[發(fā)明專利]一種基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2023-04-12
• 公開（公告）號: CN116386585A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳書明;李慧娟;張章;蔡燿宇;曾磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學重慶研究院
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

本發(fā)明公開了一種基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)，包括如下步驟：步驟一、采集n時刻的參考噪聲信號x(n)；步驟二、將所述n時刻的參考噪聲信號x(n)遞推為參考噪聲信號向量后分別輸入非線性子部分的各個模塊中；步驟三、根據模塊的輸出信號獲得非線性子部分的輸出信號；步驟四、將非線性子部分的輸出信號輸入線性子部分中，獲得基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)的輸出信號；步驟五、所述基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)的輸出信號經過次級聲通道后生成的期望信號與參考噪聲信號經過初級聲通道后的期望信號進行干涉相消，實現降噪。本發(fā)明具有降低算法復雜度和提高降噪性能的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及在主動噪聲控制技術領域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)。

背景技術

隨著數字信號處理器性能的提高，主動噪聲控制技術越來越受到研究者和用戶的關注。

車內噪聲具有很多負面影響，一方面容易造成環(huán)境噪聲污染，另一方面也會損害人體健康。被動噪聲控制技術的降噪范圍只局限于中高頻噪聲，對于一些低頻噪聲，難以實現抵消，而主動噪聲控制技術能夠彌補它的不足。主動噪聲控制技術是基于聲波疊加原理發(fā)展起來的，二次聲源產生與初級噪聲幅值相同、相位相反的次級噪聲，從而在需要消聲的地方形成靜區(qū)。一個基本的ANC系統(tǒng)通常包括一個參考信號傳感器，一個誤差信號傳感器、次要揚聲器和控制器，其中控制器主要使用線性自適應學習算法進行更新，如濾波x最小均方(FXLMS)算法。

在實際應用中，主動噪聲控制系統(tǒng)中常常會發(fā)生非線性失真。例如，參考信號可能由固有的非線性物理機制產生并表現出非線性特性，而非線性畸變也可能發(fā)生在聲通道中。線性自適應系統(tǒng)在非線性行為存在時常常表現不佳，因此，采用可靠的非線性方法來處理非線性問題是至關重要的。

著名的非線性自適應濾波器之一是基于Volterra系列結構的Volterra濾波器，其結構簡單，并且在非線性系統(tǒng)建模中具有很高的有效性。由于Volterra級數展開公式包含了線性項和非線性項，因此與其他非線性濾波器相比，它具有優(yōu)越的濾波性能。但是受限于計算復雜度，一般只有二階和三階的Volterra濾波器能夠實現。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是設計開發(fā)了一種基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)，通過流水線結構將濾波器劃分為線性部分和非線性部分，減少記憶長度，提升降噪性能，結合濾波誤差算法，降低運算復雜度。

本發(fā)明提供的技術方案為：

一種基于沃爾泰拉濾波器的非線性主動噪聲控制系統(tǒng)，包括如下步驟：

步驟一、以參考麥克風采集n時刻的參考噪聲信號x(n)；

步驟二、將所述n時刻的參考噪聲信號x(n)遞推為參考噪聲信號向量后分別輸入非線性子部分的M個模塊中；

其中，所述n時刻的參考噪聲信號向量滿足：

X_i(n)＝[x(n-i),x(n-i-1),…,x(n-i-N+1),z_i+1(n)]^T,1≤i≤M；

式中，X_i(n)為n時刻模塊i的輸入參考噪聲信號向量，x(n-i)為(n-i)時刻的輸入信號，N為有限記憶長度，z_i+1(n)為n時刻模塊i+1的輸出，M為非線性子部分的模塊總數量；

步驟三、根據模塊的輸出信號獲得非線性子部分的輸出信號；

其中，所述模塊的輸出信號滿足：

z_i(n)＝H^T(n)U_i(n)；