JPH0695679A - 適応型能動騒音制御装置 - Google Patents
適応型能動騒音制御装置Info
- Publication number
- JPH0695679A JPH0695679A JP4241949A JP24194992A JPH0695679A JP H0695679 A JPH0695679 A JP H0695679A JP 4241949 A JP4241949 A JP 4241949A JP 24194992 A JP24194992 A JP 24194992A JP H0695679 A JPH0695679 A JP H0695679A
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- JP
- Japan
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- noise
- microphone
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は騒音検出用マイクロフォンと残留騒
音検出用マイクロフォンとの間に外乱や風による乱流の
ため定常的にコヒーレンスの悪い周波数があっても、発
散させずに効率的にＶＳアルゴリズムを適用できる適応
型能動騒音制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 騒音検出用のマイクロフォン１と、残留騒音
検出用のマイクロフォン５と、前記騒音検出用マイクロ
フォンによる騒音信号と残留騒音検出用マイクロフォン
による制御信号に基づき騒音を低減させる付加音を作成
する制御部２と、該制御部２からの付加音信号に基づき
付加音を発生するスピーカ４とよりなり、前記騒音検出
用マイクロフォンと残留騒音検出用マイクロフォンとの
コヒーレンスを型取った第１のバンドパスフィルタ１２
と、帯域制限用の第２のバンドパスフィルタ９を設け、
これら第１及び第２のバンドパスフィルタを通過した前
記残留騒音検出用マイクロフォンの制御信号とを比較す
る制御部１１を設けたものである。
音検出用マイクロフォンとの間に外乱や風による乱流の
ため定常的にコヒーレンスの悪い周波数があっても、発
散させずに効率的にＶＳアルゴリズムを適用できる適応
型能動騒音制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 騒音検出用のマイクロフォン１と、残留騒音
検出用のマイクロフォン５と、前記騒音検出用マイクロ
フォンによる騒音信号と残留騒音検出用マイクロフォン
による制御信号に基づき騒音を低減させる付加音を作成
する制御部２と、該制御部２からの付加音信号に基づき
付加音を発生するスピーカ４とよりなり、前記騒音検出
用マイクロフォンと残留騒音検出用マイクロフォンとの
コヒーレンスを型取った第１のバンドパスフィルタ１２
と、帯域制限用の第２のバンドパスフィルタ９を設け、
これら第１及び第２のバンドパスフィルタを通過した前
記残留騒音検出用マイクロフォンの制御信号とを比較す
る制御部１１を設けたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は適応型能動騒音制御装置
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空調機の騒音や、自動車のエンジンの騒
音等、騒音検出用マイクロフォンと残留騒音検出用マイ
クロフォンとにより、制御点において当該騒音と逆位相
で且つ同振幅の付加音を作成して放射させ、この付加音
と騒音との相互干渉によって消音を行う技術が例えば文
献１：特開平３−４０５９８号（Ｈ０４Ｒ３／００）に
開示されている。
音等、騒音検出用マイクロフォンと残留騒音検出用マイ
クロフォンとにより、制御点において当該騒音と逆位相
で且つ同振幅の付加音を作成して放射させ、この付加音
と騒音との相互干渉によって消音を行う技術が例えば文
献１：特開平３−４０５９８号（Ｈ０４Ｒ３／００）に
開示されている。
【０００３】また適応型能動騒音制御装置において用い
られる適応デジタルフィルタ（Adaptive Digital Filte
r:ADF ）では、ＶＳ（Variable Step ）アルゴリズムが
用いられているが、このアルゴリズムは例えば文献２：
IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS,SPEECH,AND SIGNAL P
ROCESSING,VOL,ASSP-34.NO.2,APRIL 1986 PP309-316"A
Variable Step(VS) Adaptive Filter Algorithm"に詳し
く説明されている。
られる適応デジタルフィルタ（Adaptive Digital Filte
r:ADF ）では、ＶＳ（Variable Step ）アルゴリズムが
用いられているが、このアルゴリズムは例えば文献２：
IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS,SPEECH,AND SIGNAL P
ROCESSING,VOL,ASSP-34.NO.2,APRIL 1986 PP309-316"A
Variable Step(VS) Adaptive Filter Algorithm"に詳し
く説明されている。
【０００４】そして従来のＶＳアルゴリズムでは、騒音
検出用マイクロフォンと残留音検出用のコヒーレンスが
風の影響で１．０でなかったり、あるいは外来ノイズの
影響を受けるため、例えば文献３：電子情報通信学会論
文誌 A Vol.J70-A No.12 pp1858-1860 1987 年12月「可
変ステップ適応ディジタルフィルタの高速化」において
次のように説明されている。
検出用マイクロフォンと残留音検出用のコヒーレンスが
風の影響で１．０でなかったり、あるいは外来ノイズの
影響を受けるため、例えば文献３：電子情報通信学会論
文誌 A Vol.J70-A No.12 pp1858-1860 1987 年12月「可
変ステップ適応ディジタルフィルタの高速化」において
次のように説明されている。
【０００５】即ち、図３に示すような基本的な適応型能
動騒音制御装置（ここではＡＮＣ：Adaptive Nois Canc
eller ）では時刻ｋ、該ＡＮＣの主入力ｄ（ｋ）、参照
入力ｘ（ｋ）、ＡＤＦの次数をＬとしてベクトルＸk は
数１のように定義される。
動騒音制御装置（ここではＡＮＣ：Adaptive Nois Canc
eller ）では時刻ｋ、該ＡＮＣの主入力ｄ（ｋ）、参照
入力ｘ（ｋ）、ＡＤＦの次数をＬとしてベクトルＸk は
数１のように定義される。
【０００６】
【数１】
【０００７】また、時刻ｋにおける（ｐ＋１）タップ目
のフィルタの重み係数をｗp(ｋ) とすると、重み係数ベ
クトルＷk は数２のようになる。
のフィルタの重み係数をｗp(ｋ) とすると、重み係数ベ
クトルＷk は数２のようになる。
【０００８】
【数２】
【０００９】この入力ベクトルＸk とフィルタの重み係
数ベクトルＷk を用いると、ＡＤＦの出力ｙ(k) は数３
のように与えられる。
数ベクトルＷk を用いると、ＡＤＦの出力ｙ(k) は数３
のように与えられる。
【００１０】
【数３】
【００１１】ＶＳアルゴリズムでは次の数４によって、
フィルタの重み係数を修正していく。
フィルタの重み係数を修正していく。
【００１２】
【数４】
【００１３】（ｐ＋１）タップ目の誤差修正係数μp(k)
は、μmax とμmin との間で変化する。またμmax を次
の数５が成り立つように設定する。
は、μmax とμmin との間で変化する。またμmax を次
の数５が成り立つように設定する。
【００１４】
【数５】
【００１５】さらにμmin を必要な収束後の適応誤差を
考慮して設定する。即ち収束後の適応誤差が大きくても
よい場合は、μmin を大きく、収束後の適応誤差を小さ
くしたい場合は、μmin を小さく設定する。
考慮して設定する。即ち収束後の適応誤差が大きくても
よい場合は、μmin を大きく、収束後の適応誤差を小さ
くしたい場合は、μmin を小さく設定する。
【００１６】このようにμp(k)の設定には、誤差信号の
パワーＥ［ｅ2(k)] のフィルタの重み係数ｗp(k)に対す
る傾き∇p,k （＝−２ｅ(k) ｘ（ｋ−ｐ））を利用す
る。∇ p,k の符号がｍ0 回連続して変化すれば、修正ス
テップ幅を狭めるためにμp(k)を１／α倍（α＞１）す
る。また∇p,k の符号がｍ1 回連続して同じであれば、
収束速度をはやめるためにμp(k)をα倍する。
パワーＥ［ｅ2(k)] のフィルタの重み係数ｗp(k)に対す
る傾き∇p,k （＝−２ｅ(k) ｘ（ｋ−ｐ））を利用す
る。∇ p,k の符号がｍ0 回連続して変化すれば、修正ス
テップ幅を狭めるためにμp(k)を１／α倍（α＞１）す
る。また∇p,k の符号がｍ1 回連続して同じであれば、
収束速度をはやめるためにμp(k)をα倍する。
【００１７】このように上記ｍ0 、ｍ1 の値を大きめに
設定することにより風の影響やノイズの影響で系が発散
しないようにしていたが、騒音制御の高速化に関しては
効率化が図れないという問題があった。
設定することにより風の影響やノイズの影響で系が発散
しないようにしていたが、騒音制御の高速化に関しては
効率化が図れないという問題があった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の従来技
術の問題点に鑑みて成されたものであり、騒音検出用マ
イクロフォンと残留騒音検出用マイクロフォンとの間に
外乱や風による乱流のため定常的にコヒーレンスの悪い
周波数があっても、発散させずに効率的にＶＳアルゴリ
ズムを適用できる適応型能動騒音制御装置を提供するこ
とを目的とする。
術の問題点に鑑みて成されたものであり、騒音検出用マ
イクロフォンと残留騒音検出用マイクロフォンとの間に
外乱や風による乱流のため定常的にコヒーレンスの悪い
周波数があっても、発散させずに効率的にＶＳアルゴリ
ズムを適用できる適応型能動騒音制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、騒音検出用の
マイクロフォンと、残留騒音検出用のマイクロフォン
と、前記騒音検出用マイクロフォンによる騒音信号と残
留騒音検出用マイクロフォンによる制御信号に基づき騒
音を低減させる付加音を作成する制御部と、該制御部か
らの付加音信号に基づき付加音を発生するスピーカとよ
りなり、前記騒音検出用マイクロフォンと残留騒音検出
用マイクロフォンとのコヒーレンスを型取った第１のバ
ンドパスフィルタと、帯域制限用の第２のバンドパスフ
ィルタを設け、これら第１及び第２のバンドパスフィル
タを通過した前記残留騒音検出用マイクロフォンの制御
信号とを比較する制御部を設けたものである。
マイクロフォンと、残留騒音検出用のマイクロフォン
と、前記騒音検出用マイクロフォンによる騒音信号と残
留騒音検出用マイクロフォンによる制御信号に基づき騒
音を低減させる付加音を作成する制御部と、該制御部か
らの付加音信号に基づき付加音を発生するスピーカとよ
りなり、前記騒音検出用マイクロフォンと残留騒音検出
用マイクロフォンとのコヒーレンスを型取った第１のバ
ンドパスフィルタと、帯域制限用の第２のバンドパスフ
ィルタを設け、これら第１及び第２のバンドパスフィル
タを通過した前記残留騒音検出用マイクロフォンの制御
信号とを比較する制御部を設けたものである。
【００２０】
【作用】騒音検出用マイクロフォンと残留騒音検出用マ
イクロフォンとのコヒーレンスを予め測定し、対象とす
る周波数帯域でのコヒーレンスの波形に合わせた第２の
バンドパスフィルタを作成する。
イクロフォンとのコヒーレンスを予め測定し、対象とす
る周波数帯域でのコヒーレンスの波形に合わせた第２の
バンドパスフィルタを作成する。
【００２１】残留騒音検出用マイクロフォンより入った
信号を第１バンドパスフィルタに通す。そして対象とす
る周波数帯域を表す第２バンドパスフィルタに通したも
のとを制御部でその差を取って数６のような関数でＡを
定義し、このＡを０．０〜１．０の間に合わせて、残留
騒音検出マイクロフォンで拾った信号のその時間におけ
る信頼度とする。
信号を第１バンドパスフィルタに通す。そして対象とす
る周波数帯域を表す第２バンドパスフィルタに通したも
のとを制御部でその差を取って数６のような関数でＡを
定義し、このＡを０．０〜１．０の間に合わせて、残留
騒音検出マイクロフォンで拾った信号のその時間におけ
る信頼度とする。
【００２２】
【数６】
【００２３】このような構成とすることにより、ｍ0 、
ｍ1 を予め大きく取る必要はなくなり、ＶＳアルゴリズ
ムにおけるｍ0 、ｍ1 を固定にしていても制御を安定且
つ高速に行えるようになる。
ｍ1 を予め大きく取る必要はなくなり、ＶＳアルゴリズ
ムにおけるｍ0 、ｍ1 を固定にしていても制御を安定且
つ高速に行えるようになる。
【００２４】
【実施例】以下本発明の適応型能動騒音制御装置を空調
機の騒音制御を行うための装置に適用した一実施例につ
いて図面に基づき詳細に説明する。
機の騒音制御を行うための装置に適用した一実施例につ
いて図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】図１は空調機の適応型能動騒音制御装置を
示す構成図であり、１はダクト等の騒音を検出する騒音
検出用マイクロフォン、２は騒音を打ち消すような付加
音を作成するアダプティブフィルタ、３は付加音の周波
数帯域を制限するための第１帯域制限用バンドパスフィ
ルタ、４は作られた付加音を出力するスピーカ、５は制
御点における残留騒音検出用マイクロフォン、６、７は
前記騒音検出用マイクロフォン１により得られた騒音信
号の対象となる周波数帯域を制限する第２帯域制限用バ
ンドパスフィルタ及びＦＩＲフィルタ、８はFiltered−
Ｘアルゴリズム制御部、９は前記残留騒音検出用マイク
ロフォン５により得られた残留騒音信号の対象となる周
波数帯域を制限する第３帯域制限用バンドパスフィル
タ、１０はＶＳアルゴリズム制御部、１１は前記数６を
用いて信頼度Ａを求める演算制御部、１２は前記騒音検
出用マイクロフォン１と残留騒音検出用マイクロフォン
５とのコヒーレンスの形に合わせたコヒーレンスバンド
パスフィルタである。
示す構成図であり、１はダクト等の騒音を検出する騒音
検出用マイクロフォン、２は騒音を打ち消すような付加
音を作成するアダプティブフィルタ、３は付加音の周波
数帯域を制限するための第１帯域制限用バンドパスフィ
ルタ、４は作られた付加音を出力するスピーカ、５は制
御点における残留騒音検出用マイクロフォン、６、７は
前記騒音検出用マイクロフォン１により得られた騒音信
号の対象となる周波数帯域を制限する第２帯域制限用バ
ンドパスフィルタ及びＦＩＲフィルタ、８はFiltered−
Ｘアルゴリズム制御部、９は前記残留騒音検出用マイク
ロフォン５により得られた残留騒音信号の対象となる周
波数帯域を制限する第３帯域制限用バンドパスフィル
タ、１０はＶＳアルゴリズム制御部、１１は前記数６を
用いて信頼度Ａを求める演算制御部、１２は前記騒音検
出用マイクロフォン１と残留騒音検出用マイクロフォン
５とのコヒーレンスの形に合わせたコヒーレンスバンド
パスフィルタである。
【００２６】同図の構成においてまず騒音検出用マイク
ロフォン１と残留騒音検出用マイクロフォン５のコヒー
レンスを測定する。図２の波形図はこの結果の波形図を
示している。そして当該装置で対象となる周波数帯域で
のこのコヒーレンスの波形に合わせてコヒーレンスバン
ドパスフィルタ１２を作成する。
ロフォン１と残留騒音検出用マイクロフォン５のコヒー
レンスを測定する。図２の波形図はこの結果の波形図を
示している。そして当該装置で対象となる周波数帯域で
のこのコヒーレンスの波形に合わせてコヒーレンスバン
ドパスフィルタ１２を作成する。
【００２７】騒音検出用マイクロフォン１の検出信号は
帯域制限用フィルタ６及びＦＩＲフィルタ７を通り、Fi
ltered−Ｘアルゴリズム制御部８及びＶＳアルゴリズム
制御部１０へそれぞれ供給される。
帯域制限用フィルタ６及びＦＩＲフィルタ７を通り、Fi
ltered−Ｘアルゴリズム制御部８及びＶＳアルゴリズム
制御部１０へそれぞれ供給される。
【００２８】一方残留騒音検出用マイクロフォン５の検
出信号は帯域制限用バンドパスフィルタ９を通り前記Fi
ltered−Ｘアルゴリズム制御部８、ＶＳアルゴリズム制
御部１０、及び演算制御部１１へ供給されるものと、コ
ヒーレンスバンドパスフィルタ１２を通り演算制御部１
１へ供給されるものとに分かれる。
出信号は帯域制限用バンドパスフィルタ９を通り前記Fi
ltered−Ｘアルゴリズム制御部８、ＶＳアルゴリズム制
御部１０、及び演算制御部１１へ供給されるものと、コ
ヒーレンスバンドパスフィルタ１２を通り演算制御部１
１へ供給されるものとに分かれる。
【００２９】演算制御部１１では前記帯域制限用バンド
パスフィルタ９を通った残留騒音信号とコヒーレンスバ
ンドパスフィルタ１２を通った残留騒音信号との間で全
奇数６に基づく演算が行われ、得られたＡの値がＶＳア
ルゴリズム制御部１０に供給される。
パスフィルタ９を通った残留騒音信号とコヒーレンスバ
ンドパスフィルタ１２を通った残留騒音信号との間で全
奇数６に基づく演算が行われ、得られたＡの値がＶＳア
ルゴリズム制御部１０に供給される。
【００３０】ＶＳアルゴリズム制御部１０では（前記数
６におけるＥＲＲ1 ）×Ｘ（Ｘ：前記帯域制限用フィル
タ６及びＦＩＲフィルタ７を通ってきた騒音信号）の符
号の変化の連続回数を見るが、この時の符号の変化の連
続回数１回を１回と数えずにＡ回と数えることで数６の
結果を利用する。即ち、信頼度の低い時には、あまり連
続回数として数えないようにする。このことにより従来
技術のところで説明したようにｍ0 、ｍ1 を予め大きく
取る必要はなくなる。
６におけるＥＲＲ1 ）×Ｘ（Ｘ：前記帯域制限用フィル
タ６及びＦＩＲフィルタ７を通ってきた騒音信号）の符
号の変化の連続回数を見るが、この時の符号の変化の連
続回数１回を１回と数えずにＡ回と数えることで数６の
結果を利用する。即ち、信頼度の低い時には、あまり連
続回数として数えないようにする。このことにより従来
技術のところで説明したようにｍ0 、ｍ1 を予め大きく
取る必要はなくなる。
【００３１】図４はかかるＶＳアルゴリズム制御部１０
内での演算の流れを示すフローチャートであり、ステッ
プＳ１で前記演算制御部１１での演算結果Ａを取り込
み、∇ p,k の符号の変化をステップＳ２で見て判断し、
連続ならば入力ｘ（ｋ）の方に前記求めたＡを加えて新
たにＸ（ｋ）とする演算をステップＳ３で行い、一方の
変化する場合は出力ｙ（ｋ）の方に前記求めたＡを加え
て新たにｙ（ｋ）とする演算をステップＳ４で行う。こ
うしておいてステップＳ５でｘがｍ0 より大きいかある
いおはｙがｍ1 より大きい場合にのみ、ステップ数を更
新し且つＸ及びｙをそれぞれ０にして次のＡの演算を行
い、以後これを繰り返す。
内での演算の流れを示すフローチャートであり、ステッ
プＳ１で前記演算制御部１１での演算結果Ａを取り込
み、∇ p,k の符号の変化をステップＳ２で見て判断し、
連続ならば入力ｘ（ｋ）の方に前記求めたＡを加えて新
たにＸ（ｋ）とする演算をステップＳ３で行い、一方の
変化する場合は出力ｙ（ｋ）の方に前記求めたＡを加え
て新たにｙ（ｋ）とする演算をステップＳ４で行う。こ
うしておいてステップＳ５でｘがｍ0 より大きいかある
いおはｙがｍ1 より大きい場合にのみ、ステップ数を更
新し且つＸ及びｙをそれぞれ０にして次のＡの演算を行
い、以後これを繰り返す。
【００３２】Filtered−Ｘアルゴリズム制御部８では前
記ＶＳアルゴリズム制御部１０の結果に基づいて前記ア
ダプティブフィルタ２の重み係数の修正を行う信号を作
成し、これを該アダプティブフィルタ２に供給する。そ
してアダプティブフィルタ２はそのフィルタ係数に基づ
いて騒音信号と逆相で且つ同振幅の付加音信号を作成
し、これを帯域制限用バンドパスフィルタ３を通じてス
ピーカ４に供給する。これを受けたスピーカ４は騒音を
打ち消す付加音を出力する。
記ＶＳアルゴリズム制御部１０の結果に基づいて前記ア
ダプティブフィルタ２の重み係数の修正を行う信号を作
成し、これを該アダプティブフィルタ２に供給する。そ
してアダプティブフィルタ２はそのフィルタ係数に基づ
いて騒音信号と逆相で且つ同振幅の付加音信号を作成
し、これを帯域制限用バンドパスフィルタ３を通じてス
ピーカ４に供給する。これを受けたスピーカ４は騒音を
打ち消す付加音を出力する。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上の説明の如く従来のＶＳア
ルゴリズムにおいて必要であったｍ0、ｍ1 の設定に無
駄がなくなるため、制御の安定性を保ったまま騒音に対
して高速に打ち消し音の出せる適応型能動騒音制御装置
を得ることが可能となる。
ルゴリズムにおいて必要であったｍ0、ｍ1 の設定に無
駄がなくなるため、制御の安定性を保ったまま騒音に対
して高速に打ち消し音の出せる適応型能動騒音制御装置
を得ることが可能となる。
【図１】本発明の適応型能動騒音制御装置の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１における騒音検出用マイクロフォンと残留
騒音検出用マイクロフォンとのコヒーレンスを示す波形
図である。
騒音検出用マイクロフォンとのコヒーレンスを示す波形
図である。
【図３】一般的な適応型能動騒音制御装置の原理を説明
するための入出力図である。
するための入出力図である。
【図４】ＶＳアルゴリズム内での動作を説明するフロー
チャートである。
チャートである。
１ 騒音検出用マイクロフォン ２ アダプティブフィルタ ３、６、９ 帯域制限用バンドパスフィルタ ４ スピーカ ５ 残留騒音検出用スピーカ ７ ＦＩＲフィルタ ８ Filtered−Ｘアルゴリズム制御部 １０ ＶＳアルゴリズム制御部 １１ 演算制御部 １２ コヒーレンスバンドパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】 騒音検出用のマイクロフォンと、残留騒
音検出用のマイクロフォンと、前記騒音検出用マイクロ
フォンによる騒音信号と残留騒音検出用マイクロフォン
による制御信号に基づき騒音を低減させる付加音を作成
する制御部と、該制御部からの付加音信号に基づき付加
音を発生するスピーカとよりなり、前記騒音検出用マイ
クロフォンと残留騒音検出用マイクロフォンとのコヒー
レンスを型取った第１のバンドパスフィルタと、帯域制
限用の第２のバンドパスフィルタを設け、これら第１及
び第２のバンドパスフィルタを通過した前記残留騒音検
出用マイクロフォンの制御信号とを比較する制御部を設
けたことを特徴とする適応型能動騒音制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24194992A JP3499885B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 適応型能動騒音制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24194992A JP3499885B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 適応型能動騒音制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0695679A true JPH0695679A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3499885B2 JP3499885B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=17081971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24194992A Expired - Fee Related JP3499885B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 適応型能動騒音制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499885B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24194992A patent/JP3499885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3499885B2 (ja) | 2004-02-23 |
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