CN111771239B

CN111771239B - 前馈有源噪声控制

Info

Publication number: CN111771239B
Application number: CN201880090364.XA
Authority: CN
Inventors: J.佐尔纳; M.克里斯托夫
Original assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2024-07-02
Anticipated expiration: 2038-02-27

Abstract

声音降低包括：接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号；并且基于所述参考信号，产生表示所述目标空间中存在的所述不期望的声音的消除信号。声音降低还包括：基于所述消除信号，产生声音以与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉；并且延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者，以减小或补偿将所述参考信号传递到所述目标空间的信号路径之间的运行时间差。

Description

前馈有源噪声控制

背景技术

1.技术领域

本公开涉及有源噪声控制系统和方法(通常称为系统)，并且更具体地涉及前馈有源噪声控制系统和方法。

2.相关技术

有源噪声控制(ANC)用于生成与不期望的声波相消干涉的声波。相消干涉的声波可以由诸如扬声器的换能器产生，以与不期望的声波组合。存在不同类型的ANC结构，诸如反馈结构、前馈结构及其组合。前馈ANC系统通过参考传感器(诸如靠近噪声源设置的传声器)的方式拾取会被消除的不期望的声音(诸如噪声)，并在其基础上生成抗噪声信号，所述抗噪声信号由扬声器在会被消除噪声的目标空间中再生。反馈ANC系统仅使用误差传感器(诸如设置在目标空间中的传声器)，并且因此仅消除主要噪声的可预测噪声分量。前馈ANC结构(如例如基于标准最小均方(LMS)算法并由适当硬件支持的ANC结构)通常需要相当大的计算能量。因此，需要降低前馈ANC结构的计算能量。

发明内容

一种自动噪声控制系统包括：参考输入路径，所述参考输入路径被配置成接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号；和有源噪声控制器，所述有源噪声控制器与所述参考输入路径可操作地耦接，并且被配置成从所述参考信号产生用于消除所述目标空间中存在的不期望的声音的消除信号。所述系统还包括：换能器，所述换能器与所述有源噪声控制器可操作地耦接，并且被配置成基于所述消除信号来产生声音以与所述目标空间中存在的不期望的声音相消干涉；和至少一个延迟元件，所述至少一个延迟元件与所述有源噪声控制器可操作地耦接，并且被配置成延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者以减小传递所述不期望的声音的一个或多个信号路径与将所述参考信号传递到所述目标空间的一个或多个信号路径之间的运行时间差。

一种声音降低方法包括：接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号；并且基于所述参考信号，产生用于消除所述目标空间中存在的不期望的声音的消除信号。所述方法还包括：基于所述消除信号产生声音以与所述目标空间中存在的不期望的声音相消干涉；并且延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者以减小传递所述不期望的声音的一个或多个信号路径与将所述参考信号传递到所述目标空间的一个或多个信号路径之间的运行时间差。

在审查了以下具体实施方式和附图之后，其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将明显或将变得明显。所有此类附加的系统、方法、特征和优点旨在包括在本说明书内、处于本发明的范围内并且受到所附权利要求保护。

附图说明

参考以下附图和描述，可更好地理解系统。附图(图)中的部件未必按比例绘制，而是着重说明本公开的原理。此外，附图中的相同附图标记指定所有不同视图中的对应部分。

图1是示出具有ANC滤波器的示例性前馈类型的基本多通道自动噪声控制系统的示意图。

图2是示出图1所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了供应给ANC滤波器的参考信号的延迟器。

图3是示出图1所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了由ANC滤波器供应的消除信号的延迟器。

图4是示出图1所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了供应给ANC滤波器的参考信号的延迟器和延迟了由ANC滤波器供应的消除信号的另一延迟器。

图5是示出具有ANC滤波器的另一个前馈类型的多通道自动噪声控制系统的示意图。

图6是示出图5所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了供应给ANC滤波器的参考信号的延迟器。

图7是示出图5所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了由ANC滤波器供应的消除信号的延迟器。

图8是示出具有ANC滤波器的另一个前馈类型的多通道自动噪声控制系统的示意图。

图9是示出图8所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了供应给ANC滤波器的参考信号的延迟器。

图10是示出图8所示的噪声控制系统的示意图，该系统具有延迟了由ANC滤波器供应的消除信号的延迟器。

图11是实现示例ANC系统(诸如，图1至图10所示的系统)的示例车辆的顶视图。

图12是示出示例性ANC方法的流程图。

具体实施方式

不期望的声音是收听者讨厌的任何声音，诸如所有类型的噪声，包括车辆发动机声音、道路噪声等，但例如当收听者想打电话时它也可以是音乐或他人的语音。然而，如果收听者想听的话，则音乐或语音可能是期望的声音。其他类型的期望声音可以是声音警告信号，或甚至是车辆发动机声音，如果车辆发动机声音用作操作车辆的驾驶员的反馈信息。为了本文的目的，不期望的声音是将会被消除的声音，并且期望的声音是不会被消除的声音。

现在参考图1，通过框图格式表示示例基本前馈ANC系统100和示例物理环境。在一个示例中，由K≥1个频率(或子带或时间)域参考信号X_1...K(其中K为整数)表示的不期望的声音可以从参考信号X_1...K的K个源(未示出)中的每一个穿越物理路径(称为K·L个声学主路径101)到达L≥1个误差传感器中的每一个(例如，在图中通过求和节点表示的传声器102)，所述误差传感器产生L个频率(或子带或时间)域误差信号E_I...L(其中L为整数)。K·L个主路径101具有频域传递函数P，参考信号X_1...K是利用其进行滤波的。参考信号X_1...K在物理上和数字上都表示不期望的声音，其中可以通过使用模数(A/D)转换器来产生数字表示。参考信号X_1...K也用作K·M个ANC滤波器103的矩阵的输入。ANC滤波器103具有频域传递函数W，并且可以是例如适当的数字滤波器，诸如有限脉冲响应(FIR)滤波器或任何其他适当类型的滤波器，每个滤波器被配置成动态地适配为对参考信号X_1...K中的对应一个进行滤波，以便产生M≥1个抗噪声信号Y_1...M作为输出，其中M为整数。

抗噪声信号Y_1...M驱动M个换能器(致动器)例如扬声器104，其输出在M·L条物理路径(称为声学次路径105)传播的对应声波，该物理路径从扬声器104中的每个延伸到传声器102中的每个。在图1所示的示例系统中的次路径105具有频域传递函数S。由扬声器104基于抗噪声信号Y_1...M产生的声波被利用传递函数S进行滤波，并且然后与来自主路径101的信号进行组合(相加)以形成到传声器102的输入，因此，传声器由求和节点表示，所述求和节点在图1所示的示例系统中执行求和操作以产生传声器102的输入信号，所述输入信号被变换成误差信号E_1...L。ANC滤波器103可以是自适应滤波器，或者视情况而定，是固定滤波器，其传递函数W被适配或被调整为基于参考信号X_1...K来产生抗噪声信号Y_1...M。抗噪声信号Y_1...M在通过扬声器103广播并利用传递函数S进行传递(滤波)之后是参考信号X_1...K利用主路径101的传递函数P进行传递(滤波)之后的倒数。因此，在传声器102处出现两个(组)不同的信号，所述信号回指不期望的声音或其表示，即参考信号，但经由不同的信号路径(即，主路径和次路径)传递。

根据以下项，最小批量延时差可以出现在主路径101中任一的延时Δt_{Primary-Path，k，l}与次路径105中对应一个的延时Δt_{Secondary-Path，m，l}和ANC系统的延时Δt_ANC-Systen组合之间：

min(Δt_Primary-_Path，k，l)≥max(Δt_ANC-Systen+Δt_{Secondary-Path，m，l})。 (1)

为了补偿最小批量延时差，采用延迟元件而不损害ANC滤波器103的死区时间，其中本文所述的ANC系统是有因果关系的，以便能够消除随机信号。方程式(1)意味着ANC滤波器103可以针对消除补偿各个剩余的延时。但是，显而易见的是，由于可用的FIR滤波器长度用前导零填充以模拟适当的死区时间，因此ANC滤波器103的分辨率有所损失。以下示例说明了补偿延迟如何有益于前馈ANC性能，因此，假设ANC系统与靠近收听者的扬声器(例如头枕扬声器)一起运行：

测量得到Δt_Prim.-Path＝8.0[ms]；

Δt_Sec.-Path＝0.3[ms]仅对应于扬声器与传声器之间的30[em]；

Δt_ANC.-System＝2.0[ms](例如，具有高级前馈ANC硬件设计)。

在这种示例情况下，为了满足因果关系标准，前馈ANC系统需要补偿延时差Δt_W-Filter：

Δt_W-Filter＝6.7[ms]，例如，可能等于FIR滤波器的20个抽头。

对于实际的ANC系统，可以假设一定的有效采样率FS_ANC＝4[kHz]和ANC过滤器抽头尺寸Total W_FIR_Taps＝64。这导致大量“无法使用”的FIR抽头，降低了潜在的ANC性能：

补偿因果关系的FIR抽头：27(＝42％)；和

可用于噪声控制的FIR抽头：37(＝58％)。

在此，几乎一半的前馈计算能力被浪费在延时对齐上。为了克服该缺点，在图2至图4所示的系统中，使用图2所示的系统前延迟器201、图3所示的系统后延迟器301或图4所示的系统分布式部分延迟器401和402插入一个或多个补偿延迟器。在图2所示的示例系统200中，系统前延迟器201每个都被包括在从提供参考信号X_1...K的参考源(未示出)至ANC滤波器103的信号路径之一中，即系统前延迟器201连接在ANC滤波器103的上游。在图3所示的示例系统300中，系统后延迟器301每个都被包括在从ANC滤波器103至扬声器104的信号路径之一中，即系统后延迟器201连接在ANC滤波器103的下游。因为假定整个ANC系统是线性的并且是非时变的，所以可以结合图4所示的系统400所述进一步将延迟器部分共享地插入上游和下游，其中部分延迟器401每个都被包括在从参考源(未示出)至ANC滤波器103的信号路径之一中，并且其中部分延迟器402每个都被插入在从ANC滤波器103至扬声器104的信号路径之一中。

系统后延迟器可以视作是对对应次路径的修改。可以假定系统前延迟器对对应的次路径没有影响。由于在许多ANC系统中，目标硬件采样率是ANC系统的工作采样率的多重比，延时补偿延迟器不仅可以实现为锁存器或寄存器(诸如移位寄存器或先进先出寄存器)，还可以实现为例如全通滤波器或线性相位FIR抗混叠滤波器。用于引入附加的延时补偿延迟器的其他替代方案是利用例如同步或异步采样率转换器的系统环回。无论如何，采用补偿延迟器都需要对主路径延时进行详细的相干分析，以便估算丢失的批量延迟。一旦实现，与例如具有短至无次路径和短ANC滤波器长度的系统相比，补偿延迟器将大大提高ANC系统的性能。

现在参考图5，在示例前馈ANC系统500中，不期望的声音由K≥1个时域参考信号x_k[n](其中k＝1，...，K，且K为整数)表示，可以从参考信号x_k[n]的K个源(未示出)中的每一个穿越物理路径(称为K·L个声学主路径501)到达L≥1个误差传感器(例如，传声器502)中的每一个，所述误差传感器产生L个时域误差信号e_l[n](其中l＝1,...,L且L为整数)。K·L个主路径501具有时域传递函数p_k,l[n]，参考信号x_k[n]是利用其进行滤波的。参考信号x_k[n]在物理上和数字上都表示不期望的声音，其中可以通过使用模数(A/D)转换器来产生数字表示。参考信号x_k[n]也用作K·M个自适应ANC滤波器503的矩阵的输入。自适应ANC滤波器503具有时域传递函数w_k,m[n]，并且可以是时域数字滤波器，诸如有限脉冲响应(FIR)滤波器或任何其他适当类型的滤波器，每个滤波器被配置成动态适配为对参考信号x_k[n]中对应一个进行滤波，以便产生M≥1个抗噪声信号y_m[n]作为输出，其中m＝1，...，M且M是整数。在此，离散时间(时域中的样本)用整数[n]表示，频率窗口用整数[k]表示，并且复合频率用复数(z)表示。

抗噪声信号y_m[n]驱动M个换能器(例如扬声器504)输出在M·L条物理路径(称为声学次路径505)传播的对应声波。次路径505从扬声器504中的每个延伸到传声器502中的每个。图5所示的示例系统中的次路径505具有时域传递函数s_m,l[n]。由扬声器504基于抗噪声信号y_m[n]产生的声波被利用传递函数s_m,l[n]进行滤波，并且然后与主路径501的输出处的信号进行组合(相加)以形成到传声器502的输入，传声器由L个求和节点511(每个传声器502一个节点511)表示。L个求和节点511表示图5所示的示例系统中的信号叠加，其有助于将传声器502的输入信号变换成误差信号e_I[n]。

通过提供频域误差信号E_I[k]的时域-频域变换器506将传声器502输出的误差信号e_l[n]从时域变换到频域(也称为频谱域)。频域误差信号E_l[k]传输到M·L个滤波器控制器507，所述滤波器控制器在参考信号x_k[n]变换为频域参考信号X_k[k]并由M·L个滤波器509的矩阵在频域中进行滤波后，也接收参考信号作为输入。滤波器509具有频域传递函数并被配置成对频域传递函数S_m,l[k]进行仿真、估算或建模，该频域传递函数对应于次路径505的时域传递函数s_m,l[n]。滤波器控制器507通过频域中的更新信号更新自适应ANC滤波器503，该更新信号在被供应给自适应ANC滤波器503的矩阵之前，通过频域-时域变换器510变换为时域更新信号。自适应ANC滤波器503接收不期望的时域参考信号x_k[n]和时域更新信号并调整抗噪声信号y_m[n]。

时域-频域变换器506和508可以采用所示的快速傅里叶变换(FFT)或任何其他适当的时域-频域变换算法，包括离散傅里叶变换(DFT)和滤波器组。频域-时域变换器510可以采用所示的快速傅里叶逆变换(IFFT)或任何其他适当的频域-时域变换算法。如前所述，[n]表示时域中的第n个样本，并且[k]表示频域中的第k个窗口。此外，在K个参考通道中的k＝1个样本内提供时域参考信号x_k[n]。

滤波器控制器507可以实现各种可能的自适应控制结构之一，诸如最小均方(LMS)、递归最小均方(RLMS)、归一化最小均方(NLMS)或任何其他合适的算法。在图1所示的示例系统中，滤波器控制器507采用求和的交叉谱，其可以用于更新自适应ANC滤波器503的传递函数，并且在这里用于在频域中实现LMS方案。次路径中的测量仅是给定设置或情况的快照，因此可以将它们视为估算，并且表示对求和的交叉谱中强调的适应过程的重要贡献。m和k的每种组合的求和交叉谱可以如方程式(2)中陈述所述：

考虑到这一点，更新K·M个时域传递函数w_k,m[n](例如，由FIR滤波器抽头表示)的矩阵可以如方程式(3)和(4)中陈述所述：

W_old，k，m[k]＝FFT{w_k，m[n]} (3)

其中w_k，m[n+1]表示K·M个时域传递函数w_k，m[n]的更新；W_old，k，m[k]是对应于未更新的时域传递函数w_k，m[n]的K·M个频域传递函数的矩阵；λ_k，m[k]是K·M个单独调谐的、频率依赖性泄漏值的矩阵；μ_k，m[k]是K·M个单独调谐的、频率依赖性的自适应步长的矩阵；并且SCS_k，m[k]是表示求和的交叉谱的频域中的收敛值的矩阵。

该更新机制可以利用归一化滤波后的x最小均方(NFXLMS)滤波器更新方案或例程，该方案或例程包括通过参考信号的能量进行归一化并且应用单独调谐的频率依赖性步长和泄漏。在下面的示例中，不同类型的NFXLMS之间没有区别，但是采用了先前描述的归一化。归一化通过参考信号的能量对求和的交叉谱进行倒数缩放。因此，收敛步长会自动调整为参考信号的能量，从而使自适应速率尽可能快，而与参考信号的能量含量无关。尽管归一化已经可以改善ANC系统，但是可以应用附加技术来增强稳定性和性能中的至少一项。

一种这样的附加技术是将一个或多个时间延迟元件或过程(称为延迟器)集成到包括ANC滤波器的信号路径中。延迟器被理解为是指任何元件或过程，输入到该元件或过程中的信号的结构在一定的延迟时间之后会在该元件或过程的输出的信号中出现。本文所描述的延迟器的使用不限于某些类型的延迟器，包括锁存器、寄存器、运行时间元件或滤波器。但是，在一个示例中可能会限制所使用的延迟器类型，以强调可控制的延迟时间。在此示例中，延迟时间可以单独调谐，以使延迟时间可以适应特定的次路径。一个或多个延迟器可以被包括在信号流中的各个位置处。在下面呈现的示例中，仅描述了适合于时域或频域处理的一些示例性位置。若干延迟器的组合例如可用于解释主路径和/或次路径中延迟的不同原因。因为消耗FIR滤波器抽头的存储器和计算资源不会仅通过模拟死区时间而“浪费”，所以这里的延迟器能够非常高效。

图6和图7中示出了ANC结构内的两个示例位置，其被配置成分别延迟自适应ANC滤波器503的上游和下游的参考信号。在图6所示的基于以上结合图5描述的ANC系统500的一个示例ANC系统600中，延迟元件601插入到自适应ANC滤波器503的输入路径中。在图7所示的同样基于ANC系统500的另一个示例ANC系统700中，延迟元件701插入到自适应ANC滤波器503的输出路径中。

参考图8，多通道ANC系统800可以具有M≥1个输出通道和L≥1个记录通道，所述输出通道用于将M个输出信号供应给M个扬声器801(或扬声器组)，所述记录通道用于从L个传声器802(或传声器组)接收L个误差信号。一组扬声器包括一个或多个扬声器，和一组传声器包括一个或多个传声器，其中每一组都分别连接到单个通道，即，一个输出通道或一个记录通道。假定对应房间或扬声器-房间-传声器系统(布置有至少一个扬声器和至少一个传声器的房间)是线性和非时变的，并且可以通过例如其房间声学脉冲响应进行描述。ANC系统800可以使用最小均方(LMS)方案进行ANC滤波，但是可以采用任何其他自适应控制方案，诸如用在ANC系统800中的滤波后输入最小均方(FxLMS)、递归最小二乘(RLS)、或任何其他修改的LMS算法。LMS算法是一种迭代算法，用以获得最佳的最小均方(LMS)解。LMS算法的自适应方式允许在每当主路径和/或次路径的电声传递函数发生变化时重新调整ANC滤波器。

在一个示例中，单个时域参考信号x(n)在从一个噪声源(未示出)到不同位置的L个传声器802的路径上被由传递函数矩阵P(z)表示的K≥1个主路径803滤波，并在主路径803的末端(即在L个传声器802处)提供K·L个不期望的扰动信号d[n]。在ANC系统800中，控制由传递函数矩阵W(z)表示的时域自适应ANC滤波器804来修改参考信号x[n]，从而使供应给M个扬声器801并通过由传递函数矩阵S(z)表示的ML个次路径805传递和滤波的得到的M个输出信号作为信号y'[n]与扰动信号d(n)逆向匹配。ANC滤波器控制器806评估利用由传递函数矩阵表示的次传递估算滤波器807进行滤波的参考信号x[n]和来自于L个传声器802的L个误差信号e[n]以控制ANC滤波器804。在图8中，传声器802由求和节点表示，这些求和节点对来自次路径805的M·L个信号y'[n]和来自主路径803的扰动信号d[n]求和。

图9和图10中示出了ANC结构800内的两个示例位置，其被配置成分别延迟自适应ANC滤波器804的上游和下游的参考信号x[n]。在图9所示的基于以上结合图8描述的ANC系统800的一个示例ANC系统900中，延迟元件901插入到自适应ANC滤波器804的输入路径中。在图10所示的同样基于ANC系统800的另一个示例ANC系统1000中，延迟元件1001插入到自适应ANC滤波器804的输出路径中。

参考图11，示出了示例ANC系统1100，其可以与图2、图3、图4、图6、图7、图9和图10所示的ANC系统200、300、400、600、700、900和1000中的任何一个相同或相似，可以在示例车辆1101中实现。在一个示例中，ANC系统1100可以被配置成减少或消除与车辆1101相关联的不期望的声音。例如，不期望的声音可以是与例如轮胎1103相关联的道路噪声1102(在图11中以虚线箭头表示)。然而，可以将各种不期望的声音作为减少或消除的目标，诸如发动机噪声或在车辆1101之中发生或与之相关联的任何其他不期望的声音。可以通过提供至少一个参考信号的至少一个参考传感器来检测道路噪声1102。在一个示例中，所述至少一个参考传感器可以是两个加速度计1104，其可以基于轮胎1103的当前操作状况和道路噪声1102的级别的指示来生成道路噪声信号1105，该道路噪声信号用作ANC系统1100的参考信号。可以实现其他声音检测方式，诸如传声器、非声学传感器或适合于检测与车辆1101(例如轮胎1103或发动机1106)相关联的可听声音的任何其他传感器。

车辆1101可以包含各种音频/视频部件。在图11中，车辆1101被示出为包括音频系统1107，所述音频系统可以包括用于提供音频/视觉信息的各种装置，诸如AM/FM无线电、CD/DVD播放器、移动电话、导航系统、MP3播放器或个人音乐播放器界面。音频系统1107可以被嵌入在仪表板1108中，例如，设置在其中的头部单元1109中。音频系统1107还可被配置用于单声道、立体声、5声道和7声道操作、或任何其他音频输出配置。音频系统1107可以包括车辆1101中的多个扬声器。音频系统1107还可以包括其他部件，诸如一个或多个放大器(未示出)，所述一个或多个放大器可以设置在车辆1101内的各个位置，诸如行李厢1110。

在一个示例中，车辆1101可包括多个扬声器，诸如左后扬声器1111和右后扬声器1112，所述扬声器可定位在后窗台板1113之上或之内。车辆1101还可包括各自分别安装在车辆后门1116和1117内的左侧扬声器1114和右侧扬声器1115。车辆1101还可包括各自分别安装在车辆前门1120、1121内的左前扬声器1118和右前扬声器1119。车辆1101还可包括头枕扬声器1122，所述头枕扬声器定位在驾驶员座椅1125的头枕1124之内或之处。在其他示例中，车辆1101中的音频系统1107的其他配置是可能的。例如，两个或更多个扬声器可以设置在头枕1124之中或之处。附加地或可替代地，一个或多个扬声器可设置在车辆1101中的一个或多个其他头枕之中或之处。附加地或可替代地，一个或多个扬声器和/或一个或多个传声器可以靠近头枕设置，诸如在座椅、车顶内衬或立柱之中或之上。

在一个示例中，类似于图1至图10所示的系统中的扬声器104、504和801，可以使用头枕扬声器1122来传输抗噪声以减小目标空间1123中可能听到的道路噪声1102。在一个示例中，目标空间1123可以是靠近驾驶员的耳朵的区域，例如，靠近驾驶员座椅1125的头枕1124的区域。在图7中，诸如传声器1126之类的误差传感器可以设置在头枕1124之中、之处或其附近。传声器1126可以以类似于结合图1至图10描述的传声器102、502和802的方式连接到ANC系统1100。在图11中，ANC系统1100和音频系统1107连接到头枕扬声器1122，以便由音频系统1107和ANC系统1100生成的信号可以组合以驱动头枕扬声器1122并产生扬声器输出1127(表示为虚线箭头)。该扬声器输出1127可以产生为声波，使得抗噪声与目标空间1123中的道路噪声1102相消干涉。可选择车辆1101中的一个或多个其他扬声器以产生声波，所述声波包括消除声音，即抗噪声。此外，传声器1126可放置在整个车辆的一个或多个期望的目标空间中的各个位置。

如从图11可看出，ANC系统旨在产生与不期望的声音相消干涉的声音。不期望的声音可以是例如由沿着道路行驶的车辆产生的道路噪声或发动机噪声。同时，旨在产生坐在车辆中的用户认为合意的其他声音，如例如收音机上供用户欣赏的歌曲或语音。因此，ANC系统生成(例如，与生成期望的声音的音频系统结合)声音以与不期望的道路噪声相消干涉。期望的音频信号由诸如头枕扬声器1122的一个或多个扬声器接收，以在目标空间中产生期望的声音。然而，期望的声音可以被传输到参考传感器(例如，加速度计1104)和/或传输到误差传感器(例如传声器1126)，并在参考信号和/或误差信号中生成回指音频信号的且不会被消除的信号分量。

参照图12，示例性的ANC方法包括：接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号(步骤1201)，并且基于所述参考信号，产生表示所述目标空间中存在的所述不期望的声音的消除信号(步骤1202)。所述方法还包括：基于所述消除信号，产生声音以与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉(1203)；并且延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者，以减小或补偿将所述参考信号传递到所述目标空间的信号路径之间的运行时间差(步骤1204)。

本公开的实施例通常用于多个电路、电气装置和/或至少一个控制器。对所述电路、至少一个控制器和其他电气装置以及由这些中的每一个所提供的功能的所有引用并不旨在被限制为仅包含本文中示出和描述的内容。尽管可以将特定的标签分配给所公开的各种电路、控制器和其他电气装置，但是这样的标签并不旨在限制各种电路、控制器和其他电气装置的操作范围。这样的电路、控制器和其他电气装置可以基于期望的电气实现的特定类型以任何方式彼此组合和/或分离。

应认识到，本文公开的任何计算机、处理器和控制器可包括彼此协作以执行本文公开的操作的任意数量的微处理器、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)和软件。另外，所公开的任意控制器利用任意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计算机程序，其中所述非暂时性计算机可读介质被编程为执行任何数量所公开的功能。此外，本文提供的任意控制器包括壳体和位于所述壳体内的各种数量的微处理器、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))。所公开的计算机、处理器和控制器还包括基于硬件的输入和输出，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。

已经出于说明和描述的目的而呈现了对实施例的描述。可鉴于以上描述来执行对实施例的合适的修改和改变，或者可通过实践方法来获取所述合适的修改和改变。例如，除非另外指出，否则可通过合适的装置和/或装置的组合来执行所描述的方法中的一者或多者。还可按照除了在本申请中描述的次序之外的各种次序、并行地和/或同时地执行所描述的方法和相关联的动作。所描述的系统在本质上是示例性的，并且可包括附加的元件和/或省略元件。

如本申请中所使用，通过单数形式并且继以词语“一个(a或an)”叙述的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非规定此类排除。此外，对本公开的“一个实施例”或“一个示例”的提及不希望被解释为排除也并入有所叙述的特征的附加实施例的存在。术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且无意对它们的对象强加数值要求或特定位置次序。

虽然已经描述了本发明的各种实施例，但本领域的普通技术人员将明白，许多实施例和实现方式在本发明的范围内是可能的。具体地，技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。虽然已经在某些实施例和示例的背景下公开了这些技术和系统，但将理解，可使这些技术和系统超出具体公开的实施例扩展到其他实施例和/或用途以及其明显修改。

Claims

1.一种自动噪声控制系统，其包括：

参考输入路径，所述参考输入路径被配置成接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号；

有源噪声控制器，所述有源噪声控制器与所述参考输入路径可操作地耦接，并且被配置成从所述参考信号产生用于消除所述目标空间中存在的不期望的声音的消除信号；

换能器，所述换能器与所述有源噪声控制器可操作地耦接，并且被配置成基于所述消除信号来产生消除声音以与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉；以及

至少一个延迟元件，所述至少一个延迟元件插入在所述有源噪声控制器的输入路径和输出路径中的至少一个，并且被配置成延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者以减小传递所述不期望的声音的一个或多个信号路径与将所述消除声音传递到所述目标空间的一个或多个信号路径之间的运行时间差；

所述系统还包括误差传感器，所述误差传感器被配置成产生表示所述目标空间中存在的声音的误差信号；其中：

所述有源噪声控制器包括自适应滤波器和滤波器控制器；

所述自适应滤波器被配置成接收所述参考信号并且通过利用可控制的传递函数对所述参考信号进行滤波来提供所述消除信号；

所述滤波器控制器被配置成接收所述参考信号和所述误差信号，并且根据基于所述参考信号和所述误差信号的自适应控制方案来控制所述自适应滤波器的所述传递函数；

所述自适应滤波器在时域中操作，并且所述滤波器控制器在频域中操作；并且

所述滤波器控制器的所述自适应控制方案采用求和的交叉谱方案。

2.根据权利要求1所述的系统，其中次路径建模滤波器与所述有源噪声控制器可操作地耦接，以在所述有源噪声控制器接收到所述参考信号之前对所述参考信号进行预滤波，所述次路径建模滤波器具有传递函数，所述传递函数是对所述换能器与所述误差传感器之间的声学次路径的传递函数的估算。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述至少一个延迟元件是锁存器、寄存器、运行时间元件或滤波器中的一者。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个延迟元件是移位寄存器。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个延迟元件包括线性相位有限脉冲响应滤波器和全通滤波器中的至少一者。

6.一种声音降低方法，其包括：

接收与目标空间中存在的不期望的声音对应的参考信号；

基于所述参考信号，产生表示所述目标空间中存在的所述不期望的声音的消除信号；

基于所述消除信号，产生消除声音以与所述目标空间中存在的所述不期望的声音相消干涉；并且

延迟所述参考信号和所述消除信号中的至少一者，以减小传递所述不期望的声音的一个或多个信号路径与将所述消除声音传递到所述目标空间的一个或多个信号路径之间的运行时间差；

所述方法还包括：

产生表示目标空间中存在的声音的误差信号；

自适应滤波被配置为接收所述参考信号并且通过利用可控制的传递函数对所述参考信号进行滤波来提供所述消除信号；

控制所述传递函数被配置成接收所述参考信号和所述误差信号，并且根据基于所述参考信号和所述误差信号的自适应控制方案来控制所述自适应滤波的所述传递函数；

其中在时域中执行所述自适应滤波，并且在频域中执行对所述自适应滤波的所述传递函数的控制；并且

其中用于控制所述自适应滤波的所述传递函数的所述自适应控制方案采用求和的交叉谱方案。

7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：进行次路径建模滤波以在有源噪声控制器接收到所述参考信号之前对所述参考信号进行预滤波，所述次路径建模滤波基于传递函数，所述传递函数是对换能器与误差传感器之间的声学次路径的传递函数的估算，所述换能器被配置成基于所述消除信号来产生消除声音，所述误差传感器被配置成产生误差信号。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述延迟是利用锁存器、寄存器、运行时间元件或滤波器中的一者来执行的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述延迟是利用移位寄存器执行的。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述延迟是利用线性相位有限脉冲响应滤波器和全通滤波器中的至少一者来执行的。

11.一种计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在由计算机执行时使所述计算机实施如权利要求6-10中任一项所述的方法。