主動(dòng)噪聲控制ANC技術(shù)

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1、噪聲智能檢測(cè)與控制——主動(dòng)噪聲控制（ANC）技術(shù)噪聲的污染解決噪聲的辦法治標(biāo)——被動(dòng)噪聲控制方法、主動(dòng)噪聲控制治本——噪聲產(chǎn)生前：新型材料ANC噪聲ActiveNoiseControl主動(dòng)噪聲控制（ANC，ActiveNoiseControl）:利用聲波疊加原理，針對(duì)信號(hào)源（主波），產(chǎn)生一個(gè)與其幅度相同、相位相反的參考源（次波），兩聲波相互疊加，達(dá)到消聲的目?！栽肼暱刂圃肼暋狝ctiveNoiseControlANCANC原理ANCANC原理ANC系統(tǒng)基本原理框圖信號(hào)源信號(hào)d是有用信號(hào)s和噪聲

2、干擾n0之和；參考源信號(hào)x是與n0相關(guān)的噪聲n1；ActiveNoiseControl由于噪聲源噪聲的幅度、相位、頻率會(huì)隨時(shí)變化，ANC系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)并處理好這些變化，故采用自適應(yīng)濾波器。假設(shè)s、n0、n1是零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，且滿足s與n0、n1互不相關(guān)，自適應(yīng)濾波器的輸出y=n2為噪聲n1的濾波信號(hào)，則整個(gè)系統(tǒng)的輸出為：z=d-y=s+n0-y------公式（1）兩邊平方得：z2=s2+(n0-y)2+2s(n0-y)------公式（2）兩邊取期望值得：E[z2]=E[s2]+E[(n0-y)2

3、]+2E[s(n0-y)2]--公式（3）E[z2]=E[s2]+E[(n0-y)2]------公式（4）ANCANC原理ActiveNoiseControlE[z2]=E[s2]+E[(n0-y)2]------公式（4）其中E[s2]表示信號(hào)的功率；由上式可以看出，要使得系統(tǒng)輸出z最大程度地接近信號(hào)s，就要求E[(n0-y)2]取最小值；由公式1可知，z-s=n0-y，在理想情況下，y=n0，則z=s；輸出信號(hào)z的噪聲完全被抵消，而只保留有用信號(hào)s。關(guān)鍵在于自適應(yīng)濾波器。ANCANC原理ActiveN

4、oiseControl自適應(yīng)濾波器：根據(jù)環(huán)境的改變，使用自適應(yīng)算法來(lái)改變?yōu)V波器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。參數(shù)可調(diào)的數(shù)字（FIR/IIR）濾波器自適應(yīng)算法常用的自適應(yīng)算法：最小均方（LMS）算法遞推最小二乘（RLS）算法平方根自適應(yīng)濾波（QR_RLS）算法ANC自適應(yīng)濾波器ActiveNoiseControl最小均方（LMS，LeastMeanSquare）算法是自適應(yīng)算法中最常用的一種算法；基于最小均方誤差準(zhǔn)則，使濾波器的輸出信號(hào)與期望輸出信號(hào)之間的均方誤差最??；特點(diǎn)：簡(jiǎn)單有效、計(jì)算量小、易于實(shí)現(xiàn)。ANCLMS算法Ac

5、tiveNoiseControlLMS算法的原理圖自適應(yīng)濾波器的誤差信號(hào)e(n)為:e(n)=d(n)-y(n)=d(n)-xT(n)w(n)=d(n)-wT(n)x(n)其中，d(n)為包含噪聲的原始信號(hào)；x(n)為同一噪聲源產(chǎn)生的信號(hào)；y(n)=xT(n)w(n)=wT(n)x(n)為自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)；w(n)為濾波器的權(quán)系數(shù)。ANCActiveNoiseControlLMS算法LMS算法的原理圖濾波器權(quán)系數(shù)的更新遞歸關(guān)系式：w(n+1)=w(n)+2μx(n)[d(n)-xT(n)w(n)]，其

6、中μ為收斂（步長(zhǎng)）因子，0<μ<λmax（x(n)自相關(guān)矩陣的最大特征值）；從而，LMS算法的濾波器權(quán)系數(shù)迭代公式：w(n+1)=w(n)+2μx(n)e(n)下一時(shí)刻的權(quán)系數(shù)，可由當(dāng)前時(shí)刻的權(quán)系數(shù)加上以誤差函數(shù)為比例的輸入得到。ANCActiveNoiseControlLMS算法參數(shù)失調(diào)噪聲。干擾噪聲v(n)越大，則引起的失調(diào)噪聲就越大。解決方法：減小收斂（步長(zhǎng)）因子μ減少穩(wěn)態(tài)失調(diào)噪聲，提高算法的收斂精度;降低算法的收斂速度和收斂精度ANCActiveNoiseControlLMS算法變步長(zhǎng)的LMS算法胎

7、兒心率的檢測(cè)干擾：母體臟器的活動(dòng)（主要是心跳）的噪聲、檢測(cè)設(shè)備電源干擾信號(hào)源來(lái)源：腹部電極采集的信號(hào)參考源來(lái)源：胸部電極采集的信號(hào)飛行員通信干擾：機(jī)艙各種機(jī)器噪聲信號(hào)源來(lái)源：語(yǔ)音信號(hào)參考源來(lái)源：機(jī)艙噪聲信號(hào)ANCActiveNoiseControlANC的應(yīng)用謝謝！