一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法

本发明涉及一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，涉及在头盔中使用主动降噪技术(active noise cancellation，anc)。

背景技术：

1、随着科学技术的飞速发展，人们在享受科技带来的便利的同时，也渐渐发现了一些发展中的弊端，噪声污染便是其中之一。随着噪声污染对人们日常生活的影响越来越深入，人们对于降低噪声干扰的需求也越来越大。传统的噪声控制属于无源噪声控制(passive noise control，pnc)，而无源噪声控制具有难以降低低频噪声的局限性，有源噪声控制(active noise control，anc)的出现与发展弥补了这一缺陷。近年来，有源噪声控制已逐渐发展为噪声控制领域的主要研究方向之一。

2、摩托车在行驶过程中，风噪是主要的噪声源之一，尤其在高速行驶中。它不仅影响驾驶者的舒适度，还可能对其听觉造成伤害、干扰驾驶者与其他道路使用者的通讯，因此，降低风噪对于提高驾驶者的舒适度及行车安全至关重要。近年来，有许多技术和方法被提出以解决这一问题。其中，有源噪声控制技术因其高效和小巧的特点受到了广大研究者的青睐。这种技术主要利用麦克风捕捉风噪噪声，通过有源噪声控制算法分析并产生一个抵消声波输出，以此来抵消原始风噪噪声。然而，实现有效的有源噪声控制并不简单，它需要高速、高效的算法以及精确的声音捕捉和输出设备。此外，头盔的形状、材料和风速也会影响噪声控制的效果。总的来说，有源噪声控制摩托车头盔风噪降噪是一个有前景的技术方向，尽管还存在一些技术和实践上的挑战，但随着研究的深入，未来有望为摩托车驾驶者提供更加安静和舒适的驾驶体验。

3、在现有有源噪声控制头盔风噪降噪的研究中，已提出的多参考降噪算法、相干性加权融合降噪算法、滤波实时更新增益多参考降噪算法等算法具有运算量大、对硬件性能要求高等缺点，本发明的一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，旨在针对运算量与降噪性能间的权衡，该方法相对于多参考降噪算法、相干性加权融合降噪算法、滤波实时更新增益多参考降噪算法极大地降低了运算量，同时保持了较好的降噪性能，实用性强。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：为了解决现有应用于摩托车头盔风噪降噪的算法运算量大、对硬件性能要求高的缺点，针对运算量与降噪性能间的权衡，本发明提出了一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，包括如下步骤：

2、步骤一：将参考麦克风1放置在头盔内部下巴偏右处(附图1(a)的位置1)，参考麦克风2放置在头盔内部右耳水平处(附图1(a)的位置2)，参考麦克风3放置在头盔内部右边太阳穴水平处(附图1(a)的位置3)，误差麦克风放置在右耳耳蜗处(附图1(a)的位置4)，将多个参考麦克风拾取到的多路参考信号x1(n)、x2(n)、……、xn(n)按照功率进行加权融合为一路参考信号x(n)，进行前馈有源噪声控制，根据前馈fxlms算法，参考信号x(n)通过模拟次级路径滤波器的输出与误差麦克风接收到的误差信号e(n)共同作用更新前馈控制滤波器wf，最终达到稳定状态，保存稳定状态下前馈控制滤波器wf的系数；

3、步骤二：将多个参考麦克风拾取到的多路参考信号x1(n)、x2(n)、……、xn(n)按照功率进行加权融合为一路参考信号x(n)，进行前反馈混合有源噪声控制，其中，前馈控制滤波器wf的系数为步骤一中保存的前馈控制滤波器wf的固定系数，根据反馈fxlms算法，反馈参考信号xb(n)通过模拟次级路径滤波器的输出与误差麦克风接收到的误差信号e(n)共同作用更新反馈控制滤波器wb，参考信号x(n)经过前馈控制滤波器wf与反馈参考信号xb(n)经过反馈控制滤波器wb进行叠加共同作用，实现目标位置的前反馈混合有源噪声控制。

4、进一步地，步骤二中，反馈参考信号xb(n)为：

5、通过公式得到反馈参考信号，其中v(n)为次级声源的输出，表示模拟次级路径滤波器，e(n)表示误差信号。

6、进一步地，步骤一中，前馈控制滤波器wf更新的过程为：

7、通过公式对权系数矢量进行更新，其中wf(n)表示前馈控制滤波器更新前的权系数矢量，wf(n+1)表示更新后的权系数矢量，x(n)表示参考信号，表示模拟次级路径滤波器，e(n)表示误差信号，μf表示前馈控制滤波器更新的收敛因子。

8、进一步地，步骤二中，反馈控制滤波器wb更新的过程为：

9、通过公式对权系数矢量进行更新，其中wb(n)表示反馈控制滤波器更新前的权系数矢量，wb(n+1)表示更新后的权系数矢量，xb(n)表示反馈参考信号，表示模拟次级路径滤波器，e(n)表示误差信号，μb表示反馈控制滤波器更新的收敛因子。

10、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：既极大地降低了运算量，又保持了较好的降噪性能，实用性强。

技术特征：

1.一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，其特征在于，步骤二中，反馈参考信号xb(n)为：

3.根据权利要求1所述的一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，其特征在于，步骤一中，前馈控制滤波器wf更新的过程为：

4.根据权利要求1所述的一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，其特征在于，步骤二中，反馈控制滤波器wb更新的过程为：

技术总结本发明提出了一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法。所述方法包括：步骤一：将参考麦克风1置于头盔内部下巴偏右处，参考麦克风2置于头盔内部右耳水平处，参考麦克风3置于头盔内部右边太阳穴水平处，误差麦克风置于右耳耳蜗处，多个参考麦克风拾取到的信号按照功率加权融合为一路参考信号，进行前馈有源噪声控制；步骤二，参考信号经过步骤一训练得到的固定系数前馈控制滤波器与反馈参考信号经过实时迭代更新的反馈控制滤波器进行叠加共同作用于有源噪声控制。本发明提出了头盔风噪降噪的参考麦克风物理布局与一种应用于头盔的加权融合风噪降噪方法，较低运算量的同时保证了较好的降噪性能，对硬件资源的性能要求较低，实用性强。技术研发人员：张丽敏,张馨怡,李奎,闻志成,童约钱受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/2/1