[发明专利]主动降噪睡枕及其降噪方法

权利要求书

1.主动降噪睡枕，其特征在于，包括枕头本体(7)，所述枕头本体(7)外侧设置有多个初级麦克风(1)，在多个所述初级麦克风(1)对应设置有扬声器(2)、误差麦克风(3)，所述初级麦克风(1)用于收集环境中的噪音信号和鼾声信号，所述扬声器(2)用于发出与环境噪声相抵消的声音信号，所述误差麦克风(3)用于收集没有被抵消的噪音信号；所述枕头本体(7)中心处设置有处理器(4)，所述枕头本体(7)底部设置有电池组(5)，所述电池组(5)与初级麦克风(1)、扬声器(2)、误差麦克风(3)、处理器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的主动降噪睡枕，其特征在于，所述初级麦克风(1)包括五个，所述枕头本体(7)两侧、顶部及处理器(4)两侧分别设置一个初级麦克风(1)，所述误差麦克风(3)、扬声器(2)依次设置在初级麦克风(1)一侧。

3.根据权利要求1所述的主动降噪睡枕，其特征在于，所述初级麦克风(1)、误差麦克风(3)、扬声器(2)之间间隔至少为2cm。

4.主动降噪睡枕的降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、假设一个初级麦克风(1)采集的噪音信号为z_i(n)＝[z_i(n)，z_i(n-1)，…，z_i(n-L+1)]^T(i＝1，2，…，5)，则5个初级麦克风(1)采集的总噪声信号为：Z(n)＝diag(z₁(n)，z₂(n)，…，z₅(n))，5个扬声器(2)输出为N(n)＝[N₁(n)，N₂(n)，…，N₅(n)]^T，且其满足N(n)＝M(n)Z^T(n)，M(n)为自适应滤波器权矢量矩阵；

步骤2、假设初级麦克风(1)的噪声传递至误差麦克风(3)处的信号为h(n)＝[h₁(n)，h₂(n)，…，h₅(n)]^T，长度与z(n)一致，误差麦克风(3)处的误差为a(n)＝h(n)+Q(n)N(n)，Q(n)表示扬声器(2)的抵消声传递至误差麦克风处的过程，q_ij(n)表示次级声通道；

步骤3、根据步骤1、2可得误差函数为：

a(n)＝h(n)+Q(n)Z^T(n)M(n)

步骤4、总误差目标函数为构造函数根据最陡下降法可得主动降噪控制算法：M(n+1)＝M(n)-2μa^T(n)b(n)，其中b_ij(n)＝q_ij(n)z(n)，i∈[1，5]，j∈[1，5]；μ是收敛因子b(n)为滤波信号矩阵；

步骤5、对步骤4中次级声通道q_ij(n)进行近似估计，并利用主动降噪控制算法进行降噪。

5.根据权利要求4所述的主动降噪睡枕的降噪方法，其特征在于，q_ij(n)的估计方法为：

假设第i个扬声器(2)发出的随机噪声为E_i(n)，第j个误差麦克风(3)接收到的信号为L_ij(n)，随机噪声的自适应滤波公式为：其中n_ij(n)为滤波后的信号，和L_ij(n)的误差为A_ij(n)＝L_ij(n)-n_ij(n)，根据最陡下降法原理可得滤波器权重的递推公式为：q_ij(n+1)＝q_ij(n)+2σA_ij(n)E_i(n)，其中σ为收敛因子，当相邻时刻滤波器权重变化不大时，将q_ij(n)为最佳次级声通道估计。