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专利号: 2018101942338
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 乐器;声学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种车内噪声主动控制系统,其特征在于包括:

参考信号形成单元、信道辨识单元、自适应滤波器单元、扬声器、误差信号拾取与分析单元;所述自适应滤波器单元连接所述参考信号形成单元、所述信道辨识单元及所述扬声器;

所述参考信号形成单元获取噪声产生部件工作状态,所述噪声产生部件包括汽车发动机舱及各个由于振动而产生辐射噪声的部件;电子控制单元连接所述参考信号形成单元,所述电子控制单元发送发动机的转速及负载信息至所述参考信号形成单元根据汽车发动机舱转速及负载信息与器辐射噪声预先标定关系形成参考信号x1(k);利用加速度传感器获取部件振动状态,再根据部件振动状态与辐射噪声预先标定关系实时形成参考信号x2(k)、x3(k)、…xL(k);

汽车座椅靠背靠近乘客耳朵位置为噪声接收处,所述信道辨识单元采用自适应辨识方式辨识各噪声源至噪声接收处的声传播通道,及所述滤波器输出控制信号至扬声器对信号传播通道进行辨识;运用主成分分析方法对辨识的传递矩阵进行降维,得到与噪声源对应的初级通道模型Pn(z),(n=1.2.3...L)和次级通道模型S(z);

所述自适应滤波器单元以各参考信号xn(k),(n=1.2.3...L)与所述参考信号xn(k),(n=1.2.3...L)对应的初级通道模型Pn(z),(n=1.2.3...L)的卷积之和作为输入信号,并生成控制信号y(k)驱动扬声器生成次级声;所述误差信号拾取与分析单元利用多个误差传感器拾取残余噪声,并提取主噪声成分e(k);自适应滤波器单元根据输入信号和主噪声成分e(k),基于Fx-RLS算法对结构参数w(k)进行调整,直至主噪声成分e(k)达到最小值。

2.根据权利要求1所述车内噪声主动控制系统,其特征在于所述输入信号包括用于生成控制信号的第一输入信号xP(k)及用于调整自适应滤波器单元结构参数w(k)的第二输入信号xS(k);所述第一输入信号xP(k)由各参考信号xn(k),(n=1.2.3...L)与对应初级通道Pn(z),(n=1.2.3...L)进行卷积运算后求和获得 所述第二输入信号xS(k)由第一输入信号xP(k)与次级通道模型S(z)进行卷积运算获得xS(k)=xP(k)·S(Z)。

3.根据权利要求2所述车内噪声主动控制系统,其特征在于,所述扬声器设置于噪声接收处,滤波器接收第一输入信号xP(k),并与自适应滤波器单元结构参数w(k)进行卷积计算获得控制信号y(k)=xP(k)·w(k);所述控制信号y(k)驱动扬声器发出次级声,并与传播至乘客耳朵处的原噪声进行抵消,以达到降噪效果。

4.根据权利要求1所述车内噪声主动控制系统,其特征在于,所述误差传感器具体为误差麦克风,所述误差麦克风设置于座椅靠背各方向边沿,用于多方位拾取初级声与次级声抵消后残余的噪声ei(k),(i=1.2.3...M);将各误差麦克风采集的残余噪声组成误差信号向量,采用主成分分析方法对误差向量进行处理,以获得主噪声成分e(k)。

5.根据权利要求1所述的车内噪声主动控制系统,其特征在于,所述自适应辨识方式基于RLS算法进行,同时对声传播通道和自适应滤波器单元输入相同信号,将二者输出信号进行比较获得误差信号eb(k),根据RLS算法调整滤波器结构参数wb(k),依照wb(k+1)=wb(k)+Kb(k)·eb(k)进行更新,其中增益向量 由遗忘因子γ、输入信号向量x(k)和输入信号逆相关矩阵Qb(k-1)确定,直到误差信号eb(k)降至最低,滤波器的结构参数向量即代表对应信道特征,式中H表示埃尔米特转置;将辨识的结构参数向量用主成分分析法进行降维,得到各初级通道模型Pn(z),(n=1.2.3...L)和次级通道模型S(z)。

6.根据权利要求1所述的车内噪声主动控制系统,其特征在于,所述误差信号拾取与分析单元用于获取误差信号,扬声器与传播至噪声接收处的原噪声进行抵消,在三维空间中残余的噪声会向各个方向传播,采用多个误差麦克风安置在座椅靠背各方向边沿,以从多方位拾取残余噪声,将残余的噪声组成误差向量,采用主成分分析法降低误差向量维数,获得主要残余噪声成分,作为主要误差成分输入自适应滤波器单元。

7.根据权利要求1所述的车内噪声主动控制系统,其特征在于,所述用于生成控制信号的自适应滤波器根据输入信号和误差信号,采用Fx-RLS算法调整滤波器结构参数w(k),w(k+1)=w(k)+K(k)·e(k)进行更新,其中增益向量 由遗忘因子γ、输入信号向量x(k)和输入信号逆相关矩阵Q(k-1)确定,直至误差信号e(k)降到最低值,此时通过输出信号驱动扬声器发出的次级声能最大限度抵消原噪声,达到降噪效果。