前馈滤波器设计方法、主动降噪方法、系统及电子设备

摘要：

本申请适用于主动降噪技术领域，提供了一种前馈滤波器设计方法、主动降噪方法、系统及电子设备。前馈滤波器设计方法应用于主动降噪系统，前馈滤波器设计方法包括：采用内部扬声器播放全带白噪声，获取内部扬声器发送的第一次级路径输入信号、和误差麦克风接收到的第一次级路径输出信号；根据第一次级路径输入信号、和第一次级路径输出信号，对次级路径进行维纳估计，获得次级路径估计；主动降噪系统接收外部扬声器播放的带限白噪声，获取参考麦克风接收到的外部噪声信号、和误差麦克风接收到的第二次级路径输出信号；根据次级路径估计、外部噪声信号、和第二次级路径输入信号，获得前馈滤波器参数。获得的滤波器运算复杂度低、易于实现。

专利类型：发明专利

申请/专利号：CN202011374437.3

申请日期：2020-11-30

公开/公告号：CN112562627A

公开/公告日：2021-03-26

主分类号：G10K11/178(2006.01)

申请/专利权人:深圳百灵声学有限公司

发明/设计人:周军;白云逸;靳姬鲁;陈景东;王向辉

主申请人地址:518000 广东省深圳市南山区粤海街道西北工业大学三航科技大厦2406室

专利代理机构:深圳中一联合知识产权代理有限公司

代理人:冷仔

国别省市代码:广东;44

权利要求：

1.一种前馈滤波器设计方法，其特征在于，应用于主动降噪系统，所述主动降噪系统包括参考麦克风、内部扬声器、误差麦克风； 所述前馈滤波器设计方法包括： 采用所述内部扬声器播放全带白噪声，获取所述内部扬声器发送的第一次级路径输入信号ys(n)、和所述误差麦克风接收到的第一次级路径输出信号y′s(n)；根据所述第一次级路径输入信号ys(n)、和所述第一次级路径输出信号y′s(n)，对所述次级路径进行维纳估计，获得次级路径估计s′(n)； 所述主动降噪系统接收外部扬声器播放的带限白噪声，获取所述参考麦克风接收到的外部噪声信号x(n)、和所述误差麦克风接收到的第二次级路径输出信号y′p(n)；根据所述次级路径估计s′(n)、所述外部噪声信号x(n)、和所述第二次级路径输入信号y′p(n)，获得前馈滤波器参数w(n)。 2.如权利要求1所述的前馈滤波器设计方法，其特征在于，采用所述内部扬声器播放全带白噪声，获取所述内部扬声器发送的第一次级路径输入信号ys(n)、和所述误差麦克风接收到的第一次级路径输出信号y′s(n)；根据所述第一次级路径输入信号ys(n)、和所述第一次级路径输出信号y′s(n)，对所述次级路径进行维纳估计，获得次级路径估计s′(n)，包括： 步骤S11，通过所述内部扬声器播放全带白噪声，测得所述内部扬声器产生的第一次级路径输入信号ys(n)、和所述误差麦克风接收到的第一次级路径输出信号y′s(n)； 步骤S12，采用Ryy＝E”y(n)yT(n)”获得所述第一次级路径输入信号ys(n)的自相关矩阵Ryy；其中E””表示求取数学期望； 步骤S13，采用ryy′＝E”y(n)y′(n)”获得所述第一次级路径输入信号ys(n)和所述第一次级路径输出信号y′s(n)的互相关向量ryy′； 步骤S14，采用获得所述次级路径估计s′(n)。 3.如权利要求2所述的前馈滤波器设计方法，其特征在于，还包括： 将步骤S11至步骤S14重复K次，获得K个次级路径估计s′(n)；其中K为大于或等于2的整数； 去除错误的次级路径估计后，将剩余的次级路径的估计取均值，作为次级路径估计s′(n)。 4.如权利要求1或2所述的前馈滤波器设计方法，其特征在于，所述主动降噪系统接收外部扬声器播放的带限白噪声，获取所述参考麦克风接收到的外部噪声信号x(n)、和所述误差麦克风接收到的第二次级路径输出信号y′p(n)；根据所述次级路径估计s′(n)、所述外部噪声信号x(n)、和所述第二次级路径输入信号y′p(n)，获得前馈滤波器参数w(n)，包括： 步骤S21，所述主动降噪系统接收外部扬声器播放的带限白噪声；测得所述参考麦克风的接收到的外部噪声信号x(n)，和所述误差麦克风接收到的第二次级路径输出信号y′p(n)； 步骤S22，根据外部噪声信号x(n)和次级路径估计s′(n)，采用x′(n)＝s′(n)Tx(n)得到所述误差麦克风接收到的外部噪声估计x′(n)； 步骤S23，令空间噪声d(n)＝y′p(n)； 步骤S24，采用Rx′x′＝E”x′(n)x′T(n)”，获得所述外部噪声估计x′(n)的自相关矩阵Rx′x′； 步骤S25，采用rx′d＝E”x′(n)d(n)”获得所述外部噪声估计x′(n)和所述空间噪声的互相关向量rx′d； 步骤S26，采用w(n)＝Rx′x′-1rx′d，获得所述前馈滤波器参数w(n)。 5.如权利要求4所述的前馈滤波器设计方法，其特征在于，还包括： 针对所述外部扬声器的N个摆放位置中的每个摆放位置，和每个所述外部扬声器的摆放位置对应的M个类型的次级路径，将步骤S21至步骤S26重复M×N次，获得的M×N个滤波器参数；其中M和N为大于或等于2的整数； 去除M×N个第一滤波器参数中的错误数据后，将剩余的滤波器参数取均值，获得前馈噪声控制滤波器参数。 6.如权利要求所1至3任一项所述的馈滤波器设计方法，其特征在于，所述带限白噪声为0至2kHz的带限白噪声。 7.一种主动降噪方法，其特征在于，应用于主动降噪系统，所述主动降噪系统包括：参考麦克风、内部扬声器、和前馈滤波器； 所述前馈滤波器通过所述参考麦克风接收外部噪声信号后，对所述外部噪声信号进行滤波，并将滤波后的信号进行相位反转，获得噪声抵消信号； 通过所述内部扬声器播放所述噪声抵消信号； 所述前馈滤波器为采用权利要求1至6任一项所述前馈滤波器设计方法设计的固定参数滤波器。 8.一种主动降噪系统，其特征在于，包括：参考麦克风、内部扬声器、和前馈滤波器；所述前馈滤波器为采用权利要求1至6任一项所述前馈滤波器设计方法设计的固定参数滤波器。 9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求8所述的主动降噪系统。 10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括主动降噪耳机、或车载降噪设备或室内降噪设备。