CN111063332A - 使用谐波滤波的并行噪声消除系统 - Google Patents

使用谐波滤波的并行噪声消除系统 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统可以包括：被配置成传输参考信号的至少一个输入传感器；以及被配置成传输至少两个窄带输入信号的至少一个输入传感器，所述输入信号中的每一者包括谐波噪声。所述系统可以包括处理器，所述处理器经编程以：接收所述参考信号，所述参考信号包括至少两个窄带参考信号；接收所述窄带输入信号；将增益参考控制应用于所述参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内；以及响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者，从而防止共同的谐波内容在算法适配期间存留于两个参考信号上。

Description

使用谐波滤波的并行噪声消除系统
技术领域
本文公开的是使用谐波滤波的噪声消除系统。
背景技术
车辆常常在驾驶时产生空气传播的噪声和结构传播的噪声。为了消除所述噪声，常常使用主动噪声消除通过发射振幅与噪声的振幅相似但具有倒相的声波来抵消此类噪声。此类主动噪声消除可能依靠窄带消除算法和宽带消除算法。
发明内容
一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统可以包括：被配置成传输参考信号的至少一个输入传感器；以及被配置成传输至少两个窄带输入信号的至少一个输入传感器，所述输入信号中的每一者包括谐波噪声。所述系统可以包括处理器，所述处理器经编程以：接收所述参考信号，所述参考信号包括至少两个窄带参考信号；接收窄带输入信号；将增益参考控制应用于所述参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内；以及响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者，从而防止共同的谐波内容在算法适配期间存留于两个参考信号上。
一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统可以包括处理器，所述处理器耦合到存储器和换能器并且经编程以：接收至少两个窄带参考信号；将增益参考控制应用于所述参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内；以及响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者，从而防止共同的谐波内容在算法适配期间存留于两个参考信号上。
一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统方法可以包括：接收至少两个窄带参考信号；将增益参考控制应用于所述窄带参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内；以及响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者。
附图说明
在所附权利要求中具体地指出本公开的实施方案。然而，通过结合附图参考以下详细描述，各种实施方案的其他特征将变得更加显而易见并且将得到最佳理解，附图中：
图1说明根据一个实施方案的示例性主动噪声消除系统；
图2说明图1的系统的示例性窄带和宽带滤波器系统；
图3说明图1的系统的另一示例性窄带和宽带滤波器系统；
图4说明图1的系统的另一示例性窄带和宽带滤波器系统；
图5说明示例性自适应陷波滤波器；
图6A说明宽带参考信号(xr-bb)频谱的量值的图形表示；
图6B说明窄带参考信号xr-nb的量值的图形表示；
图6C说明在应用了自适应陷波滤波器x^r-bb-flt[k,n]的情况下的参考信号频谱的量值的图形表示；
图7说明针对误差信号和参考信号而应用的示例性谐波陷波滤波器；
图8A说明误差信号Em的量值的图形表示；
图8B说明窄带参考信号xr-nb频谱的量值的图形表示；
图8C说明经过滤波的误差参考信号Em-flt频谱的图形表示；
图9说明自适应参考滤波器系统；
图10说明与图1中的系统相当的两个并行窄带自适应滤波器系统的另一示例；
图11说明与图1中的系统相当的两个并行窄带自适应滤波器系统的另一示例；
图12说明自适应谐波陷波滤波器的示例；
图13A说明误差信号E1频谱的量值的图形表示的示例性说明；
图13B说明参考信号Xr1频谱的量值的示例性图形表示；
图13C说明误差信号
Figure BDA0002235532610000021
频谱的量值的图形表示；
图14说明与以上图2和图3的系统相对应的自适应误差滤波的示例性过程。
图15说明与以上图4的系统相对应的自适应参考滤波的示例性过程600；
图16说明与以上图11的系统相对应的自适应误差滤波的示例性过程700。
具体实施方式
根据需要在本文公开本发明的详细实施方案；然而，将理解，所公开的实施方案仅仅示范了可能以各种和替代性形式体现的本发明。图不一定按比例；一些特征可能经过夸示或缩减到最小以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节将不被理解为具限制性，而是仅仅理解为用于教导本领域技术人员不同地采用本发明的代表性基础。
本文公开的是用于在窄带和宽带消除系统同时运行时增加稳定性和质量的主动噪声消除系统。举例来说，窄带和宽带消除系统或算法常常使用共同误差传感器且因此都接收类似的噪声内容。在此情况下，窄带算法和宽带算法都可以尝试消除可能具有不同传播路径的相同频率含量。举例来说，一些噪声内容可能本质上是空气传播的，并且与旋转速度信号(例如，发动机rpm)相干。另一部分噪声内容可能本质上是结构传播的，并且与车辆上的例如加速度计等单独参考信号相干。
在汽车应用中，噪声内容的此类相干性可能是共同的，尤其在例如驾驶怠速等稳态状况下，其中排气尾管发出的发动机噪声本质上是空气传播的。可以使用例如FxLMS等自适应滤波器方法来消除此噪声，其中由发动机转速提供参考信号。同时，可能存在在相同频率下传输相干的结构传播的噪声的发动机横摇，可以使用自适应滤波器算法消除所述噪声，其中由放置在底盘上的加速度计提供参考信号。如果所述两个消除算法并行地运行，那么可能会发生不稳定或增大的情况。
当前系统尝试通过驱动来自每个窄带和宽带的不同输出来避免此类相干性。也就是说，当前系统在窄带和宽带中独立地操作并且因此无法在重叠的频率区中操作。然而，这是低效的并且可能会不准确。本文公开的系统从误差信号和/或参考信号中滤除共同的窄带谐波内容。这防止宽带消除算法提供与窄带内容重合的输出。如果从误差信号和/或参考信号中滤除窄带内容，那么宽带算法将不适配谐波内容从而确保更稳定的系统。此方法在计算上比其他相干性处理更高效。所述系统可以允许更低的等待时间，因为对DSP的计算需求更低。
图1说明示例性主动噪声控制系统100，其具有控制器105、至少一个输入传感器110和至少一个换能器140。控制器105可以是包括硬件部件和软件部件两者的组合的独立装置，并且可以包括被配置成分析和处理音频信号的处理器。具体来说，控制器105可以被配置成在车辆内基于来自输入传感器110的所接收的数据针对发动机阶次消除(EOC)和/或主动道路噪声消除(ARNC)来执行宽带和窄带噪声消除。控制器105可以包括用于实现ANC的各种系统和部件，例如自适应滤波器系统132。控制器105还可以运行并行窄带系统，例如EOC。
输入传感器110可以被配置成向控制器105提供输入信号或参考信号。输入传感器110可以包括加速度计，所述加速度计被配置成检测运动或加速度并且向控制器105提供加速度计信号。所述加速度信号可以指示车辆加速度、发动机加速度、车轮加速度等。输入传感器110还可以包括被配置成检测噪声的麦克风和/或声音强度传感器。输入传感器110可以检测窄带噪声和宽带噪声，如关于图2更详细地描述。输入传感器110还可以检测包括第一窄带噪声信号组和第二窄带噪声信号组的多组噪声。对于窄带系统，输入传感器可以简单地是发动机RPM、发动机扭矩或其他参考信号。
换能器140可以被配置成可听地产生由控制器105在输出通道(未标记)处提供的音频信号。在一个示例中，换能器140可以包括于机动车辆中。车辆可以包括布置在整个车辆中的各个位置(例如，右前、左前、右后和左后)的多个换能器140。每个换能器140处的音频输出可以由控制器105控制并且可以经受噪声消除，以及影响其输出的其他参数。换能器140可以提供噪声消除信号以辅助RNC提高车辆内的声音质量。
主动噪声控制(ANC)系统100可以包括反馈或输出传感器145，例如麦克风，所述反馈或输出传感器布置在辅助路径176上并且可以从换能器140接收音频信号。所述反馈传感器可以是麦克风，所述麦克风被配置成向控制器105传输麦克风输出信号或误差信号。所述反馈传感器还可以从车辆接收非期望的噪声，例如道路噪声和发动机噪声。
图2说明ANC系统100的示例性窄带和宽带滤波器系统132。窄带滤波器系统132可以包括供应与时间相关的主要窄带传播噪声信号Pr,mn[n]的窄带主要路径152，和供应与时间相关的主要宽带传播噪声信号Pr,mb[n]的宽带主要路径154。在一个示例中，麦克风、加速度计、声音强度传感器等可以获取窄带传播路径Pr,mn[n]，因为所述麦克风、加速度计、声音强度传感器等与被配置成检测发动机风扇的轴的旋转或其他RPM相关噪声的一个或多个转速传感器相关。可以从麦克风、加速度计、声音强度传感器等获取宽带噪声宽带传播路径Pr,mb[n]。
系统132可以接收两个前馈参考信号：窄带参考信号xrn[n]和宽带参考信号xrb[n]。另外地或可替代地，所述两个前馈参考信号可以是两个窄带参考信号，如在下文关于图10进一步详细地阐释。所述参考信号中的每一者可以包括谐波噪声。可以将窄带参考信号xrn[n]供应给带通滤波器156。带通滤波器156可以对来自窄带参考信号xrn[n]的特定频率进行滤波，随后将所述窄带参考信号供应给窄带自适应滤波器160且随后供应到辅助路径176。
可以将宽带参考信号xrb[n]供应到宽带自适应滤波器174。宽带自适应滤波器174可以对宽带参考信号xrb[n]进行滤波并且产生宽带辅助信号ylb[n]。
可以将宽带参考信号xrb[n]和与时间相关的主要窄带传播路径Pr,mn[n]提供到快速傅里叶变换块164。可以将FFT应用于宽带参考信号xrb[n]辅助路径估计块158。
辅助路径估计块158可以估计频域中的辅助路径
Figure BDA0002235532610000051
和时域中的所估计的辅助路径
Figure BDA0002235532610000052
辅助路径估计块158可以将RxLxM矩阵提供到宽带最小均方块170，其中：
R是参考信号的总维数，
L是辅助源的总维数，并且
M是误差信号的总维数。
宽带最小均方(LMS)块170可以是和互谱比较器，所述和互谱比较器被配置成提供向量以应用误差信号的最小均方的滤波器系数。随后可以在IFFT块172处将逆FFT应用于此信号。随后可以将RxL矩阵供应到宽带自适应滤波器174。
辅助路径估计块158还可以将RxLxM矩阵提供到窄带最小均方(LMS)块162，所述窄带最小均方块可以是和互谱比较器或时域比较器，所述和互谱比较器或时域比较器被配置成提供被配置成应用误差信号的最小均方的滤波器系数的向量。窄带最小均方块162可以将RxL矩阵提供到窄带自适应滤波器160。可以将带通滤波器(BPF)171布置在求和得到的误差信号与窄带LMS 162之间以实现时间对准。
宽带自适应滤波器174可以供应宽带辅助源信号ylb[n]，并且窄带自适应滤波器160可以提供窄带辅助源信号yln[n]，每个所述信号彼此求和。求和得到的辅助源信号ylb[n]、yln[n]随后可以通过辅助路径sl,m[n]176。辅助路径sl,m[n]176表示系统(电子器件、扬声器、麦克风和内部车辆声学器件)的电声传递函数。
在求和178处，经由辅助路径sl,m[n]176、主要路径152和154广播的抗噪声信号进行求和，从而产生误差信号em[n]。可以从例如麦克风等输出传感器145获取误差信号em[n]。可以将求和得到的信号输入到快速傅里叶变换180中，从而形成所估计的误差信号Em[n]。
随后可以使用窄带参考信号xnb[n]将谐波陷波滤波器182应用于所估计的误差信号Em[n]。本文关于图7更详细地描述谐波陷波滤波器182。谐波陷波滤波器182可以滤除误差信号Em[n]中的谐波信号。宽带信号随后可以在没有窄带信号的情况下且在不考虑误差信号Em[n]中的谐波噪声的情况下适配。
谐波陷波滤波器182从Em[n]减去窄带谐波内容的输出。自适应滤波器240将窄带参考信号变换为存在于Em[n]中的窄带干扰的最佳估计。LMS 170(或类似)算法使用来自Em-flt[k,n]的反馈来更新自适应滤波器系数。自适应滤波器240可以是以下若干滤波器结构中的一者：FIR、IIR或仅仅是具有可调整量值和相位的正弦。
图3说明类似于图2的ANC系统100的示例性窄带滤波器系统132，不同之处在于，谐波陷波滤波器182被维纳滤波器(Weiner filter)186取代。维纳滤波器可以基于参考信号xrb[n]、xrn[n]来估计谐波噪声，并且对来自宽带误差信号Em[n]的噪声进行滤波。窄带干扰消除可以从宽带误差信号中移除窄带内容。可以通过若干机制执行窄带干扰。一个示例是使用在图5和图7中示出的LMS。通过使用LMS，不需要之前的矩阵求逆方法。另一示例是使用RLS(递归最小二乘)或其他自适应滤波器。此外，还可以使用前向-后向线性预测。在此情况下，可以实施维纳滤波器186。
在图2和图7中说明的谐波陷波滤波器182以及在图3中说明的维纳滤波器186可以允许使谐波内容与宽带内容分离。至少因为已经从误差信号中移除了谐波内容，这防止道路噪声消除系统适配谐波内容。使用陷波滤波器可以允许相位失真和宽带内容的丢失。当信号不相关或可能存在部分相关性时，使用维纳滤波器可以最佳起作用。
图4说明类似于图2的ANC系统100的示例性窄带滤波器系统132，不同之处在于，自适应陷波滤波器192布置在带通滤波器156与辅助路径估计块158之间。在此示例中，自适应陷波滤波器192被说明为接收窄带参考信号xrn[n]和宽带参考信号xrb[n]两者。然而，在另一示例中，自适应陷波滤波器192可以仅接收宽带参考信号xrb[n]。在此后一示例中，自适应陷波滤波器192可以对来自宽带参考信号xrb[n]的谐波内容进行滤波，以努力避免窄带和宽带两者中的谐波内容的成双性。如果窄带和宽带包括类似的谐波噪声，并且窄带和宽带中的每一者被单独滤波，那么窄带滤波可以消除与宽带滤波相同的频率含量。这可能产生不稳定性或增大并且导致较差的噪声消除。
图5说明示例性自适应陷波滤波器192。通过将自适应滤波器240和LMS 242应用于窄带参考信号xr-nb[n]而经由陷波滤波器使谐波内容与宽带内容分离。自适应滤波器240可以类似于窄带自适应滤波器160并且被配置成应用误差信号的最小均方的滤波器系数。LMS242可以类似于窄带LMS块162并且可以将R维矩阵提供到自适应滤波器240。
图6A说明频域中的宽带参考信号xr-bb的量值的图形表示。
图6B说明频域中的窄带参考信号xr-nb的量值的图形表示。在所说明的示例中，窄带参考信号xr-nb的量值包括两个峰值。这两个峰值可以与宽带参考信号xr-bb的量值相关。由于此相关性，识别宽带和窄带参考信号之间的相似度。由于此相似度，并且由于当前的噪声消除系统，窄带参考信号和宽带参考信号可以尝试消除此相似内容。对来自宽带参考信号的类似窄带内容进行滤波可以允许更准确的噪声消除。
图6C说明在应用了自适应陷波滤波器x^r-bb-flt[k,n]的情况下的时域中的参考信号的量值的图形表示。如所说明，在滤波之前存在的相关峰值不再存在。因此，已经从宽带参考信号中移除了窄带参考信号和宽带参考信号之间相似的内容，从而允许用于噪声消除的更适当的参考信号。
图7说明类似于图2的谐波陷波滤波器182的示例性谐波陷波滤波器182。通过将自适应滤波器240和LMS 242应用于窄带参考信号xr-nb[n]而经由谐波陷波滤波器182使谐波内容与宽带内容分离。从误差信号Em[n]中移除经过滤波的窄带参考信号以产生经过滤波的误差参考信号Em-flt[k,n]。
图8A说明频域中的误差信号Em[n]的量值的图形表示。
图8B类似于图6B，说明了频域中的窄带参考信号xr-nb的量值的图形表示。
图8C说明经过滤波的误差参考信号Em-flt[k,n]的图形表示。如所说明，在滤波之前存在的相关峰值不再存在于经过滤波的误差参考信号Em-flt[k,n]中。因此，已经从误差信号中移除了误差参考信号和窄带参考信号之间相似的内容，从而允许用于ANC系统适配的更适当的信号。
图9说明自适应参考滤波器系统250。相干性计算可能仅对静止过程有效，所述静止过程是随机的并且其联合概率不会在随时间移位时改变。静止过程是使用时间序列分析的特定统计计算中的基础假设。相干性计算内的互谱分析可以取决于随机过程。另外，一些窄带参考信号不具有为0的平均值。出于这些原因，使用时间-频率相干性来评估参考信号xrn[n]、xrb[n]可能是有益的。
自适应参考滤波器系统250可以包括时间频率相干性分析块252。此块252可以将窄带参考信号xrn[n]与宽带参考信号xrb[n]进行比较以确定所述两个信号之间的相干性。在一个示例中，可以使用小波相干性来检测非静止信号中的振荡。时间频率相干性分析块252可以基于所述比较来确定相干性值。
在框256处，控制器105可以确定相干性值是满足还是超过相干性阈值。所述阈值可以是最小相干性量。可以将此值定义为任何数X，其中0<X≤1。在一个示例中，小波相干性可以是0.5或更大。因此，0.5或更大的值可以触发滤波过程。如果未满足阈值，那么控制器105可以在频率识别块258中识别未满足相干性的频率，并且在框260处在那个频率下应用陷波滤波器。控制器105可以在满足每个频率的阈值之前应用陷波滤波器。
参看图10和图11，除了其中存在宽带参考和窄带参考的情景之外，还可能存在具有两个(或更多)独立窄带参考的系统。因为这些窄带信号的频率更靠在一起，所以可能会由于追踪带通滤波器的滚降而出现拍频效应。
图10说明用于并行多输入、多输出最小均方系统的ANC系统100的示例性窄带滤波器系统342，其中使用不同参考将自适应参考滤波应用于多个窄带信号。滤波器系统342可以包括供应与时间相关的第一窄带主要传播路径Pr,m1[n]的窄带主要路径352，和供应与时间相关的主要窄带传播路径Pr,m2[n]的第二主要窄带传播路径354。输出传感器145(如图1中所示)可以获取主要噪声信号352、354。
系统342可以接收两个前馈参考信号(例如，输入信号)：第一窄带参考信号xr1[n]和第二窄带参考信号xr2[n]。所述参考信号中的每一者可以包括谐波噪声。可以将窄带参考信号xr1[n]、xr2[n]供应到参考增益控制346。参考增益控制346可以调谐所述参考信号xr1[n]、xr2[n]以相对于一个噪声信号偏向于消除另一噪声信号。因为两个系统的频率变得更靠在一起，所以可以关闭一个参考，从而停用对那个阶次的消除。这仍然可能会让一些噪声留在系统中。
控制器105可以确定窄带参考信号的频率是否在彼此的预定义阈值内。如果是，那么控制器105可以不考虑参考信号中的一者。所述阈值可以与频率、量值或相干性相关(仅仅举几例)。在一个示例中，如果两个参考信号将产生相同的频率含量(但可能是不同的相位)，那么当它们在彼此5Hz以内时可以使所述参考信号中的一者静音。当已知与参考信号有联系的噪声源中的一者在特定频率范围内明显比另一噪声源更占优势时，这可以是有益的。同样地，可以基于参考信号的量值使一个信号静音，例如，在所述量值在彼此3dB以内的情况下。同样，这考虑到某一相位失配，其中如果信号的振幅明显相似，那么可以防止增大。
参考信号xr1[n]、xr2[n]可以各自被供应到相应的第一辅助路径估计块358和第二辅助路径估计块359。辅助路径估计块358、359可以估计时域和频域每一者的辅助路径，并且确定频域中的所估计的辅助路径
Figure BDA0002235532610000091
和时域中的所估计的辅助路径
Figure BDA0002235532610000092
值得注意的是，这些辅助路径可以是唯一或共同的。举例来说，第一参考信号可以仅从后方低音炮播放，因为那个特定扬声器耦合到作为支配性源的排气尾管噪声中。在那个示例中，其他扬声器用于第二参考信号组。辅助路径估计块358、359可以将RxLxM矩阵提供到宽带最小均方块170，其中：
R是参考信号的总维数，
L是辅助源的总维数，并且
M是误差信号的总维数。
辅助路径估计块358、359可以将RxLxM矩阵提供到相应的第一窄带最小均方(LMS)块362和第二窄带最小均方(LMS)块363。LMS块362、363可以是被配置成应用误差信号的最小均方的滤波器系数的自适应滤波器。窄带最小均方块362、363可以将R1xL矩阵提供到第一窄带自适应滤波器360，并且将R2xL矩阵提供到第二窄带自适应滤波器361。
第一窄带自适应滤波器360可以供应第一辅助源信号y1[n]，并且第二窄带自适应滤波器361可以供应第二辅助源信号y2[n]，每个所述信号彼此求和。求和得到的辅助源信号y1[n]、y2[n]随后可以通过辅助路径sl,m[n]376。同样，这可以是如图10中示出的估计中的共同辅助路径或唯一辅助路径。辅助路径sl,m[n]376表示声学系统(扬声器、麦克风和内部车辆声学器件)的传递函数。
在求和378处，经由所述辅助路径sl,m[n]376、主要路径352、354广播的信号进行求和，从而产生误差信号em[n]。可以从例如麦克风等输出传感器145获取误差信号em[n]。可以将求和得到的信号输入到第一带通滤波器356和第二带通滤波器357中，所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器可以对来自误差信号em[n]的特定频率进行滤波。随后可以将经过滤波的误差信号供应到相应的第一窄带LMS块362和第二窄带LMS块363。
图11说明类似于图10的ANC系统的示例性窄带滤波器系统342，不同之处在于，第一自适应陷波滤波器392布置在第一带通滤波器356与第一LMS块362之间。此外，第二自适应陷波滤波器393布置在第二带通滤波器357与第二LMS块363之间。自适应滤波器392、393随后可以对来自经过滤波的误差信号的谐波内容进行滤波，以努力避免所述第一窄带信号和第二窄带信号两者中的谐波内容的成双性。如果所述窄带信号两者包括相似的谐波噪声，并且窄带信号组中的每一者被单独地滤波，那么所述滤波可以消除每个信号组中的相同的频率含量。这可能产生不稳定性或增大并且导致较差的噪声消除。
也就是说，为了自动隔离与两个参考相关的误差信号，并且可以利用自适应滤波器392、393在负责消除与第二参考相关的信号的自适应滤波器之前减去第一参考的噪声分量。还可以运行并行系统，所述并行系统通过相同的方式仅隔离与第一参考相关的噪声。这可以针对两个以上窄带参考信号进行重复。在此系统中，可以调整参考增益控制块346以基于窄带自适应滤波器的性能使两个参考保持有效，并且因此最大化所述系统中的消除量。
图12说明示例性谐波陷波滤波器392或谐波陷波滤波器393。通过将自适应滤波器340和LMS 380应用于第一窄带参考信号xr1[n]而经由陷波滤波器使谐波内容与宽带内容分离。自适应滤波器340可以类似于窄带自适应滤波器160并且被配置成应用误差信号的最小均方的滤波器系数。LMS 380可以类似于窄带LMS块162并且可以将RxL矩阵提供到自适应滤波器340。
图13A说明频域中的误差信号E1的量值的图形表示。
图13B说明频域中的参考信号Xr1的量值的图形表示。在所说明的示例中，参考信号Xr1的量值包括一个峰值。此峰值可以与误差信号E1(f)的量值相关。由于此相关性，识别宽带和窄带参考信号之间的相似度。由于此相似度，并且由于当前的噪声消除系统，如果频率明显靠在一起，那么所述两个窄带参考信号可以尝试消除此相似内容。
图13C说明具有误差信号
Figure BDA0002235532610000111
的频域中的参考信号的量值的图形表示。如所说明，在滤波之前存在的相关峰值不再存在。因此，已经从参考信号中的一者中移除了所述两个窄带参考信号之间相似的内容，从而允许用于噪声消除的更适当的参考信号。
图14说明与以上图12和图13的系统相对应的自适应参考滤波的示例性过程500。过程500可以开始于框505，其中控制器105从输入传感器110接收包括窄带输入信号的输入信号。
在框515处，控制器105可以将滤波器应用于输入信号xrn[n]、xrb[n]中的至少一者。所述滤波器可以包括例如带通滤波器156等带通滤波器。所述滤波器可以是例如窄带自适应滤波器160等自适应滤波器。
在框520处，控制器105可以产生表示所述系统的电声传递函数的辅助路径，所述辅助路径类似于图2和图3的辅助路径估计块158。
在框525处，控制器105可以对抗噪声和主要噪声进行求和以产生误差信号。在此示例中，对经由辅助路径sl,m[n]176广播的抗噪声信号与来自主要路径152和154的噪声进行求和，从而产生所估计的误差信号Em[n]。
在框530处，控制器105可以将自适应滤波器(例如，维纳滤波器186的谐波陷波滤波器182)应用于所估计的误差信号。所述自适应滤波器可以滤除误差信号em[n]中的谐波信号。宽带信号随后可以在没有窄带信号的情况下且在不考虑误差信号em[n]中的谐波噪声的情况下适配。
在框510处，控制器105可以将辅助路径估计应用于输入信号。
在框535处，控制器105可以取得来自框530的经过滤波的误差信号和来自框510的辅助估计的最小均方(LMS)。
在框540处，控制器105可以取得所述信号的IFFT。
在框545处，控制器105可以基于过程500使用滤波器来更新系统。
过程500随后可以结束。
图15说明与以上图4的系统相对应的自适应参考滤波的示例性过程600。过程600可以开始于框605，其中控制器105从输入传感器110接收包括窄带输入信号和宽带输入信号(或多个窄带信号)的输入信号。
在框615处，控制器105可以将自适应滤波器(例如，维纳滤波器186的谐波陷波滤波器182)应用于所述输入信号中的一者或多者。所述自适应滤波器可以滤除参考中的谐波信号。在一个示例中，自适应陷波滤波器192在图4中被说明为接收窄带参考信号xrn[n]和宽带参考信号xrb[n]两者。然而，在另一示例中，自适应陷波滤波器192可以仅接收宽带参考信号xrb[n]。在此后一示例中，自适应陷波滤波器192可以对来自宽带参考信号xrb[n]的谐波内容进行滤波，以努力避免窄带和宽带两者中的谐波内容的成双性。如果窄带和宽带包括类似的谐波噪声，并且窄带和宽带中的每一者被单独滤波，那么窄带滤波可以消除与宽带滤波相同的频率含量。这可能产生不稳定性或增大并且导致较差的噪声消除。
在框620处，控制器105可以应用表示所述系统的电声传递函数的辅助路径，所述辅助路径类似于图4的辅助路径估计块158。
在框608处，控制器105可以将滤波器应用于输入信号。
在框612处，控制器105可以将辅助路径估计应用于经过滤波的输入信号。
在框625处，控制器105可以对抗噪声信号和主要噪声信号进行求和以产生误差信号。在此示例中，对经由辅助路径sl,m[n]176广播的抗噪声信号与来自主要路径152和154的噪声进行求和，从而产生所估计的误差信号Em[n]。
在框630处，控制器105可以取得来自框620和框612的辅助估计的最小均方(LMS)。
在框630处，控制器105可以取得来自框530的经过滤波的误差信号和来自框510的辅助估计的最小均方(LMS)。
在框635处，控制器105可以取得所述信号的IFFT。
在框640处，控制器105可以基于过程600使用滤波器来更新系统。
过程600随后可以结束。
图16说明与以上图10和图11的系统相对应的自适应参考滤波的示例性过程700。过程700可以开始于框705，其中控制器105从输入传感器110接收包括至少两个窄带输入信号的输入信号。
在框710处，控制器105可以将带通滤波器应用于输入信号。
在框715处，控制器105可以应用参考增益控制346以调谐经过滤波的输入信号xr1[n]、xr2[n]，以相对于一个噪声信号偏向于消除另一噪声信号。
在框718处，控制器105可以将滤波器应用于框715的受到参考增益控制的信号。
在框720处，控制器105可以产生表示所述系统的电声传递函数的辅助路径，所述辅助路径类似于图10和图11的辅助路径估计块358。
在框725处，控制器105可以对来自主要路径的主要噪声信号和来自辅助路径的抗噪声信号进行求和以产生所估计的误差信号。
在框718处，控制器105可以将带通滤波器应用于求和得到的信号。
在框730处，控制器105可以将自适应滤波器(例如，自适应陷波滤波器392、393)应用于经过滤波的所估计的误差信号。所述自适应滤波器可以滤除误差信号em[n]中的谐波信号。
在框735处，控制器105可以将辅助路径估计应用于输入信号。
在框740处，控制器105可以取得来自框730的经过滤波的误差信号和来自框735的辅助估计的最小均方(LMS)。
在框745处，控制器105可以基于过程700使用滤波器来更新系统。
过程700随后可以结束。
本公开的实施方案一般提供多个电路、电气装置和至少一个控制器。对所述电路、所述至少一个控制器和其他电气装置以及各自提供的功能性的所有参考无意受限于仅涵盖本文所说明和描述的内容。虽然可能将特定标记指派给所公开的各种电路、控制器和其他电气装置，但此类标记无意限制所述各种电路、控制器和其他电气装置的操作范围。可以基于所期望的特定类型的电气实现方式通过任何方式使此类电路、控制器和其他电气装置彼此组合和/或分离。
已认识到，本文公开的任何控制器可以包括任何数目的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，FLASH、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其他合适的其变体)和彼此协作以执行本文公开的操作的软件。另外，所公开的任何控制器利用任何一个或多个微处理器来执行体现于非暂时性计算机可读介质中的经编程以执行任何数目的所公开的功能的计算机程序。此外，本文提供的任何控制器包括壳体和定位在所述壳体内的各种数目的微处理器、集成电路和存储器装置((例如，FLASH、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))。所公开的控制器还包括基于硬件的输入端和输出端，以便分别从如本文论述的其他基于硬件的装置接收数据和向所述装置传输数据。
关于本文描述的过程、系统、方法、试探法等，应理解，虽然已经将所述过程的步骤描述为根据特定排序的序列而发生，但可以使用通过本文描述的次序之外的次序而执行的所描述的步骤来实践所述过程。应进一步理解，可以同时执行某些步骤、可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。换句话说，提供对本文过程的描述是用于说明某些实施方案，并且绝不应理解为限制权利要求。
虽然在上文描述了示例性实施方案，但未希望这些实施方案描述本发明的所有可能的形式。而是，说明书中所使用的词语是描述而非限制的词语，并且应理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。另外，可以对各种实施的实施方案的特征进行组合以形成本发明的其他实施方案。

Claims (17)

1.一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统，所述用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统包括：
被配置成传输参考信号的至少一个输入传感器；
被配置成传输至少两个窄带输入信号的至少一个输入传感器，所述输入信号中的每一者包括谐波噪声；
处理器，所述处理器经编程以进行以下操作：
接收所述参考信号，所述参考信号包括至少两个窄带参考信号，
接收所述窄带输入信号，
将增益参考控制应用于所述参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内，以及
响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者，从而防止共同的谐波内容在算法适配期间存留于两个参考信号上。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成：
应用基于经过滤波的参考信号的辅助路径以产生抗噪声信号，以及
对所述抗噪声信号和所述输入信号进行求和以在输出传感器处产生误差信号。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述处理器还被配置成在产生所估计的辅助路径之前将带通滤波器应用于所述参考信号中的一者。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述处理器还被配置成将自适应滤波器应用于所述误差信号以从所述误差信号中移除谐波噪声。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述自适应滤波器包括至少一个谐波陷波滤波器。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述自适应滤波器包括至少一个维纳滤波器。
7.如权利要求5所述的系统，其中所述处理器还被配置成在应用增益控制之后将窄带自适应滤波器应用于所输入的参考信号。
8.一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统，所述用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统包括：
处理器，所述处理器耦合到存储器和换能器并且经编程以进行以下操作：
接收至少两个窄带参考信号，
将增益参考控制应用于所述参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内，
响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者，从而防止共同的谐波内容在算法适配期间存留于两个参考信号上。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器还被配置成：
应用辅助路径，以及
对抗噪声信号和主要噪声信号进行求和以在输出传感器处产生误差信号。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述处理器还被配置成在产生所估计的辅助路径之前将带通滤波器应用于所述窄带参考信号。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述处理器还被配置成将自适应滤波器应用于所述误差信号以从所述窄带信号中的一者中移除谐波噪声。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述自适应滤波器包括至少一个谐波陷波滤波器。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述自适应滤波器包括至少一个维纳滤波器。
14.如权利要求11所述的系统，其中所述处理器还被配置成将窄带自适应滤波器应用于所述窄带参考信号。
15.一种用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统方法，所述用于车辆音频系统的使用谐波滤波的噪声消除系统方法包括：
接收至少两个窄带参考信号，
将增益参考控制应用于所述窄带参考信号以确定所述参考信号中的每一者的频率是否在另一参考信号的预定义范围内，
响应于所述参考信号中的每一者的所述频率在另一参考信号的所述预定义范围内而移除所述参考信号中的一者。
16.如权利要求15所述的系统，所述系统还包括：
应用辅助路径以产生抗噪声信号，以及
对所述抗噪声信号和主要噪声信号进行求和以产生误差信号。
17.如权利要求16所述的系统，所述系统还包括在产生所估计的辅助路径之前将带通滤波器应用于所述窄带参考信号。
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