数字多通道有源噪声控制系统专利检索-用户友好界面软件专利检索查询-专利查询网

数字多通道有源噪声控制系统

阅读：485发布：2020-05-15

专利汇可以提供数字多通道有源噪声控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种数字多通道有源噪声控制系统，该系统包括多输入输出通道、可旁路模拟低通滤波模块、模拟到数字转换模块、数字到模拟转换模块、数字信号处理模块、通用处理器模块、可触摸显示屏幕、USB适配器与接口、网络适配器与接口和无线传输模块。该系统具有丰富的运算资源，可实现多种复杂度高的有源噪声控制算法。该系统由于采用了有效的时延控制方法，有利于宽带有源噪声的控制。用户可通过触摸屏对该系统进行操作，并提供友好的操作界面，精简了配置设备，配置灵活，操作简便，提高了工作效率，为有源噪声控制的应用普及提供了必要条件。用户可通过红外遥控、USB、无线传输模块来完成系统的数据和信息交互，为有源噪声控制应用系统的配置和调试提供了技术保障。，下面是数字多通道有源噪声控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：
该系统包含多个输入通道(2)和多个输出通道(3)、可选模拟低通滤波模块(4)，模拟到数字转换模块(5)、数字到模拟转换模块(6)、数字处理模块A(7)、数字处理模块B(8)、通用处理模块(9)、可触摸显示屏幕(10)、USB适配器与接口(11)、网络适配器与接口(12)和无线传输模块(13)；
模拟信号通过多个输入通道(2)并经过可选模拟低通滤波模块(4)和模拟到数字转换模块(5)后获得数字信号，数字信号经过数字处理模块A(7)、数字处理模块B(8)和通用处理模块(9)实时处理得到处理后的信号，处理后的信号或重构的信号经过数字到模拟转换模块(6)和可选模拟低通滤波模块(4)转换成模拟信号，并通过多个输出通道(3)完成系统输出；
该系统采用数据逐点触发的实时处理方式，即模拟到数字转换模块完成一个有效的采样点后立即通知处理模块，处理模块通过中断方式实时响应，处理模块接收并处理该采样点，处理完成后即将数据发送给数字到模拟转换模块输出；
该系统通过可触摸显示屏幕(10)、USB适配器与接口(11)、网络适配器与接口(12)和无线传输模块(13)四种方式实现数据通信和人机交互，其中，所述可触摸显示屏幕可进入建模界面和控制界面，在用户进行建模和控制过程中，可触摸显示屏幕实时显示建模效果和控制效果。
2.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：
1)包含2个或2个以上的输入通道，包含2个或2个以上的输出通道；
2)通道的采样率可以根据需求在硬件允许范围内按需设置；
3)系统的输入通道可根据需求配置成有源降噪的参考信号或有源降噪的误差信号或信号检测端口或信号测量端口；
4)系统的输出通道可根据需求配置成控制源信号或信号发生器或输入信号的直通输出。
3.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：用户可以根据需求将系统配置成
1)单个或多个独立有源噪声控制器；
2)单个或多个耦合有源噪声控制器；
3)单个或多个信号检测器；
4)单个或多个信号发生器；
5)包含以上(1)至(4)功能中两种或两种以上的组合。
4.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：采用可选模拟低通滤波模块(4)作为输入和输出的抗混叠滤波功能，若系统采样率大于传感器采集信号和控制源发生装置所馈给信号的有效带宽的2倍，即满足奈奎斯特采样定理，模拟低通滤波器可以被设置成旁路，以降低系统时延。
5.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：数字处理模块A(7)分别与输入、输出信号连接，对输入和输出信号进行实时的转换和处理，具有高并行性的实时处理性能，用于完成功能单一但时间运算复杂度较高的运算；数字处理模块B(8)在结构上与数字处理模块A(7)直接相连，负责运行逻辑较为复杂但实时性较高的算法；通用处理模块(9)在结构上与数字处理模块B(8)和数字处理模块A(7)组成的整体互连，需要兼顾系统监视和人际交互。
6.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：用户可通过可触摸显示屏幕(10)完成人机交互，在硬件系统不变的前提下，针对多样的有源噪声应用场景和控制算法的需求来实现系统的定制，主要包括以下功能：
1)配置输入通道和输出通道功能；
2)选择有源降噪的工作方式，选择声场路径匹配算法，设置系统工作参数；
3)设置系统启动方式，保存和读取数据；
4)观察系统运行状态，滤波器系数分析，声信号监控和分析。
7.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：用户能通过网络适配器与接口(12)实现计算机与有源噪声控制器的连接，通过局域网或者互联网实时完成有源噪声控制器的数据传输、系统控制和状态监测。
8.如权利要求1所述的数字多通道有源噪声控制系统，其特征在于：基于无线传输协议和平台，用户能通过无线传输模块(13)实现有源噪声控制器的参数设置、数据传输和状态监测。

说明书全文

数字多通道有源噪声控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及噪声控制领域，尤其涉及一种数字多通道有源噪声控制系统，本发明特别适用于，但不限于，多种有源噪声控制方案设计与应用。

背景技术

[0002] 近年来，随着人们对周围声学环境要求的不断提高，有源噪声控制越来越受到重视。与传统的被动噪声控制相比较，有源噪声控制对较难控制的低频噪声更为有效，再加上其体积小配置灵活等特点，具有较为广泛的应用前景。有源噪声控制器是有源噪声控制核心设备，主要负责声信号的采集、声场路径匹配和驱动控制源等功能，其性能在较大程度上决定了噪声控制的效果。在各种有源噪声控制应用中，实际噪声场景较为多样和复杂，需要根据实际需求对有源噪声控制系统的参数和功能进行专门的配置和优化，因此，系统可定制成为有源噪声控制器的主要需求。近年来，随着有源噪声控制技术的发展和需求的提高，该领域对有源噪声控制器的要求不断提高，以前的有源噪声控制器的缺点成为有源噪声控制发展的瓶颈：

[0003] 1.有源噪声控制器的输入输出通道数较少，不能满足实际需求；

[0004] 2.有源噪声控制器的运算资源有限，不能满足有源噪声控制大数据量处理需求；

[0005] 3.有源噪声控制器的从输入到输出时延较长，不能满足有源噪声控制的因果性要求；

[0006] 4.有源噪声控制器的控制操作单一且不灵活，扩展性差。

[0007] 本发明是一种新型的有源噪声控制器，该有源噪声控制器能满足有源噪声控制的实际需求，具有较为广泛的应用前景。

发明内容

[0008] 本发明的目的是为满足与有源噪声控制相关的应用需求而提供一种高性能数字多通道有源噪声控制器，该有源噪声控制器基于数字化处理平台，具有配置灵活、资源丰富、操作人性化等特点，具体描述如下：

[0009] 1、控制器配置

[0010] 在不同的有源噪声控制应用场景中，人们对有源噪声控制器的需求是不一样的，比如：根据误差信号源和控制源的关系可分为独立有源噪声控制、耦合有源噪声控制和混合控制，根据噪声源的频谱类型可以分为宽带噪声控制、窄带噪声控制和纯音控制，根据控制源的通道数可分为单通道控制和多通道控制等。该有源噪声控制器可根据噪声控制的实际应用的需求，通过人机交互界面，将输入通道、输出通道、运算资源、存储资源进行配置。

[0011] 2、超短电路时延的实现

[0012] 在宽带有源噪声控制中，馈给控制源的信号来自于对参考源采集信号的处理结果，参考源与控制源之间的物理距离决定了误差源位置的控制效果，通常该距离越短，则对有源降噪性能的限制就越小。参考源与控制源之间的物理距离越短则要求从参考源输入到控制源输出的时延就越低，即系统满足从参考源到控制源所对应目标控制区域的因果性条件。本发明所采用的短时延结构能优化该时延并使其达到较小的范围。

[0013] 为了满足有源噪声控制的需求，从信号的模拟输入到信号的输出模拟，即从模拟输入信号调理、到模拟输入转数字输入、到采样、到等待、到处理、到数字输出转模拟输出、到模拟输出信号调理的时间总和需要充分的短，本发明提出了超短电路时延的实现方法：

[0014] 1)基于Sigma-Delta结构的模数转换器和数模转换器虽然有较高的信噪比和采样精度，但内部的累加时延结构会带来较长的转换时延，因此，系统输入采用非Sigma-Delta结构的模数转换器，系统输出采用非Sigma-Delta结构的数模转换器，例如，采用基于SAR结构的模数转换器，采用基于电阻String结构的数模转换器等；

[0015] 2)基于数据逐点触发的实时处理方式，减少传输等待时延，即模数转换器完成一个有效的采样后立即通知处理模块，处理模块通过中断方式实时响应，处理模块接收并处理该采样点，处理完成后即将数据发送给数模转换模块输出；

[0016] 3)在数字处理模块A中对参考源信号的处理尽量采用并行处理方式；

[0017] 4)输入信号抗混叠和输出信号平滑用模拟低通滤波器完成，但模拟低通滤波电路本身包含时延，因此，提高系统采样率，利用传感器和(作为控制源的)激励源本身的低通特性，尽量使其满足奈奎斯特采样定理，模拟低通滤波器则被设置成旁路直通，避免低通滤波器的电路时延对有源降噪的影响。

[0018] 3、操作人性化

[0019] 在有源噪声控制应用中，随着应用场景和控制算法的不同，对有源噪声控制器本身的操作就不同，本发明提出通过触摸屏对有源噪声控制器进行控制。相对于传统有源噪声控制器通过机械按键或机械开关的方式进行操控，基于触摸屏的有源噪声控制操作界面可以灵活配置，在硬件系统不变的前提下，研发设计人员可以方便的针对多样的有源噪声应用场景和控制算法的需求来实现系统的定制和优化，用户也可以灵活的切换应用场景。

[0020] 通过本发明所涉及的控制器所附触摸屏，用户可以

[0021] 1)配置输入通道和输出通道功能；

[0022] 2)选择有源降噪的工作方式，选择声场路径匹配算法，设置系统工作参数；

[0023] 3)设置系统启动方式、保存和读取数据；

[0024] 4)观察系统运行状态、滤波器系数分析，声信号监控和分析。

[0025] 为了满足远程控制的需求，本发明提出通过网络对控制器进行远程控制，在控制器上实现网络协议，用户把控制器连接到有线网络或者无线网络中，通过网络适配器与接口实现个人计算机与该控制器的连接，通过局域网或者互联网实时完成有源噪声控制器到PC或者服务器的数据传输、系统控制和状态监测。

[0026] 为了满足长距离控制需求，本发明提出应用无线遥控设备对控制器进行操作，基于各类无线传输协议和平台，如红外线遥控、蓝牙遥控等，用户可通过无线传输模块实现有源噪声控制器的参数设置、数据传输和状态监测。

[0027] 4、丰富的运算资源

[0028] 有源噪声控制实时算法的复杂度较高，需要消耗大量的运算资源。本发明提出一种适用于有源噪声控制的数字计算结构。该结构包含两组数字处理模块和一组通用处理模块：数字处理模块A分别与输入、输出信号连接，对信号进行实时的转换和处理，数字处理模块A具有高并行性的实时处理能力，数字处理模块A可采用FPGA(Field Programmable Gate Array)等器件，用于完成功能单一但时间运算复杂度较高的运算，如FIR滤波等；数字处理模块B在结构上与数字处理模块A直接相连，负责运行逻辑较为复杂但实时性较高的算法，如自适应声场路径匹配算法，需采用灵活度较高、运算资源较为丰富的可编程运算器件，数字处理模块A可采用高速通用数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)；通用处理模块在结构上与数字处理模块A和数字处理模块B组成的子系统整体互连，需要兼顾系统监视和人际交互，所以通用处理模块可采用软件系统较为成熟且配置灵活的通用处理器，如基于ARM系列体系结构的处理器等。数字处理模块A、数字处理模块B和通用处理模块三者结合，协同完成系统所需要的运算，为有源噪声控制提供丰富的运算资源，开发者可以将有源噪声控制系统的运算进行合理的分配，并加载到这三个模块中，实现资源、效率和性能的优化。附图说明

[0029] 为方便理解和实施本发明，可参照附图描述示例性的优选实施例子，其中：

[0030] 图1是数字多通道有源噪声控制器框图；

[0031] 图2是数字多通道有源噪声控制器实施实例系统正面图，包含电源开关、用于交互的触摸屏和各种通信接口(USB口，网口，无线通信天线)；

[0032] 图3是数字多通道有源噪声控制器实施实例系统背面图，包括输入输出音频接口；

[0033] 图4是实施实例中，一种多通道有源噪声控制器触摸屏界面图，有源噪声控制系统的声场路径建模界面；

[0034] 图5是实施实例中，一种多通道有源噪声控制器触摸屏界面图，有源噪声控制系统的噪声控制界面。

具体实施方式

[0035] 下面给出本发明所涉及的数字多通道有源噪声控制系统的一个实施实例。

[0036] 本实施例的系统具体实施如下：

[0037] 1、采用美国模拟器件公司(Analog Devices，Inc.)生产的AD7658芯片作为模拟到数字转换模块(5)核心器件，使用3片，每个芯片提供6通道的转换功能，总共提供18个输入通道。

[0038] 2、采用美国德州仪器公司(Texas Instruments，Inc.)生产的DAC8568芯片作为数字到模拟的转换模块(6)核心器件，使用2片，每个芯片提供8通道的转换功能，总共提供16个输出通道。

[0039] 3、每个输入通道和输出通道采用可旁路的2阶截止频率为5kHz的巴特沃斯低通滤波器作为可选模拟低通滤波器模块(5)。

[0040] 4、采用美国Altera公司生产的Cyclone III系列的FPGA作为数字计算模块A(7)的核心器件。

[0041] 5、采用美国德州仪器公司(Texas Instruments，Inc.)生产的型号为C6748的浮点DSP作为数字计算模块B(8)的核心器件。

[0042] 6、采用韩国三星公司(Samsung，Inc.)生产的ARM 9系列产品作为通用处理模块(9)，通用处理模块(9)包含USB接口和网络扩展接口。

[0043] 7、采用红外接收器作为无线传输模块(13)核心器件，基于串口协议传输红外信号。

[0044] 8、采用7寸可触摸显示屏幕作为可触摸显示屏幕(10)，分辨率为800×480。

[0045] 9、输入通道与输出通道采用的BNC接口。

[0046] 基于上述方案，本实施例的软件包含三个部分，它们实现功能和细节描述如下：

[0047] 1、在数字计算模块A(7)上实现接口逻辑和并行计算，具体包括：

[0048] 1)实现AD7658和DAC8568的接口数据采集、触发和传输；

[0049] 2)实现输入和输出的信号采样率的实时转换；

[0050] 3)实现输入到输出的并行数字滤波器。

[0051] 2、在数字计算模块B(8)上实现自适应算法和数据交互功能，具体包括：

[0052] 1)具有自适应声场匹配算法，如FxLMS算法等；

[0053] 2)对数字计算模块A(7)的数据访问和功能配置；

[0054] 3)与通用处理模块(9)的数据实时传输和指令接收。

[0055] 3、在通用处理模块(9)上实现系统控制、人机交互等功能，具体功能包括：

[0056] 1)触摸屏控制界面；

[0057] 2)远程网络控制功能；

[0058] 3)红外接收控制功能；

[0059] 基于上述实现方案，下面给出标准操作流程：

[0060] 1、连接参考传声器，误差传声器至多输入通道(2)；

[0061] 2、连接控制源功放和扬声器至多输出通道(3)；

[0062] 3、接通电源，打开数字多通道有源噪声控制器开关；

[0063] 4、通过触摸屏界面进行参数设定和系统配置，其中包括：

[0064] 1)设定采样率，选择控制模式(独立控制、耦合控制、独立和耦合混合控制等)；

[0065] 2)参考输入源的个数，误差输入源的个数，控制源的个数；

[0066] 3)设定输入通道的功能，如参考源对应的输入通道、误差源对应的输入通道；

[0067] 4)设定输出通道的功能，如控制源对应的输出通道；

[0068] 5)设定建模滤波器的阶数，设定控制滤波器的阶数；

[0069] 5、进入触摸屏的建模界面，点建模按钮，系统进入声场路径建模状态，控制源按照摆放顺序依次产生宽带随机信号，调用自适应滤波器进行声场路径匹配，在建模过程中，可以通过触摸屏实时观察建模效果；

[0070] 6、进入触摸屏的控制界面，点控制按钮，系统进入控制状态，声场路径匹配算法开始运行，即系统通过控制源辐射声波，在目标区域，该声波形成的声场与实际的声场进行抵消达到降噪的效果，用户可通过触摸屏实时观察有源噪声控制的效果；

[0071] 在5和6的操作和运行过程中，用户能通过触摸屏观测匹配实际声场路径的滤波器(建模滤波器、控制滤波器等)的时域响应和频域响应。

[0072] 前面的详细描述只提供了优选实施例，对本发明的范围、使用性或构造不产生任何限制。前面对优选实施例的详细描述只是为了使本领域的技术人员能够实现本发明的优选实施例。应当理解，在不偏离所附权利要求限定的本发明的宗旨和范围的前提下，可以在本发明的各组成部分的功能和布局上进行各种改变。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种双屏超声诊断系统及其界面操作方法	2020-05-12	924
离线人脸识别智能门锁中快速授权的方法和系统	2020-05-14	166
针对高速路缴费信息的大数据分析检测系统	2020-05-08	268
车辆解锁方法、装置及电子设备	2020-05-11	520
基于CNN卷积神经网络学习的IDCIP地址分配方法	2020-05-11	692
一种基于线上线下双重社交关系的活动推荐系统及方法	2020-05-13	652
一种基于虚拟机器人的VR操作引导及陪练方法和系统	2020-05-08	670
一种集成有Android系统的DECT通讯装置	2020-05-14	105
基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统	2020-05-13	247
一种管道检测数据综合分析数字化系统	2020-05-14	884

数字多通道有源噪声控制系统

数字多通道有源噪声控制系统

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：