一种频域无次级路径有源噪声控制系统的制作方法

本发明涉及一种频域无次级路径估计的有源噪声控制系统，属于噪声控制技术领域。

背景技术：

近年来，随着人们对周围声学环境要求的不断提高，有源噪声控制越来越受到重视。有源噪声控制是一种利用反向声波对实际噪声进行消除的技术。与传统的被动噪声控制相比较，有源噪声控制对较难控制的低频噪声更为有效，再加上其体积小配置灵活等特点，具有较为广泛的应用前景。然而，传统的有源噪声控制算法需要对次级路径预先进行匹配，但是在一些有源噪声应用场景中，难以预先通过次级路径对声学路径进行匹配，或者实际声学路径会随着时间变化，因此，无次级路径估计或者无次级路径有源噪声控制系统便成为工业界和学术界关注的焦点。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种频域无次级路径有源噪声控制系统，该有源噪声控制系统使用相位调节参数更新模块对相位调节器进行实时更新，同时将相位调节器替代传统有源噪声控制系统中的次级路径滤波，该系统能够实时更新相位调节器的参数，从而匹配实际声场路径，进而使系统达到最优的收敛和控制效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种频域无次级路径有源噪声控制系统，包括相位调节器、相位调节参数更新模块，其中：

相位调节器用于调整参考信号的频域信号的相位（对参考信号的相位进行调整），该操作在频域完成。

相位调节参数更新模块用于动态更新相位调节器中的相位参数，使得控制滤波器的更新呈现收敛趋势。

所述相位调节器每隔2m帧参考信号在第k个频点给出一个相位扰动量，记作。

步骤1，对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的前帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数一和残差信号能量一，表示相位调节器的相位参数。

对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的后帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数二和残差信号能量二。

通过相位调节参数更新模块对相位调节器中的参数进行更新，若、、、在设置阈值范围一内，则系统未出现严重的发散现象，通过下式对相位调节器的相位参数进行更新：

其中，为相位调节器参数更新步长。

若、、、未在设置阈值范围一内，则系统出现严重发散，通过下式对相位调节器的相位参数进行更新：

步骤2，对于下一刻2m帧参考信号，若、、、在设置阈值范围二内，则系统未出现严重的发散现象，则：

若、、、未在设置阈值范围二内，则系统出现严重的发散现象，通过下式对进行更新：

返回步骤1。

优选的：所述相位调节器通过下式对参考信号的相位进行调整：

其中，表示频域参考信号，表示调整相位后的频域参考信号，是相位调节器的相位参数，是纯虚数单位。

优选的：为大于等于10的正整数。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明能在次级路径未知的情况下，所包含的相位调节参数更新模块对相位调节器进行实时调整，明显降低了相位调节器与次级路径的实际相位值的差别，并保证系统工作的一致性使得控制滤波器的更新呈现收敛趋势，从而达到控制噪声的效果。本发明所涉及的频域无次级路径有源噪声控制系统能够满足大部分有源噪声控制应用，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明频域无次级路径有源噪声控制系统框图。

图2是本发明频域无次级路径有源噪声控制系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种频域无次级路径有源噪声控制系统，将在工作过程通过相位调节参数更新模块实时的更新，更新的结果用于自适应滤波，包括初级路径、控制滤波器、声学路径、快速傅里叶变换、快速逆傅里叶变换、共轭操作、相位调节器、相位调节参数更新模块，其中，初始参考信号经过初级路径后为实际的噪声信号。初始参考信号经过控制滤波器、声学路径得到控制信号，该控制信号和噪声信号相加得到误差信号。误差信号经过快速傅里叶变换得到频域误差信号。初始参考信号经过快速傅里叶变换得到频域参考信号。相位调节器对频域参考信号进行其相位的调整，得到调整相位后的频域参考信号。在各个频点，调整相位后的频域参考信号和频域误差信号相乘，然后乘以步长，再进行快速逆傅里叶变换并提取快速逆傅里叶变换后信号的前半段参数，得到控制滤波器的迭代量，进而调整控制滤波器。其中，相位调节参数更新模块根据参考信号动态更新相位调节器中的相位参数。

如图2所示，相位调节器用于调整参考信号的频域信号的相位（对参考信号的相位进行调整），该操作在频域完成。

所述相位调节器通过下式对参考信号的相位进行调整：

（1）

其中，表示频域参考信号，表示调整相位后的频域参考信号，是相位调节器的相位参数，是纯虚数单位。

相位调节参数更新模块用于动态更新相位调节器中的相位参数，使得控制滤波器的更新呈现收敛趋势。

所述相位调节器每隔2m帧参考信号在第k个频点给出一个相位扰动量，记作。

步骤1，对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的前帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数一和残差信号能量一，表示相位调节器的相位参数。

对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的后帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数二和残差信号能量二。

通过相位调节参数更新模块对相位调节器中的参数进行更新，若、、、在设置阈值范围一内，则系统未出现严重的发散现象，通过下式对相位调节器的相位参数进行更新：

(2)

其中，为相位调节器参数更新步长。

若、、、未在设置阈值范围一内，则系统出现严重发散，通过下式对相位调节器的相位参数进行更新：

(3)

步骤2，对于下一刻2m帧参考信号，若、、、在设置阈值范围二内，则系统未出现严重的发散现象，则：

（4）

若、、、未在设置阈值范围二内，则系统出现严重的发散现象，通过下式对进行更新：

（5）

相位调节器中的取值对系统的收敛起到了决定性的作用，当取值与次级路径中的相位相差不超过时，系统才能够保证收敛。传统的系统寻找的方法是额外设置一个工作状态，在该工作状态中，尝试给赋值0，，和并让系统工作一段时间，找出其中一个能让系统工作状态最优的取值。这个尝试过程使得系统获得的最优相位值与次级路径的实际相位值仍然相差一定的范围，同时会破坏系统工作的一致性。

本发明的一种频域无次级路径有源噪声控制系统基于数字信号处理器（digitalsignalprocessor）实现，控制源是普通扬声器，误差信号和参考信号分别来自于误差传声器和参考传声器，自适应滤波器采用传统的频域最小均方算法（frequency-domainleastmeansquares,fdlms）。系统的采样率设置为16khz，系统的帧长和帧移分别设置为512和256，控制滤波器的长度设置为256，运行的具体步骤如下：

步骤（1），初始化系统参数：考虑到实数信号的频域共轭对称性，频域信号索引的范围设定为，设置为0，设置为0。以帧为一个时间间隔单位，设定为50。

步骤（2），每隔2m帧参考信号在第k个频点给出一个相位扰动量。

步骤（21），对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的前帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数一和残差信号能量一。

步骤（22），对于当前的2m帧参考信号，在2m帧中的后帧参考信号的各个频点初始化控制滤波器系数为，并使用来进行更新滤波器系数，获得更新后的滤波器系数二和残差信号能量二。

步骤（3），通过相位调节参数更新模块对相位调节器中的参数进行更新，更新的方法：在获得，，，后，若、、、在设置阈值范围一内，则系统未出现严重的发散现象，通过式（2）进行更新。

若，，，未在设置阈值范围一内，则系统出现严重发散，则通过式（3）进行更新。

步骤（3），将和设置成0，若，，，在设置阈值范围二内，则未出现严重发散，则通过式（4）进行更新。

若，，，未在设置阈值范围二内，则系统出现严重发散，则通过式（5）进行更新，返回步骤（2），对下一刻2m帧参考信号进行处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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