JPH04283798A - Noise control system - Google Patents

Noise control system

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Publication number
JPH04283798A
JPH04283798A JP3072447A JP7244791A JPH04283798A JP H04283798 A JPH04283798 A JP H04283798A JP 3072447 A JP3072447 A JP 3072447A JP 7244791 A JP7244791 A JP 7244791A JP H04283798 A JPH04283798 A JP H04283798A
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JP
Japan
Prior art keywords
transfer function
noise
residual noise
residual
noise observation
Prior art date
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Pending
Application number
JP3072447A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fukumizu
健次 福水
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US07/851,375 priority patent/US5267320A/en
Publication of JPH04283798A publication Critical patent/JPH04283798A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To form a sound elimination zone nearby the ear of a person at all times even if the head moves. CONSTITUTION:A signal process part 2 filtrates a signal observed by a noise observation part 1 so as to generate a secondary sound, which decreases sound pressure inputted to a remaining noise observation part 4, by a secondary sound source part 3. At this time, a coefficient update part 5 updates the filter coefficient of the signal process part 2. A transfer function estimation part 7, on the other hand, varies a transfer function Cj, used by the coefficient update part 5, momentarily corresponding to the motion of the residual noise observation part 4 according to the position information of the residual noise observation part 4 to update the filter coefficient of the signal process part 2 so that a square error decreases. Consequently, when the residual noise observation part 4 is used while fitted to the head of the person, the sound elimination zone can be formed nearby the ear of the person at all times even if the head moves.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、騒音に対しこれを打ち
消すような音を二次音として発生させることによって、
ある地点における騒音を減衰させる騒音制御システムに
関する。
[Industrial Field of Application] The present invention generates a secondary sound that cancels out noise.
This invention relates to a noise control system that attenuates noise at a certain point.

【0002】0002

【従来の技術】従来、例えば、文献「アクティブ・ノイ
ズ・コントロール・チェアの実現  電気情報通信学会
  研究会報告  EA90−2」には、騒音に対しこ
れを打ち消すような音を二次音として発生させて騒音を
制御する騒音制御システムが開示されている。図4はこ
の種の従来の騒音制御システムの構成例を示す図である
。図4の騒音制御システムには、騒音発生源50の地点
において騒音の原因信号を観測し電気信号x(n)に変
換するマイクロホン等の騒音観測部51と、騒音観測部
51で得られた電気信号x(n)に対して適切なデジタ
ルフィルタにより信号処理を施す信号処理部52と、信
号処理部52により信号処理された結果の信号s(n)
に応じた二次音を発生するスピーカ等の二次音源部53
と、騒音を除去したい地点に配置され、騒音発生源50
から伝播した騒音y(n)と二次音源部53から伝播し
た制御音としての二次音とが合わさって残騒音として入
力し、その音圧を電気信号に変換し出力信号e(n)と
して出力するマイクロホン等の残騒音観測部54と、残
騒音観測部54からの出力信号e(n)に基づき信号処
理部52におけるデジタルフィルタのフィルタ係数を更
新する係数更新部55とが設けられており、残騒音観測
部54からの出力信号e(n)に基づき信号処理部52
のフィルタ係数を更新して出力信号e(n)が零となる
ような適切な信号処理がなされることにより、残騒音観
測部54が配置された地点の近傍での騒音を除去するよ
うになっている。なお、上記の各信号において、nは時
刻を表わしている。
[Prior Art] For example, in the document ``Realization of Active Noise Control Chair, Report of Institute of Electrical Information and Communication Engineers Study Group EA90-2,'' for example, a sound that cancels out noise is generated as a secondary sound. A noise control system for controlling noise is disclosed. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of this type of conventional noise control system. The noise control system in FIG. 4 includes a noise observation unit 51 such as a microphone that observes a noise-causing signal at a noise source 50 and converts it into an electrical signal x(n), and an electric signal obtained by the noise observation unit 51. A signal processing unit 52 that performs signal processing on the signal x(n) using an appropriate digital filter, and a signal s(n) as a result of signal processing by the signal processing unit 52.
A secondary sound source unit 53 such as a speaker that generates secondary sound according to the
is placed at the point where you want to remove the noise, and the noise source 50
The noise y(n) propagated from the secondary sound source section 53 and the secondary sound as control sound propagated from the secondary sound source section 53 are combined and input as residual noise, and the sound pressure is converted into an electrical signal and output signal e(n). A residual noise observation section 54 such as a microphone to output, and a coefficient updating section 55 that updates the filter coefficient of the digital filter in the signal processing section 52 based on the output signal e(n) from the residual noise observation section 54 are provided. , the signal processing unit 52 based on the output signal e(n) from the residual noise observation unit 54.
By updating the filter coefficients of the signal and performing appropriate signal processing such that the output signal e(n) becomes zero, noise in the vicinity of the point where the residual noise observation unit 54 is placed can be removed. ing. Note that in each of the above signals, n represents time.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の騒音制御システムでは、出力信号e(n)が零とな
るような制御を行なうのに、係数更新部55においては
LMS(Least Mean square)アルゴ
リズム,すなわち最小二乗誤差法による係数更新のアル
ゴリズムが良く用いられている。すなわち、図4のシス
テム構成では、時刻nにおける残騒音観測部54からの
出力信号e(n)は、次式により表わされる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional noise control system described above, although control is performed such that the output signal e(n) becomes zero, the coefficient updating section 55 uses LMS (Least Mean Square). An algorithm that updates coefficients using the least squares error method is often used. That is, in the system configuration of FIG. 4, the output signal e(n) from the residual noise observation unit 54 at time n is expressed by the following equation.

【0004】0004

【数1】[Math 1]

【0005】ここで、Cjは二次音源部53と残騒音観
測部54との間の伝達関数であり、s(n−j)と伝達
関数Cjとのコンボルーションが残騒音観測部54に入
力する二次音信号となる。また、wi(n)は信号処理
部52におけるデジタルフィルタのフィルタ係数であっ
て、LMSアルゴリズムでは、wi(n)を各サンプル
ごとに更新する適応信号処理がなされる。
[0005] Here, Cj is a transfer function between the secondary sound source section 53 and the residual noise observation section 54, and the convolution of s(n-j) and the transfer function Cj is input to the residual noise observation section 54. This becomes a secondary sound signal. Further, wi(n) is a filter coefficient of a digital filter in the signal processing unit 52, and in the LMS algorithm, adaptive signal processing is performed to update wi(n) for each sample.

【0006】すなわち、係数更新部55におけるLMS
アルゴリズムでは、出力信号e(n)の二乗誤差σ(n
),すなわち{e(n)}2が時刻nとともに小さくな
るように、フィルタ係数wiを各サンプルごとに更新す
るようになっている。より具体的には、数1において、
e(n)を二乗すると、wiに関する二次式となるので
、LMSアルゴリズムでは、二乗誤差σ(n)をwiに
関する二次式として見たときに、次式の二次曲面Zを下
っていくように、フィルタ係数wiをサンプルごとに更
新するようにしている。
[0006] That is, the LMS in the coefficient update section 55
In the algorithm, the squared error σ(n
), that is, {e(n)}2, decreases with time n, so that the filter coefficient wi is updated for each sample. More specifically, in equation 1,
When e(n) is squared, it becomes a quadratic equation related to wi, so in the LMS algorithm, when the squared error σ(n) is viewed as a quadratic equation related to wi, it goes down the quadratic surface Z of the following equation. Thus, the filter coefficient wi is updated for each sample.

【0007】[0007]

【数2】[Math 2]

【0008】いまの場合、時刻(n+1)におけるフィ
ルタの係数wi(n+1)は、収束係数をαとして次式
で与えられる。
In this case, the coefficient wi(n+1) of the filter at time (n+1) is given by the following equation, where α is the convergence coefficient.

【0009】[0009]

【数3】[Math 3]

【0010】数3からわかるように、wi(n)を更新
するためには、二次音源部53と残騒音観測部54との
間の伝達関数Cjが計算上必要となる。この伝達関数C
jとしては、システム同定手法により事前に測定してお
いたものが一般に用いられ、上述のLMSアルゴリズム
を適用して所定の消音効果を得るためには、一旦測定さ
れて設定された伝達関数Cjをシステム稼動中にも変化
しないようにしておく必要がある。すなわち、従来の騒
音制御システムでは、一旦設定された伝達関数Cjが変
わらないよう、二次音源部53と残騒音観測部54の位
置を固定しておく必要があった。しかしながら、騒音を
除去したい地点が例えば所定の作業等をしている人間の
耳付近であり、人間の耳付近にマイクロホン等の残騒音
観測部54を装着して用いる場合、人間の頭が動くと、
これに伴なって残騒音観測部54も移動してしまう。こ
のときには、伝達関数Cjが変化してしまいLMSアル
ゴリズムが有効に働かず、この結果、σ(n)が減少す
る方向にwi(n)が更新されるとは限らなくなり、消
音効果が得られなくなる場合があった。
As can be seen from Equation 3, in order to update wi(n), a transfer function Cj between the secondary sound source section 53 and the residual noise observation section 54 is required for calculation. This transfer function C
Generally, j is measured in advance using a system identification method, and in order to apply the above-mentioned LMS algorithm to obtain a predetermined silencing effect, the transfer function Cj that has been measured and set must be It is necessary to ensure that it does not change even while the system is running. That is, in the conventional noise control system, it is necessary to fix the positions of the secondary sound source section 53 and the residual noise observation section 54 so that the once set transfer function Cj does not change. However, if the point from which noise is to be removed is, for example, near the ears of a person doing a predetermined task, and the residual noise observation section 54, such as a microphone, is attached near the ears of the person, if the person's head moves. ,
Along with this, the residual noise observation section 54 also moves. At this time, the transfer function Cj changes and the LMS algorithm does not work effectively, and as a result, wi(n) is not necessarily updated in the direction in which σ(n) decreases, making it impossible to obtain a noise reduction effect. There was a case.

【0011】このように従来の騒音制御システムでは、
一旦固定された残騒音観測部54の位置でしか有効に消
音することができず、残騒音観測部54の位置が移動す
ると、その残騒音観測部54の位置では、消音効果が得
られなくなる場合があるという問題があった。
[0011] As described above, in the conventional noise control system,
Cases in which the sound can be effectively silenced only at the once fixed position of the residual noise observation unit 54, and if the position of the residual noise observation unit 54 moves, the noise reduction effect cannot be obtained at that position of the residual noise observation unit 54. There was a problem that there was.

【0012】本発明は、例えば人間の耳付近で消音させ
ようとする場合、頭が動いても人間の耳付近に常に消音
ゾーンを形成することが可能な騒音制御システムを提供
することを目的としている。
[0012] The present invention aims to provide a noise control system that can always form a silencing zone near the human ear even if the head moves, when trying to mute the sound near the human ear. There is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、騒音発生源における騒音を観測する騒音観
測手段と、騒音観測手段で得られた信号に対して所定の
フィルタリング処理を施す信号処理手段と、信号処理手
段で信号処理された結果の信号に応じた二次音を発生す
る二次音源手段と、騒音を除去したい地点に配置され、
騒音発生源から伝播した騒音と二次音源部から伝播した
制御音としての二次音とが合わさって残騒音として入力
するときに該残騒音を観測する残騒音観測手段と、残騒
音観測手段によって観測された残騒音に基づき前記信号
処理手段におけるフィルタ係数を更新する係数更新手段
と、残騒音観測手段の位置情報を検出する位置検出手段
と、残騒音観測手段の位置情報に応じ、二次音源手段と
残騒音観測手段との間の伝達関数を求めて係数更新手段
に与える伝達関数処理手段とを有し、前記係数更新手段
は、フィルタ係数を更新する際に必要な伝達関数として
、前記伝達関数処理手段から送られた伝達関数を用いる
ようになっていることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a noise observation means for observing noise at a noise generation source, and a predetermined filtering process for a signal obtained by the noise observation means. a signal processing means; a secondary sound source means for generating a secondary sound according to a signal resulting from signal processing by the signal processing means; and a secondary sound source means arranged at a point where noise is to be removed;
residual noise observation means for observing residual noise when noise propagated from the noise source and secondary sound as control sound propagated from the secondary sound source are combined and input as residual noise; coefficient updating means for updating the filter coefficients in the signal processing means based on the observed residual noise; a position detection means for detecting position information of the residual noise observation means; and a secondary sound source according to the position information of the residual noise observation means. transfer function processing means for determining a transfer function between the means and the residual noise observation means and providing it to the coefficient updating means; It is characterized in that it uses a transfer function sent from a function processing means.

【0014】また、前記伝達関数処理手段は、残騒音観
測手段の位置情報が送られたときに該位置情報を基に伝
達関数を推定し、推定した伝達関数を係数更新手段に与
えるようになっていることを特徴としている。
Further, the transfer function processing means estimates a transfer function based on the position information when the position information of the residual noise observation means is sent, and provides the estimated transfer function to the coefficient updating means. It is characterized by

【0015】また、前記伝達関数処理手段は、残騒音観
測手段の種々の位置において予め測定された各位置ごと
の伝達関数を保持する伝達関数保持手段と、位置検出手
段で検出された位置情報に対応した伝達関数を伝達関数
保持手段から読出し、係数更新手段に与える伝達関数更
新手段とを備えていることを特徴としている。
Further, the transfer function processing means includes a transfer function holding means for holding transfer functions for each position measured in advance at various positions of the residual noise observation means, and position information detected by the position detection means. The present invention is characterized by comprising transfer function updating means for reading a corresponding transfer function from the transfer function holding means and applying it to the coefficient updating means.

【0016】[0016]

【作用】上記のような騒音制御システムでは、騒音を除
去したい地点に残騒音観測手段を配置し、これに騒音発
生源から伝播した騒音と二次音源手段から伝播した二次
音とが合わさった残騒音を入力させる。二次音は、騒音
を打ち消すような制御音として入力し、従って、信号処
理手段では、残騒音が小さくなる方向に、騒音観測手段
で得られた信号に所定のフィルタ処理を施し、これを二
次音源手段に与える。この際に、係数更新手段は、残騒
音の観測結果に基づき残騒音が小さくなるようにフィル
タ係数を更新する。ところで、この更新処理には、二次
音源手段と残騒音観測手段との間の伝達関数が含まれる
が、この伝達関数は、位置検出手段,伝達関数処理手段
によって残騒音観測手段の位置が移動するとそれに応じ
たものに変更されるので、フィルタ係数を常に最適に更
新できる。
[Operation] In the noise control system as described above, a residual noise observation means is placed at the point where noise is to be removed, and the noise propagated from the noise source and the secondary sound propagated from the secondary sound source are combined with this. Allow residual noise to be input. The secondary sound is input as a control sound that cancels out the noise. Therefore, the signal processing means performs a predetermined filtering process on the signal obtained by the noise observation means in a direction that reduces the residual noise. Give it to the next sound source means. At this time, the coefficient updating means updates the filter coefficients based on the observation results of the residual noise so that the residual noise becomes smaller. By the way, this update process includes a transfer function between the secondary sound source means and the residual noise observation means, and this transfer function is determined by the position of the residual noise observation means being moved by the position detection means and the transfer function processing means. Then, the filter coefficients are changed accordingly, so the filter coefficients can always be updated optimally.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明に係る騒音制御システムの第1の一
実施例の構成図である。図1を参照すると、この第1の
実施例の騒音制御システムには、騒音発生源50の地点
において騒音の原因信号を観測し電気信号x(n)に変
換するマイクロホン等の騒音観測部1と、騒音観測部1
で得られた電気信号x(n)に対して適切なデジタルフ
ィルタにより信号処理を施す信号処理部2と、信号処理
部2により信号処理された結果の信号s(n)に応じた
二次音を発生するスピーカ等の二次音源部3と、騒音を
除去したい地点に配置され、騒音発生源50から伝播し
た騒音y(n)と二次音源部3から伝播した制御音とし
ての二次音とが合わさった残騒音としての音圧を電気信
号に変換し出力信号e(n)として出力するマイクロホ
ン等の残騒音観測部4と、残騒音観測部4からの出力信
号e(n)に基づき信号処理部2におけるデジタルフィ
ルタのフィルタ係数を更新する係数更新部5と、残騒音
観測部4の位置を検出する位置検出部6と、位置検出部
6で検出された残騒音観測部4の位置に基づき二次音源
部3と残騒音観測部4との間の伝達関数を推定し係数更
新部5に与える伝達関数推定部7とが設けられている。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a noise control system according to the present invention. Referring to FIG. 1, the noise control system of the first embodiment includes a noise observation section 1 such as a microphone that observes a noise-causing signal at a noise source 50 and converts it into an electrical signal x(n). , noise observation section 1
A signal processing section 2 performs signal processing on the electrical signal x(n) obtained by using an appropriate digital filter, and a secondary sound corresponding to the signal s(n) as a result of signal processing by the signal processing section 2. A secondary sound source unit 3 such as a speaker that generates noise, noise y(n) propagated from the noise generation source 50 and a secondary sound as a control sound propagated from the secondary sound source unit 3 is placed at a point where the noise is to be removed. Based on the residual noise observation unit 4 such as a microphone that converts the sound pressure as residual noise into an electrical signal and outputs it as an output signal e(n), and the output signal e(n) from the residual noise observation unit 4. A coefficient updating unit 5 that updates the filter coefficients of the digital filter in the signal processing unit 2; a position detection unit 6 that detects the position of the residual noise observation unit 4; and a position of the residual noise observation unit 4 detected by the position detection unit 6. A transfer function estimating section 7 is provided which estimates a transfer function between the secondary sound source section 3 and the residual noise observation section 4 based on the equation, and provides the estimated transfer function to the coefficient updating section 5.

【0018】なお、騒音観測部1としては、機械等から
発生している音波を検知しこれを電気信号に変換するセ
ンサが用いられたり、あるいは騒音発生源50からの騒
音がモータの回転に伴なうものである場合には、騒音観
測部1としては、例えば、モータの回転数をそのまま電
気的な周波数とする電気信号x(n)に変換するものが
用いられたり、あるいは、機械の振動によって騒音が発
生している場合には、騒音観測部1としては、振動を電
気信号x(n)に変換する振動ピックアップ等が用いら
れる。
As the noise observation unit 1, a sensor that detects sound waves generated from a machine or the like and converts them into electrical signals may be used, or a sensor that detects sound waves generated from a machine or the like and converts them into electrical signals, or a sensor that detects sound waves generated from a machine or the like and converts the sound waves into electrical signals, or a sensor that detects sound waves generated from a machine or the like and converts them into electrical signals, or a sensor that detects sound waves generated from a machine etc. In such a case, the noise observation unit 1 may be one that converts the rotational speed of a motor directly into an electrical signal x(n) that has an electrical frequency, or When noise is generated by the noise, a vibration pickup or the like that converts the vibration into an electric signal x(n) is used as the noise observation unit 1.

【0019】また、信号処理部2は、残騒音観測部4に
入力する音圧が小さくなるように騒音観測部1で観測さ
れた信号x(n)をフィルタリング処理するようになっ
ており、係数更新部5は、信号処理部2のフィルタ係数
を例えばLMSアルゴリズム,すなわち最小二乗誤差法
による係数更新のアルゴリズムで更新するようになって
いる。
Further, the signal processing unit 2 is configured to filter the signal x(n) observed by the noise observation unit 1 so that the sound pressure input to the residual noise observation unit 4 is reduced, and the coefficient The updating section 5 updates the filter coefficients of the signal processing section 2 using, for example, an LMS algorithm, that is, a coefficient updating algorithm using the least square error method.

【0020】また位置検出部6は、残騒音観測部4の位
置を検出するのであるが、このためには、例えば、位置
情報として最も重要な二次音源部3からの距離を測定し
、二次音源部3に対する残騒音観測部4の相対的な位置
を検出するようになっている。残騒音観測部4の位置と
して、二次音源部3に対する相対的な位置を検出する場
合、位置検出部6は、例えば、二次音源部3に取付けら
れた超音波発生装置9と、残騒音観測部4に取付けられ
た超音波センサ10とを有し、各離散時刻ごとに超音波
発生装置9からバースト波などを発生させて、それが超
音波センサ10に届くまでの時間を常に測定し、測定し
た時間から残騒音観測部4と二次音源部3との間の距離
を算出し、これにより残騒音観測部4の位置を検出する
ようになっている。
The position detecting unit 6 also detects the position of the residual noise observing unit 4. For this purpose, for example, it measures the distance from the secondary sound source unit 3, which is the most important position information, and The relative position of the residual noise observation section 4 with respect to the next sound source section 3 is detected. When detecting the position of the residual noise observation unit 4 relative to the secondary sound source unit 3, the position detection unit 6, for example, It has an ultrasonic sensor 10 attached to the observation part 4, and generates a burst wave etc. from the ultrasonic generator 9 at each discrete time and constantly measures the time until it reaches the ultrasonic sensor 10. The distance between the residual noise observation section 4 and the secondary sound source section 3 is calculated from the measured time, and the position of the residual noise observation section 4 is thereby detected.

【0021】また、伝達関数推定部7は、位置検出部6
において残騒音観測部4の位置が二次音源部3との間の
距離として検出される場合には、この距離に基づき、伝
達関数を推定するようになっている。
[0021] Furthermore, the transfer function estimating unit 7 includes a position detecting unit 6
When the position of the residual noise observation section 4 is detected as the distance from the secondary sound source section 3, the transfer function is estimated based on this distance.

【0022】次にこのような構成の騒音制御システムの
処理動作について説明する。この第1の実施例では、位
置検出部6において検出された残騒音観測部4の位置情
報を基に、伝達関数推定部7では、残騒音観測部4の動
きに応じて係数更新部5で使用する伝達関数Cjを時々
刻々変化させ、これにより、信号処理部2におけるフィ
ルタ係数wi(n)を二乗誤差σ(n)が減少する方向
に更新させる。
Next, the processing operation of the noise control system having such a configuration will be explained. In this first embodiment, based on the position information of the residual noise observation unit 4 detected by the position detection unit 6, the transfer function estimation unit 7 updates the coefficient update unit 5 according to the movement of the residual noise observation unit 4. The transfer function Cj to be used is changed from moment to moment, thereby updating the filter coefficient wi(n) in the signal processing section 2 in a direction that reduces the square error σ(n).

【0023】より詳しくは、システム稼動前に、残騒音
観測部4を初期位置に位置決めしておき、このときの二
次音源部3と残騒音観測部4との間の距離をL0として
初期設定し、その位置における伝達関数C0を予め測定
しておく。システム稼動時には、位置検出部6は、時刻
nにおける残騒音観測部4の位置を二次音源部3との間
の距離L(n)として検出する。この場合、伝達関数推
定部7では、距離,伝達関数の初期値L0,C0と、位
置検出部6で検出された距離L(n)とを基に、以下の
数式によりその時刻nにおける伝達関数Cj(n)を推
定する。
More specifically, before system operation, the residual noise observation section 4 is positioned at the initial position, and the distance between the secondary sound source section 3 and the residual noise observation section 4 at this time is initially set as L0. Then, the transfer function C0 at that position is measured in advance. When the system is in operation, the position detection unit 6 detects the position of the residual noise observation unit 4 at time n as the distance L(n) from the secondary sound source unit 3. In this case, the transfer function estimation unit 7 calculates the transfer function at time n using the following formula based on the initial values L0 and C0 of the distance and transfer function, and the distance L(n) detected by the position detection unit 6. Estimate Cj(n).

【0024】[0024]

【数4】[Math 4]

【0025】ここで、sfはサンプリング周波数,vs
は音速である。数4は、二次音源部3と残騒音観測部4
との間で直接音によって主に音波の伝播がなされるとい
う仮定の下に伝達関数Cj(n)を推定したものであり
、二次音源部3と残騒音観測部4とが比較的接近してい
て反射の影響がそれ程大きくないときには、伝達関数C
j(n)は数4の推定によって十分良好な近似が得られ
る。なお、数4において、係数(L0/L(n))は、
球面波の音波の強さが音源からの距離に反比例するとい
う物理的事実から求めたものであり、またdは、距離の
分だけ遅延が大きくなるという事実に基づくものである
[0025] Here, sf is the sampling frequency, vs
is the speed of sound. Equation 4 represents the secondary sound source section 3 and the residual noise observation section 4.
The transfer function Cj(n) is estimated based on the assumption that sound waves are mainly propagated by direct sound between the secondary sound source section 3 and the residual noise observation section 4. When the influence of reflection is not so large, the transfer function C
A sufficiently good approximation of j(n) can be obtained by estimating equation 4. In addition, in Equation 4, the coefficient (L0/L(n)) is
This is determined from the physical fact that the strength of a spherical sound wave is inversely proportional to the distance from the sound source, and d is based on the fact that the delay increases with distance.

【0026】伝達関数推定部7で数4により時刻nにお
ける伝達関数Cj(n)が推定されると、推定された伝
達関数Cj(n)は、係数更新部5に送られる。係数更
新部5では、時刻nにおけるフィルタ係数wi(n)を
数3により,すなわちLMSアルゴリズムにより更新す
るが、この際に係数更新部5は、固定された伝達関数C
jのかわりに、伝達関数推定部7で推定されたCj(n
)を用いてフィルタ係数wi(n)を更新する。
When the transfer function estimator 7 estimates the transfer function Cj(n) at time n using Equation 4, the estimated transfer function Cj(n) is sent to the coefficient updater 5. The coefficient update unit 5 updates the filter coefficient wi(n) at time n using Equation 3, that is, using the LMS algorithm.
Cj(n
) is used to update the filter coefficient wi(n).

【0027】このように、第1の実施例では、係数更新
部5における係数更新処理に二次音源部3と残騒音観測
部4との間の伝達関数が含まれるが、伝達関数として固
定したものを用いずに、残騒音観測部4の位置の変化に
応じて推定された伝達関数を用いることにより、LMS
アルゴリズムを有効に働かせ、数2の二乗誤差σ(n)
が減少する方向にフィルタ係数wi(n)を常に最適に
更新することができる。
As described above, in the first embodiment, the coefficient updating process in the coefficient updating section 5 includes the transfer function between the secondary sound source section 3 and the residual noise observation section 4, but the transfer function is fixed as the transfer function. By using the transfer function estimated according to the change in the position of the residual noise observation unit 4, the LMS
By making the algorithm work effectively, the squared error σ(n) of equation 2
The filter coefficient wi(n) can always be optimally updated in the direction that decreases the filter coefficient wi(n).

【0028】図2は本発明に係る騒音制御システムの第
2の実施例の構成図である。なお、図2において図1と
同様の箇所には同じ符号を付している。この第2の実施
例では、第1の実施例の伝達関数推定部7のかわりに、
伝達関数保持部11と、伝達関数更新部12とが設けら
れている。
FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of the noise control system according to the present invention. Note that in FIG. 2, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. In this second embodiment, instead of the transfer function estimation unit 7 of the first embodiment,
A transfer function holding section 11 and a transfer function updating section 12 are provided.

【0029】伝達関数保持部11には、残騒音観測部4
を種々の位置に位置決めしたときのそれぞれの位置での
伝達関数が予め測定されて保持されるようになっている
The transfer function holding unit 11 includes a residual noise observation unit 4
The transfer function at each position when the is positioned at various positions is measured in advance and stored.

【0030】また、伝達関数更新部12は、位置検出部
6で検出された残騒音観測部4の位置における伝達関数
を伝達関数保持部11から読出し、係数更新部5に与え
るようになっている。
Further, the transfer function updating section 12 reads the transfer function at the position of the residual noise observation section 4 detected by the position detecting section 6 from the transfer function holding section 11 and provides it to the coefficient updating section 5. .

【0031】このような構成では、システムが騒音制御
動作,すなわち消音動作を開始する前に、例えば、騒音
制御したい空間を適当な格子間隔で切出し、格子点毎に
残騒音観測部4を設置して、二次音源部3から各残騒音
観測部4までの伝達関数を各残騒音観測部4ごとに予め
測定する。二次音源部3から各残騒音観測部4までの距
離がそれぞれL1,L2,…,Lmであるとすると、上
記の測定によって、各距離それぞれL1,L2,…,L
mに対応した伝達関数C(1),C(2),…,C(m
)が予め求められ、これらを伝達関数保持部11に図3
のように保持しておく。
In such a configuration, before the system starts the noise control operation, that is, the silencing operation, for example, the space where the noise is to be controlled is cut out at appropriate grid intervals, and the residual noise observation unit 4 is installed at each grid point. Then, the transfer function from the secondary sound source section 3 to each residual noise observation section 4 is measured in advance for each residual noise observation section 4. Assuming that the distances from the secondary sound source section 3 to each of the residual noise observation sections 4 are L1, L2,..., Lm, the above measurements determine that each distance is L1, L2,..., Lm, respectively.
The transfer functions C(1), C(2), ..., C(m
) are obtained in advance, and these are stored in the transfer function holding unit 11 as shown in FIG.
Keep it like this.

【0032】しかる後、システムが騒音制御動作を開始
し、時刻nにおいて位置検出部6から残騒音観測部4の
位置情報が例えば二次音源部3との間の距離L(n)と
して伝達関数更新部12に与えられると、伝達関数更新
部12は、伝達関数保持部11に保持されている距離の
うちで、この距離L(n)に一番近い距離がどれである
かを検索し、その距離に対応した伝達関数を伝達関数保
持部11から読出す。例えば、位置検出部6から送られ
た距離L(n)がL1とL2の間にあり、L2の方に近
い場合には、L2に対応した伝達関数C(2)を読出し
、これを係数更新部5に与える。
After that, the system starts the noise control operation, and at time n, the position information of the residual noise observation unit 4 is transmitted from the position detection unit 6 to the transfer function as the distance L(n) from the secondary sound source unit 3, for example. When given to the update unit 12, the transfer function update unit 12 searches which distance is the closest to this distance L(n) among the distances held in the transfer function holding unit 11, A transfer function corresponding to the distance is read from the transfer function holding unit 11. For example, if the distance L(n) sent from the position detection unit 6 is between L1 and L2 and closer to L2, the transfer function C(2) corresponding to L2 is read and the coefficient is updated. Part 5 is given.

【0033】また、残騒音観測部4が動き、次の時刻(
n+1)において、位置検出部6からの位置情報,すな
わち距離L(n+1)が例えばL1の方に近くなった場
合には、伝達関数更新部12は、次の時刻(n+1)に
は、L1に対応した伝達関数C(1)を伝達関数保持部
11から読出し、これを係数更新部5に与える。
[0033] Also, the residual noise observation unit 4 moves and the next time (
n+1), if the position information from the position detection unit 6, that is, the distance L(n+1), becomes closer to L1, for example, the transfer function update unit 12 changes the position information to L1 at the next time (n+1). The corresponding transfer function C(1) is read from the transfer function holding section 11 and given to the coefficient updating section 5.

【0034】係数更新部5では、フィルタ係数wi(n
)を数3により,すなわちLMSアルゴリズムにより更
新するが、この際に、係数更新部5は、固定された伝達
関数Cjのかわりに、伝達関数更新部12で更新された
Cj(n)を用いてフィルタ係数wi(n)を更新する
In the coefficient updating unit 5, the filter coefficient wi(n
) is updated by equation 3, that is, by the LMS algorithm, but at this time, the coefficient update unit 5 uses Cj(n) updated by the transfer function update unit 12 instead of the fixed transfer function Cj. Update filter coefficients wi(n).

【0035】このように、第2の実施例においても、伝
達関数として固定したものを用いずに、残騒音観測部4
の位置の変化に応じて更新された伝達関数を用いること
により、LMSアルゴリズムを有効に働かせ、数2の二
乗誤差が減少する方向にフィルタ係数wi(n)を常に
最適に更新することができる。
In this way, in the second embodiment as well, the residual noise observation section 4 does not use a fixed transfer function.
By using a transfer function that is updated according to a change in the position of , the LMS algorithm can be made to work effectively, and the filter coefficients wi(n) can always be optimally updated in a direction that reduces the squared error of Equation 2.

【0036】上述の各実施例では、システム稼動中に伝
達関数が変化しても常に出力信号e(n)が減少する方
向にフィルタ係数wが更新される。これにより、人間の
耳付近で消音させるため人間の耳付近に残騒音観測部4
を装着したときに、人間の頭が作業に応じて稼動し、こ
れに伴なって残騒音観測部4が移動したとしても、その
移動に追従して出力信号e(n)が減少する方向にフィ
ルタ係数wi(n)が更新されるので、常に耳の付近に
消音ゾーンを形成することが可能となる。
In each of the embodiments described above, even if the transfer function changes during system operation, the filter coefficient w is always updated in a direction that reduces the output signal e(n). This allows the residual noise observation unit 4 to be placed near the human ear in order to muffle the sound near the human ear.
Even if a person's head moves in accordance with the task and the residual noise observation section 4 moves accordingly, the output signal e(n) will follow the movement and decrease in the direction. Since the filter coefficient wi(n) is updated, it is possible to always form a muffling zone near the ear.

【0037】なお、上述の各実施例では、説明を簡単に
するために、騒音発生源を1箇所とし、二次音源部3,
残騒音観測部4をそれぞれ1個づつとしたが、騒音発生
源,二次音源部,または残騒音観測部を複数設ける場合
にも、本発明を同様にして適用することができる。
In each of the above-described embodiments, in order to simplify the explanation, there is only one noise source, and the secondary sound source section 3,
Although one residual noise observation section 4 is provided, the present invention can be applied in the same manner even when a plurality of noise generation sources, secondary sound source sections, or residual noise observation sections are provided.

【0038】また、位置検出部6においては、具体的に
は、複数の超音波発生装置9を用いるのが良い。例えば
、4個の超音波発生装置9を用いる。この個数は、3次
元空間内で各点からの距離が決まれば空間内の位置が一
意的に決定される最小限の個数である。なお、3点あれ
ば、空間内で許される位置は2点に絞られるので、実用
上は3点でも構わない場合も多い。4個の各超音波発生
装置9から、それぞれ相異なる周波数の超音波を発生さ
せ、残騒音観測部4に取付けられた超音波センサ10が
これらの超音波を受け取る。各周波数の音がどれだけの
時間で到達したかを計測することによって、各超音波発
生装置9から残騒音観測部4までの距離が求まる。3次
元空間内で4点からの距離が決まると位置が決定される
ので、この仕方により残騒音観測部4の位置を知ること
ができる。
Further, in the position detecting section 6, specifically, it is preferable to use a plurality of ultrasonic generators 9. For example, four ultrasonic generators 9 are used. This number is the minimum number at which the position in the space can be uniquely determined once the distance from each point in the three-dimensional space is determined. Note that if there are three points, the number of positions allowed in space is narrowed down to two, so in practice, three points are often sufficient. Each of the four ultrasonic generators 9 generates ultrasonic waves of different frequencies, and the ultrasonic sensor 10 attached to the residual noise observation section 4 receives these ultrasonic waves. By measuring how long it takes the sound of each frequency to arrive, the distance from each ultrasonic generator 9 to the residual noise observation section 4 can be determined. Since the position is determined when the distance from the four points in the three-dimensional space is determined, the position of the residual noise observation section 4 can be known in this way.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
係数更新手段における係数更新処理に二次音源手段と残
騒音観測手段との間の伝達関数が含まれる場合であって
も、残騒音観測手段の位置情報を検出し、この位置情報
に応じて伝達関数を更新するようにしているので、係数
を常に最適に更新することができ、残騒音観測手段が例
えば人間の耳付近に取付けられ、人間の頭の動きに伴な
って残騒音観測手段が移動したとしても、残騒音観測手
段,すなわち人間の耳付近に常に消音ゾーンを形成する
ことができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
Even if the coefficient updating process in the coefficient updating means includes a transfer function between the secondary sound source means and the residual noise observation means, the position information of the residual noise observation means is detected and transmitted according to this position information. Since the function is updated, the coefficients can be updated optimally at all times. For example, the residual noise observation means can be attached near a person's ear, and the residual noise observation means can be moved as the person's head moves. Even so, it is possible to always form a silencing zone near the residual noise observation means, that is, the human ears.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係る騒音制御システムの第1の実施例
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a noise control system according to the present invention.

【図2】本発明に係る騒音制御システムの第2の実施例
の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the noise control system according to the present invention.

【図3】伝達関数保持部の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a transfer function holding unit.

【図4】従来の騒音制御システムの構成例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional noise control system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1      騒音観測部 2      信号処理部 3      二次音源部 4      残騒音観測部 5      係数更新部 6      位置検出部 7      伝達関数推定部 11    伝達関数保持部 12    伝達関数更新部 1 Noise Observation Department 2 Signal processing section 3 Secondary sound source section 4 Residual noise observation department 5 Coefficient update section 6 Position detection section 7 Transfer function estimation section 11 Transfer function holding unit 12 Transfer function update section

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  騒音発生源における騒音を観測する騒
音観測手段と、騒音観測手段で得られた信号に対して所
定のフィルタリング処理を施す信号処理手段と、信号処
理手段で信号処理された結果の信号に応じた二次音を発
生する二次音源手段と、騒音を除去したい地点に配置さ
れ、騒音発生源から伝播した騒音と二次音源部から伝播
した制御音としての二次音とが合わさって残騒音として
入力するときに該残騒音を観測する残騒音観測手段と、
残騒音観測手段によって観測された残騒音に基づき前記
信号処理手段におけるフィルタ係数を更新する係数更新
手段と、残騒音観測手段の位置情報を検出する位置検出
手段と、残騒音観測手段の位置情報に応じ、二次音源手
段と残騒音観測手段との間の伝達関数を求めて係数更新
手段に与える伝達関数処理手段とを有し、前記係数更新
手段は、フィルタ係数を更新する際に必要な伝達関数と
して、前記伝達関数処理手段から送られた伝達関数を用
いるようになっていることを特徴とする騒音制御システ
ム。
Claim 1: A noise observation means for observing noise at a noise generation source; a signal processing means for performing a predetermined filtering process on a signal obtained by the noise observation means; A secondary sound source means that generates a secondary sound according to a signal is placed at a point where noise is to be removed, and the noise propagated from the noise source and the secondary sound as a control sound propagated from the secondary sound source are combined. residual noise observation means for observing residual noise when inputting it as residual noise;
coefficient updating means for updating a filter coefficient in the signal processing means based on the residual noise observed by the residual noise observation means; a position detection means for detecting position information of the residual noise observation means; and a position detection means for detecting position information of the residual noise observation means. and transfer function processing means for determining a transfer function between the secondary sound source means and the residual noise observation means and providing it to the coefficient updating means, and the coefficient updating means performs the transfer function necessary for updating the filter coefficients. A noise control system characterized in that a transfer function sent from the transfer function processing means is used as the function.
【請求項2】  請求項1記載の騒音制御システムにお
いて、前記伝達関数処理手段は、残騒音観測手段の位置
情報が送られたときに該位置情報を基に伝達関数を推定
し、推定した伝達関数を係数更新手段に与えるようにな
っていることを特徴とする騒音制御システム。
2. The noise control system according to claim 1, wherein the transfer function processing means estimates the transfer function based on the position information when the position information of the residual noise observation means is sent, and calculates the estimated transfer function. A noise control system characterized in that a function is given to a coefficient updating means.
【請求項3】  請求項1記載の騒音制御システムにお
いて、前記伝達関数処理手段は、残騒音観測手段の種々
の位置において予め測定された各位置ごとの伝達関数を
保持する伝達関数保持手段と、位置検出手段で検出され
た位置情報に対応した伝達関数を伝達関数保持手段から
読出し、係数更新手段に与える伝達関数更新手段とを備
えていることを特徴とする騒音制御システム。
3. The noise control system according to claim 1, wherein the transfer function processing means includes transfer function holding means for holding transfer functions for each position measured in advance at various positions of the residual noise observation means; 1. A noise control system comprising: transfer function updating means for reading a transfer function corresponding to position information detected by the position detecting means from transfer function holding means and applying it to coefficient updating means.
JP3072447A 1991-03-12 1991-03-12 Noise control system Pending JPH04283798A (en)

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US07/851,375 US5267320A (en) 1991-03-12 1992-03-12 Noise controller which noise-controls movable point

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8999162B2 (en) 2010-02-04 2015-04-07 Econopure Water Systems, Llc Water treatment systems and methods
JP2019053095A (en) * 2017-09-12 2019-04-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Noise reduction device, mobile device and noise reduction method
US10513446B2 (en) 2014-10-10 2019-12-24 EcoDesal, LLC Depth exposed membrane for water extraction

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