一种低参数量多通道有源噪声控制方法

本发明属于有源噪声控制，具体涉及一种低参数量多通道有源噪声控制方法。

背景技术：

1、有源噪声控制技术是利用声波干涉相消的原理，使用次级声源发出与噪声信号同幅反相的抗噪声波，从而达到抑制噪声的目的；而无源噪声控制技术则是采用声学材料或消音结构来阻隔和吸收噪声的能量。有源噪声控制相对于无源噪声控制在消除低频噪声方面有着易于布放和效率上的优势，已被广泛的提出应用于耳机、窗户和座椅中。

2、多通道有源噪声控制系统常用于形成较大的静音区域，可用于城市居民楼窗户、大型的工业管道、办公楼中等。滤波参考信号最小均方算法（filtered-x least meansquare，fxlms）算法完备的理论分析、较为直接的实现式以及良好的降噪效果，成为了多通道有源噪声控制的基准算法之一；但是随着通道数的增加，其计算复杂度急剧上升，不利于有源噪声控制的普及和应用。除了计算复杂程度，成本和系统规模为实际应用中需要权衡和考虑的问题，为此有很多关于降低有源噪声控制计算复杂度的方法。例如，minimax算法在更新噪声控制滤波器时，使用绝对值最大的误差信号及其所对应的滤波参考信号向量进行迭代；但是该方案中所有的滤波参考信号需要全部计算，运算量仍然很高；与minimax算法类似的还有误差信号扫描算法，通过对误差信号进行轮询的方式，来更新噪声控制滤波器；在学术论文“mixed-error approach for multi-channel active noise control ofopen windows”中，提出将多通道有源噪声控制中所有误差麦克风的信号相加，缩减为一个误差信号，这样虽然大幅缩减了实际算中的通道数量，但是这种方法只能在声学结构较为对称，且误差信号的幅值方向一致时才能保证一定的降噪效果，这样的条件比较严苛。此外随着有源噪声控制系统通道数量的增加，fxlms算法和minimax算法的参数量也会呈指数增长。

3、因此，如何在较小的参数量和计算复杂程度下实现噪声的有效控制，就成为研究重点。

技术实现思路

1、针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种低参数量多通道有源噪声控制方法。该方法通过绝对值最大的误差信号通道索引其对应次级通路模型，基于对应次级通路模型计算滤波参考信号向量，并进行噪声控制滤波器更新，在达到降低多通道有源噪声控制

2、计算复杂度和参数量的同时，保证多通道有源噪声控制系统的降噪性能。

3、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

4、一种低参数量多通道有源噪声控制方法，包括以下步骤：

5、s1.采集与控制滤波器长度相等长度的参考信号和误差信号；

6、s2.计算滤波参考信号向量，具体计算过程为：

7、s2.1.计算第 i j段向量中滤波参考信号的值，

8、其中，表示绝对值最大误差信的通道索引所对应的次级通路模型，为第次采样绝对值最大的误差信号所对应的通道索引序号，取值范围为1~k；

9、s2.2.对第 i j段向量进行移位，首先将向量中的每一个值向后移一位，并将第n个采样点时刻的计算结果值作为新的第一位，则；

10、s2.3. 滤波参考信号向量由 i j个短的向量组成，表示为：

11、；

12、s3.基于误差信号最值更新误差向量，具体过程为：

13、s3.1.每次采样绝对值最大的误差信号所对应的通道索引序号记录在数组中，则

14、；

15、s3.2.首先将置零，然后将中与相等的位置被赋误差信号最大值；

16、s4.更新与第 i个参考麦克风和第 j个次级扬声器所对应的噪声控制滤波器，具体计算过程为：

17、基于s2得到的滤波参考信号向量和s3得到的误差向量计算得到，

18、；

19、其中，为步长；

20、s5.计算控制信号，所述控制信号为次级扬声器阵列输出的信号，具体计算过程为：

21、

22、第 j个次级扬声器的控制信号为：

23、其中,  x i( n)为参考信号，， n为采样点的序号， l为控制滤波器长度， i为第 i个参考麦克风，表示第 i个参考麦克风和第 j个次级扬声器所对应的噪声控制滤波器，，t表示转秩。

24、进一步地，所述多通道有源噪声控制系统包括 i个参考麦克风、 j个次级扬声器、 k个误差麦克风和一个控制器。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

26、本发明提出的方法相比于传统的方法，滤波参考信号矩阵变得稀疏，使得计算复杂度得到降低，同时通过合并滤波参考信号矩阵可以使参数量变低。因此本发明噪声控制方法在降低多通道有源噪声控制系统计算复杂度和参数量的同时，可以保证降噪性能，可使在一定成本下多通道有源噪声控制系统实现更大区域的降噪，或在一定降噪区域下实现更低成本的多通道有源噪声控制系统，从而有利于多通道有源噪声控制的应用和推广。

技术特征：

1.一种低参数量多通道有源噪声控制方法， 其特征 在于， 包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的低参数量多通道有源噪声控制方法，其特征在于，s2.1中滤波参考信号的值的计算公式为：，

3.如权利要求1所述的低参数量多通道有源噪声控制方法，其特征在于，s3.1中数组的具体形式为：

4.如权利要求1所述的低参数量多通道有源噪声控制方法，其特征在于，的计算公式为：

5.如权利要求1所述的低参数量多通道有源噪声控制方法，其特征在于，第j个次级扬声器的控制信号为：；

6.如权利要求1所述的低参数量多通道有源噪声控制方法，其特征在于，所述多通道有源噪声控制系统包括i个参考麦克风、j个次级扬声器、k个误差麦克风和一个控制器。

技术总结本发明提供了一种低参数量多通道有源噪声控制方法，属于有源噪声控制技术领域。该方法根据绝对值最大的误差信号通道索引所对应的次级通路模型和参考信号进行计算得到滤波参考信号向量，误差信号向量则由绝对值最大的误差信号构成，基于滤波参考信号向量和误差信号向量对噪声控制滤波器进行更新，在降低多通道有源噪声控制系统计算复杂度和参数量的同时，保证了降噪性能。技术研发人员：谢荣,肖汉,李会勇,赖大坤,史创受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15