一种主动噪声控制方法及装置

本发明涉及噪声控制，尤其涉及一种主动噪声控制方法及装置。

背景技术：

1、主动噪声控制(active noise control，anc)可基于声波反相叠加原理(superposition)，通过产生反噪声来抵消初级噪声。明确来说，具有相同振幅但是相反相位的反噪声信号会被产生并与不想要的噪声结合，进而造成两个噪声信号相互相消。主动噪声控制具有良好的低频噪声抑制能力。由于其能够高效地降低低频噪声，主动噪声控制的应用很广泛。真实的噪声通常既包含宽带成分又包含能量集中的线谱，如风机噪声等。经典的基于滤波x最小均方(filtered-x least mean square,fxlms)算法的宽带主动噪声控制系统可以被用于控制含有宽带和窄带成份的混合噪声。然而，研究表明，当噪声的能量比较集中时，参考信号自相关矩阵的特征值扩散度很大。因此，宽带主动噪声控制系统在控制混合噪声时存在收敛速度慢的问题。此外，当次级通道为非最小相位系统或存在建模误差时，宽带主动噪声控制系统的降噪性能会严重下降。基于fxlms算法的窄带主动噪声控制系统有收敛速度快，稳态降噪性能好的优点。然而，由于内部正弦参考信号的限制，窄带主动噪声控制系统只能降低特定频率的噪声。因此，亟需一种新的噪声控制方法来控制混合噪声。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种主动噪声控制方法、装置、计算设备、计算机存储介质及包含计算机程序的产品，能够有效控制宽窄带混合噪声。

2、第一方面，本申请实施例提供一种主动噪声控制方法，其特征在于，应用于宽窄带混合噪声的控制，方法包括：识别所获取的初级噪声，其中，初级噪声中包括宽带噪声以及窄带噪声；获取主动噪声控制的次级通道，次级通道包括时域次级通道和窄带噪声的频率通道；基于时域次级通道和初级噪声信号，通过维纳滤波算法，确定鲁棒宽带滤波器；通过多个鲁棒宽带滤波器与窄带滤波器对初级噪声进行主动噪声控制。

3、在一些可能的实现方式中，识别所获取的初级噪声，包括：在初级声源能够正常发声的情况下，使用参考传声器采集初级声源产生的初级噪声，对初级噪声进行傅里叶变换，得到参考传声器数量的通道的频域信号；获取频域信号中的窄带噪声的频率。

4、在一些可能的实现方式中，获取窄带噪声的频率通道，包括：通过误差传声器，采集次级声源所输出的高斯白噪声的时域信号；通过维纳滤波时域次级通道；基于时域次级通道，确定窄带频率通道。

5、在一些可能的实现方式中，通过维纳滤波计算时域次级通道，包括：令m个次级声源中的第m个，输出高斯白噪声；使用l个误差传声器采集当前噪声信号；基于高斯白噪声与当前噪声信号，使用维纳滤波的方法计算第m个次级声源到各个误差传声器的次级通道。

6、在一些可能的实现方式中，基于时域次级通道，确定窄带频率通道，包括：将窄带噪声频率对应的正弦波与时域次级通道卷积，并通过自适应离散傅里叶级数分析器进行抵消，根据自适应离散傅里叶级数分析器的稳态值，确定所述窄带频率通道。

7、在一些可能的实现方式中，通过维纳滤波算法，确定鲁棒宽带滤波器包括：在次级声源发声时，采集参考传声器采集的初级噪声，以及采集误差传声器的时域信号；基于初级噪声，期望信号，以及时域次级通道，确定鲁棒宽带滤波器。

8、在一些可能的实现方式中，通过多个鲁棒宽带滤波器与窄带滤波器对初级噪声进行主动噪声控制，包括：通过参考传声器采集参考信号，将参考信号与鲁棒宽带滤波器进行卷积，确定宽带次级噪声；将窄带参考信号与窄带滤波器进行卷积，确定窄带次级噪声；将宽带次级噪声与窄带次级噪声求和，将求和结果通过次级声源输出。

9、在一些可能的实现方式中，基于高斯白噪声与当前噪声信号，使用维纳滤波的方法计算第m个次级声源到各个误差传声器的次级通道，根据如下公式计算

10、

11、式中，slm＝[slm0，...，slm(j-1)]t，j表征次级通道的阶数，ryy表征高斯白噪声ym，white(n)的自相关矩阵，pyd表征高斯白噪声信号与当前误差传声器采集的噪声dl，white(n)的互相关向量，且

12、

13、pyd＝e[dl，white(n)ym，white(n)]

14、式中，，e表征数学期望，t表征矩阵的转置，d表征当前误差传声器采集的噪声信号，n表征采样点索引。

15、在一些可能的实现方式中，窄带频率通道包括实部与虚部，记为

16、sre，qlm(n+1)＝sre，qlm(n)+μkcos(2πfqn/fs)e(n)，

17、sim，qlm(n+1)＝sim，qlm(n)-μksin(2πfqn/fs)e(n)，

18、式中，sre，qlm表征实部，sim，qlm表征虚部，n表征采样点索引，μk表征一个自适应的步长，fq表征窄带噪声的频率，fs表征采样率，e表征自适应离散傅里叶级数分析器的误差。

19、第二方面，本申请实施例提供一种主动噪声控制装置，其特征在于，应用于宽窄带混合噪声的控制，装置包括：识别模块，用于识别所获取的初级噪声，其中，初级噪声中包括宽带噪声以及窄带噪声；获取模块，用于获取主动噪声控制的次级通道，所述次级通道包括时域次级通道和窄带噪声的频率通道；处理模块，用于基于时域次级通道和初级噪声信号，通过维纳滤波算法，确定鲁棒宽带滤波器；输出模块，用于通过多个鲁棒宽带滤波器与自适应窄带滤波器对初级噪声进行主动噪声控制。

20、第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

21、第四方面，本申请实施例提供一种计算设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时，执行如第一方面任一项所述的方法。

22、第五方面，本申请实施例提供一种包含计算机程序的产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得所述处理器执行如第一方面任一项所述的方法。

23、本申请实施例所提供的方案可以更高效地降低窄带噪声，实现主动噪声控制。

技术特征：

1.一种主动噪声控制方法，其特征在于，应用于宽窄带混合噪声的控制，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别所获取的初级噪声，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述窄带噪声的频率通道，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过维纳滤波计算时域次级通道，包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述时域次级通道，确定窄带频率通道，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过维纳滤波算法，确定鲁棒宽带滤波器，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过多个所述鲁棒宽带滤波器与窄带滤波器对所述初级噪声进行主动噪声控制，包括：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述高斯白噪声与所述当前噪声信号，使用维纳滤波的方法计算第m个所述次级声源到各个所述误差传声器的次级通道，根据如下公式计算

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述窄带频率通道包括实部与虚部，记为

10.一种主动噪声控制装置，其特征在于，应用于宽窄带混合噪声的控制，所述装置包括：

技术总结一种主动噪声控制方法，应用于宽窄带混合噪声的控制，该方法包括：识别所获取的初级噪声，其中，初级噪声中包括宽带噪声以及窄带噪声；获取主动噪声控制的次级通道，次级通道包括时域次级通道和窄带噪声的频率通道；基于时域次级通道和初级噪声信号，通过维纳滤波算法，确定鲁棒宽带滤波器；通过多个鲁棒宽带滤波器与自适应窄带滤波器对初级噪声进行主动噪声控制。本方法可以高效地降低宽窄带混合噪声，实现主动噪声控制。技术研发人员：曹晟楠,孙红灵,王晗,吴鸣,程晓斌受保护的技术使用者：中国科学院声学研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/17