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振 动 与 冲 击 第27卷第4期 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK V01．27 No．4 2oo8 一 种改进型FX结构在线建模有源噪声抵消系统 位 炜，鲍雪山，徐新盛 (哈尔滨工程大学水声工程学院，哈尔滨 150001) 摘 要：次级通道等声信道的存在是ANC系统区别于自适应信号处理的最主要特征。它们的存在使得系统不再 是一个单纯的电学问题，更多的涉及到声场的研究。次级通道使得控制滤波器产生的次级噪声不能立即和主输入噪声进 行相消干涉，这降低了系统的性能。正是由于这一通道的存在，建模速度和建模准确性将直接影响系统的性能。文中针 对水下潜艇被动声纳平台接收端有源降噪技术，提出一种新型的FX结构在线建模ANC系统，该系统增加了控制滤波器 误差输出预测滤波模块，降低了控制滤波器误差输出对建模的不利影响，大大提高了建模精度和系统收敛性能。通过计 算机仿真，以及对真实海试数据的处理结果可以直观的看到，该种方法使得系统的总体性能得到显著提高。 关键词：声学；自适应有源噪声抵消(AANC)；在线建模；Filtered—XLMS；自噪声 中图分类号：TB535 文献标识码：A 系统的应用环境设定在水下，不同于现在空间中 的目标是抵消误差传感器处的噪声，而保留有用信号。 绝大多数ANC系统的研究¨ ，由于潜艇被动声纳接 噪声信号(初级声源)通过水介质进行传播，靠传感器 收端的特定环境，因此本系统待抵消噪声中包含有用 布放在噪声源的附近用于采集与噪声相关的信号以作 信号，在技术上相对要复杂许多。目前国内外还没有 为自适应滤波器的参考输入。待抵消区域为一定范围 水下有源降噪方面的试验和相关成果，因此本文首先 的三维空间。工作中，参考输入送入信号处理器后，经 设计了水下有源降噪实验硬件系统方案，建立了相应 自适应算法解析，将次级信号送于换能器，在一定区域 的系统模型。并利用该模型进行有源降噪仿真，验证 内实现与初级噪声的叠加，提高该区域内的信噪比。 了该种有源降噪系统的可行性，为后续的有源噪声抵 接收与发射设备采用可灵活扩展的多通道设计，信号 消系统的水下试验提供有效的理论依据和实施方案。 处理系统主体采用高速芯片DSP6713B。误差传感器 建模方式可分为离线建模和在线建模两种。对于 采集的信噪比变化数据通过信号处理器高速端口保存 时不变信道我们可以采用离线建模，即在ANC系统工 于计算机中，以供后续数据分析。 作前，利用建模滤波器对次级通道进行估计，工作中不 进行建模操作。这种方式简单、控制滤波器和建模滤 波器独立工作，相互不干扰。它在一些简单声场环境 中得到广泛应用，这些环境被简化为时不变或慢变的。 但是，更多的情况下次级通道往往是时变的，例如典型 的水下噪声抵消，水下信道随着载体的运动不断变化， 就必须采用在线建模方式对次级通道进行估计 。相 对离线建模，在线建模具有更大的难度和更重要的意 义，这将是本文的讨论重点，文中将通过一种新的系统 前馈型水下AANC试验系统布放模型 结构对现今较新的次级通道建模技术进行分析改进。 假定噪声和有用信号是不相关的。为了简单分析 1 实验装置及系统结构设计 起见，图中并没有考虑参考传感器接收到有用信号 自适应有源噪声抵消(AANC)技术是基于由初级 s( )，这一情形将会在后面的研究中另行详细分析。 声源产生的声场与次级声源产生的声场相消干涉原 ， ( )表示噪声源到参考传感器处的