基于自適應(yīng)濾波器的噪聲抑制技術(shù)研究

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1、●山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要任何系統(tǒng)都不可避免地受到噪聲的影響，如何有效地消除和抑制噪聲是多年來的熱門研究課題之一。噪聲抑制方法可以分為兩大類：被動(dòng)噪聲抑制和主動(dòng)噪聲抑制。所謂的被動(dòng)式噪聲抑制方法是從聲學(xué)材料和聲學(xué)結(jié)構(gòu)入手抑制噪聲，該方法對(duì)抑制高頻噪聲較為有效，而對(duì)低頻噪聲效果不好，且系統(tǒng)設(shè)備笨重、體積龐大。主動(dòng)式噪聲抑制方法解決了低頻噪聲抑制問題，且系統(tǒng)的體積小、重量輕。隨著控制系統(tǒng)理論和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)噪聲抑制技術(shù)開始以自適應(yīng)為主要研究方向。本文主要研究基于自適應(yīng)濾波器的主動(dòng)噪聲抑制技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法。本文介紹了自適應(yīng)濾波

2、器的基本原理，對(duì)自適應(yīng)算法中的最小均方算法和最小二乘算法進(jìn)行了深入研究，分析了算法的收斂特性及各參數(shù)對(duì)算法性能的影響。應(yīng)用MATLAB軟件，對(duì)自適應(yīng)算法在噪聲對(duì)消中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真研究，針對(duì)各類不同參數(shù)和不同輸入信號(hào)，分析比較了各種情況下的濾波器收斂速度、穩(wěn)態(tài)誤差和各算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在理論和仿真研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成了自適應(yīng)濾波器的兩種實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)：基于DSP：卷片的實(shí)現(xiàn)和基于FPGA的實(shí)現(xiàn)?；贒SP芯片的實(shí)現(xiàn)方案采用TI公司的浮點(diǎn)型芯片TMS320C33處理器，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的外圍接口電路；在集成開發(fā)環(huán)境Code

3、Composer中，采用C語言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)濾波功能：對(duì)其在噪聲抑制中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。該方法克服了傳統(tǒng)的最小均方濾波器的缺點(diǎn)，在收斂速度和收斂性能上都有所改善，解決了梯度噪聲放大問題。基于FPGA的實(shí)現(xiàn)，利用自上向下的設(shè)計(jì)方法將自適應(yīng)濾波器劃分為JL個(gè)子模塊去具體實(shí)現(xiàn)：在QUARTUS兀開發(fā)平臺(tái)上，用VHDL語言進(jìn)行功能描述，完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與邏輯綜合，進(jìn)行了模擬仿真。FPGA可以實(shí)現(xiàn)并行工作方式，對(duì)于DSP處理器需要大量運(yùn)算指令完成的工作，F(xiàn)PGA只需一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間就能完成，F(xiàn)PGA方法在處理速度上優(yōu)于DSP系

4、統(tǒng)。利用在系統(tǒng)可編程技術(shù)可以根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)硬件功能實(shí)時(shí)的加以修改，使整個(gè)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，易于維護(hù)和升級(jí)。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)算法，噪聲抑制，LMS算法，DSP，F(xiàn)PGAIl山東大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAUsystemswillbeinfluencedbynoise．Howtoeffectivelyeliminatethenoiseisoneofhotsubjectsforyears．Noisesuppressionisclassifiedintotwoclasses：PassiveNoiseControlandActiveNois

5、eContr01．PassiveNoiseControlsuppressesnoisebysound—absorbingmaterialandsound—absorbingconstruction．ThismethodaCtSonhighfrequencynoisesuppression，butnotonlowfrequencynoise，anditisdifficulttohandlebecauseofweightandbulk．ActiveNoiseConuolaCtSonlowfrequencynoise，andthesyste

6、missmallinsizeandlightinweight．WiththedevelopmentofcontrolsystemtheoryanddigitalsignalprocessingActiveNoiseControlputsconcentrationonadaptation．ThepaperstudiedtheActiveNoiseControlanditsapplicationmethodbasedonadaptivefilterapproach．Thepaperbeginswiththeprincipleofadapt

7、ivefilter．Basedontheprinciple，LeastMeanSquareandLeastSquaresareresearcheddeepl)，．Theyaretwoimportantalgorithmsofadaptivefilter．Theratiocinativeprocessandconvergenceperformanceofthealgorithmsisgiven．Parametereffectsonperformanceofthealgorithmarestudied．BasedontheMATLABpl

8、atform，simulationiscarriedOUtfortheapplicationsofadaptivealgorithmsinnoisecanceling，analysisofconvergenceratea