[發明專利]一種主動降噪系統控制器參數的設計方法

有效

• 申請號: 201810010686.0
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108229030B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉洋帆;徐銀海
• 申請（專利權）人: 北京安聲科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/10
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 閆東偉

本發明研發了一種主動降噪系統控制器參數的設計方法，根據人頭部移動各位置的概率計算出各位置能量的概率平均，結合測量統計的各個位置人頭部出現的概率和求得的各個位置的整體能量求出降噪區域內的空間總能量，這個整體能量最小的情況下，計算出控制器參數用于實際應用中控制器的設計，從而使系統的降噪效果最優，可以理解為在最需要降噪的位置降噪，以實現整體空間最優的降噪效果，在不需要加附加噪聲、不需要人耳道內設置傳感器的情況下，很好的降低人耳附近空間的噪聲水平。

技術領域

本發明涉及降噪領域，尤其涉及一種主動降噪系統控制器參數的設計方法。

背景技術

在針對人耳附近的空間場設計主動降噪系統時，一般需要先使用模具人頭或人身進行前期測試，具體而言是在模具的耳道處放置傳感器并測量噪聲場在人耳位置的特性以及次級聲源在人耳處的傳遞函數，前期測試結束后會將這些測量數據存于信號處理器中并根據這些測量結果設計主動降噪控制器的系統參數，但當系統應用于真實環境時，降噪的目標是用戶在實際使用時的人耳位置，然而在使用過程中用戶的頭部位置是不確定的，會在前期測試的模具人頭放置位置附近有一定范圍內的隨機移動，這會導致次級揚聲器的激勵源在實際人耳位置產生的聲音信號與在前期測試中得到的數據并不一致，因此依據前期測試數據設計的控制器在實際使用時的降噪效果會受到影響，然后在實際應用中不可能在用戶人耳處放置傳感器來實時測量次級聲源在實際人耳位置的傳遞函數。而且即便能讓用戶在耳朵出佩戴傳感器，這種實時測量的方法也不能達到理想的效果，因為測量揚聲器的傳遞函數需要在主動降噪的同時用揚聲器另外發出一個額外噪聲激勵信號，再通過在耳部傳感器中提取該額外激勵對應的響應信號才能完成實時測試，但這個附加的激勵聲源會使主動降噪效果變差。

發明內容

本發明旨在提供一種主動降噪系統的控制器參數設計方法，能在不需要加附加噪聲、不需要人耳處設置傳感器的情況下，針對用戶頭部位置的隨機變動很好的降低人耳附近空間的噪聲水平。

為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案，一種主動降噪系統控制器參數的設計方法，包括以下步驟：

S1、確定降噪區域，在需要降噪的空間內安裝多個傳入裝置及輸出裝置；

S2、測量統計人頭部出現在各個隨機位置的概率；

S3、計算人頭部出現的各個位置能量的概率平均，由于在前期實驗已經測量統計了空間各點位置人頭部存在的概率，接下來需要測量空間各點的能量，在該空間中誤差麥克風的數量可能為2、4或者n個,隨具體空間的特征而定：

式中α代表空間某個確定的位置，l代表某個誤差麥克風的編號，則表示當頭部在α時第l個誤差麥克風處的信號，表示表示當頭部在α時第l個誤差麥克風處的原始噪聲源信號，加號后面為系統發出的反向聲波信號，則該式表示的是，當頭部在α時第l個誤差麥克風處已經進行降噪后的噪聲信號，本式代表一個麥克風附近的噪聲信號，如果實際系統中有幾個麥克風，需要將幾個麥克風的信號進行相加并據此計算出各位置的整體能量，α位置的整體能量用以下公式表示：

S4、結合步驟S2測量統計的各個位置人頭部出現的概率和步驟S3求得的各個位置的整體能量求出降噪區域內的空間總能量J：

S5、將步驟S4求得的空間總能量取最小值，推導出控制器的最佳參數w。

作為優選，步驟S2通過記錄各個受測試人員在降噪區域空間內的運動規律從而記錄該空間各點人頭部所處的概率。

作為優選，控制器的參數即前期降噪實驗測量過程中人耳處總能量最小時取得的參數值，以保證降噪系統實際應用時降噪效果最佳。