多旋翼载具的自适应噪声消除的制作方法

1.本公开总体上涉及噪声消除(noise cancellation)，特别地，涉及多旋翼载具(multi-rotor vehicle)的自适应噪声消除。


背景技术：

2.多旋翼载具是未来人类运输的可行手段。根据任务，已经提出了各种架构，但是常见的组件包括使用多个旋翼(或螺旋桨)的垂直上升和垂直下降。预测到飞行的上升/下降阶段会导致载具机舱内部的巨大噪声。在受约束的地面行驶期间在载具内部测得的声压大到足以证实乘客佩戴听觉保护装置是合理的。然而，耳罩(ear muff)和耳塞(ear plug)是不舒适的，并且经常未被正确地佩戴。有源头戴式受话器遭受相同的问题。
3.因此，本领域技术人员在降低多旋翼载具内部的噪声的领域中继续进行研究和开发工作。同样，希望有一种考虑上面所讨论的问题中的至少一些问题以及其它可能的问题的方法和系统。


技术实现要素：

4.本文提供了一种用于消除载具内的声音的噪声消除系统。该噪声消除系统包括：多个麦克风、摄像机、控制器以及多个扬声器。所述多个麦克风是与载具内部的多个乘员位置相邻地设置的，并且将所述多个麦克风配置成生成多个麦克风信号，所述多个麦克风信号表示与所述多个乘员位置相邻的多个噪声声音以及多个消除音频声音。将摄像机配置成，生成捕获所述多个乘员位置处的一个或更多个乘员的一个或更多个头部方位(head configuration)的视频信号。将控制器配置成，从载具的飞行控制系统接收多个旋翼控制信号；响应于视频信号，基于所述一个或更多个乘员的所述一个或更多个头部方位的跟踪，来计算多个听觉位置；以及基于所述多个听觉位置、所述多个麦克风信号以及所述多个旋翼控制信号，来生成多个扬声器信号。所述多个扬声器是与所述多个乘员位置相邻地设置的，并且将所述多个扬声器配置成，响应于所述多个扬声器信号，来生成所述多个消除音频声音。所述多个消除音频声音衰减所述多个听觉位置处的所述多个噪声声音。
5.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，所述一个或更多个头部方位中的各个头部方位包括相应空间头部位置和相应空间头部取向；还将控制器配置成，基于相应空间头部位置和相应空间头部取向，来确定所述多个麦克风当中的针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的单个最接近的麦克风或者两个最接近的麦克风。
6.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，还将控制器配置成，生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应偏差信号(error signal)，作为来自单个最接近的麦克风的相应麦克风信号，或者来自两个最接近的麦克风的两个相应麦克风信号的混合。
7.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，还将控制器配置成，基于所述多个旋翼控制信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位置，来生成相应听觉位置的相
应加权旋翼控制信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼控制信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。所述多个消除音频声音是基于相应校正信号的组合的。
8.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，所述多个噪声声音是由载具的多个旋翼响应于所述多个旋翼控制信号而生成的。
9.在一个或更多个实施方式中，该噪声消除系统包括多个旋翼传感器，所述多个旋翼传感器联接至所述多个旋翼，并且所述多个旋翼传感器被配置成，生成表示所述多个旋翼的多个转速的多个旋翼传感器信号。
10.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，还将控制器配置成，基于所述多个旋翼传感器信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位置，来生成相应听觉位置的相应加权旋翼传感器信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼传感器信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。所述多个消除音频声音是基于相应校正信号的组合的。
11.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，还将控制器配置成，通过相应偏差信号的自适应噪声消除，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号；以及通过在所述多个扬声器当中解析相应校正信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的多个内部信号。
12.在该噪声消除系统的一个或更多个实施方式中，还将控制器配置成，通过调节所述多个内部信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的多个相应分量信号；以及通过对所述多个听觉位置的所述多个相应分量信号进行求和，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的所述多个扬声器信号。
13.本文提供了一种用于消除载具内的声音的方法。所述方法包括以下步骤：生成多个麦克风信号，所述多个麦克风信号表示与载具内的多个乘员位置相邻的多个噪声声音和多个消除音频声音；生成捕获所述多个乘员位置处的一个或更多个乘员的一个或更多个头部方位的视频信号；以及在控制器处从载具的飞行控制系统接收多个旋翼控制信号。所述方法包括以下步骤：响应于视频信号，基于所述一个或更多个头部方位的跟踪，来计算所述一个或更多个乘员的多个听觉位置；基于所述多个听觉位置、所述多个麦克风信号以及所述多个旋翼控制信号，来生成多个扬声器信号；以及响应于所述多个扬声器信号，来生成所述多个消除音频声音。所述多个消除音频声音衰减所述多个听觉位置处的所述多个噪声声音。
14.在所述方法的一个或更多个实施方式中，所述一个或更多个头部方位中的各个头部方位包括相应空间头部位置和相应空间头部取向；所述方法包括以下步骤：基于相应空间头部位置和相应空间头部取向，来确定多个麦克风当中的针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的单个最接近的麦克风或者两个最接近的麦克风。
15.在一个或更多个实施方式中，所述方法包括以下步骤：针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置，生成相应偏差信号，作为来自单个最接近的麦克风的相应麦克风信号或者来自两个最接近的麦克风的两个相应麦克风信号的混合。
16.在一个或更多个实施方式中，所述方法包括以下步骤：基于所述多个旋翼控制信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位置，来生成针对所述相应听觉位置的相应加
权旋翼控制信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼控制信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。所述多个消除音频声音是基于相应校正信号的组合的。
17.在所述方法的一个或更多个实施方式中，所述多个噪声声音是由载具的多个旋翼响应于所述多个旋翼控制信号而生成的。
18.在一个或更多个实施方式中，所述方法包括以下步骤：生成表示多个旋翼的多个转速的多个旋翼传感器信号。
19.在一个或更多个实施方式中，所述方法包括以下步骤：响应于所述多个旋翼传感器信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位置，来生成针对相应听觉位置的相应加权旋翼传感器信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼传感器信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。所述多个消除音频声音是基于相应校正信号的组合的。
20.在一个或更多个实施方式中，所述方法包括以下步骤：通过相应偏差信号的自适应噪声消除，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。通过在多个扬声器当中解析相应校正信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的多个内部信号；通过调节所述多个内部信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的多个相应分量信号；以及通过对所述多个听觉位置的所述多个相应分量信号进行求和，来生成所述多个扬声器信号。
21.本文提供了一种载具。该载具包括：多个旋翼、多个旋翼传感器、计算机以及多个扬声器。将所述多个旋翼配置成，接收多个旋翼控制信号，并且响应于所述多个旋翼控制信号，在该载具内部的多个乘员位置处生成多个噪声声音。将所述多个旋翼传感器联接至所述多个旋翼，并且将所述多个旋翼传感器配置成，生成表示所述多个旋翼的多个转速的多个旋翼传感器信号。将该计算机联接至所述多个旋翼传感器，并且将该计算机配置成，生成表示与所述多个乘员位置相邻的所述多个噪声声音以及多个消除音频声音的多个麦克风信号；生成捕获所述多个乘员位置处的一个或更多个乘员的一个或更多个头部方位的视频信号；接收所述多个旋翼控制信号；响应于视频信号，基于所述一个或更多个头部方位的跟踪，来计算所述一个或更多个乘员的多个听觉位置；以及基于所述多个听觉位置、所述多个麦克风信号、所述多个旋翼控制信号、以及所述多个旋翼传感器信号，来生成多个扬声器信号。将所述多个扬声器配置成，响应于所述多个扬声器信号，来生成所述多个消除音频声音。所述多个消除音频声音衰减所述多个听觉位置处的所述多个噪声声音。
22.在所述载具的一个或更多个实施方式中，还将该计算机配置成，响应于所述多个麦克风信号中的至多两个麦克风信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应偏差信号；基于所述多个旋翼控制信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位置，来生成针对相应听觉位置的相应加权旋翼控制信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼控制信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。响应于针对所述多个听觉位置的相应校正信号的组合，来生成所述多个扬声器信号。
23.在所述载具的一个或更多个实施方式中，还将该计算机配置成，响应于所述多个麦克风信号中的至多两个麦克风信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应偏差信号；基于所述多个旋翼传感器信号以及所述多个听觉位置中的各个相应听觉位
置，来生成针对相应听觉位置的相应加权旋翼传感器信号；以及响应于相应偏差信号和相应加权旋翼传感器信号，来生成针对所述多个听觉位置中的各个听觉位置的相应校正信号。响应于针对所述多个听觉位置的相应校正信号的组合，来生成所述多个扬声器信号。
24.当结合附图考虑时，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点从下面对用于执行本公开的最佳模式的详细描述中容易显而易见。
附图说明
25.图1是根据一个或更多个示例性实施方式的载具的半透明立体图。
26.图2是根据一个或更多个示例性实施方式的载具的半透明平面图。
27.图3是例示根据一个或更多个示例性实施方式的载具的乘员的示意图。
28.图4是根据一个或更多个示例性实施方式的自适应噪声消除系统的示意图。
29.图5是根据一个或更多个示例性实施方式的控制器的示意图。
30.图6是例示根据一个或更多个示例性实施方式的听觉位置的示意图。
31.图7是根据一个或更多个示例性实施方式的控制器中的通道的示意图。
32.图8是根据一个或更多个示例性实施方式的控制器中的自适应噪声消除块的示意图。
33.图9是根据一个或更多个示例性实施方式的自适应噪声消除滤波器的示意图。
34.图10是根据一个或更多个示例性实施方式的用于操作控制器的方法的流程图。
35.图11是根据一个或更多个示例性实施方式的用于调谐控制器的方法280的流程图。
36.图12是根据一个或更多个示例性实施方式的根据频率测得的噪声的曲线图。
具体实施方式
37.本公开的实施方式包括一种在多旋翼载具中提供噪声消除的方法和/或系统，该多旋翼载具中的乘员没有佩戴单独噪声消除头戴式受话器(individual noise-cancellation headphone)。该系统包括具有遍及客舱的多个扬声器的声音系统，用于在载具内播放声音。将至少一个摄像机指向载具内的乘员位置，用于跟踪头部位置和乘员的移动。将麦克风阵列设置得与载具内的各个乘员位置相邻，用于监测和平均化各个相应乘员的头部位置处的声音。控制器解释来自所述至少一个摄像机以及麦克风阵列的输入数据，并且生成通过扬声器播放的消除声音(cancelling sound)，以衰减载具内的令人不快的由旋翼产生的噪声。
38.各种实施方式使用声音系统、操作员/乘客麦克风以及摄像机来实现头部跟踪，从而在多旋翼载具机舱内实现自适应噪声消除。声音的性质是与在叶片通过频率的基频(fundamental)和/或谐波(harmonic)下的旋转旋翼相关的。多旋翼载具适用于自适应噪声消除，其中许多声音是从具有已知输入参考的旋翼(也被称为螺旋桨)发出的，大部分声音处于相对低的频率/长的波长，并且相对小的机舱容积在声级高的频率处提供低声模态密度。使用具有摄像机和麦克风平均化的头部跟踪来优化操作员/乘客头部邻域的声音消除改善了噪声消除。
39.参照图1和图2，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的载具60的示例性实现
的半透明立体图和半透明平面图。载具60通常包括：机舱62、多个旋翼64a至64f、多个乘员位置66a至66b、多个扬声器68a至68f、多个麦克风70a至70j、一个或更多个摄像机72(示出了一个)、以及中央控制台74。
40.载具60可以包括但不限于：多旋翼载具(图示)、多旋翼直升机、多旋翼固定翼飞行器、多螺旋桨船、或地面载具。载具60被配置成承载一个或更多个乘员80a至80b(或乘务人员(crew member))。
41.机舱62限定了载具60的内部空间。使机舱62的尺寸适合乘员80a至80b。由机舱62外部的旋翼64a至64f生成的声学噪声可以被乘员80a至80b在机舱62内部听到。
42.旋翼64a至64f实现被联接至驱动马达的螺旋桨。将旋翼64a至64f设置在载具60的机舱62的外部。旋翼64a至64f可操作成，向载具60提供足以使得能够飞行的升力和推力。旋翼64a至64f通常围绕载具60的外周展开，并且在每一侧提供类似的提升能力。当旋翼64a至64f(特别是螺旋桨)运动时产生噪声声音。
43.乘员位置66a至66b实现多个座位。将乘员位置66a至66b设置在机舱62内部。在各种实施方式中，可以以单排来实现多个(例如，两个)乘员位置66a至66b。一些实施方式可包括多于两个的乘员位置66a至66b。在其它实施方式中，可以以多于一排来设置乘员位置66a至66b。
44.扬声器68a至68f实现音频扬声器。将扬声器68a至68f围绕乘员位置66a至66b设置在机舱62内。扬声器68a至68f可操作成，生成消除音频声音(cancellation audio sound)，该消除音频声音衰减由旋翼64a至64f生成的噪声声音。
45.麦克风70a至70j实现音频麦克风。将麦克风70a至70j在机舱62内部设置成与乘员位置66a至66b相邻。麦克风70a至70j可操作成，测量乘员80a至80b的耳朵附近的噪声级(noise level)。
46.摄像机72实现视频摄像机。将摄像机72设置在机舱62内部并且面对乘员位置66a至66b。摄像机72可操作成，足够详细地捕获乘员80a至80b的图像，以估计乘员80a至80b的头部的取向。根据该取向，可以确定乘员80a至80b的耳朵的空间位置。
47.在图1和图2所例示的示例实施方式中，将多个(例如，四个)扬声器68b至68e设置在座位(例如，乘员位置66a至66b)的头枕中。将附加的(例如，两个)扬声器68a和68f定位于乘员80a至80b的脚附近。将多个(例如，八个)麦克风70a至70h沿着头枕的顶部定位。将附加的(例如，两个)麦克风70i和70j定位于中央控制台74处。将计算机(参见图4)安装在中央控制台74内部。将摄像机72定位于载具(如汽车)的传统后视镜位置。将乘员80a至80b示为坐在乘员位置66a至66b。将多个(例如，六个)旋翼64a至64f围绕载具60的外部定位。
48.扬声器68a至68f、麦克风70a至70j、摄像机72以及中央控制台74中的计算机通常实现用于消除因旋翼64a至64f的运行而造成机舱62内的噪声声音的技术。该方法包括使用麦克风70a至70j生成多个麦克风信号。麦克风信号表示由旋翼64a至64f生成的噪声声音以及由载具60内的乘员位置66a至66b附近的扬声器68a至68f生成的多个消除音频声音。捕获乘员位置66a至66b处的一个或更多个乘员80a至80b的一个或更多个头部方位的视频信号是由摄像机72生成并传递至计算机的。计算机从载具60的飞行控制系统接收多个旋翼控制信号。通过响应于视频信号对所述一个或更多个头部方位进行跟踪，来确定所述一个或更多个乘员80a至80b的多个听觉位置(例如，耳朵的空间位置)。由计算机基于听觉位置，麦克
风信号以及旋翼控制信号来生成多个扬声器信号。扬声器68a至68f响应于扬声器信号生成消除音频声音。消除音频声音衰减听觉位置处的噪声声音。
49.为了将载具60调谐成为伴随多旋翼运行的自适应噪声消除而工作，针对各个乘员80a至80b的各个耳朵实现多个自适应噪声消除环路。用于旋翼64a至64f的控制信号和/或来自旋翼传感器(参见图4)的传感器信号为自适应噪声消除环路提供参考信号。用于单独旋翼64a至64f的参考传感器的一些选择可以是：每分钟转数(rpm)传感器(例如，转速计)、安装在保持旋翼64a至64f的臂上的加速度计、或者针对单独旋翼64a至64f的螺旋桨附近或者直接处于载具60内部的该臂附接的地方的麦克风。由于单独螺旋桨的旋转频率的谐波通常构成大部分噪声，因此，如果选择不感测谐波的传感器(比如转速计)，则可以实现谐波的有效增益和相位的附加表征。一旦执行了表征，对于各个螺旋桨，该表征通常不会显著改变。
50.参照图3，示出了例示根据一个或更多个示例性实施方式的示例乘员80x的示意图。乘员80x表示可能在载具60中的潜在乘员80a至80b。乘员80x包括头部82，以及建立两个可移动听觉位置90a至90b的两个耳朵84a至84b。听觉位置90a至90b可以由计算机基于跟踪头部82的中心以及所估计的从头部82的中心到各个耳朵84a至84b的空间偏移量来计算。
51.以头部82为中心的笛卡尔坐标系92通常定义头部方位94a至96f。坐标系92包括第一(例如，x或水平)轴线94a、第二(例如，y或水平)轴线94b以及第三(例如，z或竖直)轴线94c。轴线94a、94b以及94c彼此垂直。乘员80x的头部82可以在六个自由度上移动。该六个自由度包括三个运动：沿着第一轴线94a的左/右(或横荡(sway))运动96a；沿着第二轴线94b的前/后(或纵荡(surge))运动96b；以及沿着第三轴线94c的上/下(或垂荡(heave))运动96c。该六个自由度包括三个旋转：绕第一轴线94a的横向旋转(或俯仰(pitch))96d；绕第二轴线94b的纵向旋转(或侧倾(roll))96e；以及绕第三轴线94c的正常旋转(或偏转(yaw))96f。空间头部位置可以由头部82的中心在沿着三个轴线94a、94b以及94c的三个坐标处进行限定。空间头部取向可以由头部82在沿着旋转96d、96e以及96f的三个点处的角度进行限定。
52.参照图4，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的自适应噪声消除系统100的示例实现的示意图。自适应噪声消除系统100可操作成，衰减多个消除场76a至76j处的由旋翼64a至64f生成的旋翼噪声声音(例如，rna至rnf)。当乘员80a至80b在机舱62内来回动时，消除场76a至76j基于乘员80a至80b的头部方位94a至96f，在时间和空间位置上发生改变。
53.自适应噪声消除系统100包括：扬声器68a至68f、麦克风70a至70j、摄像机72、多个旋翼传感器74a至74f、以及计算机102。计算机200通常包括：控制器104、飞行控制系统106、传感器模数(a/d)转换器108、音频模数转换器110、视频处理器112、头部跟踪器112、数模(d/a)转换器116、多个放大器118、以及公共广播系统(public address system)120。
54.旋翼传感器74a至74f生成被传递至传感器模数转换器108的初始旋翼传感器信号(例如，sensor)。初始旋翼传感器信号sensor运送指示旋翼64a至64f的转速(或频率)的数据。旋翼传感器信号(例如，rsd：rotor sensor signal)由传感器模数转换器108生成并且被提供给控制器104。旋翼传感器信号rsd以数字形式运送来自初始旋翼传感器信号sensor的转速。旋翼控制信号(rcnt：rotor control signal)由飞行控制系统106生成并且被传递至旋翼64a至64f和控制器104。在一个示例中，旋翼控制信号rcnt指定旋翼64a至64f中的各
个旋翼运行的以每分钟转数为单位的转速。
55.麦克风70a至70j生成被传递至音频模数转换器110的初始麦克风信号(例如，mic)。初始麦克风信号mic携带在消除场76a至76j中感测到的偏差声音，在这些消除场中，消除音频声音caa至caf不完全地抵消旋翼噪声声音rna至rnf。将经音频模数转换器110生成的麦克风信号(例如，md)提供给控制器104。麦克风信号md运送来自初始麦克风信号mic的偏差声音的数字化版本。
56.视频信号(例如，video)由摄像机72生成并且被传递至视频处理器112。视频信号video携带乘员80a至80b的头部82的图像。标识信号(例如，id)由视频处理器112生成并且被传递至头部跟踪器114。标识信号id携带被用于标识图像中的各个乘员80a至80b的头部82的数据。跟踪信号(例如，trk)由头部跟踪器114生成并且由控制器104来接收。轨迹信号trk携带乘员80a至80b的头部方位94a至96f。
57.公共广播信号(例如，pa：public address signal)由公共广播系统120生成并且被传递至控制器104。公共广播信号pa携带打算由乘员80a至80b听到的音频信息。控制器104生成由数模转换器116接收的扬声器信号(例如，spk)。扬声器信号spk以数字形式运送消除声音和公共广播音频。数模转换器116将消除声音和公共广播音频从数字形式转换成由放大器118接收的模拟形式。经放大的扬声器信号(例如，speakers)由放大器118生成并且驱动各个扬声器68a至68f。经放大的扬声器信号speakers以足够的功率运送消除声音和公共广播音频，以驱动扬声器68a至68f。扬声器68a至68f生成被指向消除场76a至76j的消除音频声音(例如，caa至caf)。消除音频声音caa至caf运送具有衰减消除场76a至76j中的旋翼噪声声音rna至rnf的振幅和相位的声学信号。
58.旋翼传感器74a至74f实现每分钟转数传感器。旋翼传感器74a至74f可操作成，感测相应旋翼64a至64f的转速，并且在初始旋翼传感器信号sensors中将所感测到的转速报告给计算机102。在各种实施方式中，旋翼传感器74a至74f可以是转速计、被安装在保持旋翼64a至64f的臂上的加速度计、或者针对单独旋翼64a至64f的螺旋桨附近或者直接处于载具60内部的该臂附接的地方的麦克风。
59.控制器104实现自适应噪声消除控制器。控制器104可操作成，降低在机舱62内部的各个位置处听到的声学噪声。在基线情形下，自适应噪声消除基于如根据旋翼控制信号rcnt确定的所估计的旋翼噪声以及如由麦克风70a至70j测得的麦克风信号md中的偏差噪声。在一些情形下，自适应噪声消除还可以响应于如根据旋翼传感器信号rsd确定的所估计的旋翼噪声。控制器104还可操作成，通过考虑机舱62中的乘员80a至80b的头部来回动来改善自适应噪声消除。经由头部跟踪器114在跟踪信号trk中向控制器104通知空间头部位置。控制器104随后调节噪声消除，使得头部移动通常将头部定位得更接近一些旋翼64a至64f以及一些扬声器68a至68f，同时将头部定位得更远离其它旋翼64a至64f以及其它扬声器68a至68f。由于麦克风70a至70j处于固定位置，因此，控制器104可以使用头部移动数据来调节麦克风70a至70j中的哪些麦克风最合适表示当前头部和耳朵位置处的旋翼噪声。
60.飞行控制系统106可操作成，通过控制旋翼64a至64f的转速来控制载具60的飞行。飞行控制系统106通过在旋翼控制信号rcnt中提供控制数据来命令旋翼64a至64f的转速。该控制数据被控制器104用于调节自适应噪声消除操作，以解决旋翼64a至64f的速度变化。
61.视频处理器112可操作成，捕获并标识由摄像机72生成的视频信号video中的乘员
80a至80b的头部82。视频处理器112以相对于机舱62的空间项(spatial term)将头部位置和头部取向，以标识信号id呈现给头部跟踪器114。在各种实施方式中，可以实现标准视频处理技术。
62.头部跟踪器114可操作成，基于在标识信号id中接收到的数据，来跟踪乘员80a至80b的头部82的空间位置和取向。头部82的空间位置和取向是在到控制器104的轨迹信号trk中提供的。在各种实施方式中，可以实现标准头部跟踪技术。
63.放大器118实现音频功率放大器。放大器118可操作成，驱动扬声器68a至68f，从而产生由控制器104确定的消除音频声音caa至caf，以及由公共广播系统120产生的公共广播信息。
64.公共广播系统120可操作成，在公共广播信号pa中生成音频消息。音频消息包括但不限于，由载具60中的接收器(未示出)接收到的消息、由机载电子装置自动生成的警告消息、导航消息等。
65.参照图5，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的控制器104的示例实现的示意图。控制器104通常包括：判定块140、调谐参数控件(control)142、传感器噪声估计块144、多个通道146a至146n、控制噪声估计块148、以及多个求和块150a至150f。
66.旋翼传感器信号rsd是由传感器噪声估计块144来接收的。麦克风信号md是由判定块140、调谐参数控件142以及通道146a至146n来接收的。轨迹信号trk是由调谐参数控件142和通道146a至146n来接收的。扬声器信号spk是由求和块150a至150f来生成的。旋翼控制信号rcnt是由控制噪声估计块148来接收的。公共广播信号pa是由求和块150a至150f来接收的。
67.判定块140生成被传递至通道146a至146n的判定信号(例如，dd：decision signal)。判定信号dd运送被用于控制何时利用/不利用旋翼传感器信号rsd中的数据的判定数据。调谐参数信号(例如，tp：tuning parameter)是由调谐参数控件142生成的并且被传递至通道146a至146n。调谐参数信号tp运送被用于帮助自适应噪声消除环路收敛的调谐数据。传感器噪声估计块144生成被提供给通道146a至146n的传感器噪声信号(sn：sensor noise)。传感器噪声信号sn基于旋翼传感器信号rsd，来提供旋翼64a至64f的估计噪声声音。控制噪声估计块148生成也被提供给通道146a至146n的控制噪声信号(例如，cn：control noise)。控制噪声信号cn基于旋翼控制信号rcnt，来运送旋翼64a至64f的估计噪声声音。
68.通道146a至146n生成由求和块150a至150f接收的相应组的分量信号(例如，aa至af、ba至bf、
…
、2ca至2cf)。分量信号aa至2cf携带目的地为各个消除场76a至76j的单独消除音频声音。求和块150a至150f生成被提供给扬声器68a至68f的单独扬声器信号(例如，sa至sf)(在被组合的情况下，单独扬声器信号sa至sf构成扬声器信号spk)。单独扬声器信号sa至sf控制由扬声器68a至68f生成的消除音频声音caa至caf。
69.判定块140实现监测逻辑。判定块140可操作成，确定麦克风信号md中的偏差噪声是在增加、保持恒定还是在降低。在偏差噪声恒定或正在降低的情况下，判定块140在判定信号dd中生成控制数据，以使通道146a至146n忽略自适应噪声消除环路中的传感器噪声信号sn。在偏差噪声正在增加的情况下，判定块140调节判定信号dd中的控制数据，以使通道146a至146n将传感器噪声信号sn并入自适应噪声消除环路中。
70.调谐参数控件142实现具有多个寄存器的控制电路。调谐参数控件142可操作成，存储通道146a至146n内的自适应噪声消除环路的调谐参数值。调谐参数值是在调谐参数信号tp中提供给通道146a至146n的。校准通常为调谐参数提供初始条件。
71.传感器噪声估计块144实现噪声合成器。传感器噪声估计块144可操作成，基于旋翼传感器信号rsd，来生成旋翼噪声声音rna至rnf的估计。旋翼载具中的周期性噪声是因由旋翼传感器信号rsd感测到的主音(primary tone)和对应谐波而造成的。在大多数情况下，该谐波构成如由a加权oaspl(总声压级：overall sound pressure level)计算的要消除的大部分声音。对于各个旋翼64a至64f，可以假设该谐波与对应主音维持固定增益和固定相位关系。使用校准或分析模型来建立该固定增益和固定相位关系。对于主音的小偏移(deviations)，固定增益和固定相位关系被假设为恒定的。如果旋翼传感器信号rsd仅感测主音(比如转速计)，则传感器噪声估计块144使用主音来估计谐波的振幅、频率以及相位。在各种实施方式中，传感器噪声估计块144可以向音调发生器提供所生成的频率，该频率是通过与由校准或分析模型确定的主音相对的主音的倍数、相位以及增益来确定的。谐波发生器成为在使用并行自适应噪声消除电路的消除技术中使用的谐波的参考。如果旋翼传感器信号rsd是宽带传感器信号(比如麦克风或加速度计)，则传感器噪声估计块144可以使用带通滤波器将信号分离成主音和谐波。然后，主音和谐波成为由并行自适应噪声消除电路在消除中使用的参考，各个参考皆具有唯一的最优解以校正主音和各个谐波的增益和相位。在各种实施方式中，可以将传感器噪声估计块144实现为多维查找表。该维数可以由相应旋翼传感器信号rsd中的值来索引化。
72.通道146a至146n实现多个自适应噪声消除环路，各个听觉位置90a至90b皆有通道。通道146a至146n可操作成，生成分量信号aa至2cf，这些分量信号控制扬声器68a至68f以生成消除音频声音caa至caf。通道146a至146n各自包括多个自适应噪声消除环路。在各个通道146a至146n中提供主自适应噪声消除环路，并且包括一个或更多个谐波自适应噪声消除环路。自适应噪声消除环路利用：(i)控制噪声信号cn中的旋翼噪声数据，并且在一些情形下利用传感器噪声信号sn，作为旋翼噪声声音rna至rnf的估计；以及(ii)麦克风信号md中的麦克风数据作为噪声偏差的估计。通道146a至146n随后确定校正数据，以衰减预期旋翼噪声声音rna至rnf。将该校正数据解析成分量信号aa至2cf，以控制单独扬声器68a至68f。通道146a至146n通过跟踪信号trk中的跟踪数据，来解决各个乘员80a至80b的听觉位置90a至90b的移动。将调谐参数的变化馈送到自适应噪声消除环路中，以改善噪声消除性能。
73.控制噪声估计块148实现噪声合成器。控制噪声估计块148可操作成，基于旋翼控制信号rcnt，来生成旋翼噪声声音rna至rnf的估计。类似于正由转速计生成旋翼传感器信号rsd的情况，旋翼控制信号rcnt具有单独标识主音的信息。该主音被控制噪声估计块148用于生成具有与旋翼控制信号rcnt的固定增益和相位关系的谐波的参考音。各个旋翼64a至64f的旋翼控制信号rcnt的各个分量通常具有比来自旋翼传感器信号rsd的对应信号高的信噪比，但是可以仅包含关于主音的信息。控制噪声估计块148使用主音与谐波之间的固定增益和相位关系来提供用于消除所述谐波中的各个谐波的参考信息。这类似于在转速计生成旋翼传感器信号rsd适的情况。在各种实施方式中，可以将控制噪声估计块148实现为多维查找表。该维数可以由相应旋翼控制信号rcnt中的值来索引化。
74.求和块150a至150f可操作成，将分量信号aa至2cf(例如，aa ba ca
…
2ca、ab bb cb
…
2cb、
…
、af bf cf
…
2cf)进行相加，从而生成相应的单独扬声器信号sa至sf。求和块150a至150f还将公共通告信号pa同等地添加到单独扬声器信号sa至sf中。
75.考虑载具60中的多个(例如，c个)乘务人员(例如，乘员80a至80b)，并且各个乘务人员皆具有两个耳朵84a至84b。因此，对于2c个空间位置计算噪声消除。传感器噪声估计块144将旋翼传感器数据转换成用于估计旋翼64a至64f对2c个耳朵84a至84b的噪声贡献的格式。控制噪声估计块148将旋翼控制数据转换成用于估计旋翼64a至64f对2c个耳朵84a至84b的噪声贡献的格式。通道146a至146n(例如，通道a至2c)接收噪声信号sn和cn中的噪声估计、调谐参数信号tp中的调谐参数、麦克风信号md中的麦克风数据、以及跟踪信号trk中的跟踪数据。将各个通道146a至146n配置为多个(例如，6个)子通道，各个扬声器68a至68f皆有子通道。子通道生成相应分量信号aa至2cf。来自各个子通道的分量信号aa至2cf在求和块150a至150f中进行相加，随后由扬声器68a至68f进行广播，以消除机舱62中的2c个耳朵84a至84b处的旋翼噪声声音rna至rnf。
76.参照图6，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的示例听觉位置90a的示意图。听觉位置90a可以被认为是机舱62内的最左侧听觉位置。听觉位置90d可以被认为是机舱62内的最右侧听觉位置。出于示例的目的，麦克风70a和70b可以是听觉位置90a的最接近的麦克风70a至70j。这两个最接近的麦克风70a至70b可以生成两个初始麦克风信号(例如，mica至micb)。
77.图6例示了简单的情况，其中，在听觉位置90a的空间中的默认点处，存在单个耳朵84a(标记为耳朵a)以供考虑。旋翼64a至64f是以不同方向和不同距离围绕耳朵a分散开的。扬声器68a至68f是以不同方向和不同距离围绕耳朵a分散开的。旋翼噪声声音rna至rnf各自到达听觉位置90a并且被耳朵a听到。消除音频声音caa至caf也到达听觉位置90a并且被耳朵a听到。可以将来自两个最接近的麦克风mica和micb的麦克风信号一起平均化，以生成用于控制器104中的自适应噪声消除环路的偏差值e(n)，来确定如何消除由耳朵a听到的旋翼噪声声音rna至rnf。控制器104考虑旋翼传感器信号rsd和旋翼控制信号rcnt，这是因为最左侧旋翼(例如，64a)的突然变化通常对耳朵a处的旋翼噪声rna的影响比对最右侧耳朵2c处的影响大。因此，通道a(对耳朵a执行自适应噪声消除)与通道2c(对耳朵2c执行自适应噪声消除)不同地处理旋翼传感器信号rsd和旋翼控制信号rcnt。
78.参照图7，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的通道146a的示例实现的示意图。通道146a的实现表示其它的通道146b至146n。通道146a通常包括：位置估计块160、多路复用器(mux)162、加权旋翼控制块164、加权旋翼传感器块166、混合块168、自适应噪声消除(anc)块170、划分块172、多个延迟级174a至174f、以及多个增益级176a至176f。
79.轨迹信号trk是由位置估计块160来接收的。麦克风信号md是由多路复用器162来接收的。麦克风信号md包括来自不同麦克风70a至70j的单独麦克风信号(例如，mda至mdj)。控制噪声信号cn是由加权旋翼控制块164来接收的。传感器噪声信号sn是由加权旋翼传感器块166来接收的。调谐参数信号tp和判定数据信号dd是由自适应噪声消除块170来接收的。分量信号aa至af是由增益级176a至176f来生成并提供的。
80.多路复用器控制信号(例如，m)是由位置估计块160生成并且由多路复用器162来接收的。多路复用器控制信号m携带标识对应听觉位置90a的最接近的或者两个最接近的麦
克风70a至70j的数据。位置估计块160还生成第一距离信号(例如，d1)、第二距离信号(例如，d2)、以及第三距离信号(例如，d3)。第一距离信号d1运送从听觉位置90a到旋翼64a至64f的所测得的距离，并且是由加权旋翼控制块164和加权旋翼传感器块166来接收的。第二距离信号d2运送增益级176a至176f的增益控制数据。第三距离信号d3运送延迟级174a至174f的延迟控制数据。
81.无声(silent)麦克风信号(例如，silent)是由多路复用器162来接收的。无声麦克风信号silent模拟报告零偏差噪声声音的附加麦克风。多路复用器162生成由混合块168接收的两个最接近的麦克风信号(例如，mdx和mdy)。两个最接近的麦克风信号mdx和mdy中的各个麦克风信号皆是麦克风信号mda至mdj或silent中的一者的副本。
82.加权旋翼控制信号wcn是由加权旋翼控制块164生成的并且被传递至自适应噪声消除块170。加权旋翼控制信号wcn携带基于第一距离信号d1的旋翼控制信号cn的加权组合。加权旋翼传感器信号wsn是由加权旋翼传感器块166生成的并且被传递至自适应噪声消除块170。加权旋翼传感器信号wsn携带基于第一距离信号d1的旋翼传感器信号sn的加权组合。
83.偏差噪声信号(例如，e)是由混合块168生成的并且被提供给自适应噪声消除块170。偏差噪声信号e是：(i)其中单个麦克风70a至70j被确定为最接近听觉位置90a的单个麦克风信号mda至mdj的副本；或者是(ii)其中两个麦克风70a至70j被确定为最接近听觉位置90a的两个最接近的麦克风信号mda至mdj的混合。校正信号(例如，y)是由自适应噪声消除块170生成并且由划分块172来接收的。校正信号y携带用于消除听觉位置90a处的旋翼噪声信号rna至rnf的校正数据。
84.划分块172生成被分配给延迟级174a至174f的多个内部信号(例如，ya至yf)。内部信号ya至yf携带校正数据的一部分，使得来自扬声器68a至68f的消除音频声音caa至caf的总和消除或者至少衰减听觉位置90a处的旋翼噪声声音rna至rnf。延迟级174a至174f生成由增益级176a至176f接收的经延迟的内部信号yda至ydf。经延迟的内部信号yda至ydf携带内部信号ya至yf中的校正数据的延迟版本，以解决消除音频声音caa至caf的相对相移。增益级176a至176f生成并提供分量信号aa至af。
85.位置估计块160可操作成，基于坐在乘员位置66a(例如，最左侧乘员位置)的乘员80a(例如，最左侧乘员)的头部方位94a至96f，确定听觉位置90a(例如，最左侧听觉位置)处的耳朵84a(例如，最左侧耳朵)的空间方位。位置估计块160利用跟踪信号trk中的跟踪数据，以确定哪一个或哪两个麦克风70a至70j最接近听觉位置90a，以生成多路复用器控制信号m中的控制数据。位置估计块160还利用轨迹信号trk中的跟踪数据，以确定第一距离信号d1中的距离数据、第二距离信号d2中的延迟数据、以及第三距离信号d3中的增益数据。
86.多路复用器162实现n至2多路复用器。多路复用器162可操作成，响应于多路复用器控制信号m，来路由单独麦克风信号mda至mdj和无声麦克风信号silent中的两者。在位置估计块160确定两个麦克风70a至70j最接近听觉位置90a的情况下，将单独麦克风信号mda至mdj中的两个麦克风信号路由到最接近的麦克风信号mdx和mdy中。在位置估计块160确定单个麦克风70a至70j最接近听觉位置90a的情况下，多路复用器162将该最接近的单独麦克风信号mda至mdj路由至最接近的麦克风信号mdx，并且将无声麦克风信号silent路由至最接近的麦克风信号mdy。
87.混合块168实现音频混合电路。混合块168可操作成，将两个最接近的麦克风信号mdx和mdy混合在一起，从而生成偏差信号e。在两个麦克风70a至70j最接近的情况下，偏差信号e中的混合结果是两个最接近的麦克风信号mda至mdj的组合。在单个麦克风70a至70j最接近的情况下，混合块168将最接近的麦克风信号mda至mdj与无声麦克风信号混合，从而生成偏差信号e作为单个最接近的麦克风信号mda至mdj的副本。在各种实施方式中，混合可以是两个最接近的麦克风信号mdx和mdy的平均。可以实现其它混合技术以满足特定应用的设计标准。
88.自适应噪声消除块170可操作成，实现噪声消除处理，该噪声消除处理生成和更新校正信号，以尝试将校正信号y朝着零振幅驱动。在各种实施方式中，自适应噪声消除块170可以实现滤波-x自适应噪声消除处理。可以实现其它自适应噪声消除技术以满足特定应用的设计标准。
89.划分块172可操作成，将校正信号y划分成多个(例如，六个)部分，各个扬声器68a至68f的一部分。在各种实施方式中，该划分可以将校正信号y中的校正数据分离成内部信号ya至yf中的多个相等部分。在其它实施方式中，该划分可以基于与扬声器68a至68f相对的乘员位置66a至66b，其中校正数据的较大百分比转到(gong to)较近的扬声器68a至68f。
90.延迟级174a至174f实现可控数字延迟级或相位延迟级。延迟级174a至174f可操作成，基于第三距离信号d3中的延迟控制数据，来将校正数据的各个分量延迟达受控量。在经延迟的信号yda至ydj中提供了经延迟/相位调节的校正数据。
91.增益级176a至176f实现可控数字放大级。增益级176a至176f可操作成，基于第二距离信号d2中的增益控制数据，来将校正数据的各种经延迟的分量放大达某受控量(controlled amounts)。在分量信号aa至af中提供了经振幅调节的校正数据。虽然图7大体上示出了通道146a内部的细节，但是对于其它通道146b至146n可以实现类似的设计。
92.参照图8，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的自适应噪声消除块170的示例实现的示意图。自适应噪声消除块170通常包括：主可调谐带通滤波器(primary tunable bandpass filter)190p、一个或更多个谐波可调谐带通滤波器190a至190h、一个或更多个谐波发生器192a至192h、一个或更多个开关194a至194h、主自适应噪声消除滤波器196p、一个或更多个谐波自适应噪声消除滤波器196a至196h、以及求和块198。
93.加权控制噪声信号wcn是由主可调谐带通滤波器190p和谐波发生器192a至192h来接收的。加权传感器噪声信号wsn是由谐波可调谐带通滤波器190a至190h来接收的。偏差信号e和调谐参数信号tp是由主自适应噪声消除滤波器196p和谐波自适应噪声消除滤波器196a至196h来接收的。判定数据信号dd是由开关194a至194h来接收的。校正信号y是由求和块198来生成和提供的。
94.自适应噪声消除滤波器196a至196p生成由求和块198接收的单独校正信号(例如，y(n)a至y(n)p)。单独校正信号y(n)p运送校正数据以消除在听觉位置90a处听到的旋翼噪声的主分量。单独校正信号y(n)a至y(n)h运送校正数据以消除在听觉位置90a处听到的旋翼噪声的谐波分量。
95.主可调谐带通滤波器190p可操作成，对加权控制噪声信号wcn中的估计旋翼噪声的主频率分量进行带通滤波。谐波可调谐带通滤波器190a至190h可操作成，对加权传感器噪声信号wsn中的估计旋翼噪声的各种谐波频率分量进行带通滤波。可调谐带通滤波器
190a至190p被调节以解决旋翼64a至64f的速度变化，从而解决在旋翼噪声信号rna至rnf中发现的频率变化。
96.各个谐波发生器192a至192h可操作成，以在加权控制噪声信号wcn中找到的主频率的不同谐波频率来生成估计噪声声音。在各种实施方式中，可以实现不同数量的谐波发生器192a至192h，以重新产生旋翼噪声信号rna至rnf的噪声频谱。
97.开关194a至194h实现音频速度开关。开关194a至194h可操作成：(i)将由谐波发生器192a至192h生成的估计谐波噪声分量路由至谐波自适应噪声消除滤波器196a至196h；或者(ii)将通过谐波可调谐带通滤波器190a至190h的各种传感器频率路由至谐波自适应噪声消除滤波器196a至196h。切换控制是由判定数据信号dd来提供的。在基线情形下，自适应噪声消除块170忽略加权传感器噪声信号wsn，因此自适应噪声消除基于偏差信号e和加权控制噪声信号wcn。在其中听觉位置90a中的噪声正在增加的其它情形下，自适应噪声消除块170考虑加权传感器噪声信号wsn，使得信号y(n)p中的校正数据的主频率分量基于加权控制噪声信号wcn中的主噪声频率，并且信号y(n)a至y(n)h中的校正数据的谐波频率分量基于加权传感器噪声信号wsn。
98.自适应噪声消除滤波器196a至196p实现以不同频率优化的自适应噪声消除块。主自适应噪声消除滤波器196p以主频率生成校正数据。谐波自适应噪声消除滤波器196a至196h以谐波频率生成校正数据。
99.求和块198可操作成，通过将来自信号y(n)a至y(n)p的校正分量数据进行相加，来生成校正数据。在校正信号y中提供该校正数据。
100.参照图9，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的自适应噪声消除滤波器196x的示例实现的示意图。自适应噪声消除滤波器196x表示自适应噪声消除滤波器196a至196p。自适应噪声消除滤波器196x通常包括滤波-x最小均方(fxlms：filtered-x least mean square)自适应噪声消除滤波器210以及转换块218。fxlms滤波器210通常包括：有限脉冲响应(fir：finite impulse response)滤波器212、次级路径滤波器214、以及自适应块216。
101.单独噪声信号x(n)是由有限脉冲响应滤波器212和次级路径滤波器214来接收的。单独校正信号y(n)是由有限脉冲响应滤波器212来生成和提供的。偏差信号e(n)是由自适应块216来接收的。调谐参数信号tp是由转换块218来接收的。
102.次级路径噪声信号(例如，x'(n))是由次级路径滤波器214来生成的并且被传递至自适应块216。次级路径噪声信号x'(n)估计次级路径对相应校正噪声信号的影响。自适应块216生成被提供给有限脉冲响应滤波器212的自适应信号(例如，w(n))。自适应信号w(n)提供对有限脉冲响应操作的调节，该有限脉冲响应操作使fxlms滤波器210适应单独噪声信号x(n)和偏差信号e(n)的变化。参数信号(例如，param)是由转换块218来生成的并且被提供给fxlms滤波器210。参数信号param运送专用于fxlms滤波器210的调谐参数。
103.fxlms滤波器210可操作成，自适应地调节单独校正信号y(n)中的校正数据，以降低偏差信号e(n)中的偏差噪声。单独噪声信号x(n)充任参考信号，该参考信号被主声学路径滤波，以给出所关注位置处的噪声。将同一参考信号作为输入数据提供给次级路径滤波器214以消除噪声。如果参考信号、主路径和次级路径均保持不变，则可以为不改变的系统确定控制滤波器并消除噪声，其中最终所得的偏差接近零。在现实中，主路径和次级路径随
时间以及参考信号而改变。为了自适应这些变化，fxlms技术使用次级路径滤波器214中的次级路径的数学模型(通常由有限输入响应滤波器的系数来表示)，在自适应块216中将来自数学模型的结果与偏差信号e(n)一起进行自适应，以利用自适应信号w(n)来调节有限脉冲响应滤波器212(在其它文献中也被称为lms滤波器，并且由滤波器系数进行定义)的函数，从而最小化偏差。当头部跟踪器114感测到头部位置已经改变时，使用转换块218。因为校准已经被执行，从而导致各个头部位置的最佳调谐参数，所以如果头部位置改变并且偏差传感器没有立即反应(例如，在1秒钟内)，则转换块218将有限脉冲响应滤波器212和次级路径滤波器214切换成为新的头部位置导出的滤波器。各个头部位置的滤波器系数来自校准期间存储的调谐参数。
104.对于载具60，主路径开始于向旋翼64a至64f发送的旋翼控制信号rcnt。由于旋翼控制信号rcnt是由飞行控制系统106来生成的，因此，对该参考的完全访问可用于控制器104。主路径终止于各个乘员80a至80b的耳朵84a至84b。实际噪声频谱是复杂的，这是因为参考信号限定了各个旋翼64a至64f的基本叶片通过频率，但是在耳朵84a至84b处的噪声是由基本(或主)频率和多个谐波频率组成的。在许多情况下，由于耳朵84a至84b的高通滤波器灵敏度的性质，因此，谐波频率可能比基本频率更成为噪声问题。在载具60的情况下，次级路径是到扬声器68a至68f的音频信号。
105.对于主路径和次路径的变化，至少有两个预期因素。第一预期因素是机舱62内部的头部82的移动。可以利用摄像机72、视频处理器112以及头部跟踪器114来测量头部移动。第二预期因素涉及旋翼64a至64f和关联谐波的相对噪声贡献的变化。使用头部跟踪和麦克风平均化的fxlms滤波器方法可以适应这两个因素。如果将多个麦克风70a至70j包括在载具60中的接近头部82被预期定位的位置，则可以将头部跟踪用于基于头部位置来定义用于fxlms技术的次级路径。
106.参照图10，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的用于操作控制器104的示例性方法240的流程图。可以在载具60中实现该方法(或处理)240。方法240通常包括：步骤242、步骤244、步骤246、步骤248、步骤250、步骤252、步骤254、步骤256、步骤258、步骤260、步骤262、步骤264、步骤266以及步骤268。该序列步骤是作为典型实例示出的。可以实现其它步骤次序以满足特定应用的标准。
107.在步骤242中，控制器104可以从麦克风70a至70j、旋翼传感器74a至74f、以及飞行控制系统106接收数据。在步骤244中，控制器104可以基于旋翼控制数据或者旋翼控制数据与旋翼传感器数据的组合来估计旋翼噪声。可以在步骤246中选择初始通道(例如，通道a)。
108.在步骤248中，控制器104可以基于从头部跟踪器114接收到的跟踪数据，来估计对应耳朵84(例如，耳朵a)的位置。在步骤250中，控制器104使用所获知的耳朵a的位置来确定有多少麦克风70a至70j是最接近的。如果两个麦克风70a至70j是最接近的，则在步骤252中，控制器104混合麦克风数据。如果单个麦克风70a至70j是最接近的，则方法240利用单个麦克风数据继续到步骤254。
109.在步骤254中，对基于旋翼传感器74a至74f和旋翼控制的估计旋翼噪声进行加权，以解决各个旋翼64a至64f对耳朵a的听觉位置90a的贡献的差异。在步骤256中，控制器104计算耳朵a的校正数据。在步骤258中，将校正数据划分(或解析)成子通道，以在扬声器68a至68f当中展开校正数据。在步骤260中，基于头部跟踪数据和机舱62的内部结构来调节子
通道中的增益和相位。在步骤262中，控制器104检查是否已经处理了各个通道。如果尚未处理各个通道，则在步骤264中，控制器104前进至下一通道(例如，通道b)，并且方法240返回至步骤248以估计耳朵b的听觉位置90b。
110.在处理了各个通道之后，在步骤266中，控制器104将子通道加和在一起。在步骤268中，将经求和的子通道数据转换成模拟数据、进行放大并提供给扬声器68a至68f。之后，消除音频声音(caa至caf)衰减听觉位置处的噪声声音rna至rnf。
111.参照图11，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的用于调谐控制器104的示例性方法280的流程图。该方法(或处理)280可以利用被栓系(tethered)至地面的载具60来实现。方法280通常包括：步骤282、步骤284、步骤286、步骤288、步骤290、步骤292、步骤294、步骤296、步骤298、步骤300以及步骤302。该序列步骤是作为典型实例示出的。可以实现其它步骤次序以满足特定应用的标准。
112.作为地面测试，通过利用防止载具60离开地面的装置在预期范围内操作旋翼64a至64f，可以一次一个螺旋桨地，利用自适应噪声消除环路来执行调谐单独旋翼64a至64f的自适应噪声消除环路。各个自适应噪声消除环路的调谐处理可以解决所关注的主音和谐波。在步骤282中，可以对位于乘员位置66a至66b的商业可获的仿真头部的耳朵中的偏差传感器(例如，麦克风)进行调谐。在步骤284中，可以选择初始通道(例如，通道a)以考虑听觉位置90a。
113.在步骤286中，通过在预期速度范围内操作旋翼64a至64f来生成旋翼噪声。在步骤288中，在仿真耳朵处监测最终所得的旋翼噪声。在步骤290中，基于监测手动调节调谐参数控件142中的调谐参数，以优化噪声消除。在已经调谐了初始通道之后，在步骤292中，执行检查以确定是否仍然考虑附加的耳朵位置。如果考虑附加的耳朵位置，则在步骤294中，可以移动仿真头部，并且方法280返回至步骤286。在已经测试了初始通道的耳朵位置之后，在步骤296中，执行检查以确定是否所述通道中的一些通道仍要进行调谐。如果所述通道中的一些通道仍要进行调谐，则在步骤298中，选择下一通道(例如，通道b)，并且方法280返回至步骤286以重复通道测试。
114.为了适应乘员80a至80b的运动，还可以执行对阵列中的各个麦克风70a至70j的单独自适应噪声消除环路的调谐。头部跟踪器114是基于来自摄像机72的视频信号video来实现的。头部跟踪器114使得能够实现自适应噪声消除控制器104的自动切换，以使利用已经为最接近耳朵的麦克风70a至70j调谐的自适应噪声消除环路。
115.一旦完成了对单独旋翼64a至64f的调谐，在步骤300中，自适应噪声消除环路就可以与旋翼64a至64f同时运行，从而为叠加的干扰产生叠加的消除场76a至76j。在一些情形下，可以在载具60在地面上的情况下测试消除场76a至76j，并且可以导致单独自适应噪声消除环路的进一步调谐。
116.调谐处理可以是自动的，并且继续进行如下项：随着各个旋翼64a至64f运行在预期范围内而调谐各个单独自适应噪声消除环路，跟着是随着旋翼64a至64f运行在预期范围内而进行最终调谐。各个自适应噪声消除环路中的自适应通常补偿地面测试与飞行之间的小差异。当完成调谐时，可以在步骤302中移除仿真头部。
117.参照图12，示出了根据一个或更多个示例性实施方式的根据频率测得的噪声的曲线图320。曲线图320具有以赫兹(hz)为单位的频率的轴线322。曲线图320具有以分贝(db)
为单位的幅度的另一轴线324。将轴线324归一化成设定在0db的最大噪声。
118.在飞马座航空器(pegasus air vehicle)的地面运行期间记录的机舱内部的噪声频谱。所记录的噪声被例示为曲线326。曲线326示出了约70hz的主频率。谐波呈现为主频70hz的整数倍处的峰值。在约140hz的第一谐波处测得最响的噪声328。
119.在运行期间，由旋翼64a至64f生成的噪声声音在乘员80a至80b的耳朵处被衰减，使得通过扬声器68a至68f路由的公共广播通告和/或电话呼叫被叠加到经消除的场76a至76j上，并且可以被听到，就好像几乎没有或者根本没有声音干扰一样，这极大地增加了语音可懂度。
120.在各种情形下，根据干扰的频率范围以及被消除的声音的波长，一个乘员80a至80b的良好消除解决方案可以增加另一乘员80a至80b的总声音。对于低频声音(其中机舱62的尺寸与波长相比较小)，不同乘员80a至80b所经历的不同噪声级通常不是问题，这是因为干扰的相位调整(phasing)跨机舱62可以是均匀的。较高的频率(其中声音的波长较小或者与机舱62的尺寸处于相同的量级)造成了不同的情形。解决这种情形的方法是：调谐处理包括这样的调谐情况，即，其中偏差传感器是两个仿真头部的头部处的麦克风70a至70j的振幅的平均。当在乘员位置66a至66b中存在两个乘员80a至80b时，摄像机72自动地执行双乘客调谐。对于多于两个乘员80a至80b的头部运动也可以考虑附加的调谐情况和逻辑。
121.在希望在较大的和/或商业可获的空间(诸如涡轮螺旋桨飞行器)中进行消除的问题方面，声音传输路径更复杂。由飞行器螺旋桨叶片生成的噪声包括主频率和谐波频率，因此这些参考文献是已知的。然而，螺旋桨输入与乘员80a至80b的耳朵之间的路径可能是复杂的。而且，可以使用飞行器内部的一个或更多个扬声器68a至68f，在给定的麦克风70a至70j处形成消除。在机舱62中的总噪声未被降低的同时，可以实现在一个麦克风70a至70j处的消除。为了实现大机舱62的降低，可以实现多个扬声器68a至68f和多个麦克风70a至70j。可以通过实现更多的扬声器68a至68f和麦克风70a至70j来实现在螺旋桨的更高谐波下的附加噪声降低。自适应是有帮助的，这是因为每当乘员80a至80b在机舱62中移动、设备在机舱62中移动、或者叶片通过频率发生变化时，噪声消除的最佳答案也随之改变。
122.本公开的实施方式提供了一种用于降低飞行器的客舱内的噪声的系统和/或方法。更具体地，本公开提供了一种自适应噪声消除系统100，该系统100用于在不利用由载具60的乘员80a至80b佩戴的头戴式受话器或其它装置的情况下使客舱静噪(quieting)。自适应噪声消除可以应用于多旋翼载具，特别是个人空中载具。这种类型的载具通常涉及任务的垂直升/降组件，在该任务期间，旋转的旋翼64a至64f生成显著的噪声。
123.在各种实施方式中，自适应噪声消除系统100利用(leverage)载具60内的声音系统，并且还包括在各个乘员位置66a至66b处的监测装置。监测装置可以包括摄像机72以及麦克风70a至70j，用于对各个乘员80a至80b的方位进行检测。摄像机72提供视频，该视频能够跟踪乘员80a至80b的头部移动以帮助标识耳朵位置，并且麦克风70a至70j通常是用于对给定头部位置的令人不快的声音进行平均的阵列。
124.由监测装置生成的数据向自适应噪声消除系统100提供反馈。基于该反馈，自适应噪声消除系统100生成消除音频声音，以消除机舱62内的特定位置所特有的旋翼噪声。自适应噪声消除系统100是自适应的，使得基于所接收到的反馈，来实时地针对各个位置修改所生成的噪声消除。换句话说，麦克风70a至70j以及摄像机72连续地监测乘员80a至80b，并且
所述系统基于来自监测装置的数据修改消除音频声音，以确保乘员80a至80b的音频舒适。在各种实施方式中，自适应噪声消除系统100采用滤波-x最小均方技术。
125.本发明容许采用许多不同形式的实施方式。附图示出了本公开的典型实施方式，并且本文将进行详细描述，应理解，这些实施方式是作为所公开的原理的例证来提供的，而不是对本公开的广泛方面的限制。就此而言，例如在说明书摘要、背景技术、发明内容以及具体实施方式部分中描述但未在权利要求中明确阐述的要素和限制不应以暗示、推断或其它方式单独或共同并入权利要求中。
126.出于本详细描述的目的，除非明确放弃，否则单数包括复数，反之亦然。词语“和”和“或”应当既是连接词又是转折词。词语“任何”和“所有”均应表示“任何和所有”，并且词语“包括”、“含有”、“包含”、“具有”等均应表示“包括但不限于”。而且，诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“近似”以及“一般地”的近似词在本文中可以以“处在、接近、或几乎处在”或者“在0至5％内”或者“在可接受的制造公差内”或其其它逻辑组合的意义来使用。参照附图，其中，相同标号指的是相同的组件。
127.详细描述和附图是对本公开的支持和描述，但是本公开的范围仅由权利要求来限定。虽然已经详细描述了用于实行所要求保护的本公开的最佳模式和其它实施方式中的一些，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本公开的各种另选设计和实施方式。而且，附图所示的实施方式或者本说明书中提及的各种实施方式的特征不一定被理解为彼此独立的实施方式。而相反，在实施方式的示例之一中描述的各个特征皆可以与来自其它实施方式的一个或多个其它希望的特征进行组合，从而产生未用文字或通过参考附图描述的其它实施方式。
128.条款1.根据本公开的方面，提供了一种用于消除载具(60)内的声音的噪声消除系统(100)，所述噪声消除系统(100)包括：
129.多个麦克风(70a至70j)，所述多个麦克风是与所述载具(60)内部的多个乘员位置(66a至66b)相邻地设置的，并且所述多个麦克风被配置成，生成多个麦克风信号(mic)，所述多个麦克风信号(mic)表示与所述多个乘员位置(66a至66b)相邻的多个消除音频声音(caa至caf)以及多个噪声声音(rna至rnf)；
130.摄像机(72)，所述摄像机被配置成，生成视频信号(video)，所述视频信号(video)捕获所述多个乘员位置(66a至66b)处的一个或更多个乘员(80a至80b)的一个或更多个头部方位(94a至96f)；
131.控制器(104)，所述控制器被配置成：
132.从所述载具(60)的飞行控制系统(106)接收多个旋翼控制信号(rcnt)；
133.响应于所述视频信号(video)，基于所述一个或更多个乘员(80a至80b)的所述一个或更多个头部方位(94a至94f)的跟踪数据(trk)，来计算多个听觉位置(90a至90d)；以及
134.基于所述多个听觉位置(90a至90d)、所述多个麦克风信号(mic)以及所述多个旋翼控制信号(rcnt)，来生成多个扬声器信号(spk)；以及
135.多个扬声器(68a至68f)，所述多个扬声器是与所述多个乘员位置(66a至66b)相邻地设置的，并且所述多个扬声器被配置成，响应于所述多个扬声器信号(spk)，来生成所述多个消除音频声音(caa至caf)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)衰减所述多个听觉位置(90a至90d)处的所述多个噪声声音(rna至ranf)。
136.条款2.根据条款1所述的噪声消除系统(100)，其中：
137.所述一个或更多个头部方位(94a至96f)中的各个头部方位包括相应空间头部位置(94a至94c)和相应空间头部取向(96d至96f)；以及
138.所述控制器(104)还被配置成，基于所述相应空间头部位置(94a至94c)和所述相应空间头部取向(96d至96f)，来确定所述多个麦克风(70a至70j)当中的针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的单个最接近的麦克风(70a至70j)或者两个最接近的麦克风(70a至70j)。
139.条款3.根据条款2所述的噪声消除系统(100)，其中，所述控制器(104)还被配置成，生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应偏差信号(e)，作为来自所述单个最接近的麦克风(70a至70j)的相应麦克风信号(mdx)或者来自所述两个最接近的麦克风(70a至70j)的两个相应麦克风信号(mdx至mdy)的混合。
140.条款4.根据条款3所述的噪声消除系统(100)，其中，所述控制器(104)还被配置成：
141.基于所述多个旋翼控制信号(rcnt)以及所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)，来生成针对所述相应听觉位置(90a至90d)的相应加权旋翼控制信号(wcn)；以及
142.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼控制信号(wcn)，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)是基于所述相应校正信号(y)的组合的。
143.条款5.根据条款3所述的噪声消除系统(100)，其中，所述多个噪声声音(rna至rnf)是由所述载具(60)的多个旋翼(64a至64f)响应于所述多个旋翼控制信号(rcnt)而生成的。
144.条款6.根据条款5所述的噪声消除系统(100)，所述噪声消除系统还包括多个旋翼传感器(74a至74f)，所述多个旋翼传感器联接至所述多个旋翼(64a至64f)，并且所述多个旋翼传感器被配置成，生成表示所述多个旋翼(64a至64f)的多个转速的多个旋翼传感器信号(sensors)。
145.条款7.根据条款6所述的噪声消除系统(100)，其中，所述控制器(104)还被配置成：
146.基于所述多个旋翼传感器信号(sensors)以及所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)，来生成针对所述相应听觉位置的相应加权旋翼传感器信号(wsn)；以及
147.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼传感器信号(wsn)，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)是基于所述相应校正信号(y)的组合的。
148.条款8.根据条款3所述的噪声消除系统(100)，其中，所述控制器(104)还被配置成：
149.通过所述相应偏差信号(e)的自适应噪声消除，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)；以及
150.通过在所述多个扬声器(68a至68f)当中解析所述相应校正信号(y)，来生成针对
所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的多个内部信号(ya至yf)。
151.条款9.根据条款8所述的噪声消除系统(100)，其中，所述控制器(104)还被配置成：
152.通过调节所述多个内部信号(ya至yf)，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的多个相应分量信号(aa至2cf)；以及
153.通过对所述多个听觉位置(90a至90d)的所述多个相应分量信号(aa至2cf)进行求和，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的所述多个扬声器信号(spk)。
154.条款10.根据本公开的另一方面，提供了一种消除载具(60)内的声音的方法(240)，所述方法(240)包括以下步骤：
155.生成(70a至70j)多个麦克风信号(mic)，所述多个麦克风信号表示与所述载具(60)内的多个乘员位置(66a至66b)相邻的多个噪声声音(rna至rnf)和多个消除音频声音(caa至caf)；
156.生成(72)视频信号(video)，所述视频信号(video)捕获所述多个乘员位置(66a至66b)处的一个或更多个乘员(80a至80b)的一个或更多个头部方位(94a至96f)；
157.在控制器(104)处从所述载具(60)的飞行控制系统(106)接收(242)多个旋翼控制信号(rcnt)；
158.响应于所述视频信号(video)，基于所述一个或更多个头部方位(94a至96f)的跟踪数据(trk)，来计算(248)所述一个或更多个乘员(80a至80b)的多个听觉位置(90a至90d)；
159.基于所述多个听觉位置(90a至90d)、所述多个麦克风信号(mic)以及所述多个旋翼控制信号(rcnt)，来生成(266)多个扬声器信号(spk)；以及
160.响应于所述多个扬声器信号(spk)，来生成(268)所述多个消除音频声音(caa至caf)，其中所述多个消除音频声音(caa至caf)衰减所述多个听觉位置(90a至90d)处的所述多个噪声声音(rna至ranf)。
161.条款11.根据条款10所述的方法(240)，其中，所述一个或更多个头部方位(94a至96f)中的各个头部方位包括相应空间头部位置(94a至94c)和相应空间头部取向(96d至96f)，并且所述方法(240)还包括以下步骤：
162.基于所述相应空间头部位置(94a至94c)和所述相应空间头部取向(96d至96f)，来确定多个麦克风(70a至70j)当中的针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的单个最接近的麦克风(70a至70j)或者两个最接近的麦克风(70a至70j)。
163.条款12.根据条款11所述的方法(240)，所述方法还包括以下步骤：
164.针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置，生成(168)相应偏差信号(e)，作为来自所述单个最接近的麦克风(70a至70j)的相应麦克风信号(mdx)，或者来自所述两个最接近的麦克风(70a至70j)的两个相应麦克风信号(mdx至mdy)的混合。
165.条款13.根据条款12所述的方法(240)，所述方法还包括以下步骤：
166.基于所述多个旋翼控制信号(rcnt)以及所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)，来生成(254)针对所述相应听觉位置(90a至90d)的相应加权旋翼控制信号(wcn)；以及
167.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼控制信号(wcn)，来生成(256)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)是基于所述相应校正信号(y)的组合的。
168.条款14.根据条款12所述的方法(240)，其中，所述多个噪声声音(rna至rnf)是由所述载具(60)的多个旋翼(64a至64f)响应于所述多个旋翼控制信号(rcnt)而生成的。
169.条款15.根据条款14所述的方法(240)，所述方法还包括以下步骤：
170.生成(74a至74f)表示多个旋翼(64a至64f)的多个转速的多个旋翼传感器信号(sensor)。
171.条款16.根据条款15所述的方法(240)，所述方法还包括以下步骤：
172.响应于所述多个旋翼传感器信号(sensors)以及所述相应听觉位置(90a至90d)，来生成(254)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)的相应加权旋翼传感器信号(wsn)；以及
173.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼传感器信号(wsn)，来生成(256)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)是基于所述相应校正信号(y)的组合的。
174.条款17.根据条款12所述的方法(240)，所述方法还包括以下步骤：
175.通过所述相应校正信号(y)的自适应噪声消除(170)，来生成(256)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)；
176.通过在多个扬声器(68a至68f)当中解析所述相应校正信号(y)，来生成(258)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的多个内部信号(ya至yf)；
177.通过调节所述多个内部信号(ya至yf)，来生成(260)所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的多个相应分量信号(aa至2cf)；以及
178.通过对所述多个听觉位置(90a至90d)的所述多个相应分量信号(aa至2cf)进行求和(150a至150f)，来生成(266)所述多个扬声器信号(spk)。
179.条款18.根据本公开的另一方面，提供了一种载具(60)，所述载具包括：
180.多个旋翼(64a至64f)，所述多个旋翼被配置成，接收多个旋翼控制信号(rcnt)，并且响应于所述多个旋翼控制信号(rcnt)，在所述载具(60)内部的多个乘员位置(66a至66b)处生成多个噪声声音(rna至rnf)；
181.多个旋翼传感器(74a至74f)，所述多个旋翼传感器联接至所述多个旋翼(64a至64f)，并且所述多个旋翼传感器被配置成，生成表示所述多个旋翼(64a至64f)的多个转速的多个旋翼传感器信号(sensors)；
182.计算机(102)，所述计算机联接至所述多个旋翼传感器(74a至74f)，并且所述计算机被配置成：
183.生成多个麦克风信号(md)，所述多个麦克风信号表示与所述多个乘员位置(66a至66b)相邻的多个消除音频声音(caa至caf)和所述多个噪声声音(rna至rnf)；
184.生成捕获所述多个乘员位置(66a至66b)处的一个或更多个乘员(80a至80b)的一个或更多个头部方位(94a至96f)的视频信号(video)；
185.接收所述多个旋翼控制信号(rcnt)；
186.响应于所述视频信号(video)，基于所述一个或更多个头部方位(94a至96f)的跟
踪数据(trk)，来计算所述一个或更多个乘员(80a至80b)的多个听觉位置(90a至90d)；以及
187.基于所述多个听觉位置(90a至90d)、所述多个麦克风信号(mic)、所述多个旋翼控制信号(rcnt)、以及所述多个旋翼传感器信号(sensors)，来生成多个扬声器信号(speakers)；以及
188.多个扬声器(68a至68f)，所述多个扬声器被配置成，响应于所述多个扬声器信号(speakers)，来生成所述多个消除音频声音(caa至caf)，其中，所述多个消除音频声音(caa至caf)衰减所述多个听觉位置(90a至90d)处的所述多个噪声声音(rna至ranf)。
189.条款19.根据条款18所述的载具(60)，其中：
190.所述计算机(102)还被配置成：
191.响应于所述多个麦克风信号(mdx至mdy)中的至多两个麦克风信号，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应偏差信号(e)；
192.基于所述多个旋翼控制信号(rcnt)以及所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)，来生成针对所述相应听觉位置(90a至90d)的相应加权旋翼控制信号(wcn)；以及
193.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼控制信号(wcn)，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)；并且
194.响应于所述多个听觉位置(90a至90d)的所述相应校正信号(y)的组合来生成所述多个扬声器信号(speakers)。
195.条款20.根据条款18所述的载具(60)，其中：
196.所述计算机(102)还被配置成：
197.响应于所述多个麦克风信号(mdx至mdy)中的至多两个麦克风信号，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应偏差信号(e)；
198.基于所述多个旋翼传感器信号(sensors)以及所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个相应听觉位置(90a至90d)，来生成针对所述相应听觉位置(90a至90d)的相应加权旋翼传感器信号(wsn)；以及
199.响应于所述相应偏差信号(e)和所述相应加权旋翼传感器信号(wsn)，来生成针对所述多个听觉位置(90a至90d)中的各个听觉位置的相应校正信号(y)；并且
200.响应于所述多个听觉位置(90a至90d)的所述相应校正信号(y)的组合来生成所述多个扬声器信号(speakers)。
201.因此，这样的其它实施方式落入所附权利要求的范围框架内。