具有并行自适应滤波器配置的有源噪声控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种有源噪声控制系统，包括多个自适应滤波器。多个自适应滤波器分别接收代表非期望声音的输入信号。自适应滤波器可分别基于输入信号生成输出信号。输出信号用来生成抗噪声信号，抗噪声信号被配置为驱动扬声器产生声波，用来破坏性地干扰非期望声音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源噪声控制，更具体地，涉及使用多个自适应滤波器的有源噪声控 制。
技术介绍
有源噪声控制可以用来产生破坏性干扰目标非期望声音的声波。可以通过扬声器 产生破坏性干扰的声波，以与目标非期望声音结合。有源噪声控制系统一般包括多个自适应滤波器，每个滤波器接收与非期望声音相 关的特定频率范围。可利用多个带通滤波器向各个自适应滤波器提供特定的频率范围。因 而，处理时间可能与利用带通滤波器对非期望的声音进行滤波和随后利用自适应滤波器处 理该非期望的声音有关。此处理时间可能会降低与产生破坏性干扰声波相关的效率。因此， 需要增加有源噪声控制系统中产生破坏性干扰声波的效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种使用包含多个自适应滤波器的ANC系统来生成抗噪声的系统和 方法，来解决上述需要。一种有源噪声控制系统可以实施多个自适应滤波器，每个滤波器被配置为接收代 表非期望声音的公共输入信号。各个自适应滤波器可以收敛以基于公共输入信号和各自的 更新信号来生成输出信号。可利用自适应滤波器的输出信号产生抗噪声信号，抗噪声信号 可驱动扬声器产生声波，从而破坏性地干扰非期望的声音。可基于误差信号独立地调整各 个输出信号。自适应滤波器分别具有不同的滤波器长度。各滤波器长度对应于预定的频率范 围。每个自适应滤波器可以比其它自适应滤波器更快地收敛，这取决于输入信号的频率范 围。一个或多个自适应滤波器可以先于其它自适应滤波器收敛，以允许将来自首先收敛的 一个或多个滤波器的输出信号用作抗噪声信号。在阅读了随后的附图和详细说明之后，本领域技术人员将明白本专利技术的其它系 统、方法、特征以及优势。所有这些其它的系统、方法、特征以及优势都应包含在此描述中， 包含在本专利技术的保护范围内，并由随后的权利要求予以保护。附图说明可以参考以下的附图和说明来更好地理解本系统。附图中的元件不必是等比例 的，重点在于阐释本专利技术的原理。并且，在这些附图中，类似的附图标记数字在所有图中都 指示对应的部分。图1是示例性的有源噪声消除(ANC)系统的示意图；图2是实施ANC系统的示例性配置的框图；图3是示例性的ANC系统；图4是产生抗噪声的示例性操作的流程图；图5是实施了单个自适应滤波器的ANC系统的误差信号与时间的关系图；图6是实施了多个自适应滤波器的ANC系统的误差信号与时间的关系图；图7是自适应滤波器的输出与时间的关系图；图8是另一自适应滤波器的输出与时间的关系图；图9是另一自适应滤波器的输出与时间的关系图；图10是多信道ANC系统的一个例子。具体实施例方式可以配置有源噪声控制系统，用来产生破坏性干扰声波。这主要是通过以下步骤来实现的首先确定非期望噪声的存在，然后生成破坏性干扰声波。可以将破坏性干扰声波 作为扬声器输出来发送。麦克风可从扬声器输出接收声波和接收非期望的声音。麦克风可 基于声波产生误差信号。有源噪声控制系统可包括多个自适应滤波器，每个自适应滤波器 被配置为接收代表非期望声音的信号。可以并行操作多个自适应滤波器，使其分别产生输 出信号。可对各个自适应滤波器的输出信号求和，从而产生驱动扬声器的信号。图1示意性地示出了示例性有源噪声控制(ANC)系统100。可利用ANC系统100 来产生抗噪声信号102，此抗噪声信号可被提供用来驱动扬声器104产生声波作为扬声器 输出106。可将扬声器输出106发送至目标空间108，用来破坏性地干扰目标空间108中存 在的非期望声音110。在一个例子中，可以通过与非期望声音110具有大致相同的幅度和 频率的声波以及与非期望声音110约有180度相位差的声波来定义抗噪声。抗噪声信号的 180度相移将导致对区域中的非期望声音产生破坏性干扰，在该区域中，如目标空间108， 抗噪声声波与非期望声音110的声波相结合。ANC系统100可被配置成产生与各种环境相 关联的抗噪声。例如，可利用ANC系统100来减少或消除车辆中存在的声音。可选择其中 的目标空间，减少或消除与车辆操作相关的声音，诸如，发动机噪声或道路噪声。在一个例 子中，ANC系统100可被配置成消除频率范围约为20-500HZ的非期望声音。可在目标空间108中放置麦克风112，以检测目标空间108中存在的声波。在一 个例子中，目标空间108可检测根据扬声器输出106和非期望声音110的组合而产生的声 波。麦克风112检测到声波可导致生成误差信号114。也可以向ANC系统100提供输入信 号116，该信号代表从声源118发出的非期望声音110。ANC系统100可基于输入信号116 生成抗噪声信号102。ANC系统100可使用误差信号114来调整抗噪声信号102，以更准确 地产生对目标空间108中的非期望声音110的破坏性干扰。在一个例子中，ANC系统100可包括相互并行配置的多个自适应滤波器120。在图 1中，ANC系统100可包括N个滤波器，每个滤波器分别被标识为Fl到FN。各个滤波器120 各自具有不同的滤波器长度，Ll到LN。各滤波器120的滤波器长度可确定滤波器120收敛 的速度，或提供所期望的输出，这取决于与输入信号相关联的频率。在一个例子中，各滤波 器120的滤波器长度可对应于特定的频率范围。非期望声音X(n)可包括特定频率范围内 的主信号分量。之所以将此信号分量称为主信号分量是因为此主分量在某个频率或某个频 率范围内的幅度高于非期望声音χ (η)的其它频率分量的幅度。当主信号分量在相应的滤 波器120的特定频率范围内时，各个滤波器120可以比其它滤波器更快地收敛。可选择滤波器长度，使得对应的频率范围在自适应滤波器120之中重叠。在图1中，直接向各个滤波器120提供输入信号116。各个滤波器120在尝试基于相同的输入信号116产生抗噪声信号时，可产生输出信号。例如，滤波器Fl和FN为了基于 输入信号116产生抗噪声信号102，可尝试收敛。各个滤波器Fl和FN可分别产生输出信 号122和124。可以向扬声器104提供输出信号122和124。滤波器Fl和FN之一可以在 产生期望的输出信号时比其它滤波器做出更显著的贡献，这与收敛速度无关。然而，各个滤 波器Fl至FN可产生一部分期望输出信号，以允许各个滤波器120的输出相互组合，从而形 成期望的抗噪声信号102。在图2中，以Z域框图格式示出了 ANC系统200。ANC系统200可包括多个自适应 滤波器202，它们可以是具有不同滤波器长度的数字滤波器。在图2所示的例子中，可将多 个自适应滤波器202分别标识为Z域传递函数W1 (ζ)至Wn (ζ)，其中，N表示ANC系统200中 使用的滤波器202的总数。与图1中的描述类似，ANC系统200可用来产生抗噪声信号，可 将此抗噪声信号发送至目标空间，以便用来破坏性地干扰非期望声音d(n)，d(n)可以是非 期望声音x(n)穿过物理路径之后的情况。在图2的数字域中标识出了非期望的声音x(n) 和d(n)，然而，对于图2，χ (η)和d(n)中的每个既可以表示非期望声音的基于数字的信号 也可以表示其基于模拟的信号。图中示出非期望声音X(Ii)穿过物理路径204至麦克风206，可将其定位于用于抗 噪声的目标空间内部或其附近，从而破坏性地干扰非期望声音d(n)。可以用图2中的Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源噪声控制系统，包括：多个自适应滤波器，分别被配置为接收代表非期望声音的相同的输入信号，并接收各自的更新信号，其中，所述自适应滤波器被配置为基于所述相同的输入信号生成各自的输出信号，其中，所述各自的输出信号中的每个是基于所述各自的更新信号独立地调整的，并且，所述各自的输出信号中的至少一个是抗噪声信号，所述抗噪声信号被配置为驱动扬声器以产生破坏性地干扰所述非期望声音的声波。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瓦森特施里达，杜安沃茨，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]