[發(fā)明專利]一種基于改進FxLMS算法的主動噪聲控制系統(tǒng)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810281591.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108665887A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 袁軍;劉東旭;唐曉斌;王巍;王冠宇;呂韋喜
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 重慶市恒信知識產(chǎn)權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

1.一種基于改進FxLMS算法的主動噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：改進的FxLMS濾波x-最小均方算法模塊(1)、次級通道(2)、性能監(jiān)視模塊(3)、變功率白噪聲產(chǎn)生器(4)及主通道路徑(5)，其中所述的改進FxLMS算法模塊，用于通過次級通道模擬濾波器S’(z)對初始參考噪聲信號x(n)進行濾波，產(chǎn)生濾波信號x’(n)進而注入到ANC系統(tǒng)主控制自適應濾波器中，成為主通道自適應濾波器的輸入信號；以及可以對初始參考噪聲信號x(n)進行濾波，產(chǎn)生主通道自適應濾波器的輸出信號y(n)：改進的FxLMS算法改進主要體現(xiàn)在：對主動噪聲控制系統(tǒng)中的次級通道采取變步長在線建模和離線建模相互轉換的方式以及對次級通道的訓練信號輔助隨機白噪聲采取功率調(diào)度；輸出信號y(n)之后與輔助隨機白噪聲v(n)結合，一起注入到次級通道S(z)中去，產(chǎn)生一個輸出信號y′(n)-v′(n)，緊接著，主通道自適應濾波器的期望信號d(n)會與這個輸出信號做差，從而得到ANC系統(tǒng)的誤差函數(shù)e(n)：

次級通道(2)，用于對次級通道路徑S(z)進行跟蹤和模擬，產(chǎn)生一個供初始參考噪聲信號x(n)濾波的自適應濾波器S’(z)，在建模的過程中，次級通道會不斷根據(jù)ANC誤差函數(shù)e(n)與次級通道自適應濾波器的輸出信號做差，得到次級通道自適應濾波器的誤差函數(shù)f(n)，進而再注入到次級通道自適應濾波器和主通道自適應濾波器中，分別對其的抽頭系數(shù)進行調(diào)整；還對次級通道步長參數(shù)μ_S(n)采取了變步長算法；

性能監(jiān)視模塊，通過觀察次級通道自適應濾波器的步長參數(shù)μ_S(n)和誤差函數(shù)f(n)的大小對次級通道輔助隨機白噪聲的連續(xù)注入進行控制：

變功率白噪聲產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生ANC系統(tǒng)中次級通道的訓練信號即隨機白噪聲，并對其功率進行分配調(diào)度，然后注入到次級通道中；

主通道路徑(5)，用于模擬ANC系統(tǒng)主通道的路徑函數(shù)即聲學響應，從而對初始參考噪聲信號進行濾波，得到主通道自適應濾波器的期望信號d(n))。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進FxLMS算法的主動噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于，所述改進的FxLMS算法模塊中y(n)：

y(n)＝ω^T(n)x(n)，ω^T(n)表示主通道自適應濾波器抽頭系數(shù)的轉置。表示被模擬次級道濾波后的參考噪聲信號。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于改進FxLMS算法的主動噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于，所述次級通道(2)誤差函數(shù)f(n)的表達式為：，

抽頭系數(shù)的表達式為：

μ_s(n)表示次級通道自適應濾波器的步長參數(shù)。μ_ω(n)表示主通道自適應濾波器的步長參數(shù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于改進FxLMS算法的主動噪聲控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采用變步長算法用于更新次級通道建模濾波器的抽頭系數(shù)，具體步驟如下：

(1)首先，計算誤差信號e(n)和f(n)的功耗：

P_e(n)＝λP_e(n-1)+(1-λ)e²(n)

P_f(n)＝λP_f(n-1)+(1-λ)f²(n)

(2)然后，獲得兩個誤差信號功率的比值：

ρ(n)＝P_f(n)/P_e(n)

(3)最后，步長參數(shù)計算如下：

μ_s(n)＝ρ(n)μ_Smin+(1-ρ(n))μ_Smax

其中μ_Smin表示次級通道自適應濾波器的最小步長參數(shù)，μ_Smax表示次級通道自適應濾波器的最大步長參數(shù)，λ表示遺忘因子。