CN111627414B - 一种主动去噪方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主动去噪方法、装置及电子设备,本发明中,基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,信号差即为车内人员能够听到的声音,信号差小于预设数值,当预设数值较小时,说明人耳听到的声音较小,即去除了车内噪声。
Description
技术领域
本发明涉及噪声处理领域,更具体的说,涉及一种主动去噪方法、装置及电子设备。
背景技术
随着汽车工业的迅速发展和高速公路的大量修建,汽车的行驶速度不断提高,车内噪声也随着增大。而车内噪声会影响司乘人员的乘坐舒适性以及对车外各种声响讯号的识别能力,甚至于使得司机难以集中精力驾驶。
进而,如何去除车内噪声是亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种主动去噪方法、装置及电子设备,以解决亟需去除车内噪声的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种主动去噪方法,应用于控制器,包括:
基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
优选地,根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号,包括:
对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号;
将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号;
所述次级通道为所述控制器与所述信号差采集设备之间的传输通道。
优选地,对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号,包括:
计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差;
确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号。
优选地,对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,包括:
对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
对前馈滤波参数进行调节,以使所述第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
优选地,对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号,包括:
对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
一种主动去噪装置,应用于控制器,包括:
信号确定模块,用于基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
信号生成模块,用于根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
信号获取模块,用于获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
信号处理模块,用于对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
优选地,所述信号生成模块包括:
第一信号处理子模块,用于对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号;
第二信号处理子模块,用于将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号;
所述次级通道为所述控制器与所述信号差采集设备之间的传输通道。
优选地,所述第一信号处理子模块包括:
计算单元,用于计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差;
确定单元,用于确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
第一处理单元,用于根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号。
优选地,所述信号处理模块包括:
第三信号处理子模块,用于对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
第四信号处理子模块,用于对前馈滤波参数进行调节,以使所述第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
优选地,所述第三信号处理子模块包括:
第二处理单元,用于对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
一种电子设备,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种主动去噪方法、装置及电子设备,本发明中,基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,信号差即为车内人员能够听到的声音,信号差小于预设数值,当预设数值较小时,说明人耳听到的声音较小,即去除了车内噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种主动去噪方法的方法流程图;
图2为本发明实施例提供的另一种主动去噪方法的方法流程图;
图3为本发明实施例提供的一种主动去噪方法的场景示意图;
图4为本发明实施例提供的再一种主动去噪方法的方法流程图;
图5为本发明实施例提供的另一种主动去噪方法的场景示意图;
图6为本发明实施例提供的一种主动去噪装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种主动去噪方法,应用于控制器,该控制器可以是电子控制单元ECU。
参照图1,主动去噪方法可以包括:
S11、基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
首先采用传感器采集车辆转速信号,转速与发动机的噪声有直接关系,进而可以认为能够使用车辆转速信号能来模拟车内噪声。
车辆转速信号可以与发动机的噪声有对应的关系,当确定了车辆转速信号,就可以根据对应关系确定出发动机噪声,即参考输入信号。该参考输入信号能实现对发动机机械噪声、进排气噪声的准确反映。
在车内乘客的耳朵附近设置一个麦克风,该麦克风采集耳朵附近的声音信号,该参考输入信号经过噪声源与该麦克风的传输通道传入到人耳。
S12、根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
具体的,控制器接收到当前时刻的参考输入信号之后,对参考输入信号进行处理,产生控制信号,该控制信号用于使抵消扬声器发出次级声波,即抵消噪声信号,次级声波用于抵消传输到人耳处的参考输入信号。
S13、获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
具体的,抵消扬声器发出的抵消噪声信号并不会全部用来抵消传入到人耳处的参考输入信号,可能会四处扩散,叠加到下一时刻的参考输入信号中。
本实施例中,就需要减少当前时刻产生的抵消噪声信号对下一时刻的参考输入信号的影响,所以采用了步骤S13。
S14、对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;
所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
具体的,本发明实施例中的目的就是为了设置在人耳处的麦克风采集的声音趋于零,即,产生的抵消噪声信号能够完全抵消传入到人耳处的参考输入信号,这样使得人耳听到的噪音最小。
本实施例中,基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,信号差即为车内人员能够听到的声音,信号差小于预设数值,当预设数值较小时,说明人耳听到的声音较小,即去除了车内噪声。
可选的,在上述实施例的基础上,参照图2,步骤S12可以包括:
S21、计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差;
具体的,参照图3,x(n)是参考输入信号,P(z)是初级通道(噪声源和误差信号采集传感器之间)传递函数,其中,误差信号采集传感器即为上文中的信号差采集设备。d(n)是参考输入信号(即期望信号)经过初级通道后的信号。C(z)是次级通道(控制器和误差信号采集传感器之间)传递函数,C'(z)是次级通道传递函数的预估计,W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,V(z)是反馈部分自适应滤波控制器。x(n)是参考信号,xf(n)是预估计信号;d(n)是参考输入信号(即期望信号)经过初级通道后的信号;uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号;ufb(n)是经过反馈控制器算法迭代计算后的输出信号;Yf(n)是对所述叠加信号进行滤波处理后的信号;u(n)是前馈控制器输出信号和反馈控制器输出信号的叠加信号;y(n)是抵消噪声信号;e(n)是信号差。
根据图3可知,车辆转速信号以一定的采样率进行采样以生成参考输入信号,即序列x(n),作为控制系统的参考输入信号:
X(n)=[x(n),x(n-1),…,x(n-N+1)]T
参考输入信号经过初级通道之后变为d(n):
d(n)=x(n)P(z)
S22、确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
具体的,参照图3,C'(z)是次级通道传递函数的预估计,次级通道为控制器和误差信号采集传感器之间的通道。
预估计信号的计算公式为:
Xf(n)=[xf(n),xf(n-1),…,xf(n-N+1)]T=X(n)C'(Z)=X(n)C(Z)。
S23、根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号。
具体的,W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,前馈滤波器的权系数矢量为:
W(n)=[w0,w1,…,wN-1]T
前馈滤波器的输入参数为:信号差e(n)、所述参考输入信号x(n)以及所述预估计信号xf(n)。其中,n为采样时刻,N为滤波器的长度。
经过前馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号uff(n)为:
uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号,即第一信号。
需要说明的是,步骤S21至步骤S23是“对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号”的实现过程,此外,还可以采用其他实现方式实现“对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号”。
S24、将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号;
所述次级通道为所述控制器与所述信号差采集设备之间的传输通道。
具体的,C(z)是次级通道(控制器和信号差采集设备之间)传递函数。
反馈滤波器的权系数矢量和输入信号为:
V(n)=[v0,v1,…,vN-1]T
Yf(n)=[yf(n),yf(n-1),…,yf(n-N+1)]T=u(n)C'(Z)=u(n)C(Z)
经过反馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号ufb(n)为:
前馈控制器和反馈控制器的叠加输出信号u(n)为:
滤波器的输出信号u(n)经过次级通道之后变为y(n):
本实施例中,通过对所述叠加信号进行滤波处理后的信号叠加在第一信号上,减少抵消噪声信号对下一时刻的参考输入信号的影响。
可选的,在上述任一实施例的基础上,参照图4,步骤S14可以包括:
S41、对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
可选的,在本实施例的基础上,步骤S14可以包括:
对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
S42、对前馈滤波参数进行调节,以使所述第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;
所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
具体的,信号差e(n):
e(n)=d(n)+y(n)=XT(n)P(z)+XT(n)CT(z)W(n)+YT(n)CT(z)V(n)
=XT(n)*[P(z)+CT(z)W(n)+CT(z)V(n)]
得到信号差之后将被反馈给前馈滤波器进行权值更新,更新公式为:
wi(n+1)=wi(n)+2μ1e(n)x(n-i),i=0,1,...,N-1
其中,μ1是前馈控制部分的收敛因子。
得到当前时刻的抵消噪声信号和信号差后将被反馈给反馈滤波器进行权值更新,更新公式为:
vi(n+1)=vi(n)+2μ2e(n)y(n-i),i=0,1,...,N-1
其中,μ2是反馈控制的收敛因子。
权值系数W(n)、V(n)将不断更新,直到下一时刻的信号差收敛到许可范围内,此时,该权值系数W(n)、V(n)将应用于LMS的运算。
本发明实施例采用的是FULMS算法,FULMS是一种递归算法,它通过在FXLMS算法的基础上添加一个或多个滤波器控制滤波器前一刻的输出信号,可以抑制次级声源发出的反向声波“污染”参考输入信号,从而提高系统的稳定性,加快控制算法的收敛速度,实现更好的降噪效果。
参照图5,为本发明实施例中的一个应用场景,在噪声源传播到抵消扬声器之前先由参考传感器(非声音传感器)测得车辆转速信号作为抵消扬声器的参考输入,根据转速与发动机峰值频率之间的关系模拟出参考输入信号。控制器内的算法处理参考输入信号,产生控制信号使抵消扬声器(次级声源)发出次级声波。参考输入信号与抵消扬声器发出的次级声波相互抵消得到信号差,同时由误差传感器提取该信号差,并将此信号差反馈到控制器当中。通过算法调整控制器内的权系数,减小信号差并保证系统趋于稳定。
本发明实施例中,基于FULMS算法的主动降噪系统稳定性更强,控制算法收敛速度快可减小噪声信号和扬声器输出的反向声音信号之间的时滞现象,改善实时定点降噪效果。
可选的,在上述主动去噪方法的实施例的基础上,本发明的另一实施例提供了一种主动去噪装置,应用于控制器,参照图6,可以包括:
信号确定模块101,用于基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
信号生成模块102,用于根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
信号获取模块103,用于获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
信号处理模块104,用于对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
本实施例中,基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,信号差即为车内人员能够听到的声音,信号差小于预设数值,当预设数值较小时,说明人耳听到的声音较小,即去除了车内噪声。
需要说明的是,本实施例中的各个模块的工作过程,请参照上述实施例中的相应说明,在此不再赘述。
可选的,在上述主动去噪装置的实施例的基础上,所述信号生成模块包括:
第一信号处理子模块,用于对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号;
第二信号处理子模块,用于将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号;
所述次级通道为所述控制器与所述信号差采集设备之间的传输通道。
进一步,所述第一信号处理子模块包括:
计算单元,用于计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差;
确定单元,用于确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
第一处理单元,用于根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号。
本实施例中,通过对所述叠加信号进行滤波处理后的信号叠加在第一信号上,减少抵消噪声信号对下一时刻的参考输入信号的影响。
需要说明的是,本实施例中的各个模块、子模块和单元的工作过程,请参照上述实施例中的相应说明,在此不再赘述。
可选的,在上述任一主动去噪装置的实施例的基础上,所述信号处理模块包括:
第三信号处理子模块,用于对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
第四信号处理子模块,用于对前馈滤波参数进行调节,以使所述第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
进一步,所述第三信号处理子模块包括:
第二处理单元,用于对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
本发明实施例中,基于FULMS算法的主动降噪系统稳定性更强,控制算法收敛速度快可减小噪声信号和扬声器输出的反向声音信号之间的时滞现象,改善实时定点降噪效果。
需要说明的是,本实施例中的各个模块、子模块和单元的工作过程,请参照上述实施例中的相应说明,在此不再赘述。
可选的,在上述主动去噪方法及装置的实施例的基础上,本发明的另一实施例提供了一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
本实施例中,基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,信号差即为车内人员能够听到的声音,信号差小于预设数值,当预设数值较小时,说明人耳听到的声音较小,即去除了车内噪声。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种主动去噪方法,其特征在于,应用于控制器,包括:
基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号,所述叠加信号为被所述当前时刻的抵消噪声信号抵消的所述下一时刻的参考输入信号;
对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号,包括:
对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号;
将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号;
所述次级通道为所述控制器与所述信号差采集设备之间的传输通道;其中,所述对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号,包括:
利用公式(1)至公式(2),计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差:
首先,将序列x(n)作为控制系统的参考输入信号:
X(n)=[x(n),x(n-1),…,x(n-N+1)]T (1)
参考输入信号x(n)经过初级通道之后变为d(n):
d(n)=x(n)P(z) (2)
C'(Z)是次级通道传递函数的预估计,次级通道为控制器和误差信号采集传感器之间的通道;
利用公式(3),确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
采用公式(4)和公式(5)根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号;
所述将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号,包括:
W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,前馈滤波器的权系数矢量为:
W(n)=[w0,w1,…,wN-1]T (4)
前馈滤波器的输入参数为:信号差e(n)、所述参考输入信号x(n)以及所述预估计信号xf(n),其中,n为采样时刻,N为滤波器的长度;
经过前馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号uff(n)为:
所述输出信号uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号;
利用公式(6)至公式(10)将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号,包括:
C(z)为次级通道传递函数;
反馈滤波器的权系数矢量和输入信号为:
V(n)=[v0,v1,…,vN-1]T (6)
Yf(n)=[yf(n),yf(n-1),…,yf(n-N+1)]T=u(n)C'(Z)=u(n)C(Z) (7)
经过反馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号ufb(n)为:
前馈控制器和反馈控制器的叠加输出信号u(n)为:
滤波器的输出信号u(n)经过次级通道之后变为所述抵消噪声信号y(n):
其中,公式(1)至公式(10)中,所述x(n)是参考输入信号,所述P(z)是初级通道传递函数,所述d(n)是参考输入信号经过初级通道后的信号,所述C(z)是次级通道传递函数,所述C'(Z)是次级通道传递函数的预估计,所述W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,所述V(z)是反馈部分自适应滤波控制器,所述x(n)是参考信号,所述xf(n)是预估计信号;所述d(n)是参考输入信号经过初级通道后的信号,所述uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号,所述ufb(n)是经过反馈控制器算法迭代计算后的输出信号;所述Yf(n)是对所述叠加信号进行滤波处理后的信号,所述u(n)是前馈控制器输出信号和反馈控制器输出信号的叠加信号,所述y(n)是抵消噪声信号,所述e(n)是信号差。
2.根据权利要求1所述的主动去噪方法,其特征在于,对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值,包括:
对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
对前馈滤波参数进行调节,以使第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
3.根据权利要求2所述的主动去噪方法,其特征在于,对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号,包括:
对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
4.一种主动去噪装置,其特征在于,应用于控制器,包括:
信号确定模块,用于基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
信号生成模块,用于根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
信号获取模块,用于获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号,所述叠加信号为被所述当前时刻的抵消噪声信号抵消的所述下一时刻的参考输入信号;
信号处理模块,用于对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道;
所述信号生成模块包括:
第一信号处理子模块,用于对所述当前时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理,得到第一信号;
所述第一信号处理子模块包括:计算单元、确定单元和第一处理单元;
所述计算单元,用于利用公式(1)至公式(2),计算所述当前时刻的参考输入信号经过所述初级通道后的目标参考输入信号与所述当前时刻的抵消噪声信号的信号差:
首先,将序列x(n)作为控制系统的参考输入信号:
X(n)=[x(n),x(n-1),…,x(n-N+1)]T (1)
参考输入信号x(n)经过初级通道之后变为d(n):
d(n)=x(n)P(z) (2)
C'(z)是次级通道传递函数的预估计,次级通道为控制器和误差信号采集传感器之间的通道;
所述确定单元,用于利用公式(3),确定所述当前时刻的参考输入信号进行预估计处理后的预估计信号;
所述第一处理单元,用于采用公式(4)和公式(5)根据所述信号差、所述参考输入信号以及所述预估计信号,进行滤波处理,得到所述第一信号;
W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,前馈滤波器的权系数矢量为:
W(n)=[w0,w1,…,wN-1]T (4)
前馈滤波器的输入参数为:信号差e(n)、所述参考输入信号x(n)以及所述预估计信号xf(n),其中,n为采样时刻,N为滤波器的长度;
经过前馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号uff(n)为:
所述输出信号uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号;
第二信号处理子模块,用于利用公式(6)至公式(10)将所述第一信号以及对所述叠加信号进行滤波处理后的信号进行叠加,并经过次级通道,得到所述抵消噪声信号,包括:
C(Z)为次级通道传递函数;
反馈滤波器的权系数矢量和输入信号为:
V(n)=[v0,v1,…,vN-1]T (6)
Yf(n)=[yf(n),yf(n-1),…,yf(n-N+1)]T=u(n)C'(Z)=u(n)C(Z) (7)
经过反馈部分LMS算法的迭代之后,n时刻N阶滤波器的输出信号ufb(n)为:
前馈控制器和反馈控制器的叠加输出信号u(n)为:
滤波器的输出信号u(n)经过次级通道之后变为所述抵消噪声信号y(n):
其中,公式(1)至公式(10)中,所述x(n)是参考输入信号,所述P(z)是初级通道传递函数,所述d(n)是参考输入信号经过初级通道后的信号,所述C(z)是次级通道传递函数,所述C'(Z)是次级通道传递函数的预估计,所述W(z)是前馈部分自适应滤波控制器,所述V(z)是反馈部分自适应滤波控制器,所述x(n)是参考信号,所述xf(n)是预估计信号;所述d(n)是参考输入信号经过初级通道后的信号,所述uff(n)是经过前馈控制器算法迭代计算后的输出信号,所述ufb(n)是经过反馈控制器算法迭代计算后的输出信号;所述Yf(n)是对所述叠加信号进行滤波处理后的信号,所述u(n)是前馈控制器输出信号和反馈控制器输出信号的叠加信号,所述y(n)是抵消噪声信号,所述e(n)是信号差。
5.根据权利要求4所述的主动去噪装置,其特征在于,所述信号处理模块包括:
第三信号处理子模块,用于对所述叠加信号进行反馈滤波处理,得到第二信号;
第四信号处理子模块,用于对前馈滤波参数进行调节,以使第三信号经过所述次级通道后得到的抵消噪声信号与所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号的信号差小于预设数值;所述第三信号为将下一时刻的参考输入信号进行前馈滤波处理后得到的第四信号与所述第二信号叠加后的信号。
6.根据权利要求5所述的主动去噪装置,其特征在于,所述第三信号处理子模块包括:
第二处理单元,用于对反馈滤波参数进行调节,以对所述叠加信号通过反馈滤波处理,得到所述第二信号。
7.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备执行如权利要求1-3任一项所述的方法,所述电子设备包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
基于当前时刻的车辆转速信号,确定用于模拟车内噪声的参考输入信号;
根据所述当前时刻的参考输入信号,生成用于抵消所述当前时刻的参考输入信号的当前时刻的抵消噪声信号;
获取所述当前时刻的抵消噪声信号叠加到下一时刻的参考输入信号的叠加信号;
对所述叠加信号以及下一时刻的参考输入信号进行滤波调节,以使所述下一时刻的参考输入信号经过初级通道后的目标参考输入信号与下一时刻生成的抵消噪声信号的信号差小于预设数值;所述初级通道为噪声源与信号差采集设备之间的传输通道。
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