[發明專利]基于相位自動補償的無次級通道的頻域主動噪聲控制方法

有效

• 申請號: 202110444152.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113140209B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 郝學元;喻瑩玉;王路
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明是一種基于相位自動補償的無次級通道的頻域主動噪聲控制方法，該方法包括如下步驟：初級噪聲信號x(k)經過主通道模塊與頻域算法模塊的FFT，產生期望信號d(k)與頻域信號Y(k)；經過無次級通道建模模塊中的相位計算后，偏移180°并估計補償，得到此時的相位經過無次級通道建模模塊中的自適應濾波器W(z)更新后得到相位φ(k)；最后通過頻域算法模塊中的公式a+ib＝r·e^jφ和IFFT產生次級信號y(k)。本發明通過相位自動補償，解決了次級信號通過次級通道導致相位改變的問題，具有很好的降噪效果，獲得很小的殘差。

技術領域

本發明屬于噪聲消除技術領域，具體的說是涉及一種基于相位自動補償的無次級通道的頻域主動噪聲控制方法。

背景技術

隨著經濟的不斷發展，工業噪聲，交通噪聲，生活噪聲也日益增加，噪聲對人的心理和身體健康都會造成損傷，目前，主要的降噪方式有被動噪聲控制和主動噪聲控制。被動噪聲控制主要是通過吸聲材料、隔聲構件以及隔振技術來降低噪聲，這種方法適用于中、高頻噪聲的控制但在對低頻噪聲降噪不明顯且設備昂貴笨重；而主動噪聲控制能夠有效降低頻噪聲，其控制原理是產生一個與原噪聲聲波幅度相同，相位相差180°的次級聲波，兩列聲波在某區域內疊加，從而達到降噪的目的。主動噪聲控制原理圖如圖1所示。

主動噪聲控制在設計中面臨的主要問題與次級通道相關，LMS自適應算法忽略了次級通道的存在，FXLMS算法由于次級通道隨時間、環境不斷變化，無法對次級通道精確建模，兩種算法都影響了主動噪聲控制系統的降噪性能。

西安電子科技大學學報(張瑞華、謝智波，2010年4月第37卷第2期)公開了一種無需次級通道模型的有源噪聲控制算法，該控制算法引用了一套自動相位補償機制，能自動對次級通道的相位偏移進行補償，不管輸入噪聲頻率如何，該算法都能有效收斂，但此控制算法是在時域上用移相器改變相位，一旦遇到頻率復雜、頻率變化較快的噪聲，此方法的降噪效果就會大大降低。

ZL2014101164282公開了基于無次級通道建模的自適應算法的有源噪聲控制方法，此控制方法需要實時比較采集到的的能量值并且比較，并且需要更新步長因子的方向，從而實時調整自適應濾波器的權系數，進而生成相應的次級聲源控制量，達到穩定的降噪效果，此方法無法直接計算得出相位并且若遇到復雜的噪聲或寬頻噪聲則無法達到很好的降噪效果。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于相位自動補償的無次級通道的頻域主動噪聲控制方法，該方法在頻域上改變相位，利用FFT直接計算出相位改變，實現了ANC系統更高的降噪性能。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明是一種基于相位自動補償的無次級通道的頻域主動噪聲控制方法，該方法包括如下步驟：初級噪聲信號x(k)經過主通道模塊與頻域算法模塊的FFT，產生期望信號d(k)與頻域信號Y(k)；經過無次級通道建模模塊中的相位計算后，偏移180°并估計補償，得到此時的相位經過無次級通道建模模塊中的自適應濾波器W(z)更新后得到相位φ(k)；最后通過頻域算法模塊中的公式a+ib＝r·e^jφ和IFFT產生次級信號y(k)。

該控制方法還包括頻域算法模塊、無次級通道建模模塊及主通道模塊三個模塊，其中

頻域算法模塊，用于將初級噪聲信號x(k)進行傅里葉變換(FFT),使其從時域信號轉換為頻域信號Y(k)；以及在相位自動補償后，通過公式a+ib＝r·e^jφ得到新的頻域信號Y'(k)，并對其進行反傅里葉變換變換(IFFT)，得到次級信號y(k),

Y(k)＝FFT[x(k)]

＝[a_k+ib_k,a_k-1+ib_k-1,...,a_k-N+1+ib_k-N+1]