一种无线有源噪声控制系统的制作方法

1.本发明属于有源噪声控制技术领域，具体涉及到一种无线有源噪声控制系统。


背景技术：

2.噪声控制技术可以分为两类，即无源噪声控制和有源噪声控制。相较于无源噪声控制技术，有源噪声控制技术能够较好的抑制低频噪声，而人耳对于低频噪声又较为敏感，因此受到越来越广泛的关注。有源噪声控制技术的控制原理源于声波的干涉相消现象。对待处理的噪声进行自适应技术处理后，系统驱动扬声器发出一个与原噪声幅度相同、相位相反的“反噪声”。噪声与“反噪声”在指定位置叠加进行抵消，从而达到声压衰减的目的。
3.在现有的有源噪声控制系统中，控制器和各外部设备之间都是通过导线进行连接的。在实际应用中，为了寻求更大的降噪范围和更好降噪效果，通常会引入多麦克风、多控制器的有源噪声控制系统。在这种情况下，有源噪声控制系统内部各器件的实体连线繁多复杂，给系统的部署和维护造成困难。
4.在有源噪声控制系统中应用最普遍的算法是fxlms(filtered
‑
x least mean square)，其实现过程如图1所示。在图1中，x(n)为初级噪声源，p(n)初级通路的冲激响应，s(n)为次级通路冲激响应，为次级通路的估计，w(n)为控制滤波器抽头系数，y(n)为控制器输出，y
′
(n)为y(n)通过s(n)的输出，d(n)为x(n)通过p(n)的输出，e(n)为误差信号，x
′
(n)为通过的输出。通常情况下会提前测量固定下来，然而在实际应用过程中，s(n)是时变的。在s(n)是时变的情况下，为了保证fxlms算法的收敛性，通常对s(n)采用次级通路在线建模，其实现过程如图2所示。
5.在erikkson的方法中(具体可参考文献《l.j.eriksson and m.a.allie.use of random noise for online transd ucer estimate in an adaptive active attenuation system.j.acoust.soc.amer.,vol.85,pp.797
–
802,feb.1989.》)，将与初级噪声源x(n)不相关的随机噪声v(n)注入到控制器输出中。由此，对于次级通路s(n)的估计可以用lms算法估计得到：
[0006][0007][0008]
其中，n为次级通路的估计的长度，μ
s
为步进值；
[0009][0010]
u(n)＝s(n)*v(n)
[0011][0012]
v(n)＝[v(n),
…
,v(n
‑
n 1)]
t
[0013]
其中，u(n)为v(n)通过次级通路s(n)的输出，为v(n)通过的输出。对于理想的s
*
，能够使得e
s
≈0，所以有：
[0014][0015]
e(n)＝d(n)
‑
s(n)*y(n) u(n)
[0016]
现在权系数更新过程可写为：
[0017][0018]
η(n)＝d(n)
‑
s(n)*y(n)
[0019]
对于w(n)的估计可有：
[0020]
w(n 1)＝w(n) μ
w
x
′
(n)e(n)
[0021][0022]
x(n)＝[x(n),x(n
‑
1),
…
,x(n
‑
l 1)]
t
[0023]
其中l为w(n)的长度，μ
w
为步进值。
[0024]
在申请号为2019108461564、发明名称为上位机离线更新的有源噪声控制系统的中国发明申请中，公开了将自适应更新迭代过程交由上位机完成，硬件平台只需要进行信息的存储和搬运等占有硬件资源不多的操作，减少了硬件控制平台的运算压力。但是一旦次级通路发生改变，无法及时获得最新的次级通路估计时，则容易导致降噪处理策略发散，使得系统达不到降噪的目的。


技术实现要素：

[0025]
本发明公开了一种无线单通道有源噪声控制系统，以解决有源噪声控制系统中存在大量连线造成部署维护困难以及次级通路时变造成算法发散的技术问题；同时，本发明还公开了一种无线多通道有源噪声控制系统，以解决多通道有源噪声控制系统中存在大量连线造成部署维护困难以及多通道有源噪声控制算法运算量过大的技术问题。
[0026]
一方面，本发明实施例提供了一种无线单通道噪声控制系统，包括：带无线模块的上位机、控制器、放大器和电声器件；
[0027]
其中，电声器件包括参考麦克风、误差麦克风和次级扬声器节点；控制器包括寄存器、控制滤波器、随机信号发生器、模数转换器和数模转换器；
[0028]
参考麦克风通过第一放大器无线接入控制器，以使得控制器的模数转换器对参考麦克风拾取的声波进行模数转换，得到参考信号并存入控制器的指定寄存器中作为参考信号序列；
[0029]
误差麦克风通过第二放大器无线接入控制器，以使得控制器的模数转换器对误差麦克风拾取的声波进行模数转换，得到误差信号并存入控制器的指定寄存器中作为误差信号序列；
[0030]
控制器通过第三放大器与次级扬声器节点无线连接，以使得控制器向次级扬声器节点发送对应的控制信号；
[0031]
控制器的随机信号发生器生成随机信号并存入控制器的指定寄存器中作为随机信号序列；
[0032]
控制器与上位机之间采用无线通信方式进行数据交互，当满足预置的信号上传条件时，控制器从本地的指定寄存器中读取指定长度的参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列并上传至上位机，以等待上位机回传自适应控制滤波器系数增量；
[0033]
上位机基于当前接收的参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列，并根据其预配置的建模策略，进行次级通路滤波器系数的迭代更新运算，以及根据预配置的更新策略，进行控制滤波器系数的迭代更新运算；当对当前读取的信号序列的迭代更新运算完成后，将当前得到的次级通路滤波器系数存入本地的指定寄存器中；基于当前的参考信号序列以及误差信号序列确定当前自适应控制滤波器系数增量并回传给控制器；
[0034]
控制器收到上位机回传的自适应控制滤波器系数增量后，从本地的指定寄存器中读取所记录的自适应控制器滤波系数，并与该自适应控制滤波器系数增量相加，得到当前的自适应控制滤波器系数并存入本地的指定寄存器中，以覆盖上一次存入的自适应控制滤波器系数；且控制器基于当前的自适应控制滤波器系数与当前的参考信号生成控制信号，并顺次经数模转换器和第三放大器发送至次级扬声器节点，以激励次级扬声器节点产生“反噪声”与随机噪声。
[0035]
另一方面，本发明实施例提供了一种无线多通道噪声控制系统，包括：带无线模块的上位机、控制器，以及多个带无线模块的放大器和电声器件；
[0036]
其中，电声器件包括参考麦克风、误差麦克风和次级扬声器节点；控制器包括寄存器、控制滤波器、模数转换器和数模转换器；上位机包括寄存器和自适应控制滤波器系数运算模块；
[0037]
每个参考麦克风通过一个第一放大器无线接入控制器，以使得控制器的模数转换器对当前参考麦克风拾取的声波进行模数转换，得到当前参考麦克风的参考信号，并基于多个参考麦克风发送的参考信号得到参考信号矩阵序列并存入控制器的指定寄存器；
[0038]
每个误差考麦克风通过一个第二放大器无线接入控制器，以使得控制器的模数转换器对当前误差麦克风拾取的声波进行模数转换，得到当前误差麦克风的误差信号，并基于多个误差麦克风发送的误差信号得到误差信号矩阵序列并存入控制器的指定寄存器；
[0039]
控制器通过一个第三放大器与每个次级扬声器节点无线连接，以使得控制器向当前次级扬声器节点发送对应的控制信号；
[0040]
控制器与上位机之间采用无线通信方式进行数据交互，当满足预置的信号上传条件时，控制器从本地的指定寄存器中读取指定长度的参考信号矩阵序列和误差信号矩阵序列并上传至上位机，以等待上位机回传自适应控制滤波器系数增量；
[0041]
上位机基于当前接收的参考信号矩阵序列和误差信号矩阵序列，根据预配置的更新策略，进行控制滤波器系数的迭代更新运算；当对当前读取的信号矩阵序列的迭代更新运算完成后，基于当前的参考信号矩阵序列以及误差信号矩阵序列计算自适应控制滤波器系数增量并回传给控制器；
[0042]
控制器收到上位机回传的自适应控制滤波器系数增量后，从本地的指定寄存器中读取所记录的自适应控制器滤波系数，并与该自适应控制滤波器系数增量相加，得到当前的自适应控制滤波器系数并存入本地的指定寄存器中，以覆盖上一次存入的自适应控制滤波器系数；且控制器基于当前的自适应控制滤波器系数与当前对应的参考信号生成控制信号，并顺次经数模转换器和第三放大器发送至对应的次级扬声器节点，以激励各次级扬声器节点产生“反噪声”与随机噪声。
[0043]
在一种可能的实现方式中，本发明实施例中所涉及的预置的信号上传条件为，基于参考麦克风和/或误差麦克风的声波采集频率，设置信号上传的时间间隔。
[0044]
本发明实施例提供的技术方案至少带来如下有益效果：
[0045]
在本发明实施例中，无线单通道有源噪声控制系统采取了无线通信的方式进行信号传输，解决了实体连线系统部署和维护的困难。在次级通路时变的情况下，能够准确的获得新的对次级通路的估计，保证了降噪处理策略的收敛性，也保障了系统最终的降噪效果。在整个无线有源噪声控制系统不停止的情况下，通过添加随机噪声，进行次级通路模型的在线更新，既保证了每一时间段内次级通路模型的准确性，又保证了整个有源噪声控制系统的降噪效果。由于上位机的存在，系统增加了对次级通路的自适应迭代并不会增加控制器的负担，可以将节省下来的硬件资源用于增加控制滤波器系数长度、使用计算复杂度更高的改进算法等其它需增加系统运算复杂度的部分，获得更好的噪声抑制效果和次级通路在线建模效果。
[0046]
而本发明实施例提供的多通道无线有源噪声控制系统通过采用无线通信的方式进行信号传输，解决了多通道系统中存在的大量连线导致系统部署和维护困难的技术问题；并将最占用硬件资源最多的自适应迭代过程从控制器中分离出来，这样一来就大幅降低硬件实现平台负载问题，降低了系统的实现成本。除此之外，节省下来的硬件资源可以用于扩展系统的通道数量以及使用计算复杂度更高的改进算法等增加系统运算复杂度的操作，以获得更好的降噪效果。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0048]
图1是现有的fxlms算法的结构框图；
[0049]
图2是现有的eriksson次级通路在线建模算法的结构框图；
[0050]
图3是本发明实施例提供的一种无线单通道有源噪声控制系统结构示意图；
[0051]
图4是本发明实施例提供的一种无线单通道有源噪声控制系统的工作示意图；
[0052]
图5是本发明实施例提供的一种无线单通道有源噪声控制系统的仿真时域示意图；
[0053]
图6是本发明实施例提供的一种无线单通道有源噪声控制系统的仿真声压衰减示意图；
[0054]
图7是本发明实施例提供的一种无线单通道有源噪声控制系统的仿真建模对比示意图。
[0055]
图8是现有的多通道前馈有源噪声控制系统的结构图；
[0056]
图9是现有的多通道前馈有源噪声控制系统的算法框图；
[0057]
图10本发明实施例提供的一种无线多通道有源噪声控制系统的结构示意图；
[0058]
图11本发明实施例提供的一种无线多通道有源噪声控制系统的双通道的时域仿真及声压衰减示意图；
[0059]
图12本发明实施例提供的一种无线多通道有源噪声控制系统的四通道的时域仿真及声压衰减示意图。
具体实施方式
[0060]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0061]
为了解决有源噪声控制系统存在大量连线造成的部署维护困难、解决次级通路时变导致降噪策略发散，使得有源噪声控制系统达不到降噪目的等技术问题，本发明实施例在现有的有源噪声控制系统的基础上，通过添加无线模块，使得上位机和控制器、控制器和外围设备之间通过无线通信的方式进行数据交互；通过在控制器中添加随机信号发生器，向次级通路中注入与初级噪声源不相关的随机信号进行次级通路在线建模的无线有源噪声控制系统。
[0062]
在一种可能的实现方式中，参考图3，本发明实施例的无线单通道噪声控制系统，包括：带无线模块的上位机、控制器、放大器和电声器件；即上位机与控制器之间为无线连接，控制器与放大器之间为无线连接，放大器和电声器件之间为无线连接，其中，电声器件包括参考麦克风、误差麦克风和次级扬声器节点；控制器包括寄存器、控制滤波器、随机信号发生器、模数转换器和数模转换器；上位机包括寄存器、次级通路在线建模模块和自适应控制滤波器系数运算模块；
[0063]
参考麦克风拾取的声波通过参考麦克风的无线模块发送至第一放大器，第一放大器通过其无线模块将接收的声波转发至控制器，控制器的模数转换器对参考麦克风拾取的声波进行模数转换，得到参考信号并存入控制器的指定寄存器中作为参考信号序列；误差麦克风拾取的声波通过误差麦克风的无线模块发送至第二放大器，第二放大器通过其无线模块将接收的声波转发至控制器，控制器的模数转换器对误差麦克风拾取的声波进行模数转换，得到误差信号并存入控制器的指定寄存器中作为误差信号序列；同时，控制器通过随机信号发生器生成随机信号并存入其指定寄存器中作为随机信号序列；当满足预置的信号上传条件时，控制器从本地的指定寄存器中读取指定长度的参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列并通过其无线模块上传至上位机，以等待上位机回传自适应控制滤波器系数增量；
[0064]
上位机的无线模块将参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列存入本地的指定寄存器中，次级通路在线建模模块从本地的指定寄存器中读取参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列，并基于其预配置的建模策略，进行次级通路滤波器系数的迭代更新运算，当对当前读取的信号序列的迭代更新运算完成后，将当前得到的次级通路滤波器系数存入本地的指定寄存器中；自适应控制滤波器系数运算模块从本地的指定寄存器中读取参考信号序列、误差信号序列和随机信号序列，并基于其预配置的更新策略，进行控制滤波器系数的迭代更新运算，当对当前读取的信号序列的迭代更新运算完成后，将得到自适应控制滤波器系数的增量并通过上位机的无线模块发送至控制器，同时，将当前得到的自适应控制滤波器系数存入本地的指定寄存器中；
[0065]
控制器收到上位机回传的自适应控制滤波器系数增量后，从本地的指定寄存器中读取所记录的自适应控制器滤波系数，并与该自适应控制滤波器系数增量相加，得到当前的自适应控制滤波器系数并存入本地的指定寄存器中，以覆盖上一次存入的自适应控制滤波器系数；同时，控制器基于当前的自适应控制滤波器系数与当前的参考信号生成控制信号，并通过数模转换器将该控制信号和当前的随机信号转换为模拟信号后，通过无线模块
发送至第三放大器；
[0066]
第三放大器通过其无线模块将接收的模拟信号转发至次级扬声器节点，以激励次级扬声器节点产生“反噪声”与随机噪声，实现对指定区域的降噪处理。
[0067]
即本实施例基于无线模块，实现上位机和控制器之间、控制器和外围设备(放大器和电声器件)之间信号的无线传输；基于随机信号发生器，将产生的与初级噪声源不相关的随机噪声和控制器生成生的“反噪声”，一起注入到次级通路中。其后在上位机中利用误差信号与产生的随机信号对次级通路进行在线建模。这样一来，即使次级通路发生改变，系统也能够准确及时地获得对次级通路的估计，保证了降噪处理策略的收敛性，也保障了系统最终的降噪效果。
[0068]
本发明实施例所提供的无线单通道噪声控制系统的工作示意图如图4所示，在无线有源噪声控制系统中，控制器不负责降噪处理策略中自适应控制滤波器系数的更新迭代和次级通路在线建模，只负责信号的传输以及输出控制信号和进行次级通路建模的随机信号。控制信号和随机信号无线传输到次级扬声器节点通过数模转换器和放大器激励次级扬声器产生“反噪声”与随机噪声。一方面，控制器将每一时刻参考麦克风节点接收到的参考信号存储在指定的寄存器中作为参考信号序列。同时将每一时刻误差麦克风节点接收到的误差信号储存在指定的寄存器中作为误差信号序列。控制器也将生成的随机信号储存在指定的寄存器中作为随机信号序列。另一方面控制器与上位机通过无线的方式连接，当寄存器里的达到需求后将其传递给上位机进行处理。
[0069]
上位机利用获得的参考信号序列、误差信号序列以及随机信号序列同时进行次级通路在线建模和降噪处理策略中自适应控制滤波器系数的更新迭代。上位机只与控制器进行无线连接，并且在使用当前信号序列完成更新后，将控制滤波器系数增量无线传输给控制器以获得当前自适应控制滤波器系数。控制器利用当前自适应控制滤波器系数与当前参考信号生成控制信号，传回给外部次级扬声器节点发声进行降噪处理。
[0070]
将该单通道的无线有源噪声控制系统配置在待控制噪声区域内。启动系统，随机信号发生器输出随机信号，通过无线传输的方式经数模转换器和放大器处理后，激励扬声器发出随机噪声。于此同时，外部设备中的参考麦克风节点持续拾取噪声声波，经放大器与模数转换器处理后无线传输给控制器；外部设备中的误差麦克风节点在指定位置持续拾取残余噪声声波，经放大器和模数转换器处理后无线传输给控制器。控制器此阶段仅在每一时刻利用控制器现有的自适应控制滤波器系数与参考信号生成控制信号，无线传输给数模转换器经放大器后激励次级扬声器发出“反噪声”声波。在该过程中，每一时刻控制器都将接收到的参考信号、误差信号以及生成的随机信号存储在指定的寄存器中，直至达到预期长度的参考信号序列、误差信号序列以及随机信号序列。
[0071]
待参考信号序列、误差信号序列以及随机信号序列存储完成，控制器将三者无线传输给上位机中的寄存器。同时外部设备中的参考麦克风节点和误差麦克风节点持续拾取所在位置的噪声声波，经模数转换器和放大器处理后无线传输给控制器。随机信号发生器持续生成随机信号经数模转换器和放大器处理后，激励扬声器发出随机噪声。
[0072]
接收到控制器传输过来的数据后，上位机进行降噪处理策略中的自适应控制器滤波器系数的更新迭代工作以及次级通路在线建模工作。首先读取寄存器中存储的参考信号序列、误差信号序列以及随机信号序列，并依照其存储顺序依次重新提取。上位机就寄存器
中三组信号序列进行自适应控制器系数的更新迭代运算以及次级通路滤波器系数的更新迭代运算。每次更新后得到一组当前时刻的自适应控制滤波器系数以及次级通路滤波器系数。待上位机对自适应控制器滤波器系数以及次级通路滤波器系数更新迭代工作完成后，将控制滤波器系数增量通过无线传输的方式回传给控制器，次级通路滤波器系数则存储在上位机的寄存器中。
[0073]
控制器接收到上位机传回的自适应控制器滤波器系数增量后，将其与现有的自适应控制滤波器系数相加得到当前自适应控制器滤波器系数。控制器在收到下一次上位机传来的滤波器系数增量之前，一直使用当前自适应控制滤波器系数对指定位置进行降噪处理。同时控制器仍继续将接收到的参考信号、误差信号以及生成的随机信号存储在指定的寄存器中，待存储完成后传至上位机。
[0074]
整个过程循环往复，直至指定区域获得较好的噪声抑制效果。
[0075]
为了验证本发明实施例提供的无线单通道有源噪声控制系统的噪声抑制效果，将本发明实施例代入使用经典单通道有源噪声控制方案，并进行仿真验证：
[0076]
首先，设定次级通路滤波器系数全部为0，系统中处理数据及传递数据等所需时间为0.5秒，即上位机无线传输自适应控制滤波器系数给控制器、控制器无线传输寄存器中数据给上位机的时间间隔均为0.5秒，在降噪处理策略收敛后引入一次次级通路改变。通过仿真实验可以得到图5所示的本实施例的仿真时域示意图，图6所示的本实施例的声压衰减示意图，图7所示的本实施例在线建模模型与原始模型的欧氏距离。
[0077]
从仿真结果可以清楚发现，当该无线有源噪声控制系统工作后，待控制位置的噪声声压衰减明显，在线建成的次级通路模型与既有模型欧式距离逐渐减小，验证了该无线有源噪声控制系统次级通路在线建模的可行性。
[0078]
在一些实施例中，本发明实施例还提供了一种无线多通道有源噪声控制系统。即当存在多个噪声源或者噪声源分布较广时，由于单通道前馈系统的降噪性能会下降。在这种情况下，有必要采用多通道前馈有源噪声控制系统来应对存在的多个噪声源。多通道有源噪声控制系统通常包含多个参考麦克风、多个次级扬声器以及多个误差麦克风。图8和图9分别表示多通道前馈有源噪声控制系统的结构图和降噪处理过程框图。
[0079]
在图8和图9中，j、k和m分别表示参考麦克风、次级扬声器和误差麦克风的数量。因此这种组合叫做(j，k，m)有源噪声控制系统。在图9中，p、r、w、s分别代表了初级通路矩阵、参考信号矩阵、控制滤波器系数矩阵和次级通路矩阵。同时，此多通道前馈有源噪声控制系统使用fxnlms算法来对滤波器系数进行更新：
[0080][0081]
w
k,j
(n)＝[w
k,j,0
(n) w
k,j,1
(n)
ꢀ…ꢀ
w
k,j,n
‑1(n)]
t
[0082]
μ
m,k,j
(n)＝[μ
m,k,j
(n) μ
m,k,j
(n
‑
1)
ꢀ…ꢀ
μ
m,k,j
(n
‑
n 1)]
t
[0083][0084]
x
j
(n)＝[x
j
(n) x
j
(n
‑
1)
ꢀ…ꢀ
x
j
(n
‑
n 1)]
t
[0085][0086]
e
m
(n)＝d
m
(n)
‑
y
′
m
(n)
[0087][0088]
s
m,k
(n)＝[s
m,k,0
(n) s
m,k,1
(n)
ꢀ…ꢀ
s
m,k,l
‑1(n)]
t
[0089]
y
k
(m)＝[y
k
(n) y
k
(n
‑
1)
ꢀ…ꢀ
y
k
(n
‑
l 1)]
t
[0090][0091]
在多通道有源噪声控制系统中，由于引入了多个参考麦克风、多个误差麦克风和多个次级扬声器，导致系统本身规模变得十分庞大。系统规模的增大带来的是系统内部存在大量实体连线，使得系统的部署和维护变得困难。除此之外，由于系统通道数的增加以及各类改进算法的引进，系统的运算量大幅上升。过于复杂的有源噪声控制系统会使硬件平台的负载加剧，不利于工程实现。
[0092]
为了解决多通道有源噪声控制系统中存在大量连线造成部署维护困难以及多通道有源噪声控制算法运算量过大的技术问题，本发明实施例提供了一种无线多通道有源噪声控制系统，其基于多通道前馈有源噪声控制系统，通过添加无线模块，使得上位机与各控制控制器、各控制器与外围设备之间进行无线数据交互，进而将自适应迭代过程从硬件平台剥离出来，得到一种无线多通道无线有源噪声控制系统(即无线多通道前馈有源噪声控制系统)。参见图10，本发明实施例提供的无线多通道有源噪声控制系统包括：带无线模块的上位机、控制器、放大器和电声器件，其中，电声器件包括多个参考麦克风节点、扬声器节点和误差麦克风节点，每个参考麦克风节点通过一个放大器以无线通信的方式接入控制器；每个误差麦克风节点通过一个放大器以无线通信的方式接入控制器；以使得控制器基于多个参考麦克风节点拾取的声波信号得到参考信号矩阵，基于多个误差麦克风节点拾取的声波信号得到误差信号矩阵；同时，控制器通过一个放大器以无线通信的方式与一个扬声器节点相连，以将指定扬声器的控制信号传送至对应的扬声器。上位机用于基于接收到的参考信号矩阵和误差信号矩阵，基于其预置的自适应控制器系数更新策略，进行自适应控制器系数的迭代更新运算，当迭代更新完成后，得到自适应控制滤波器系数的增量并通过上位机的无线模块发送至控制器，同时，将当前得到的自适应控制滤波器系数存入本地的指定寄存器中；其中，对于接入控制器的每个麦克风节点(参考/误差)，由于其采集的是数字模拟信号，因而当接入控制器接收到该放大后的声波信号后，基于其内置的模数转换器对其进行信号转换，将转换后的数字信号作为误差或参考信号，从而得到参考信号矩阵/误差参考信号矩阵。对于每个扬声器节点，控制器首先将生成的控制信号矩阵基于其内置的数模转换器转换为模拟信号，再基于扬声器的位置索引得到对应的控制信号，再经对应的放大器传输至对应的扬声器节点。即，结合现有的多通道有源噪声控制系统，通过添加无线模块，实现上位机与各控制器、各控制器与外围设备之间信号的无线传输。控制器将接收到的参考信号矩阵和误差信号矩阵通过无线通信的方式传输到上位机。其后上位机利用获得的参考信号和误差信号进行自适应更新迭代过程。这样一来，硬件平台只需进行信号的存储和搬运等占有硬件资源不多的操作，减少了硬件控制平台的运算压力。在这种情况下，可以使用更优的有源噪声控制算法以及部署更多通道的有源噪声控制系统，以此获得更好
的降噪效果以及更大的降噪范围。
[0093]
即，与本发明实施例提供的无线单通道有源噪声控制系统相比，控制器不包括随机信号发生器，且存在接入控制器的多路声波采集通道，以便于接入控制器控制多个扬声器节点。
[0094]
将本发明实施例提供的无线多通道无线有源噪声控制系统配置在待控制的噪声区域内。开启系统，外部设备中的各参考麦克风节点不断地拾取噪声声波，经放大器与模数转换器处理后通过无线传输的方式传递给控制器；外部设备中的各误差麦克风节点在指定位置不断地拾取残余噪声声波，经放大器模数转换器处理后通过无线传输的方式传递给控制器。控制器在此阶段利用现有的自适应控制滤波器系数与参考信号矩阵生成各控制信号矩阵，各控制信号通过无线传输的方式传递到各扬声器节点，经过数模转换器和放大器后激励各次级扬声器发出“反噪声”声波。在该过程中，每一时刻控制器都将接收到的参考信号矩阵序列、误差信号矩阵序列储存在指定的寄存器中，直至达到序列预期长度。
[0095]
待参考信号矩阵序列、误差信号矩阵序列存储完成，控制器将两者者无线传输给上位机中的寄存器。上位机接收到控制器传输过来的数据后，就开始进行降噪算法中的自适应控制器滤波器系数的更新迭代工作。首先读取寄存器中存储的参考信号矩阵序列、误差信号矩阵序列，并按照顺序依次提取，就读取的信号序列进行自适应控制器系数的更新迭代运算。每次更新会得到一组当前时刻的自适应控制滤波器系数。待上位机对自适应控制滤波器系数更新迭代工作完成后，将控制滤波器系数增量通过无线传输的方式回传给控制器。
[0096]
控制器接收到上位机传回的自适应控制器滤波器系数增量后，将其与现有的自适应控制滤波器系数相加得到当前自适应控制器滤波器系数。控制器在收到下一次上位机传来的滤波器系数增量之前，一直使用当前自适应控制滤波器系数对指定位置进行降噪处理。同时控制器仍继续将接收到的参考信号矩阵、误差信号矩阵存储在指定的寄存器中，待存储完成后传至上位机。
[0097]
整个过程循环往复，直至在指定区域获得较好的降噪效果。
[0098]
为了验证本发明实施例提供的多通道前馈有源噪声控制系统的噪声抑制效果，将本发明实施例代入使用经典多通道前馈有源噪声控制方案，并进行仿真验证：
[0099]
首先假设系统中处理数据及传递数据等所需时间为0.5秒，即上位机无线传输自适应控制滤波器系数给控制器、控制器无线传输寄存器中数据给上位机的时间间隔均为0.5秒。分别代入(1，2，2)和(1，4，4)前馈多通道系统，即1个参考麦克风节点，2个(4个)扬声器节点，2个(4个)误差麦克风节点。通过仿真实验可以得到如图11所示的双通道系统(1，2，2)的仿真时域示意图，其中，左侧是误差麦克风测量的信号，即误差麦克风读数随时间变化情况，右侧是根据误差信号计算的声压衰减，即系统的噪声声压随时间变化情况；且图11中的通道1、2用于对应不同的误差麦克风；以及通过仿真实验可以得到如图12所示四通道系统(1，4，4)的仿真时域示意图，其中，左侧是误差麦克风测量的信号，右侧是根据误差信号计算的声压衰减，且图12中的通道1至4用于对应不同的误差麦克风。
[0100]
从仿真结果可以清楚发现，当该无线有源噪声控制系统工作后，待控制位置的噪声声压衰减明显，验证了该多通道无线有源噪声控制系统的可行性。
[0101]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
[0102]
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。