CN1573919A - 有源降噪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有源降噪装置，利用根据自适应陷波滤波器的输出驱动的扬声器的输出抵消噪声，其结构做成：用作为加法器输出信号的模拟余弦波信号和模拟正弦波信号、作为话筒的输出信号的误差信号以及作为用初始传递特性将自适应陷波滤波器的输出以音响传递到话筒的信号的来自加法器的修正信号，更新自适应陷波滤波器的滤波器系数，从而在因随时间变化而音响传递特性变动的情况下和外部噪声混入显著的条件下，都能稳定地工作，同时能抑制搭乘人员位置上的过补偿，获得理想的降噪效果。

Description

有源降噪装置

技术领域

本发明涉及有源降噪装置，对随着发动机旋转而在车厢内产生的恼人发动机啸声，使反相且等幅的信号与其干涉，从而降低发动机啸声。

背景技术

发动机啸声是发动机旋转所产生的起振力传递到车身并使封闭空间的车厢在一定条件下引起谐振而产生的辐射声，因而具有与发动机转速同步的显著周期性。

作为降低这种恼人发动机啸声的已有有源降噪装置，已经知道进行利用自适应陷波滤波器的前馈自适应控制的方法(例如参考特开2000-99037号公报)。图10示出特开2000-99037号公报记载的已有有源降噪装置的组成。

图10中，用DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等离散运算处理装置17进行处理，实现有源降噪装置用的离散运算。首先，用波形整形器1去除发动机脉冲上叠加的噪声，同时进行波形整形。将该波形整形器1的输出信号加到余弦波发生器2和正弦波发生器3，制作作为参考信号的余弦波和正弦波。把作为余弦波发生器2的输出信号的参考余弦波信号与自适应陷波滤波器4中的第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0相乘。同样，把作为正弦波发生器3的输出信号的参考正弦波信号与自适应陷波滤波器4中的第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1相乘。在加法器7将第1单抽头自适应滤波器5的输出信号和第2单抽头自适应滤波器6的输出信号相加后，输入到副噪声发生器8。在副噪声发生器产生副噪声，使其与基于发动机脉冲的噪声产生干涉。这时，噪声抑制部中没有抵消的残留信号作为误差信号e用于自适应控制算法。

另一方面，在根据发动机转速求出的应抵消陷波频率上，对具有模拟副噪声发生器8至噪声抑制部的传递特性的C0的传递单元9输入参考余弦波信号，又对具有模拟副噪声发生器8至噪声抑制部的传递特性的C1的传递单元10输入参考正弦波信号，并且将加法器13中对传递单元9和传递单元10的输出信号相加所得的模拟余弦波信号r0和误差信号e输入到自适应控制算法运算器15，根据自适应算法，例如根据作为一种最速下降法的LMS(Least Mean Square：最小均方)算法，更新陷波滤波器4的滤波器系数W0。

同样，在根据发动机转速求出的应抵消陷波频率上，对具有模拟副噪声发生器8至噪声抑制部的传递特性的C0的传递单元11输入参考正弦波信号，又对具有模拟副噪声发生器8至噪声抑制部的传递特性的(-C1)的传递单元12输入参考余弦波信号，并且将加法器14中对传递单元11和传递单元12的输出信号相加所得的模拟正弦波信号r1和误差信号e输入到自适应控制算法运算器16，根据自适应算法，例如根据LMS算法，更新陷波滤波器4的滤波器系数W1。

这样，将自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1递归收敛到最佳值，使误差信号e最小，换句话说，使噪声抑制部中的噪声降低。

然而，上述已有技术的有源降噪装置中，经历时间造成的副噪声发生器特性变化和窗的开关、搭乘人数增减等车厢内环境的变化，有时会使自适应陷波滤波器输出至自适应控制算法运算器的当前特性与决定模拟该特性的传递单元的特性时不同。这时，使有源降噪装置工作，则自适应陷波滤波器的工作不稳定，不仅得不到理想的降噪效果，而且却陷入加大噪声的发散状态。存在问题。

而且，在不平的路面行驶时和开窗时那样外部混入的噪声显著的条件下，也不能适当更新滤波器系数，使自适应陷波滤波器工作不稳定，最坏的情况下，可能产生发散造成的异常声音，使搭乘者非常不愉快。存在问题。在噪声抑制部的噪声电平与搭乘者的耳朵位置上的噪声电平有差别时，还存在形成搭乘者的耳朵位置上降噪效果小的过补偿状态的问题。

发明内容

因此，本发明解决上述已有的课题，其目的为：提供一种降噪装置，即使在副噪声发生器至噪声抑制部的当前传递特性变得与决定模拟该特性的传递单元的特性时的特性显著不同的情况下和外部噪声混入显著的条件下，也能又抑制发散，又稳定地更新自适应陷波滤波器的滤波器系数，同时还能抑制过补偿，使搭乘者获得理想的降噪效果。

本发明的有源降噪装置具有产生与发动机等噪声源发生的成为课题的周期性噪声的频率同步的余弦波信号的余弦波发生器、产生与该所述成为课题的噪声的频率同步的正弦波信号的正弦波发生器、输入作为所述余弦波发生器的输出信号的参考余弦波信号的第1单抽头自适应滤波器、输入作为该所述正弦波发生器的输出信号的参考正弦波信号的第2单抽头自适应滤波器、将所述第1单抽头滤波器的输出信号与所述第2单抽头自适应滤波器的输出信号相加的加法器、由该加法器的输出信号驱动并产生抵消所述成为课题的噪声的副噪声的副噪声发生装置、检测出所述副噪声与所述成为课题的噪声相互干涉的残留信号的残留信号检测装置、输入所述参考余弦波信号和所述参考正弦波信号并输出用模拟所述副噪声发生装置至所述残留信号检测装置之间的传递特性的特性加以修正的模拟余弦波信号和模拟正弦波信号的模拟信号发生装置、以及输出用模拟所述副噪声发生装置至所述残留信号检测装置之间的传递特性的特性修正与所述加法器的输出信号相同的信号所得的修正信号的修正信号发生装置，其中，用所述残留信号检测装置的输出信号、所述模拟信号发生装置的输出信号和所述修正信号发生装置的输出信号更新所述第1单抽头自适应滤波器和所述第2单抽头自适应滤波器的系数，使所述残留信号检测装置的位置上的所述成为课题的噪声降低。

根据上述结构，具有的特征为：除根据残留信号检测装置的输出信号和模拟信号发生装置的输出信号外，还根据修正信号发生装置的输出信号，进行单抽头自适应滤波器的滤波器系数的更新。由此，能抑制过补偿，同时即使在当前的副噪声发生装置至残留信号检测装置之间的传递特性变得显著偏离决定模拟该特性的传递单元的特性时的特性的情况下，也起作用，以自适应控制算法吸收该变化量，因而所得作用效果能抑制发散，取得稳定的降噪效果。

结构上将本发明的有源降噪装置做成：作为修正信号发生装置，输出用模拟副噪声发生装置至残留信号检测装置之间的传递特性的特性乘以规定常数后的特性修正与加法器输出信号相同的信号所得的修正信号。这样，就能根据副噪声发生装置至残留信号检测装置之间的传递特性从决定模拟该特性的传递单元的特性的时间点至当前的变化率和车厢内的噪声电平分布，调整修正信号的电平，因而所得作用效果能取得更好地抑制过补偿、同时进一步提高稳定性的理想降噪效果。

又，结构上将本发明的有源降噪装置做成：修正信号发生装置在第1单抽头自适应滤波器和第2单抽头自适应滤波器各自的规定时间以前至当前的每次滤波器系数更新的变化量累积值至少一方为规定值以上时，输出修正信号。这样，就能仅在单抽头自适应滤波器的滤波器系数的值变动大时，将修正信号用于更新滤波器系数用的算法，因而即使外部噪声混入显著时，所得作用效果也能又抑制发散又取得稳定的降噪效果。

又，结构上将本发明的有源降噪装置做成：修正信号发生装置在第1单抽头自适应滤波器和第2单抽头自适应滤波器各自的当前值与规定时间以前的值的变化量至少一方为规定值以上时，输出修正信号。这样，就能较简易地判断滤波器系数的变化量，所得作用效果便于编制能使运算算法简化用的程序。

参考下面的详细说明和附图，会进一步了解本发明的上述和其它目的和特点。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1的有源降噪装置的组成的框图。

图2是示出该实施方式的模拟余弦波信号和模拟正弦波信号的产生的图。

图3是示出该实施方式的当前音响传递信号(增益：X’，相位：-α’)的图。

图4是示出该实施方式的当前音响传递信号(增益：Y，相位：-β)的图。

图5是示出该实施方式的当前音响传递信号(增益：X’，相位：-α)、修正余弦波信号以及这2个信号相加的信号的图。

图6是示出该实施方式的当前音响传递信号(增益：X’，相位：-β)、修正余弦波信号以及这2个信号相加的信号的图。

图7是示出本发明实施方式2的有源降噪装置的组成的框图。

图8是示出该实施方式的当前音响传递信号(增益：X’，相位：-α’)、乘系数的修正余弦波信号以及这2个信号相加的信号的图。

图9是示出本发明实施方式3的有源降噪装置的组成的框图。

图10是示出已有的有源降噪装置的组成的框图。

具体实施方式

实施方式1

下面，按照附图说明本发明实施方式。与已有技术中所示的已有的有源降噪装置相同的组成要素标注相同的标号。对例如装在车辆等中，以降低因发动机振动而引起在车厢内产生的噪声的情况，说明本发明。

图1将本实施方式1的有源降噪装置作为框图示出。图1中，发动机21是产生成为课题的噪声的噪声源，此有源降噪装置进行工作，以降低发动机21辐射的周期性噪声。

在波形整形器1输入作为与发动机21的旋转同步的电信号的发动机脉冲，对其滤除叠加的噪声等，同时进行波形整形。作为此发动机脉冲，可考虑利用TDC传感器(上死点传感器)的输出信号或转速表脉冲。尤其是转速表脉冲，作为转速表的输入信号等，车辆方具有的情况居多，不需要另外设置专用装置。

将该波形整形器1的输出信号加到余弦波发生器2和正弦波发生器3，建立作为与根据发动机21的转速求出的应抵消陷波频率(下文仅记为陷波频率)同步的参考信号的余弦波和正弦波。将作为余弦波发生器2的输出信号的参考余弦波信号与自适应陷波滤波器4中的第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0相乘。同样，将作为正弦波发生器3的输出信号的参考正弦波信号与自适应陷波滤波器4中的第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1相乘。然后，在加法器7将第1单抽头自适应滤波器5的输出信号与第2单抽头自适应滤波器6的输出信号相加后，输入到作为副噪声发生装置的功率放大器22和扬声器23。

作为自适应陷波滤波器4的输出的加法器7的输出信号在功率放大器22得到功率放大后，作为抵消成为课题的噪声的副噪声，从扬声器23辐射。这时，由作为残留信号检测装置的话筒24检测出没有被副噪声与成为课题的噪声干涉抵消的噪声抑制部的残留信号，将其作为误差信号，用于更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1用的自适应控制算法。

以传递单元9、10、11、12和加法器13、14组成模拟陷波频率上的功率放大器22至话筒24的传递特性(下文仅记为传递特性)的模拟信号发生装置。首先，将参考余弦波信号输入到传递单元9，又将参考正弦波信号输入到传递单元10。进而，在加法器13将传递单元9和传递单元10的输出信号相加，从而产生模拟余弦波信号r0。在自适应控制算法运算器15输入此模拟余弦波信号r0，用于更新第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0用的自适应控制算法。同样，将参考正弦波信号输入到传递单元11，将参考余弦波信号输入到传递单元12。进而，在加法器14将传递单元11和传递单元12的输出信号相加，从而产生模拟余弦波信号r1。在自适应控制算法运算器16输入此模拟余弦波信号r1，用于更新第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1用的自适应控制算法。

利用图2说明以上那样用参考余弦波信号、参考正弦波信号和传递单元9、10、11、12产生模拟余弦波信号r0和模拟正弦波信号r1的状况。假设在陷波频率上设定传递单元9、10、11、12时传递特性为增益X、相位-α(度)(下文将此传递特性记为初始传递特性)。不难理解这时只要如图2那样设定传递单元9、10、11、12的值，就能产生用正交函数的参考余弦波信号和参考正弦波信号的合成模拟初始传递特性的模拟余弦波信号r0和模拟坐标系把信号r1。即，在传递单元9设定C0，在传递单元10设定C1，在传递单元11设定C0，在传递单元12设定-C1。

如已有技术中所示，作为自适应控制算法一般根据作为一种最速下降法的LMS(最小均方)算法，更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1。这时，可用下面的公式求出自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0(n+1)和W1(n+1)。

W0(n+1)＝W0(n)-μe(n)r0(n)    ……(1)

W1(n+1)＝W1(n)-μe(n)r1(n)    ……(2)

其中，μ为步长参数。

这样，自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1递归收敛到最佳值，使误差信号e减小，换句话说，使作为噪声抑制部的话筒20中的噪声降低。

上述基于LMS的一般方法在传递特性不变时有效。例如，图3中示出当前的传递特性仅变得略为偏离初始传递特性，使增益为X’、相位为-α’(度)时，用此传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出以音响传递到话筒24的信号(当前音响传递信号)。图3中，将输入参考余弦波信号的第1单抽头自适应滤波器5的输出信号作为基准表述。这是为了便于与图2的模拟余弦波信号r0比较，下面也这样表述。从图2和图3可知，模拟参考信号r0与当前音响传递信号的相位特性变化不大，可以说大致相等。在这种环境下，有源降噪装置发挥稳定的降噪效果。

然而，在实际使用有源降噪装置的环境中，多数情况下扬声器23和话筒24的特性发生随经历时间的变化，或因车厢内搭乘人数增减和窗开关而传递特性变化大。这时，尤其相位特性变化得大为偏离传递特性时，不能进行稳定的自适应控制。具体而言，当前传递特性的相位特性变化得偏离初始传递特性的相位特性90度以上时，从扬声器23辐射的副噪声反而使噪声放大，自适应陷波滤波器4陷入发散的可能性进一步加大。例如，图4中示出当前的传递特性变得偏离初始传递特性，使增益为Y、相位为-β(度)时，用此传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出以音响传递到话筒24的信号(当前音响传递信号)。从图2和图4可知，模拟参考信号r0与当前音响传递信号的相位特性大为不同。这里，当前传递特性的相位-β度从初始相位特性-α度变化90度以上。在这种环境中，用式(1)和式(2)所示的LMS算法更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1时，陷入发散的可能性非常大。

因此，当前传递特性变化得大为偏离初始传递特性时，需要使自适应陷波检波器4的工作保持稳定，以抑制发散等异常运作。

本实施方式1以数值运算方式产生按初始传递特性将自适应陷波滤波器4的输出信号用音响传递到话筒24的输出信号，并且把该信号作为修正信号。在自适应控制算法中使用将该修正信号和话筒24的输出信号相加所得的信号。由此，以运算方式减小传递特性变化，尤其减小对稳定性影响大的相位特性的变化，从而抑制自适应陷波滤波器4的发散，取得稳定的降噪效果。

产生上述修正信号用的修正信号发生装置由传递单元25、26、27和28、加法器29、30和31以及系数乘法器31和32组成。首先，将参考余弦波信号输入到具有模拟陷波频率的初始特性的C0的传递单元25，将参考正弦波信号输入到具有该模拟特性C1的传递单元26，并且在加法器29将传递单元25和传递单元26的输出信号相加。

进而，在系数乘法器31将该加法器29的输出信号与自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0相乘，从而产生修正余弦波信号g0。同样，将参考正弦波信号输入到具有模拟陷波频率的初始特性的C0的传递单元27，将参考余弦波信号输入到具有该模拟特性(-C1)的传递单元28，并且在加法器30将传递单元27和传递单元28的输出信号相加。进而，在系数乘法器32将该加法器30的输出信号与自适应陷波滤波器4的滤波器系数W1相乘，从而产生修正正弦波信号g1。在加法器33将上述修正余弦波信号g0和修正正弦波信号g1相加，从而取得修正信号h。这里，此修正信号h是以数值运算方式求按初始传递特性将自适应陷波滤波器4的输出用音响传递到话筒24的信号而得的。该修正余弦波信号g0等效于按初始传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出用音响传递到话筒24的信号。该修正余弦波信号g1等效于按初始传递特性将第2单抽头自适应滤波器6的输出用音响传递到话筒24的信号。

接着，把在加法器34将该修正信号h和话筒24的输出信号(误差信号e)相加所得的信号输入到自适应控制算法运算器15和16，用于更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1用的自适应控制算法。

将修正信号h和误差信号e相加所得的信号为修正误差信号e’时，此修正误差信号可用下面的公式表示。

e’＝e(n)+h(n)                      ……(3)

将此修正误差信号e’、模拟余弦波信号r0和模拟正弦波信号r1用于LMS算法时，可用下面的公式求出自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0(n+1)和W1(n+1)。

W0(n+1)＝W0(n)-μe’(n)r0(n)        ……(4)

W1(n+1)＝W1(n)-μe’(n)r1(n)        ……(5)

其中，μ为步长参数。

这样，将自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1递归收敛到最佳值，使误差信号e’减小，换句话说，使作为噪声抑制部的话筒24的噪声极性。这里，LSM算法中使用修正信号h就是将修正余弦波信号g0用于更新第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0，又将修正正弦波信号g1用于更新第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1。从式(4)和式(5)可理解这点。

用图5和图6说明自适应控制算法中使用式(3)所示的误差信号e’的情况。首先，作为一个例子，图5示出在当前传递特性完全不从初始传递特性变化，即增益为X、相位为-α(度)时，用此传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出以音响方式传递到话筒24的信号(当前传递信号)、修正余弦波信号g0以及这两个信号相加的信号。从图2和图5可知，模拟余弦波信号r0与该相加信号的相位特性相等。因此，当前传递特性完全不从初始传递特性变化时，即使在更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0的自适应控制算法中使用此相加信号，也与式(1)和式(2)所示的一般LSM算法相同，有源降噪装置能发挥稳定的降噪效果。

然而，上述式(4)和式(5)所示的LMS算法由于其运作得使修正信号e’为零，存在降噪效果低于式(1)和式(2)所示的一般LMS算法的趋势。下面说明这点。这里，也设当前传递特性完全不从初始传递特性变化。假设来自发动机21的成为课题的噪声为N，则误差信号e为用当前传递特性将自适应陷波滤波器4的输出用音响方式传递到话筒24的信号与噪声N的和。这时，用当前传递特性将自适应陷波滤波器4的输出用音响方式传递到话筒24的信号等于与运算方式产生的修正信号h，因而下面的公式成立。

e(n)＝N(n)+h(n)                  ……(6)

于是，

e’(n)＝{N(n)+h(n)}+h(n)         ……(7)

      ＝N(n)+2h(n)               ……(8)

式(4)和式(5)所示的LMS算法，其运作使此e’(n)为零，因而

N(n)+2h(n)＝0                    ……(9)

∴h(n)＝-N(n)/2                  ……(10)

式(10)表示用当前传递特性将自适应陷波滤波器4的输出以音响方式传递到话筒24的信号与噪声N相位相反，而且其振幅是噪声N的1/2。即，意味着作为噪声抑制部的话筒24中，最多也仅使成为课题的噪声降低一半。这点从降噪效果大小方面看，相当于效果减小，但实际将降噪装置装在车辆等中时，这是有效的手段。

下面说明其理由。实际使用环境中，话筒24多数配置在例如内车厢板的背面和座位下面等离开搭乘者的耳朵的地方。这时，用式(1)和式(2)所示的一般LMS算法使话筒24的位置上的噪声为零，则搭乘者的耳朵位置上形成过补偿，降噪效果减小，反而使噪声加大。

然而，式(4)和式(5)所示的LMS算法中，虽然话筒24的位置上噪声不为零，但由此能抑制过补偿，因而搭乘者的耳朵位置上能获得充分的降噪效果。

接着，作为一个例子，图6示出当前传递特性变化得偏离初始传递特性，使增益为Y、相位为-β(度)时，用该传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出以音响方式传递到话筒24的信号(当前音响传递信号)、修正余弦波信号g0以及这两个信号的相加信号。从图2和图6可知，模拟参考信号r0与当前音响传递信号的相位特性大为不同。这里，当前传递特性的相位-β(度)，其特性变化得从初始传递特性-α(度)偏离90度以上。

这种环境中，采用式(1)和式(2)所示的一般LSM算法，则自适应陷波滤波器4陷于发散的可能性大。这里，着眼于修正余弦波信号g0和当前音响传递信号的相加信号。从图2和图6可知，此相加信号的相位-γ(度)与当前音响传递信号的相位-β(度)相比，大为接近模拟余弦波信号r0的相位-α(度)。

因此，通过在更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0的自适应算法中使用此相加信号，使控制稳定性大幅度提高。从自适应控制算法的角度看，通过使用修正余弦波信号g0与当前音响传递信号相加的信号，把实际上存在90度以上的当前传递特性与初始传递特性的相位差改善到90度以下，因而大幅度消除陷于发散的危险性。因此，即使这样当前传递特性变化得大为偏离初始传递特性时，有源降噪装置也能发挥稳定的降噪效果。

综上所述，本实施方式1所示的有源降噪装置通过以数字运算方式产生按初始传递特性将自适应陷波滤波器的输出用音响传递到话筒的信号，并且在自适应控制算法中使用该信号与话筒的输出信号相加的信号，其作用使过补偿得到抑制，同时自适应控制算法吸收偏离初始传递特性的变化，因而所得的效果能抑制发散，取得稳定降噪的效果。

实施方式2

上述实施方式1中，阐述了在更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1的自适应控制算法中使用修正信号h与话筒24的输出信号(误差信号e)相加的信号，从而在抑制过补偿的同时，提高控制的稳定性。本实施方式2说明进一步调整过补偿的抑制量的方法。

图7将本实施方式2的有源降噪装置的组成作为框图示出。与上述实施方式中所示的降噪装置相同的组成要素标注相同的标号。

图7中，与图1的不同点仅为修正信号发生装置中增加系数乘法器35。这里，将作为加法器33的输出信号的修正信号h输入到系数乘法器35，乘系数K。把在加法器34将该系数乘法器35的输出信号Kh与话筒24的输出信号(误差信号e)相加所得的信号输入到自适应控制送到运算器15和16，用于更新自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1用的自适应控制算法。

将系数乘法器35中乘系数K的修正信号Kh作为新的修正信号，并将与误差信号e相加所得的信号作为新的修正误差信号e’时，可用下面的公式表示此修正误差信号e’。

e’(n)＝e(n)+Kh(n)               ……(11)

将此新修正误差信号e’、模拟余弦波信号r0和模拟正弦波信号r1用于上述式(4)和式(5)所示的LMS算法，将自适应陷波滤波器4的系数W0和W1收敛到最佳值，使误差信号e’小，从而使话筒24中的噪声降低。这里，在LMS算法中使用新修正信号Kh，就是将修正余弦波信号g0乘系数K所得的Kg0用于更新第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0，又将修正正弦波信号g1乘系数K所得的Kg1用于更新第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W0。从式(4)和式(5)能理解这点。

说明这时的降噪效果大小。这里，与实施方式1相同，也考虑当前传递特性完全没有变化、与初始传递特性相同的情况。设来自发动机21的成为课题的噪声为N，则可从式(6)和式(11)表示为下面的公式。

e’(n)＝{N(n)+h(n)}+Kh(n)      ……(12)

      ＝N(n)+(1+K)h(n)         ……(13)

式(4)和式(5)所示的LMS算法，其运作使此e’(n)为零，因而

N(n)+(1+K)h(n)＝0              ……(14)

∴h(n)＝-N(n)/(1+K)            ……(15)

式(15)表示用当前传递特性将自适应陷波滤波器4的输出以音响方式传递到话筒24的信号与噪声N相位相反，而且其振幅是噪声N的1/(K+1)。即，意味着通过调整系数乘法器35的系数K的值，能控制作为噪声抑制部的话筒24的降噪效果。也就是说，通过根据配置话筒24的部位的噪声声压电平与搭乘者的耳朵位置处的噪声声压电平之差，调整系数K，能更好地抑制过补偿。还可通过根据当前传递特性与初始传递特性的变化比率，调整系K的值，使控制的稳定性更好。

利用图8说明这点。例如，示出在当前传递特性仅变化得少许偏离初始传递特性，使增益为X’、相位为-α(度)时，用该传递特性将第1单抽头自适应滤波器5的输出以音响方式传递到话筒24的信号(当前音响传递信号)、乘系数K后的修正余弦波信号Kg0和这两个信号相加的信号。这里，将系数K的值设定为1以下。由此，可按此相加信号的增益Z更好地调整过补偿的抑制量，同时将变化成-α(度)的相位特性修正为-γ(度)，从而提高稳定性。

综上所述，本实施方式2所示的有源降噪装置通过将修正信号h乘系数K所得的信号与话筒24的输出信号(误差信号e)相加的信号用于自适应控制算法，能根据当前传递特性从初始传递特性变化的比率、话筒24的位置与搭乘者的耳朵位置上的噪声电平之差，产生更好的修正信号，因而所得效果能取得稳定性进一步提高的理想降噪效果。

实施方式3

图9将本实施方式3的有源降噪装置随组成作为框图示出。与上述实施方式1或实施方式2中所示的有源降噪装置的组成要素相同的组成运算标注相同的标号。

图9中，与图7的不同点仅为修正信号发生装置中增加输出控制部36。现将系数乘法器35的输出信号Kh输入到输出控制部36。此输出控制部36具有过去规定时间(例如滤波器系数更新20次前)至当前每次更新第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0都存储其值的存储区，并运算其变化量的累积值。还具有该过去规定时间(例如滤波器系数更新20次前)至当前每次更新第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1都存储其值的存储区，并运算其变化量的累积值。然后，仅在这些累积值中至少哪一方超过设定的门限值时，输出所输入系数乘法器35的输出信号Kh。可在离散运算处理装置17中利用存储器和程序实现这点。

实际将有源降噪装置自始至终装在车辆等中的情况下，在不平的路面行驶时和开窗时，自适应控制算法受外部噪声影响，控制不稳定。例如，将话筒24设置在靠近搭乘者的耳朵位置的车厢内时，受到来自路面的行驶噪声和从车窗进入车厢内的风压声、车旗飘动声等外部噪声的影响大。这时，自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1变动大，最坏的情况下，往往陷入发散状态。因此，设置输出控制部36，监视过去规定时间至当前的自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1的变化量累积值。由此，能准确捕获自适应陷波滤波器4的举动。这些累积值中至少哪一方超过设定的门限值时，判断为自适应控制因受外部噪声影响而不稳定，并且在自适应控制算法中使用修正信号，使稳定性提高。

综上所述，本实施方式3所示的有源降噪装置监视自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1的变化量累积值，仅在该值超过门限值时对自适应控制算法添加修正信号，从而所得效果即使外部噪声混入显著的环境下，也能又抑制发散，又取得稳定且理想的降噪效果。

本实施方式3所示的输出控制部36示出使用自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1各自的过去规定时间至当前的变化量累积值的情况。然而，也可使用自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1各自的当前值与过去规定时间的值之差。这时，输出控制部36具有过去规定时间(例如滤波器系数更新20次前)至当前每次更新第1单抽头自适应滤波器5的滤波器系数W0都存储其值的存储区，并运算过去规定时间的值与当前的值的变化量。又具有过去规定时间(例如滤波器系数更新20次前)至当前每次更新第2单抽头自适应滤波器6的滤波器系数W1都存储其值的存储区，并运算过去规定时间的值与当前的值的变化量。然后，仅在这些变化量中至少哪一方超过设定的门限值时，输出所输入系数乘法器35的输出信号Kh。这时，所得效果除上述实施方式3的效果外，还能更简易地捕获自适应陷波滤波器4的滤波器系数W0和W1的举动，便于制成能简化运算算法用的运算装置17的程序。

综上所述，根据本发明，以数字运算方式产生按初始传递特性将自适应陷波滤波器的输出用音响传递到话筒的信号，并且在自适应控制算法中使用该信号与话筒输出信号相加的信号，从而即使当前传递特性变化得显著偏离初始传递特性时和因外部噪声混入而自适应陷波滤波器的滤波器系数变动大时，其作用也使自适应算法提高稳定性，可抑制发散，同时能抑制搭乘者的耳朵位置上的过补偿，取得理想的降噪效果。

以上说明的本发明具体实施方式意在理解本发明的技术内容，并不限定技术范围，可在以下权利要求书所述的范围内作多种多样的改变并实施。

Claims (4)

1、一种有源降噪装置，包括

产生与发动机等噪声源发生的成为课题的周期性噪声的频率同步的余弦波信号的余弦波发生器、

产生与该所述成为课题的噪声的频率同步的正弦波信号的正弦波发生器、

输入作为所述余弦波发生器的输出信号的参考余弦波信号的第1单抽头自适应滤波器、

输入作为该所述正弦波发生器的输出信号的参考正弦波信号的第2单抽头自适应滤波器、

将所述第1单抽头滤波器的输出信号与所述第2单抽头自适应滤波器的输出信号相加的加法器、

由该加法器的输出信号驱动并产生抵消所述成为课题的噪声的副噪声的副噪声发生装置、

检测出所述副噪声与所述成为课题的噪声相互干涉的残留信号的残留信号检测装置、

输入所述参考余弦波信号和所述参考正弦波信号并输出用模拟所述副噪声发生装置至所述残留信号检测装置之间的传递特性的特性加以修正的模拟余弦波信号和模拟正弦波信号的模拟信号发生装置、以及

输出用模拟所述副噪声发生装置至所述残留信号检测装置之间的传递特性的特性修正与所述加法器的输出信号相同的信号所得的修正信号的修正信号发生装置，其特征在于，

用所述残留信号检测装置的输出信号、所述模拟信号发生装置的输出信号和所述修正信号发生装置的输出信号，更新所述第1单抽头自适应滤波器和所述第2单抽头自适应滤波器的系数，使所述残留信号检测装置的位置上的所述成为课题的噪声降低。

2、如权利要求1所述的有源降噪装置，其特征在于，

修正信号发生装置输出用模拟副噪声发生装置至残留信号检测装置之间的传递特性的特性乘以规定常数后的特性修正与加法器输出信号相同的信号所得的修正信号。

3、如权利要求1或2所述的有源降噪装置，其特征在于，

修正信号发生装置在第1单抽头自适应滤波器和第2单抽头自适应滤波器各自的规定时间以前至当前的每次滤波器系数更新的变化量累积值至少一方为规定值以上时，输出修正信号。

4、如权利要求1或2所述的有源降噪装置，其特征在于，

修正信号发生装置在第1单抽头自适应滤波器和第2单抽头自适应滤波器各自的当前值与规定时间以前的值的变化量至少一方为规定值以上时，输出修正信号。

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