[發(fā)明專利]基于Volterra濾波器的非線性窄帶主動噪聲控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410834232.7
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104575512B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉劍;景琪;夏國芳;肖業(yè)貴
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G10L21/0208
• 分類號: G10L21/0208
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明提出了一種基于Volterra濾波器的非線性窄帶主動噪聲控制方法，針對窄帶噪聲源受到非線性扭曲產(chǎn)生高次諧波噪聲的情形；其結(jié)構(gòu)包括線性信號合成子系統(tǒng)（1）、一個(gè)非線性信號合成子系統(tǒng)（2）以及參考信號生成模塊以及最小均方算法模塊；該方法的參考信號由同步信號發(fā)生器根據(jù)非聲學(xué)傳感器獲得的源噪聲頻率產(chǎn)生；通過一個(gè)線性組合器合成一部分次級源，通過另一個(gè)線性組合器和非線性Volterra濾波器合成另一部分次級源，在初級源噪聲受到非線性扭曲時(shí)，線性和非線性濾波器分別獨(dú)立抑制基頻分量和高次諧波分量；該方法能有效抑制受非線性扭曲的窄帶噪聲，且獨(dú)立工作的結(jié)構(gòu)易于分析非線性對系統(tǒng)性能的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于Volterra濾波器的非線性窄帶主動噪聲控制方法，屬于主動噪聲控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

主動噪聲控制相對傳統(tǒng)被動噪聲控制，具有低頻性好，控制空間小，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到噪聲控制領(lǐng)域。其中，窄帶主動噪聲控制應(yīng)用較多，窄帶噪聲具有規(guī)律性的低頻信號特征，往往是由旋轉(zhuǎn)設(shè)備或具有往復(fù)運(yùn)動的裝置產(chǎn)生。在窄帶主動噪聲控制中，窄帶噪聲頻率可以通過非聲學(xué)傳感器直接或間接測得，再經(jīng)信號發(fā)生器可產(chǎn)生同頻率的正弦或余弦參考信號。

在線性或者近似線性聲學(xué)環(huán)境，線性窄帶主動噪聲控制可以有效應(yīng)對目標(biāo)噪聲。然而，當(dāng)實(shí)際聲學(xué)環(huán)境具有較強(qiáng)非線性時(shí)，源噪聲經(jīng)非線性通道傳播在相消點(diǎn)將產(chǎn)生嚴(yán)重非線性扭曲或擾動。此時(shí)，線性窄帶主動噪聲控制系統(tǒng)將難以應(yīng)對。

考慮到窄帶噪聲經(jīng)由非線性通道傳播后產(chǎn)生的非線性扭曲實(shí)際上激發(fā)出了高次諧波噪聲，通過非線性初級通道的窄帶噪聲在相消點(diǎn)形成的目標(biāo)噪聲可分為原噪聲源(即基波分量噪聲)和受到非線性影響產(chǎn)生的高次諧波分量噪聲。因此，消除兩種分量噪聲可分別使用線性濾波器和非線性濾波器。基于此，可以構(gòu)造一種線性信號合成子系統(tǒng)和非線性信號合成子系統(tǒng)分別獨(dú)立工作的非線性窄帶主動噪聲控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

所要解決的技術(shù)問題：

本發(fā)明的目的是針對上述問題，設(shè)計(jì)一種有效降低經(jīng)過非線性初級通道扭曲的窄帶噪聲的非線性窄帶主動噪聲控制方法。

技術(shù)方案：

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種基于Volterra濾波器的非線性窄帶主動噪聲控制方法，其特征在于：該方法提供一個(gè)線性信號合成子系統(tǒng)1、一個(gè)非線性信號合成子系統(tǒng)2以及參考信號生成模塊；

所述線性信號合成子系統(tǒng)1包括第一線性組合器模塊21和次級通道，用于抑制基頻噪聲成份；所述非線性信號合成子系統(tǒng)2包括第二線性組合器模塊22和非線性Volterra濾波器模塊3，非線性Volterra濾波器模塊3僅保留2階以上核及其系數(shù)用于抑制高次諧波噪聲成份；

該控制方法依照以下步驟：

步驟1，參考信號生成模塊，根據(jù)由非聲學(xué)傳感器獲得的同步信號產(chǎn)生正弦型參考信號，提供給線性信號合成子系統(tǒng)1和非線性信號合成子系統(tǒng)2；

步驟2，在所述線性信號合成子系統(tǒng)1中，接收到的參考信號由第一線性組合器模塊21進(jìn)行信號合成，輸出信號y₀(n)；

在所述非線性信號合成子系統(tǒng)2中，接收到的參考信號由第二線性組合器模塊22進(jìn)行信號合成，其輸出信號為非線性Volterra濾波器模塊3的參考信號；

步驟3，所述非線性Volterra濾波器模塊3對其參考信號進(jìn)行合成，輸出信號y₁(n)；該輸出信號y₁(n)疊加至第一線性組合器模塊21的輸出信號y₀(n)上，并與目標(biāo)噪聲p(n)進(jìn)行相消處理，得到相消后的誤差e₀(n)；

步驟4，對相消后的誤差e₀(n)經(jīng)過次級通道s(z)，并引入不可消除的加性背景噪聲，得到殘余噪聲e(n)。