[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)噪聲源消除方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310089202.7
• 申請(qǐng)日: 2023-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116168676A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉方;趙新航;黃明濤;楊韜;許一凡;朱子豪;劉自想;劉永斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽大學(xué);脈譜智能（合肥）有限公司;安徽智寰科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G10K11/178
• 分類(lèi)號(hào): G10K11/178
• 代理公司: 合肥中谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34146
• 代理人: 杜瑤

本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)聲源信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)噪聲源消除方法，所述方法包括如下步驟：正對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)聲源所在運(yùn)動(dòng)平面安裝主傳聲器和參考傳聲器；正對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)聲源所在運(yùn)動(dòng)平面安裝主傳聲器和參考傳聲器，所述主傳聲器正對(duì)目標(biāo)聲源發(fā)聲位置，所述參考傳聲器正對(duì)噪聲源發(fā)聲位置；對(duì)所述參考傳聲器接收的聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻同化；采用多參考變步長(zhǎng)濾波算法對(duì)時(shí)頻同化后的信號(hào)進(jìn)行濾波處理以消除所述噪聲源的噪聲影響；本發(fā)明提出的多參考濾波策略可以全面均勻的消除多個(gè)運(yùn)動(dòng)噪聲源；提出的變步長(zhǎng)策略，使得濾波算法收斂速度快，實(shí)時(shí)跟蹤能力強(qiáng)；提出的濾波算法可以自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，無(wú)需已知噪聲源的先驗(yàn)知識(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)聲源信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)噪聲源消除方法。

背景技術(shù)

在許多工程領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)聲源中存在多個(gè)運(yùn)動(dòng)噪聲源，給目標(biāo)聲源信號(hào)的獲取帶來(lái)了極大干擾。如風(fēng)電機(jī)組的齒輪箱故障信號(hào)受到多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片噪聲的干擾，前飛狀態(tài)下轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中存在多個(gè)氣動(dòng)噪聲，汽車(chē)和航空領(lǐng)域也存在運(yùn)動(dòng)噪聲干擾的問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)包括波束形成(公開(kāi)號(hào)CN105785322公開(kāi)了一種波束形成方法)、數(shù)字濾波(公開(kāi)號(hào)為CN101179872B公開(kāi)了一種數(shù)字濾波電路、數(shù)字濾波程序和噪聲消除系統(tǒng))、稀疏分解(公開(kāi)號(hào)為CN103728130B公開(kāi)了一種基于稀疏分解的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障特征提取方法)等方法，能夠有效提高目標(biāo)信號(hào)的信噪比。

然而，由于聲源的高速運(yùn)動(dòng)，在Doppler效應(yīng)的影響下，傳聲器接收的聲學(xué)信號(hào)會(huì)在時(shí)頻域產(chǎn)生畸變現(xiàn)象，使現(xiàn)有技術(shù)難以直接運(yùn)用，給運(yùn)動(dòng)噪聲的消除帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。同時(shí)，單一參考濾波算法不能全面均勻消除多個(gè)噪聲分量，固定的步長(zhǎng)參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致濾波算法收斂速度較慢，實(shí)時(shí)跟蹤能力差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種適用于圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)噪聲源消除方法，以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種適用于圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)噪聲源消除方法，所述方法包括如下步驟：

S1：正對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)聲源所在運(yùn)動(dòng)平面安裝主傳聲器和參考傳聲器，所述主傳聲器正對(duì)目標(biāo)聲源發(fā)聲位置，所述參考傳聲器正對(duì)噪聲源發(fā)聲位置，使所述主傳聲器同步接收目標(biāo)聲源的聲學(xué)信號(hào)x(t)、使所述參考傳聲器同步接收噪聲源的聲學(xué)信號(hào)f_i(t)；

S2：對(duì)所述參考傳聲器接收的聲音信號(hào)f_i(t)進(jìn)行時(shí)頻同化得到信號(hào)f_as_i(t)，使得同化后參考傳聲器噪聲分量的時(shí)頻結(jié)構(gòu)與所述主傳聲器接收的噪聲分量的時(shí)頻結(jié)構(gòu)相同；

S3：采用多參考變步長(zhǎng)濾波算法對(duì)所述信號(hào)x(t)和信號(hào)號(hào)f_i(t)進(jìn)行濾波處理以消除所述噪聲源的噪聲影響，其中，所述信號(hào)x(t)作為多參考變步長(zhǎng)濾波算法主信號(hào)s(t)，所述信號(hào)f_as_i(t)作為多參考信號(hào)r_i(t)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述主傳聲器的個(gè)數(shù)設(shè)置為一個(gè)，所述參考傳聲器的個(gè)數(shù)設(shè)置不少于三個(gè)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟S2中，對(duì)所述參考傳聲器接收的信號(hào)f_i(t)進(jìn)行時(shí)頻同化處理，其具體包括基于聲源圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平面建立極坐標(biāo)系后進(jìn)行如下操作：

時(shí)頻矯正，包括時(shí)間軸矯正和幅值矯正，以消除所述參考傳聲器接收信號(hào)f_i(t)的時(shí)頻畸變；

時(shí)頻重構(gòu)，包括幅值重構(gòu)和時(shí)間軸重構(gòu)，使得所述主傳聲器接收到的噪聲分量與所述參考傳聲器接收到的噪聲分量的時(shí)頻結(jié)構(gòu)相同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，對(duì)所述參考傳聲器接收的信號(hào)f_i(t)進(jìn)行時(shí)頻矯正包括：