基于DSP的自适应有源降噪耳罩研究与实现
发布时间：2024-03-30 14:07
有源噪声控制技术采用以声抵声的原理,凭借灵活的结构以及对低频噪声良好的控制效果,逐渐成为噪声控制领域的研究热点。本文研究对象为军事作战坦克舱内噪声,舱室内噪声强度大、持续时间长且频率集中分布在低频段,长时间处于该噪声环境下会对乘员身心健康造成巨大伤害,因此研究坦克舱内乘员噪声防护问题具有重要的现实意义。自适应有源降噪耳罩作为有源噪声控制技术应用中一个成功的范例,在传统无源耳罩基础上加装控制器,可以进一步提高对舱室内复杂低频噪声的降噪效果。本文的主要研究工作如下:(1)结合实际应用场景与噪声特性,研究了多种有源降噪系统的原理、结构和特点,包括数字式和模拟式、前馈式和反馈式、单通道和多通道,对比了现有的自适应降噪算法与数字滤波器结构,确定了一种数字式复合型单通道有源降噪耳罩结构。(2)最小均方误差(LMS)算法凭借计算量小、利于硬件实现的优点被广泛应用于有源降噪中,为解决LMS算法中收敛速度与稳定性的矛盾关系,提出了一种新的变步长LMS算法,算法引入了反馈机制,将步长因子更新与上一次迭代的误差信号关联,提高了算法的抗干扰能力。新的更新模型解决了步长因子变化过快的问题,由实验调节并确定模型参...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 相关领域国内外研究现状
1.3.1 有源降噪技术国内外研究现状
1.3.2 模拟有源降噪耳罩国内外研究现状
1.3.3 数字有源降噪耳罩国内外研究现状
1.4 研究内容及组织结构
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 组织结构安排
第2章 自适应有源降噪耳罩需求分析与系统设计
2.1 坦克舱内噪声研究与降噪需求
2.1.1 坦克舱内噪声来源研究
2.1.2 坦克舱内噪声特性研究
2.1.3 有源降噪耳罩需求分析
2.2 有源降噪系统方案研究
2.2.1 模拟和数字有源降噪系统研究与选取
2.2.2 前馈和反馈有源降噪系统研究与选取
2.2.3 单通道和多通道有源降噪系统研究与选取
2.3 自适应滤波系统方案研究
2.3.1 自适应滤波算法研究与选取
2.3.2 数字滤波器结构研究与选取
2.4 本章小结
第3章 复杂声场环境下自适应有源降噪策略研究
3.1 自适应辨识算法研究
3.1.1 LMS算法原理与性能分析
3.1.2 改进型变步长LMS算法
3.1.3 仿真实验结果及分析
3.2 次级通道时延问题研究
3.2.1 自适应有源降噪系统模型建立
3.2.2 次级通道时延问题研究
3.2.3 次级通道辨识优化与系统模型搭建
3.2.4 仿真实验结果及分析
3.3 封闭声场环境下次级声源与误差麦克风布放策略研究
3.3.1 坦克舱内声场分析与控制器布放策略
3.3.2 降噪耳罩声场分析与控制器布放策略
3.4 坦克舱内武器脉冲噪声抵消问题研究
3.4.1 坦克舱内武器脉冲噪声模型建立
3.4.2 基于反正切的滤波-X非线性压缩算法
3.4.3 仿真实验结果及分析
3.5 其他特定问题分析
3.5.1 双耳对声源感知差异问题分析
3.5.2 次级声反馈问题分析
3.6 本章小结
第4章 自适应有源降噪耳罩系统设计与实现
4.1 DSP系统开发流程与芯片选型
4.1.1 DSP系统开发流程
4.1.2 DSP芯片简介与选取
4.2 VC5509A与内部相关模块介绍
4.2.1 时钟发生器
4.2.2 多通道缓冲串口Mc BSP
4.2.3 I2C总线
4.3 自适应有源降噪耳罩硬件系统设计与实现
4.3.1 电源电路
4.3.2 时钟电路
4.3.3 AIC23B音频电路
4.3.4 EMIF电路
4.3.5 JTAG接口电路
4.4 自适应有源降噪耳罩软件系统设计与实现
4.4.1 CCS开发环境
4.4.2 软件流程设计与实现
4.5 本章小结
第5章 自适应有源降噪耳罩实验与结果分析
5.1 自适应有源降噪耳罩总体实验方案设计与实现
5.1.1 系统实验方案设计
5.1.2 系统实验方案实现
5.2 自适应有源降噪耳罩实验结果分析
5.2.1 单频噪声实验结果及分析
5.2.2 白噪声实验结果及分析
5.2.3 坦克舱内行驶噪声实验结果及分析
5.2.4 坦克舱内武器噪声实验结果及分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3942460
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 相关领域国内外研究现状
1.3.1 有源降噪技术国内外研究现状
1.3.2 模拟有源降噪耳罩国内外研究现状
1.3.3 数字有源降噪耳罩国内外研究现状
1.4 研究内容及组织结构
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 组织结构安排
第2章 自适应有源降噪耳罩需求分析与系统设计
2.1 坦克舱内噪声研究与降噪需求
2.1.1 坦克舱内噪声来源研究
2.1.2 坦克舱内噪声特性研究
2.1.3 有源降噪耳罩需求分析
2.2 有源降噪系统方案研究
2.2.1 模拟和数字有源降噪系统研究与选取
2.2.2 前馈和反馈有源降噪系统研究与选取
2.2.3 单通道和多通道有源降噪系统研究与选取
2.3 自适应滤波系统方案研究
2.3.1 自适应滤波算法研究与选取
2.3.2 数字滤波器结构研究与选取
2.4 本章小结
第3章 复杂声场环境下自适应有源降噪策略研究
3.1 自适应辨识算法研究
3.1.1 LMS算法原理与性能分析
3.1.2 改进型变步长LMS算法
3.1.3 仿真实验结果及分析
3.2 次级通道时延问题研究
3.2.1 自适应有源降噪系统模型建立
3.2.2 次级通道时延问题研究
3.2.3 次级通道辨识优化与系统模型搭建
3.2.4 仿真实验结果及分析
3.3 封闭声场环境下次级声源与误差麦克风布放策略研究
3.3.1 坦克舱内声场分析与控制器布放策略
3.3.2 降噪耳罩声场分析与控制器布放策略
3.4 坦克舱内武器脉冲噪声抵消问题研究
3.4.1 坦克舱内武器脉冲噪声模型建立
3.4.2 基于反正切的滤波-X非线性压缩算法
3.4.3 仿真实验结果及分析
3.5 其他特定问题分析
3.5.1 双耳对声源感知差异问题分析
3.5.2 次级声反馈问题分析
3.6 本章小结
第4章 自适应有源降噪耳罩系统设计与实现
4.1 DSP系统开发流程与芯片选型
4.1.1 DSP系统开发流程
4.1.2 DSP芯片简介与选取
4.2 VC5509A与内部相关模块介绍
4.2.1 时钟发生器
4.2.2 多通道缓冲串口Mc BSP
4.2.3 I2C总线
4.3 自适应有源降噪耳罩硬件系统设计与实现
4.3.1 电源电路
4.3.2 时钟电路
4.3.3 AIC23B音频电路
4.3.4 EMIF电路
4.3.5 JTAG接口电路
4.4 自适应有源降噪耳罩软件系统设计与实现
4.4.1 CCS开发环境
4.4.2 软件流程设计与实现
4.5 本章小结
第5章 自适应有源降噪耳罩实验与结果分析
5.1 自适应有源降噪耳罩总体实验方案设计与实现
5.1.1 系统实验方案设计
5.1.2 系统实验方案实现
5.2 自适应有源降噪耳罩实验结果分析
5.2.1 单频噪声实验结果及分析
5.2.2 白噪声实验结果及分析
5.2.3 坦克舱内行驶噪声实验结果及分析
5.2.4 坦克舱内武器噪声实验结果及分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3942460
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3942460.html