艦艇自噪聲自適應(yīng)有源抵消技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，無論民用領(lǐng)域還是軍事領(lǐng)域，噪聲控制問題正越來越受到重視。噪聲控制技術(shù)也取得了長足進(jìn)步，但是仍有許多問題有待解決。信號存在情況下的有源噪聲控制(ANC)技術(shù)就是一個(gè)新近被提出的重要問題。 本文著重進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：信號存在情況下的“具有信噪比提升能力的ANC技術(shù)”理論研究；為了解決降噪和信號失真問題，進(jìn)行的新型算法和結(jié)構(gòu)研究；實(shí)際聲場中常見的信道在線建模問題研究；以及工程應(yīng)用將要面臨的互耦合多通道系統(tǒng)研究。

2、 傳統(tǒng)ANC系統(tǒng)的待抵消噪聲中不包含有用信號，噪聲希望被完全抵消；但在某些特殊的應(yīng)用場合里，特別是對引入新的聲場極度敏感的艦艇環(huán)境，待抵消噪聲(主要是艦艇自噪聲)中包含有信號(目標(biāo)信號)，噪聲被降低的同時(shí)，信號希望被保留，這就是“具有信噪比提升能力的ANC系統(tǒng)”。本文構(gòu)建了這種系統(tǒng)的物理模型，分析了針對該系統(tǒng)的“噪聲處理增益(這里特指降噪能力)”、“系統(tǒng)處理增益(這里特指信噪比提升能力)”、“信號失真度”和“信號失真測度”概念，

3、完善了理論體系，完成了仿真實(shí)驗(yàn)。研究表明：該類系統(tǒng)能夠降低噪聲，但是信號會失真，影響該系統(tǒng)性能的最主要因素是參考輸入端信噪比的大小。也就是說，只要合理設(shè)計(jì)參考噪聲的拾取方式，該系統(tǒng)能夠用于抵消干擾噪聲，在獲得較高的系統(tǒng)增益同時(shí)，保持較低的信號失真程度。 根據(jù)上述理論，本文提出了幾種新型系統(tǒng)用于解決降噪和信號失真問題。這些系統(tǒng)包括：利用獨(dú)立成份分析方法對參考輸入進(jìn)行預(yù)處理的ANC系統(tǒng)，以及利用抗串?dāng)_自適應(yīng)抵消器對參考輸入進(jìn)行預(yù)處理

4、的ANC系統(tǒng)。完成了理論分析、仿真實(shí)驗(yàn)和海試數(shù)據(jù)的處理，其結(jié)果表明：這些預(yù)處理技術(shù)降低了信號和噪聲之間的干擾，根據(jù)“具有信噪比提升能力的ANC系統(tǒng)”性能評價(jià)指標(biāo)體系，這些新型系統(tǒng)具有現(xiàn)有系統(tǒng)所沒有的優(yōu)良性能。針對現(xiàn)有的時(shí)域、頻域和小波分解ANC系統(tǒng)不具備任意的時(shí)間、頻率(高頻細(xì)節(jié)和低頻輪廓)分辨能力的弊端，本文提出了基于小波包分解的ANC系統(tǒng)，推導(dǎo)了濾波-X(FX)結(jié)構(gòu)下的LMS算法和RLS算法。完成了理論分析、仿真實(shí)驗(yàn)和海試數(shù)據(jù)的處理

5、，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有先天的技術(shù)優(yōu)勢和現(xiàn)有系統(tǒng)所不具備的良好性能。 真實(shí)聲信道的存在是ANC技術(shù)和自適應(yīng)降噪技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別之一。本文對信道在線建模ANC技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，指出了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：建模和控制之間相互干擾，以及次級信道對用于建模的激勵源的響應(yīng)增大了系統(tǒng)收斂后的聲場能量。本文提出了三種新的信道在線建模ANC系統(tǒng)：改進(jìn)型FX結(jié)構(gòu)次級通道在線建模ANC系統(tǒng)、基于峰值預(yù)濾波的次級通道在線建模ANC系統(tǒng)、以及考慮參考輸入信