一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111933102A(43)申请公布日2020.11.13(21)申请号202010835847.7(22)申请日2020.08.19(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人尹凯丽蒲亦非张妮王竹贺巧琳(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通合伙)51124代理人吴中伟(51)Int.Cl.G10K11/178(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法(57)摘要本发明涉及属于声学的非线性自适应有源噪声控制领域，其公开了一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，降低平均噪声残留，提高噪声控制效果。该控制方法包括以下步骤：A、根据噪声源当前时刻以及之前时刻的初级噪声值获取滤波器的当前噪声输入向量；B、滤波器根据当前时刻以及之前时刻的权系数生成当前时刻的权向量；C、滤波器根据当前时刻的权向量对当前噪声输入向量进行滤波，获得当前扬声器的输出值；D、基于分数阶梯度对权系数进行更新，获得滤波器下一时刻的权系数；E、重复步骤A‑D，直至滤波结束。本发明平均噪声残留低，残留误差小，特别适用于对噪声控制要求高的场合。CN111933102ACN111933102A权利要求书1/2页1.一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，应用于包括用于拾取噪声源初级噪声信号的主麦克风、用于拾取消除点残差信号的误差麦克风、用于产生反向噪声的自适应滤波器和用于输出反向噪声的扬声器的有源噪声控制系统中；其特征在于，该控制方法包括以下步骤：A、根据噪声源当前时刻以及之前时刻的初级噪声值获取滤波器的当前噪声输入向量；B、滤波器根据当前时刻以及之前时刻的权系数生成当前时刻的权向量；C、滤波器根据当前时刻的权向量对当前噪声输入向量进行滤波，获得当前扬声器的输出值；D、基于分数阶梯度对权系数进行更新，获得滤波器下一时刻的权系数；E、重复步骤A-D，直至滤波结束。2.如权利要求1所述的一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，其特征在于，步骤A具体包括：通过主麦克风拾取出噪声源当前时刻n产生的初级噪声值u(n)；将当前时刻n和前L-1个时刻的共计L个初级噪声值u(n),u(n-1),...,u(n-L+1)，分别通过函数连接网络后构成滤波器当前时刻n的噪声输入向量x(n)：x(n)＝{u′(n),sin[πu′(n)],cos[πu′(n)],sin[2πu′(n)],cos[2πu′(n)],…,sin[Pπu′(n)],cos[Pπu′(n)]}T其中u′(n)＝[u(n),u(n-1),…,u(n-L+1)]是原始噪声信号，L＝10是原始噪声信号的阶数，P＝3是函数连接网络的阶数，上标T代表转置，则输入向量的总阶数Q＝(2P+1)L＝70。3.如权利要求2所述的一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，其特征在于，步骤B具体包括：滤波器生成当前时刻n和前Q-1个时刻的权系数w(n)，w(n-1),…,w(n-Q+1)；将此Q个权系数构成当前时刻n的权向量w′(n)，w′(n)＝[w(n),w(n-1),...,w(n-Q+1)]。4.如权利要求3所述的一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，其特征在于，步骤C具体包括：滤波器根据当前时刻n的权向量对当前时刻n的噪声输入向量x(n)进行滤波得到当前时刻输出到扬声器的输出值其中符号*代表卷积运算，s(n)表示噪声源经滤波器到扬声器的次级路径的脉冲响应。5.如权利要求4所述的一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法，其特征在于，步骤D具体包括：D1、获取残差信号：由误差麦克风拾取出噪声消除点在当前时刻n的声音信号获得当前时刻n的残差信号e(n)；D2、计算分数阶梯度：根据分数阶求导法则，计算分数阶梯度2CN111933102A权利要求书2/2页其中Γ(·)表示伽玛函数，v＝0.9指梯度的阶数，⊙表示向量的叉积运算；D3、更新权系数：下一时刻n+1的滤波器权系数w(n+1)计算公式为：其中，μ为步长参数。3CN111933102A说明书1/4页一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法技术领域[0001]本发明涉及属于声学的非线性自适应有源噪声控制领域，具体涉及一种基于分数阶梯度的非线性有源噪声控制方法。背景技术[0002]现代文明的发展与进步除了给人们的生活带来便利外，也带来了一系列问题，比如噪声。工业零部件例如发动机，变速箱等设备会由于器件运转而生成噪声，电子电路中也会产生射频噪声。这些噪声既能对器件的寿命造成干扰，也大大降低了人们的使用感，严重的甚至会威胁人们的健康，引起耳鸣，烦躁等健康问题。[0003]目前，噪声