的指令：从传声器接收误差信号；从传感器接收噪声信号；使用第一次级路径滤波器对所述噪声信号进行滤波以获得经滤波的噪声信号，所述第一次级路径滤波器由估计扬声器与所述传声器之间的次级路径的存储的传递特性来限定；基于所述经滤波的噪声信号和所述误差信号来控制可控滤波器的滤波器系数；基于所述噪声信号和所述滤波器系数来生成要从所述扬声器辐射的抗噪声信号；使用第二次级路径滤波器对音乐信号进行滤波以获得估计的音乐信号，所述第二次级路径滤波器是所述第一次级路径滤波器的副本；从所述误差信号减去所述估计的音乐信号以获得调整过的误差信号；以及基于所述误差信号与所述调整过的误差信号的比较来检测噪声升高的发生。

实现方式可包括以下特征中的一个或多个。所述计算机程序产品还可包括用于响应于检测到噪声升高的发生而禁止由所述扬声器辐射所述抗噪声信号的指令。所述计算机程序产品还可包括用于响应于检测到噪声升高的发生而修改所述第一次级路径滤波器中的所述存储的传递特性的指令。所述计算机程序产品还可包括用于以下操作的指令：使用所述第二次级路径滤波器对所述抗噪声信号进行滤波以获得估计的抗噪声信号；以及从所述误差信号减去所述估计的抗噪声信号以获得所述调整过的误差信号。

附图说明

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的具有包括道路噪声消除(rnc)的有源噪声控制(anc)系统的车辆的环境框图；

图2是展示了扩展为包括r个加速度计信号和l个扬声器信号的rnc系统的相关部分的样本示意图；

图3是包括发动机阶次噪声消除(eoc)系统和rnc系统的anc系统的样本示意框图；

图4是eoc系统中针对给定rpm的每个发动机阶次的频率的样本查找表；

图5是根据本公开的一个或多个实施方案的表示包括信号分析控制器的anc系统的示意框图；以及

图6是描绘根据本公开的一个或多个实施方案的用于验证anc系统中的次级路径滤波器的精度的方法的流程图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅是可体现为各种和可选形式的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

本文所描述的控制器或装置中的任一个或多个包括可从使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解译的计算机可执行指令。一般来说，处理器(诸如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行指令。处理单元包括能够执行软件程序的指令的非暂时性计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可为但不限于电子存储装置、磁性存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置、或其任何合适的组合。

图1示出了用于具有一个或多个振动传感器108的车辆102的道路噪声消除(rnc)系统100。振动传感器设置在车辆102的各处，以监测车辆的悬架、副车架以及其他车桥和底盘部件的振动行为。rnc系统100可与宽带前馈和反馈有源噪声控制(anc)框架或系统104集成在一起，所述anc框架或系统通过使用一个或多个传声器112对来自振动传感器108的信号进行自适应滤波来生成抗噪声。抗噪声信号然后可通过一个或多个扬声器124进行播放。s(z)表示单个扬声器124与单个传声器112之间的传递函数。虽然图1为简单起见仅示出了单个振动传感器108、传声器112和扬声器124，但应注意，典型的rnc系统使用多个振动传感器108(例如，10个或更多个)、传声器112(例如，4至6个)和扬声器124(例如，4至8个)。

振动传感器108可包括但不限于加速度计、测力计、地震检波器、线性可变差动变压器、应变仪和测力传感器。例如，加速度计是输出信号振幅与加速度成比例的装置。广泛多种加速度计可用于rnc系统中。这些包括对在一个、两个和三个通常正交的方向上的振动敏感的加速度计。这些多轴加速度计通常具有针对在其x方向、y方向和z方向上感测到的振动的单独电输出(或通道)。因此，单轴和多轴加速度计可用作振动传感器108来检测加速度的幅值和相位，并且还可用于感测定向、运动和振动。

源自在路面150上移动的车轮106的噪声和振动可由机械地联接到车辆102的悬架装置110或底盘部件的振动传感器108中的一个或多个进行感测。振动传感器108可输出噪声信号x(n)，该噪声信号是表示检测到的道路诱发振动的振动信号。应注意，多个振动传感器是可能的，并且它们的信号可单独地使用，或者可以本领域技术人员已知的各种方式进行组合。在某些实施方案中，传声器可代替振动传感器被用于输出噪声信号x(n)，该噪声信号指示从车轮106与路面150的相互作用生成的噪声。噪声信号x(n)可由次级路径滤波器122用建模的传递特性s'(z)进行滤波，该建模的传递特性估计次级路径(即，抗噪声扬声器124与误差传声器112之间的传递函数)。

源自车轮106与路面150的相互作用的道路噪声也被机械地和/或声学地传递到乘客车厢中，并且由车辆102内部的一个或多个传声器112接收。一个或多个传声器112可例如位于座椅116的头枕114中，如图1所示。可选地，一个或多个传声器112可位于车辆102的车顶内饰中或在某个其他合适的位置，以感测由车辆102内部的乘员听到的声学噪声场。源自路面150与车轮106的相互作用的道路噪声根据传递特性p(z)传递到传声器112，该传递特性表示初级路径(即，实际噪声源与误差传声器之间的传递函数)。

传声器112可输出误差信号e(n)，该误差信号表示由传声器112检测到的存在于车辆102的车厢中的噪声。在rnc系统100中，可控滤波器118的自适应传递特性w(z)可由自适应滤波器控制器120控制，该自适应滤波器控制器可根据已知的最小均方(lms)算法基于误差信号e(n)和由滤波器122用建模的传递特性s'(z)进行滤波的噪声信号x(n)来操作。可控滤波器118通常称为w滤波器。抗噪声信号y(n)可由可控滤波器118和自适应滤波器控制器120所形成的自适应滤波器基于所识别的传递特性w(z)和振动信号或振动信号的组合x(n)来生成。理想地，抗噪声信号y(n)具有波形使得当通过扬声器124播放时，在乘员的耳朵和传声器112附近生成与车辆车厢的乘员可听到的道路噪声在相位上基本上相反而在幅值上相同的抗噪声。来自扬声器124的抗噪声可在传声器112附近与车辆车厢中的道路噪声组合，从而导致此位置处的道路噪声诱发声压级(spl)的降低。在某些实施方案中，rnc系统100可从乘客车厢内的其他声学传感器(诸如声学能量传感器、声学强度传感器、或声学粒子速度或加速度传感器)接收传感器信号，以生成误差信号e(n)。

当车辆102在操作时，处理器128可收集并任选地处理来自振动传感器108和传声器112的数据，以构建包含要由车辆102使用的数据和/或参数的数据库或映射图。所收集的数据可本地存储在存储装置130处或存储在云中，以供车辆102将来使用。可用于本地存储在存储装置130处的与rnc系统100相关的数据类型的示例包括但不限于最优w滤波器、备用次级路径滤波器s'(z)、各种噪声升高阈值、加速度计或传声器频谱或时间相关信号，以及发动机spl对扭矩和rpm。在一个或多个实施方案中，处理器128和存储装置130可与诸如自适应滤波器控制器120的一个或多个rnc系统控制器集成在一起。

如先前所描述，典型的rnc系统可使用若干振动传感器、传声器和扬声器来感测车辆的结构传播的振动行为并生成抗噪声。振动传感器可为具有多个输出通道的多轴加速度计。例如，三轴加速度计通常具有针对在其x方向、y方向和z方向上感测到的振动的单独电输出。rnc系统的典型配置可具有例如6个误差传声器、6个扬声器和来自4个三轴加速度计或6个双轴加速度计的12个加速度信号通道。因此，rnc系统还将包括多个s'(z)滤波器(即，次级路径滤波器122)和多个w(z)滤波器(即，可控滤波器118)。

图1中示意性地描绘的简化rnc系统示出了每个扬声器124与每个传声器112之间的一个次级路径(由s(z)表示)。如先前所提及，rnc系统通常具有多个扬声器、传声器和振动传感器。因此，6个扬声器、6个传声器的rnc系统将具有总共36个次级路径(即，6×6)。相应地，6个扬声器、6个传声器的rnc系统可同样具有估计每个次级路径的传递函数的36个s'(z)滤波器(即，次级路径滤波器122)。如图1所示，rnc系统还将具有在来自振动传感器(即，加速度计)108的每个噪声信号x(n)与每个扬声器224之间的一个w(z)滤波器(即，可控滤波器118)。因此，12个加速度计信号、6个扬声器的rnc系统可具有72个w(z)滤波器。加速度计信号、扬声器和w(z)滤波器的数量之间的关系在图2中示出。

图2是展示了扩展为包括来自加速度计208的r个加速度计信号[x1(n)、x2(n)、…xr(n)]和来自扬声器224的l个扬声器信号[y1(n)、y2(n)、…yl(n)]的rnc系统200的相关部分的样本示意图。因此，rnc系统200可包括在加速度计信号中的每一个与扬声器中的每一个之间的r×l个可控滤波器(或w滤波器)218。作为一个示例，具有12个加速度计输出(即，r＝12)的rnc系统可采用6个双轴加速度计或4个三轴加速度计。在同一示例中，因此，具有6个扬声器(即，l＝6)以用于再现抗噪声的车辆可总共使用72个w滤波器。在l个扬声器中的每一个处，对r个w滤波器的输出求和以产生扬声器的抗噪信号y(n)。l个扬声器的中的每一个可包括放大器(未示出)。在一个或多个实施方案中，对由r个w滤波器进行滤波的r个加速度计信号求和以产生电抗噪声信号y(n)，该电抗噪声信号被馈送到放大器以生成放大的抗噪声信号y(n)，该放大的抗噪声信号发送到扬声器。

图1所示的anc系统104还可包括发动机阶次噪声消除(eoc)系统。如上文所提及，eoc技术使用非声学信号(诸如表示发动机转速的rpm信号)作为参考，以便生成与在车辆内部可听到的发动机噪声在相位上相反的声音。常见的eoc系统利用窄带前馈anc框架来使用rpm信号生成抗噪声，以引导生成与要消除的发动机阶次在频率上相同的发动机阶次信号并对其进行自适应滤波以产生抗噪声信号。在经由次级路径从抗噪声源传输到收听位置或误差传声器之后，抗噪声理想地具有与由发动机和排气管生成并且由初级路径进行滤波的组合声音相同的振幅但相反的相位，所述初级路径从发动机延伸到收听位置并且从排气管出口延伸到收听位置。因此，在车辆车厢中误差传声器所处的位置(即，最可能位于或靠近收听位置)处，发动机阶次噪声和抗噪声的叠加将理想地变为零，使得由误差传声器接收到的声学误差信号将仅记录除了由发动机和排气口生成的一个或多个发动机阶次(理想地已消除)之外的声音。

通常，使用非声学传感器(例如，rpm传感器)作为参考。rpm传感器可为例如邻近旋转钢盘放置的霍尔效应传感器。可采用其他检测原理，诸如光学传感器或电感传感器。来自rpm传感器的信号可用作用于生成与发动机阶次中的每一个相对应的任意数量的参考发动机阶次信号的引导信号。参考发动机阶次形成由形成eoc系统的一个或多个窄带自适应前馈lms块生成的噪声消除信号的基础。

图3是示出包括rnc系统300和eoc系统340两者的anc系统304的示例的示意框图。类似于rnc系统100，rnc系统300可包括分别与上文所讨论的元件108、112、118、120、122和124的操作一致的元件308、312、318、320、322和324。eoc系统340可包括rpm传感器342，该rpm传感器可提供指示发动机驱动轴或其他旋转轴的旋转(其指示发动机转速)的rpm信号344(例如，方波信号)。在一些实施方案中，可从车辆网络总线(未示出)获得rpm信号344。因为所辐射的发动机阶次与驱动轴rpm成正比，所以rpm信号344表示由发动机和排气系统产生的频率。因此，来自rpm传感器342的信号可用于生成与车辆的发动机阶次中的每一个相对应的参考发动机阶次信号。因此，rpm信号344可与rpm对发动机阶次频率的查找表346结合使用，该查找表提供在每个发动机rpm下辐射的发动机阶次的列表。

图4示出了可用于生成查找表346的示例eoc消除调谐表400。示例表400列出了针对给定rpm的每个发动机阶次的频率。在所示的示例中，示出了四个发动机阶次。lms算法采用rpm作为输入，并且基于此查找表400生成每个阶次的正弦波。如先前所描述，表400的相关rpm可为驱动轴rpm。

返回参考图3，如从查找表346检索的在所感测的rpm下的给定发动机阶次的频率可被供应到频率发生器348，从而在给定的频率下生成正弦波。此正弦波表示指示给定的发动机阶次的发动机阶次噪声的噪声信号x(n)。类似于rnc系统300，来自频率发生器348的此噪声信号x(n)可发送到自适应可控滤波器318或w滤波器，该自适应可控滤波器或w滤波器向扬声器324提供对应的抗噪声信号y(n)。如图所示，此窄带eoc系统340的各种部件可与宽带rnc系统300相同，包括误差传声器312、自适应滤波器控制器320和次级路径滤波器322。由扬声器324广播的抗噪声信号y(n)在收听者耳朵的位置(其可能非常靠近误差传声器312)处生成与实际发动机阶次噪声基本上异相但在幅值上相同的抗噪声，从而降低发动机阶次的声音振幅。因为发动机阶次噪声是窄带的，所以误差传声器信号e(n)可先由带通滤波器350进行滤波，然后传入基于lms的自适应滤波器控制器320中。在一个实施方案中，当使用相同的带通滤波器参数对频率发生器348输出的噪声信号x(n)进行带通滤波时，实现lms自适应滤波器控制器320的正确操作。

为了同时降低多个发动机阶次的振幅，eoc系统340可包括用于基于rpm信号344生成每个发动机阶次的噪声信号x(n)的多个频率发生器348。作为一个示例，图3示出了二阶eoc系统，其具有用于基于发动机转速生成每个发动机阶次的唯一噪声信号(例如，x1(n)、x2(n)等)的两个这样的频率发生器。因为两个发动机阶次的频率不同，所以带通滤波器350(标记为bpf和bpf2)具有不同的高通和低通滤波器转角频率。频率发生器和对应的噪声消除部件的数量最终将基于车辆的特定发动机的发动机阶次的数量而变化。当二阶eoc系统340与rnc系统300组合以形成anc系统304时，对从三个可控滤波器318输出的抗噪声信号y(n)求和并将其作为扬声器信号s(n)发送到扬声器324。类似地，来自误差传声器312的误差信号e(n)可被发送到三个lms自适应滤波器控制器320。

当存储在anc系统中的表示对次级路径的估计的建模的传递特性s'(z)与系统的实际次级路径不匹配时，出现可导致anc系统中的不稳定性或噪声消除性能降低的一个主导因素。如先前所讨论，次级路径是生成抗噪声的扬声器与误差麦克风之间的传递函数。因此，它本质上表征电抗噪声信号y(n)如何变成从扬声器辐射的声音、穿过汽车车厢行进到误差传声器并变成anc系统中的传声器输出或误差信号e(n)的部分。根据本公开的一个或多个实施方案，从扬声器播放并由误差传声器捕获的音乐或抗噪声可用于实时地验证对次级路径(即，s'(z))的存储的估计是实际次级路径(即，s(z))的准确表示。

图5是基于车辆的anc系统500的示意框图，示出了可用于验证对次级路径的存储的估计并优化anc系统性能的许多关键的anc系统参数。为了便于解释，图5所示的anc系统500被示出为具有rnc系统(诸如rnc系统100)的部件和特征。然而，anc系统500可包括诸如结合图3所示出和描述的eoc系统。因此，anc系统500是以另外的系统部件为特征的rnc和/或eoc系统(诸如结合图1至图3所描述的那些)的示意表示。类似的部件可使用类似的惯例进行编号。例如，类似于rnc系统100，anc系统500可包括分别与上文所讨论的元件108、110、112、118、120、122和124的操作一致的元件508、510、512、518、520、522和524。出于说明的目的，图5还以框的形式示出了初级路径p(z)和次级路径s(z)，如关于图1所描述。

类似于图1，来自噪声输入(诸如振动传感器508)的噪声信号x(n)可由次级路径滤波器522用建模的传递特性s'(z)(使用如先前所描述的对次级路径的存储的估计)进行滤波，以获得经滤波的噪声信号x'(n)。此外，可控滤波器518(例如，w滤波器)的传递特性w(z)可由lms自适应滤波器控制器(或简称为lms控制器)520控制以提供自适应滤波器。由次级路径滤波器522进行滤波的噪声信号和来自传声器512的误差信号e(n)是对lms自适应滤波器控制器520的输入。抗噪声信号y(n)可由通过lms控制器520调适的可控滤波器518基于噪声信号x(n)来生成。

基于抗噪信号y(n)产生抗噪的扬声器524可为用于音乐回放的相同扬声器。因此，图5示出了来自音乐回放装置560的音乐信号m(n)可与抗噪声信号y(n)组合成扬声器信号s(n)以便由扬声器524再现为声音。如图所示，anc系统500还可包括信号分析控制器562。信号分析控制器562可包括被编程为验证对次级路径s'(z)的存储的估计与车辆中的实际次级路径s(z)是否匹配的处理器和存储器(未示出)，诸如处理器128和存储装置130。可使用对由扬声器524向传声器512的位置辐射的音乐和/或抗噪声的估计来执行此次级路径验证。因此，anc系统可包括附加的次级路径滤波器564以生成对音乐或抗噪的这些估计。特别地，抗噪声信号y(n)可由次级路径滤波器564进行滤波以获得估计的抗噪声信号y'(n)，该估计的抗噪声信号提供在麦克风512的位置对抗噪声的估计。类似地，音乐信号m(n)可由次级路径滤波器564进行滤波以获得估计的音乐信号m'(n)，该估计的音乐信号提供在麦克风512的位置对音乐的估计。由次级路径滤波器564建模的存储的传递特性典型地可与在次级路径滤波器522中建模的存储的传递特性相同。例如，次级路径滤波器522的值可复制到次级路径滤波器564中，以便计算估计的抗噪声信号y'(n)和/或估计的音乐信号m'(n)。

在框566处，来自麦克风512的实际误差信号e(n)可由估计的抗噪声信号y'(n)和估计的音乐信号m'(n)中的一个或两个进行修改，以获得调整过的误差信号e'(n)。例如，当音乐存在于误差信号e(n)中时，因为它是由扬声器524辐射的，所以可从误差信号e(n)减去在传声器512处对音乐的估计(即，估计的音乐信号m'(n))以获得调整过的误差信号e'(n)。类似地，当存在抗噪声(例如，因为anc系统处于活动状态)时，可从误差信号e(n)减去在传声器512处对抗噪声的估计(即，估计的抗噪声信号y'(n))以获得调整过的误差信号e'(n)。

根据另一个实施方案，当anc系统不活动时，可通过将估计的抗噪声信号y'(n)添加到误差信号e(n)以获得调整过的误差信号e'(n)来验证对次级路径的估计。在这种情况下，应注意，在anc关闭的情况下，抗噪声信号y(n)将不被递送到扬声器524并作为乘客车厢中的实际抗噪声被引入。例如，可在可控滤波器518与求和框574之间引入开关572，以防止抗噪声信号y(n)到达求和框并被添加到音乐信号m(n)以便由扬声器524输出。

信号分析控制器562然后可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)进行比较，以确定是否出现噪声升高或不稳定性，如下文将更详细地描述。如由信号分析控制器562检测到的噪声升高的存在可指示由次级路径滤波器522应用的次级路径的建模的传递特性s'(z)是不准确的。一旦识别出噪声升高或不稳定性，anc系统就可通过例如以下方式来采取校正动作：停用anc系统500、有效地停用使用不准确的次级路径滤波器522通过阻止相关联的抗噪声信号y(n)到达扬声器524来适应的任何抗噪声，或者用扬声器524与传声器512之间的次级路径的不同的建模的传递特性替换次级路径滤波器522和564的存储的传递特性。下文更详细地描述用于基于次级路径验证来缓解噪声升高的存在的各种技术。

在另一个实施方案中，信号分析控制器562可使用anc系统500所存储的已知的良好w滤波器值来验证次级路径滤波器522的精度。这种技术可在已经使用抗噪声作为检测信号检测到噪声升高之后采用，以确定升高是因为不准确的可控w滤波器518还是存储在次级路径滤波器522中的不准确的建模的传递特性s'(z)。在这种情况下，在框568中，噪声信号x(n)可用存储的w滤波器进行卷积以获得模拟的抗噪声信号ysim(n)。在框570处，模拟的抗噪声信号ysim(n)可任选地与音乐信号m(n)组合，以获得模拟的扬声器信号ssim(n)。模拟的扬声器信号ssim(n)然后可使用次级路径滤波器564用对次级路径s'(z)的存储的估计进行滤波或卷积，以提供模拟的误差信号esim(n)。信号分析控制器562然后可将误差信号e(n)与模拟的误差信号esim(n)进行比较，以提供关于对次级路径s'(z)的存储的估计是否为实际次级路径s(z)的准确表示或者噪声升高是否简单地源于可控滤波器518(即，w滤波器)的误适应的备选检查。也就是说，如果使用存储在框568中的已知的良好w滤波器仍检测到噪声升高，那么可确定误适应的可控滤波器518可能是原因。

图6是描绘用于验证对次级路径s'(z)的存储的估计是anc系统中的扬声器与误差传声器之间的实际次级路径的准确表示的方法600的流程图。这可通过以下方式来实现：获取指示乘客车厢中的特定位置的所有声音的误差传声器信号e(n)，并且将电加上或减去抗噪声或音乐以产生第二误差信号(例如，调整过的误差信号e'(n))来与实际误差信号e(n)进行比较。所公开的方法的各个步骤可由信号分析控制器562单独地或与anc系统500的其他部件结合地执行。

需要考虑可采用此次级路径验证过程的四种潜在情况：(1)anc关闭，音乐回放关闭；(2)anc关闭，音乐回放启动；(3)anc启动，音乐回放关闭；以及(4)anc启动，音乐回放启动。在误差信号e(n)因为anc系统处于活动而包括抗噪声轨迹的情况下，可通过从误差信号e(n)移除传声器512处的抗噪声分量来验证存储的次级路径s'(z)的精度。在这些情况下，如果存储的次级路径s'(z)指示实际次级路径s(z)，那么从误差信号e(n)减去(移除)抗噪声从而产生调整过的误差信号e'(n)应导致与误差信号e(n)相比在一个或多个频率(例如，估计的抗噪声信号y'(n)内所包含的频率)下具有更高振幅的调整过的误差信号e'(n)。如果任何频率范围具有较低信号振幅，那么这是因为存储的次级路径s'(z)不表示实际次级路径s(z)并且导致噪声升高。

在误差信号e(n)因为音乐回放装置560启动而包括音乐轨迹的情况下，可通过从误差信号e(n)移除传声器512处的音乐分量来验证存储的次级路径s'(z)的精度。例如，如果存储的次级路径s'(z)指示实际次级路径s(z)，那么从误差信号e(n)减去(移除)音乐从而产生调整过的误差信号e'(n)应导致与实际误差信号e(n)相比在一个或多个频率(例如，估计的音乐信号m'(n)内所包含的频率)下具有更低振幅的调整过的误差信号e'(n)。如果任何频率范围具有较高信号振幅，那么这是因为存储的次级路径s'(z)不准确并且导致噪声升高。

在anc关闭的情况下，误差信号e(n)不包含抗噪声。因此，将电抗噪声信号(即，估计的抗噪声信号y'(n))添加到误差信号e(n)从而形成调整过的误差信号e'(n)应同样导致与原始误差信号相比在一个或多个频率(例如，估计的抗噪声信号y'(n)内所包含的频率)下具有更低信号振幅的e'(n)。如果任何频率范围具有较高信号振幅，那么这可能是因为存储的次级路径s'(z)不表示实际次级路径s(z)。

当音乐回放和anc都启动时，来自传声器的误差信号e(n)可包含这些声音中的任一个的轨迹。因此，可将传声器处对音乐或抗噪声的估计从误差信号e(n)移除以获得调整过的误差信号e'(n)。然后可取决于移除哪个声音分量来执行上文描述的适当比较过程。

用于验证对次级路径s'(z)的存储的估计的精度的方法600可在步骤605处开始，其中信号分析控制器562可从传声器512接收误差信号e(n)。在步骤610处，系统可确定误差信号e(n)是否包含音乐(即，音乐回放装置560是否启动并有助于传声器512感测到的声音)。如果误差信号e(n)包含音乐，则该方法可进行到步骤615，其中移除误差信号e(n)的音乐分量以获得调整过的误差信号e'(n)。如先前所描述，这可通过以下方式来实现：由存储的次级路径s'(z)对音乐进行卷积(即，使用次级路径滤波器564对音乐信号m(n)进行滤波)以生成估计的音乐信号m'(n)，该估计的音乐信号表示传声器512的位置处对音乐的估计。然后可从误差信号e(n)减去估计的音乐信号m'(n)以获得调整过的误差信号e'(n)。

然后在步骤620处，可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)进行比较。如果存储的次级路径s'(z)与车辆的实际次级路径s(z)足够匹配，则新创建的调整过的误差信号e'(n)中的能量应低于来自误差传声器512的误差信号e(n)中的能量。在一个实施方案中，信号分析控制器562可计算误差信号e(n)和调整过的误差信号e'(n)两者的频域表示以进行此比较。如果调整过的误差信号e'(n)中的任何频率槽的电平高于误差信号e(n)，那么存储的次级路径s'(z)和实际次级路径s(z)在该频率下匹配得不够，并且在该频率下产生的任何抗噪声导致(或可能会导致)噪声增益而不是噪声消除。

作为步骤620处的比较的一部分，信号分析控制器562可通过从误差信号e(n)减去调整过的误差信号e'(n)来计算误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异。这可同样在频域中通过计算每个频率槽中的信号振幅之间的差异来执行。然后可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异与预定阈值进行比较，如在步骤625处提供。因此，当误差信号e(n)中的能量不超过调整过的误差信号e'(n)中的能量达预定阈值时，可检测到噪声升高。换句话说，当从误差信号e(n)减去调整过的误差信号e'(n)的结果小于预定阈值时，可检测到噪声升高。

如果确定发生噪声升高，则可采用一种或多种技术来减少或逆转噪声升高和/或使anc系统稳定，如在步骤630处提供。下文将更详细地描述这些缓解技术。返回步骤625，如果在步骤620处计算的差异超过预定阈值，则可确定存储的次级路径s'(z)与实际次级路径s(z)充分地匹配，使得自适应滤波器控制器520将适当地更新可控滤波器518并且anc系统中将不发生噪声升高。因此，该方法可返回到步骤605以继续验证次级路径滤波器的精度。

如果在步骤610处，确定误差信号不包含音乐回放分量，或者如果使用抗噪声的次级路径验证是优选的，则该方法可进行到步骤635。在步骤635处，信号分析控制器可确定误差信号e(n)是否包含抗噪声。例如，如果anc不活动，那么误差信号e(n)将不拾取传声器512处的任何抗噪声。然而，如果anc处于活动状态，那么信号分析控制器562可确定误差信号e(n)确实包含由扬声器524辐射的抗噪声。如果误差信号e(n)包含抗噪声，则该方法可进行到步骤640，其中移除误差信号e(n)的抗噪声分量以获得调整过的误差信号e'(n)。如先前所描述，这可通过以下方式来实现：由存储的次级路径s'(z)对抗噪声进行卷积(即，使用次级路径滤波器564对抗噪声信号y(n)进行滤波)以生成估计的抗噪声信号y'(n)，该估计的抗噪声信号表示传声器512的位置处对抗噪声的估计。然后可从误差信号e(n)减去估计的抗噪声信号y'(n)以获得调整过的误差信号e'(n)。

然后在步骤645处，可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)进行比较。如果存储的次级路径s'(z)与车辆的实际次级路径s(z)足够匹配，则在这种情况下，新创建的调整过的误差信号e'(n)中的能量应高于来自误差传声器512的误差信号e(n)中的能量。在一个实施方案中，信号分析控制器562可计算误差信号e(n)和调整过的误差信号e'(n)两者的频域表示以进行此比较。如果调整过的误差信号e'(n)中的任何频率槽的电平低于误差信号e(n)，那么存储的次级路径s'(z)和实际次级路径s(z)在该频率下匹配得不够，并且在该频率下产生的任何抗噪声导致(或可能会导致)噪声增益而不是噪声消除。

作为步骤645处的比较的一部分，信号分析控制器562可通过从调整过的误差信号e'(n)减去误差信号e(n)来计算误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异。这可同样在频域中通过计算每个频率槽中的信号振幅之间的差异来执行。然后可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异与预定阈值进行比较，如在步骤625处提供。在这种情况下，因此，当调整过的误差信号e'(n)中的能量不超过误差信号e(n)中的能量达预定阈值时，可检测到噪声升高。换句话说，当从调整过的误差信号e'(n)减去误差信号e(n)的结果小于预定阈值时，可检测到噪声升高。同样，如果检测到噪声升高，则该方法可进行到步骤630以应用噪声升高缓解。

如果在步骤635处，误差信号e(n)不包含抗噪声(例如，anc有效地关闭)，则该方法可进行到步骤650，其中可将对抗噪声的估计添加到误差信号e(n)以获得调整过的误差信号e'(n)。如先前所描述，这可通过以下方式来实现：使用次级路径滤波器564对抗噪声信号y(n)进行滤波以生成估计的抗噪声信号y'(n)，该估计的抗噪声信号表示传声器512的位置处对抗噪声的估计。在这种情况下，应注意，在anc关闭的情况下，抗噪声信号y(n)将被不递送到扬声器524并作为乘客车厢中的实际抗噪声被引入。如先前所描述，可在可控滤波器518与求和框574之间引入开关572，以防止抗噪声信号y(n)到达求和框并被添加到音乐信号m(n)以便由扬声器524输出。然后可将估计的抗噪声信号y'(n)添加到误差信号e(n)以获得调整过的误差信号e'(n)。然后在步骤620处，可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)进行比较，如先前所描述。也就是说，如果存储的次级路径s'(z)与车辆的实际次级路径s(z)足够匹配，则新创建的调整过的误差信号e'(n)中的能量应低于来自误差传声器512的误差信号e(n)中的能量。在一个实施方案中，信号分析控制器562可计算误差信号e(n)和调整过的误差信号e'(n)两者的频域表示以进行此比较。如果调整过的误差信号e'(n)中的任何频率槽的电平高于误差信号e(n)，那么存储的次级路径s'(z)和实际次级路径s(z)在该频率下匹配得不够，并且在该频率下产生的任何抗噪声导致(或可能会导致)噪声增益而不是噪声消除。

同样，作为步骤620处的比较的一部分，信号分析控制器562可通过从误差信号e(n)减去调整过的误差信号e'(n)来计算误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异。这可同样在频域中通过计算每个频率槽中的信号振幅之间的差异来执行。然后可将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)之间的差异与预定阈值进行比较，如在步骤625处提供。因此，当误差信号e(n)中的能量不超过调整过的误差信号e'(n)中的能量达预定阈值时，可检测到噪声升高。换句话说，当从误差信号e(n)减去调整过的误差信号e'(n)的结果小于预定阈值时，可检测到噪声升高。

如先前所解释，anc系统500可扩展为包括多个噪声信号x(n)(rnc和eoc两者)、扬声器524和误差传声器512。此外，在每个误差传声器512与每个扬声器524之间存在一个次级路径s(z)。因此，例如，四个传声器、六个扬声器的anc系统将具有24个次级路径滤波器(4×6＝24)。在多扬声器系统中，每个传声器512检测来自每个扬声器524的输出。因此，在上述示例中，传声器的误差信号e(n)可由初级路径噪声p(z)的贡献加上在六个不同的次级路径s(z)路径上行进到传声器的六个不同的抗噪声y(n)信号的贡献构成。在一个实施方案中，可通过上述步骤的逐步处理来验证单独次级路径滤波器的精度。例如，在该示例中，可单独地从传声器512的误差信号e(n)减去六个抗噪声信号y(n)中的每一个，并且针对每次迭代可重复能量求差步骤，以试图检测噪声升高。这将确定任何和所有次级路径滤波器估计s'(z)滤波器，这些滤波器导致噪声增加或不稳定性，并且因此与实际次级路径没有足够准确地匹配。

如果确定发生噪声升高，则可采用一种或多种技术来减少或逆转噪声升高和/或使anc系统稳定，如在步骤630处提供。例如，可完全停用anc系统500，从而通过阻止相关联的抗噪声信号y(n)到达扬声器524来有效地停用使用不准确的次级路径滤波器522适应的任何抗噪声。阻止相关联的抗噪声信号y(n)到达扬声器524的技术可包括用零替换次级路径滤波器522的存储的传递特性、用零替换框568中的存储的w(z)滤波器、减少与扬声器524相关联的放大器通道的增益等。将这些滤波器或放大器中的任一个的值降低甚至10db可足够呈现由扬声器524生成的抗噪声，以对传声器512处的音景产生可忽略的影响，从而将任何升高或不稳定性降低到听不到的水平。可选地，可将有助于噪声升高或不稳定性的单独次级路径滤波器停用或归零。在一个实施方案中，可将与特定扬声器相关的所有次级路径滤波器停用。在另一个实施方案中，有助于噪声升高的次级路径滤波器可用存储在没有使乘客车厢中的噪声水平升高的次级路径滤波器中的对次级路径s'(z)的估计替换或更新，如在步骤625处确定。

如所描述，使用音乐信号m(n)、抗噪声信号y(n)或两种信号的组合，上述方法的实施方案是可能的。当发送到扬声器524的扬声器信号s(n)仅由音乐构成时，以上过程可从误差信号e(n)仅减去音乐，以允许信号分析控制器562预测噪声升高的存在。当发送到扬声器524的扬声器信号s(n)仅由抗噪声构成时，以上过程可从误差信号e(n)仅减去抗噪声，以允许信号分析控制器562检测噪声升高的存在。因为次级路径s(z)可与信号振幅s(z)相关，所以可存储次级路径s'(z)的多个估计并将其用作集合以实现对噪声升高的存在的最准确预测。例如，抗噪声信号y(n)通常具有比音乐信号m(n)更低的振幅，因为典型的道路噪声的电平低于乘员收听音乐的典型电平。在一个实施方案中，存储处于各个电平的一组次级路径估计s'(z)并将其用作集合，其中在次级路径滤波器522中使用较低回放振幅s'(z)而在次级路径滤波器564中使用较高回放振幅s'(z)，以生成估计的音乐信号m'(z)。如果在步骤625中检测到升高，则在次级路径滤波器522和564中替换新的一组存储的次级路径估计s'(z)。还应注意，典型的音乐或抗噪声并不包含在每个分析帧中的每个频率下的能量。因此，在一个实施方案中，当将误差信号e(n)与调整过的误差信号e'(n)进行比较时，可能需要对fft帧进行某一平均以通过信号分析控制器562来提供对整个噪声消除频率范围的可靠分析。

在一个实施方案中，另外的阈值化可增强对噪声升高的检测，因为s'(z)相对于s(z)不匹配。应注意，当使用音乐信号来确定升高时，典型地可设置音乐的电平，使得它比所有其他背景噪声源(例如，话语、道路噪声、发动机噪声)的总和的电平响20db，从而实现20db的信噪比(snr)。在这种情况下，当从误差信号e(n)减去估计的音乐信号m'(n)时，可计算出调整过的误差信号e'(n)相对于误差信号e(n)的电平的显著减少(例如，多达10db或更多)。因为估计的音乐信号m'(n)是误差信号e(n)的主要贡献，所以这种显著减少是可能的，因为它比误差信号e(n)的所有其他贡献的总和响20db。如果将音乐回放设置到比车辆中的所有其他声音的总和静20db，从而实现-20dbsnr，则总减少电平可更小。在这种情况下，从误差信号e(n)减去估计的音乐信号m'(n)将仅产生在电平上可能比误差信号e(n)仅低1db的调整过的误差信号e'(n)。在一个实施方案中，误差信号e(n)、估计的音乐信号m'(n)和估计的抗噪声信号y'(n)的相对电平可用于动态地计算增大或减小用于确定是否检测到升高的阈值的snr。在一个实施方案中，存储针对估计的音乐信号m'(n)和估计的抗噪声y'(n)中的任一个或两个的一个以上snr的阈值。

尽管图1、图3和图5分别示出了基于lms的自适应滤波器控制器120、320和520，但用于适应或产生最优可控w滤波器118、318和518的其他方法和装置是可能的。例如，在一个或多个实施方案中，可使用神经网络代替lms自适应滤波器控制器来产生和优化w滤波器。在其他实施方案中，可使用机器学习或人工智能代替lms自适应滤波器控制器来产生最优w滤波器。

在前述说明书中，已经参考特定示例性实施方案描述本发明主题。然而，在不脱离如权利要求中所阐述的本发明主题的范围的情况下，可做出各种修改和改变。本说明书和附图是说明性的，而不是限制性的，并且修改意图包括在本发明主题的范围内。因此，本发明主题的范围应由权利要求及其法定等效物确定，而不是仅由所描述的示例确定。

例如，任何方法或过程权利要求中所列举的步骤可按任何次序执行，并且不限于权利要中所呈现的特定次序。等式可通过滤波器来实现，以使信号噪声的影响最小化。另外地，任何设备权利要求中所列举的部件和/或元件可按多种排列进行组装或以其他方式可操作地配置，并且因此不限于权利要求中所列举的特定配置。

本领域普通技术人员应理解，功能上等效的处理步骤可在时域或频域中进行。因此，虽然未针对附图中的每个信号处理框进行明确陈述，但信号处理可发生在时域、频域或它们的组合中。此外，虽然在数字信号处理的典型方面解释了各种处理步骤，但在不脱离本公开的范围的情况下，可使用模拟信号处理来执行等效步骤。

上文已经关于特定实施方案描述了益处、优点和问题解决方案。然而，任何益处、优点、问题解决方案或可致使任何特定益处、优点或问题解决方案出现或变得更为明显的任何要素，都不应被理解为是任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征或组成部分。

术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”、“包括(includes)”或其任何变型意图指代非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品、组合物或设备不仅包括所列举的那些要素，而且还可包括未明确列出的或这种过程、方法、物品、组合物或设备所固有的其他要素。在不脱离本发明主题的一般原理的情况下，除了未具体列举的那些之外，用于实践本发明主题的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其他组合和/或修改可改变或以其他方式特别适合于具体环境、制造规范、设计参数或其他操作要求。

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