[發明專利]一種基于FxLMS的控制器長度自適應調節方法及系統

有效

• 申請號: 202110656383.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113539227B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 董龍雷;周彥鑫;蔡銀山;閻桂榮;劉振;趙建平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種基于FxLMS的控制器長度自適應調節方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取噪聲信號作為參考信號X(n)；獲取控制點聲壓信號作為殘差信號e(n)；確定次級揚聲器與控制點之間的聲音傳播路徑S(z)；然后設置控制器W(z)每一幀的長度為M，控制器總幀數用Kn表示，設置允許的控制器最大幀數為K，初始化控制器的權重系數，設置限制迭代次數為N，貢獻率閾值為γ，控制器的步長為μ；

S2、在噪聲源開啟狀態下，當前幀為第一幀，控制器總長度為一幀的長度，即步驟S1中控制器總幀數Kn＝1；當前幀的迭代次數為1；

S3、同時記錄參考信號X(n)和殘差信號e(n)；

S4、利用步驟S1得到的聲音傳播路徑S(z)和步驟S3記錄的參考信號X(n)計算當前幀更新所需要的噪聲信號的濾波信號X′_p(n)；

S5、根據步驟S3記錄的殘差信號e(n)和步驟S4中的濾波信號X′_p(n)，利用濾波器權值系數計算更新控制器當前幀W_i(n+1)系數，同時當前幀更新迭代次數加1；

S6、利用步驟S5更新后的控制器W(z)權重系數計算次級揚聲器輸出；

S7、重復步驟S3～S6，直到控制器更新迭代次數達到限制迭代次數N；根據每幀權重系數W_i(n)對整個控制器W(n)的貢獻率判斷控制器長度是否收斂；

S8、根據步驟S7確定的控制器長度是否收斂，控制器總長度Kn和權重系數W(z)進行相應改變，以及確定新的當前幀p開始重新迭代更新，令當前幀迭代次數q＝1；實現自適應調節控制器長度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，初始化控制器權重系數如下：

W(n)＝[W₁(n),W₂(n),...,W_Kn(n)]

其中，Kn＝1，在初始化時，W_i(n)中的每一個元素都為0。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，將殘差信號e(n)降低到最小值，采取殘差信號e(n)的均方統計為目標函數，根據梯度下降法確定每一幀的更新公式，選取瞬時梯度作為目標函數的真實梯度估計，確定分幀后的濾波器權值系數更新公式。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S3中，參考信號X(n)為：

X(n)＝[X₁(n),X₂(n),...,X_Kn(n)]^T

其中，X_i(n)為參考信號中的幀，T為向量轉置。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中，當前幀更新所需噪聲信號的濾波信號X′_p(n)具體為：

X′_p(n)＝S(z)*X_p(n)

其中，X_p(n)為參考信號中當前幀對應的幀。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S6中，次級揚聲器輸出具體為：

其中，X^T(n)為參考信號轉置，W(n)為控制器權重系數，w_l(n)為W(n)中某一幀中的某個元素，x(n-l+1)為X(n)中某一幀中的某個元素，L為W(n)的總長，n為當前時刻對應點序號，l為卷積運算過程中使用的序號，x為參考信號中的數據點。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S8中，若貢獻率大于步驟S1中設置的貢獻率閾值為γ，如果當前幀不是控制器長度的最后一幀，令新的當前幀為下一幀，控制器總長度不變；如果當前幀是控制器長度的最后一幀，判斷當前幀序號p與步驟S1中設置的允許的控制器最大幀數k的關系，如果pk，控制器總長度增加一幀的長度，增加的這一幀權重系數初始值為1xM的0向量，同時令p＝p+1，令新的當前幀為下一幀；如果p＝k，令新的當前幀為第一幀，控制器總長度不變。