[發明專利]一種主動降噪空調系統及其降噪控制方法

有效

• 申請號: 202011151912.0
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112259068B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 黃小寶;張美玲
• 申請（專利權）人: 上海協格空調工程有限公司
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178;F24F13/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種主動降噪空調系統，其特征在于，包括：

拾音設備(1)，其沿空調系統的出風口均勻排布，用于實時采集空調系統所輸出的噪聲分量；

揚聲器(2)，其設置在空調系統內部的風道中，其振膜面與風道中氣流的流通方向平行，用于輸出降噪聲波抵消空調系統的運行噪聲；

主動降噪處理單元，其連接所述拾音設備和揚聲器，用于實時根據各拾音設備所采集的噪聲分量，按照以下步驟產生對應該噪聲分量的驅動信號，驅動所述揚聲器輸出降噪聲波：

第一步，將各拾音設備所分別采集的噪聲分量n(i，t)，拼接構成噪聲聲場片段N(t)＝{n(1，t)，n(2，t)，...，n(I，t)}，其中i≤I表示拾音設備的編號，t表示噪聲分量所對應的時刻或持續時長；

第二步，將所述噪聲聲場片段N(t)按照固定間隔時長且相互交疊的時域窗口進行分割及頻域轉換，然后輸入至訓練好的生成器G中進行前向傳播運算，獲得噪聲聲場特征NF(f)，其中，f表示噪聲聲場中的特征頻點；

第三步，根據所述噪聲聲場特征NF(f)中各特征頻點f所分別對應的分量比例，以及該特征頻點f所對應的起始時刻或持續時間，產生分別對應該噪聲分量的驅動信號，驅動所述揚聲器輸出降噪聲波；

其中，所述生成器G由以下步驟獲得：

步驟G1，對噪聲聲場片段樣本N′(t)按照固定間隔時長且相互交疊的時域窗口進行分隔以及頻域轉換，獲得頻域樣本z，并對所述各頻域樣本z中顯著影響環境噪聲水平的頻域分量進行標記；

步驟G2，分別以不同的參數和結構構建生成器G和鑒別器D，初始化生成對抗網絡V(D，G)，其中，所述生成器G為一個殘差網絡，所述鑒別器D為一個卷積網絡，構建生成器G的損失函數為構建鑒別器D的損失函數為-(m-1)log(1-D(G(z)))+δlog(D(nf(f)))；其中，m＝1代表輸入為噪聲聲場片段N(t)，m＝0代表輸入為噪聲聲場片段樣本N′(t)；代表取整后的卷積網絡的輸出結果，δ為預設的經驗系數，nf(f)為對噪聲聲場片段樣本N′(t)進行相位翻轉后再按照固定間隔時長且相互交疊的時域窗口進行分隔以及頻域轉換后所獲得的目標信號；

然后分別對構建的每一組生成器G、鑒別器D和生成對抗網絡V(D，G)進行如下步驟g21至步驟g22的訓練步驟，得到不同的生成器G：

步驟g21，制定優化目標，以為優化函數及其優化方向，將上述噪聲聲場片段樣本N′(t)輸入至生成器G中進行前向傳播運算，根據計算生成器的損失，根據計算鑒別器的損失，其中，NF′(f)為將所述噪聲聲場片段樣本N′(t)按照固定間隔時長且相互交疊的時域窗口進行分隔以及頻域轉換，然后輸入至生成器G中進行前向傳播運算后所獲得噪聲聲場特征的樣本值；

步驟g22，對步驟g21中生成器G進行前向傳播運算所得到的損失進行BP反向傳播運算，然后分別交替訓練生成器和鑒別器，優化生成器和鑒別器的網絡參數，直至所述生成器G和所述鑒別器D達到納什均衡，或直至所述生成器G和所述鑒別器D的損失不變，輸出此時的生成器G作為訓練好的生成器G；步驟G3，根據各生成器所針對的頻域或時域信號，從各所述不同的生成器G中選擇一組生成器，根據該組中不同生成器的參數與結構分別為各生成器設置不同的權重，對該組生成器分別按照各自的權重進行融合重組，以融合后形成的最終生成器G’作為訓練好的生成器G。

2.如權利要求1所述的主動降噪空調系統，其特征在于，所述揚聲器均勻排布在所述風道的外周，并且，每一個揚聲器的振膜面均分別由一外殼包覆固定，所述外殼與風道的外周表面氣密連接。

3.如權利要求1所述的主動降噪空調系統，其特征在于，各所述拾音設備均分別水平貼合設置在所述出風口的內側壁表面；

各所述拾音設備以及各所述揚聲器共同連接同一個主動降噪處理單元，所述主動降噪處理單元集成在空調系統的控制板內，或單獨安裝在風道的外壁上。