[發(fā)明專利]基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110272158.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN112989700A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳飏;伊海珂;古強(qiáng);李敏陽;黎晶;梁啟斌;余曠達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海物騏微電子有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/00
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 趙玉乾

本發(fā)明涉及有源噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)，該方法包括：S100：初始化抗體的位置，作為濾波器系數(shù)向量；S200：確定適應(yīng)度函數(shù)的表達(dá)式；S300：計(jì)算所有抗體的適應(yīng)度函數(shù)值；S400：計(jì)算所有抗體的個(gè)體濃度，并聯(lián)合抗體的適應(yīng)度計(jì)算激勵(lì)度；S500：根據(jù)抗體的激勵(lì)度進(jìn)行免疫選擇；S600：對(duì)進(jìn)行免疫選擇后的種群個(gè)體進(jìn)行克隆、變異以及克隆抑制操作，形成免疫種群；S700：將免疫種群和新生成種群合并，進(jìn)行種群刷新。本發(fā)明提供的基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)，多樣性機(jī)制保證了算法的全局尋優(yōu)能力，同時(shí)創(chuàng)新性地改進(jìn)了變異算子和種群刷新機(jī)制，加快其收斂，能夠有效地提高主動(dòng)噪聲控制的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有源噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，噪聲污染逐漸成為影響人們生活的一個(gè)重要問題，而針對(duì)噪聲問題處理，目前主要可分為兩大類：主動(dòng)降噪和被動(dòng)降噪。被動(dòng)降噪對(duì)于低頻噪聲的處理能力較弱，而主動(dòng)降噪由于采用相消性干涉的手段能有效地抑制低頻噪音。隨著對(duì)各種問題的理論和技術(shù)解決方案的日益復(fù)雜，ANC的趨勢(shì)是走向更廣泛的算法，以抑制復(fù)雜的噪聲模式，包括解決三維空間和時(shí)變信號(hào)等。Guicking(1988,1991)很早便描述了人們對(duì)它越來越感興趣，目前市場上也已經(jīng)有眾多關(guān)于ANC解決方案的研究成果。

免疫算法(immune algorithm)的靈感來自于人類免疫系統(tǒng)使用的克隆選擇原理。在這一過程中，當(dāng)抗原進(jìn)入體內(nèi)，B和T淋巴細(xì)胞在識(shí)別后能夠克隆并與之結(jié)合，并經(jīng)歷多輪體細(xì)胞高突變。B細(xì)胞對(duì)現(xiàn)有抗原的適應(yīng)度越高，克隆的機(jī)會(huì)就越大，最終消滅抗原。生物體的抗體免疫流程和優(yōu)化算法的思想很契合，克隆和變異的過程也為算法提供了多樣性，從而能有效地避免局部最優(yōu)陷入。將免疫算法應(yīng)用于ANC將會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的方向，目前尚未有針對(duì)此應(yīng)用的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)，具有全局尋優(yōu)、快速收斂的效果，能夠有效地提高主動(dòng)噪聲控制的性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

基于人工免疫算法的主動(dòng)降噪優(yōu)化方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：

S100：初始化抗體的位置，作為濾波器系數(shù)向量；

S200：根據(jù)主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)確定適應(yīng)度函數(shù)的表達(dá)式；

S300：計(jì)算所有抗體的適應(yīng)度函數(shù)值；

S400：根據(jù)抗體之間的親和度計(jì)算所有抗體的個(gè)體濃度，并聯(lián)合抗體的適應(yīng)度計(jì)算激勵(lì)度；

S500：根據(jù)抗體的激勵(lì)度進(jìn)行免疫選擇，篩掉激勵(lì)度低的抗體；

S600：對(duì)進(jìn)行免疫選擇后的種群個(gè)體進(jìn)行克隆、變異以及克隆抑制操作，形成免疫種群；

S700：將免疫種群和新生成種群合并，進(jìn)行種群刷新；

S800：當(dāng)滿足迭代條件時(shí)，最優(yōu)抗體的位置作為最優(yōu)濾波器系數(shù)向量，否則，循環(huán)執(zhí)行S400至S800。

進(jìn)一步，所S400中第i個(gè)抗體的個(gè)體濃度根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，den(ab_i)表示個(gè)體濃度，N表示種群的抗體數(shù)量，S(ab_i,ab_j)表示抗體ab_i和ab_j之間的相似度，由下式得到：

其中，aff(ab_i,ab_j)為抗體間的歐氏距離或海明距離，δ_s為相似度閾值。