基于自適應濾波器的噪聲抑制技術研究

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1、●山東大學碩士學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：被動噪聲抑制和主動噪聲抑制。所謂的被動式噪聲抑制方法是從聲學材料和聲學結構入手抑制噪聲，該方法對抑制高頻噪聲較為有效，而對低頻噪聲效果不好，且系統(tǒng)設備笨重、體積龐大。主動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)字信號處理技術的發(fā)展，主動噪聲抑制技術開始以自適應為主要研究方向。本文主要研究基于自適應濾波器的主動噪聲抑制技術及其實現(xiàn)方法。本文介紹了自適應濾波

2、器的基本原理，對自適應算法中的最小均方算法和最小二乘算法進行了深入研究，分析了算法的收斂特性及各參數(shù)對算法性能的影響。應用MATLAB軟件，對自適應算法在噪聲對消中的應用進行了仿真研究，針對各類不同參數(shù)和不同輸入信號，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。在理論和仿真研究的基礎上，結合先進的數(shù)字信號處理技術完成了自適應濾波器的兩種實現(xiàn)方案的設計：基于DSP：卷片的實現(xiàn)和基于FPGA的實現(xiàn)?；贒SP芯片的實現(xiàn)方案采用TI公司的浮點型芯片TMS320C33處理器，設計了系統(tǒng)的外圍接口電路；在集成開發(fā)環(huán)境Code

3、Composer中，采用C語言進行編程設計，實現(xiàn)了自適應濾波功能：對其在噪聲抑制中的應用進行了研究。該方法克服了傳統(tǒng)的最小均方濾波器的缺點，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的實現(xiàn)，利用自上向下的設計方法將自適應濾波器劃分為JL個子模塊去具體實現(xiàn)：在QUARTUS兀開發(fā)平臺上，用VHDL語言進行功能描述，完成了系統(tǒng)的硬件設計與邏輯綜合，進行了模擬仿真。FPGA可以實現(xiàn)并行工作方式，對于DSP處理器需要大量運算指令完成的工作，F(xiàn)PGA只需一個時鐘周期的時間就能完成，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)可編程技術可以根據(jù)需要對系統(tǒng)硬件功能實時的加以修改，使整個硬件系統(tǒng)設計靈活，易于維護和升級。關鍵詞：自適應算法，噪聲抑制，LMS算法，DSP，F(xiàn)PGAIl山東大學碩士學位論文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