一种基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统及方法.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CN111445895A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010170552.2(22)申请日2020.03.12(71)申请人中国科学院声学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路21号申请人中车唐山机车车辆有限公司(72)发明人迟科勋吴鸣杨军贾尚帅韩铁礼(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472代理人陈琳琳刘振(51)Int.Cl.G10K11/178(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统及方法，用于在指向性噪声控制区域，抵消初级声场，形成均匀的残留声场。所述系统包括：参考信号产生模块、滤波器模块和多个次级声源；参考信号产生模块，用于产生与初级声源信号频率相同的参考信号；滤波器模块，用于采集参考信号，根据预存的次级通路响应和最优滤波器系数对该信号进行处理，输出多路处理后的信号，分别输入每个次级声源；所述最优滤波器系数通过遗传算法得到；次级声源，用于在滤波器模块输出信号的触发下产生次级声源信号；在指向性噪声控制区域，该信号与初级声源信号进行声场叠加，从而实现初级声源的噪声控制。本发明兼顾指向性区域降噪和残留声场的均匀性。CN111445895ACN111445895A权利要求书1/2页1.一种基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统，用于在指向性噪声控制区域，抵消初级声场，形成均匀的残留声场，其特征在于，所述系统包括：参考信号产生模块、滤波器模块和多个次级声源；所述参考信号产生模块，用于产生与初级声源信号频率相同的参考信号；所述滤波器模块，用于采集参考信号，根据预存的次级通路响应和最优滤波器系数对该信号进行处理，输出多路处理后的信号，分别输入每个次级声源；所述最优滤波器系数通过遗传算法得到；所述次级声源，用于在滤波器模块输出信号的触发下产生次级声源信号；在指向性噪声控制区域，该信号与初级声源信号进行声场叠加，从而实现初级声源的噪声控制。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统，其特征在于，所述次级通路响应和最优滤波器系数的计算通过搭建一个实物仿真系统获得；所述实物仿真系统包括：仿真初级声源、滤波器模块、多个次级声源、和多个误差麦克风；所述仿真初级声源，用于仿真输出初级声源信号；所述多个误差麦克风安装在指定位置。3.根据权利要求2所述的基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统，其特征在于，所述次级通路响应的计算步骤，具体包括：仿真初级声源不发声；次级声源的输入信号Q(jw)，其中jw代表频率，该信号和仿真初级声源信号的频率相同；误差麦克风接收该信号，接收到的信号为Y(jw)；计算次级声源至误差麦克风的通路响应G(jw)：G(jw)＝Y(jw)/Q(jw)。4.根据权利要求3所述的基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统，其特征在于，所述最优滤波器系数的计算方法为：基于局部最小最大误差准则，通过调整滤波器系数，迭代寻找代价函数的最小值，从而得到最优滤波器系数。5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的指向性有源噪声控制系统，其特征在于，所述最优滤波器系数的计算方法，具体包括：步骤1)采集参考信号X(jw)，所述参考信号X(jw)和仿真初级声源频率相同；步骤2)根据声场叠加原理，计算残留声场Ε(jw)：E(jw)＝X(jw)·W(jw)·G(jw)+P(jw)，其中，P(jw)为仿真初级声源信号；W(jw)为滤波器系数；H步骤3)根据均方误差和准则的代价函数为J1＝E(jw)E(jw)，得到局部最小最大误差准H则的代价函数为J2(jw)＝||Ed(jw)Ed(jw)||∞，其中d代表指向性噪声控制区域内包含的误差点，H代表共轭转置，||||∞代表无穷范数；Ed(jw)为指向性区域的残留声场：Ed(jw)＝X(jw)·W(jw)·Gd(jw)+Pd(jw)，Gd(jw)为次级声源至指向性噪声控制区域的通路响应，Pd(jw)为指向性噪声控制区域的仿真初级声源信号；H步骤4)对代价函数J2(jw)＝||Ed(jw)Ed(jw)||∞进行遗传、突变、自然选择以及杂交，寻找代价函数J2(jw)的最小值，如果代价函数J2(jw)的最小值未达到阈值时，调整W(jw)，直至代价函数J2(jw)的最小值达到阈值，得到此时的最优滤波器系数W2(jw)。2CN111445895A权利要求书2/2页6.一种基于遗传算法的指向性有源噪声控制方法，基于权利要求1-5之一所述的系统实现，所述方法包括以下步骤：所述参考信号产生模块产生与初级声源信号频率相同的参考信号；所述滤波器模块采集参考信号，根据预存