[发明专利]一种基于麦克风阵列的风机管道ANC系统参考信号构造方法

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的风机管道ANC系统参考信号构造方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：初始化参数和数据容器；

步骤2：设定一个算法周期最大用时T_ps，并启动计时器开始计时；

步骤3：首次启动，处理第一帧数据，求各通道基于FFT的旋转噪声频率估计值，并以各通道噪声频率估计值的平均值作为下一帧数据的旋转噪声先验频率信息；

非首次启动时，直接进入步骤4；

步骤4：预处理阵列数据；以前一帧得到的频率估计值为中心频率设计巴特沃斯陷波器参数，结合阵列坐标系得出初级噪声源方向的阵列流形矢量；对原始数据序列进行前后向滤波操作得出底噪声，用原始数据序列减去所得底噪声，获取风机噪声中的旋转噪声分量；接着对各通道旋转噪声分量进行均匀化以消除振幅差异，并对均匀化后的各通道数据求希尔伯特变换以使数据带有瞬时相位信息；

步骤5：对步骤4预处理后的阵列数据进行基于前后向空间平滑操作FBSS的MPDR或LCMP波束成形；阵列设备配置分为均匀环形阵列和均匀线性阵列；阵列设备配置为均匀环形阵列时，首先对阵列进行圆谐波变换得到虚拟线性阵列；接着对配置为均匀线性阵列或虚拟线性阵列的阵列设备进行子阵划分并执行前后向空间平滑操作，对平滑后的数据协方差矩阵进行对角加载；进而执行MPDR或LCMP波束成形，取序列的实部作为波束成形器的输出；

其中为波束成形权值矢量，R_a,sym为关于阵列坐标系原点对称的子阵的数据矩阵，real(·)表示取实部操作，(·)^T表示转置操作，N_sample表示一帧数据的点数；

步骤6：对步骤5波束成形器的输出进行基于FFT的旋转噪声频率估计；

步骤7：依据步骤6旋转噪声频率估计值、多频点信号表达式和步骤5波束成形器，输出构造矩阵方程；

多频点信号表达式：

其中a_n与分别是频率为f_n的信号分量所对应的振幅与相位，风机旋转噪声频率f_n由步骤6估计得出，式中

作用时间构造为时刻向量：

基于最小二乘法，构建参数矩阵方程：

解矩阵方程此处为式(1)所有频率点合成的最终信号，其中振幅a_n为u_n和v_n的2-范数，根据及的反函数符号及数值解出无歧义相位

基于旋转噪声的频率、振幅、相位和时刻向量四个信息，配合计时器与算法时长设定值，构造风机旋转噪声参考信号；

其中“+T_maxdelay”表示对正弦序列进行左移以补偿音频采样带来的延时，“+T_ps”一项表示对序列进行左移以补偿参考信号构造算法的耗时；

步骤8：计时器得出此时算法流程的流逝时间t_elapse，流程休眠(T_ps-t_elapse)后输出步骤3各通道噪声频率估计值的平均值作为步骤1所述数据容器的初始化值等待下次调用；输出步骤7所得风机旋转噪声参考信号并返回，等待下次调用，下次调用由步骤2开始进入。