JP3500643B2 - Active noise control device - Google Patents
Active noise control deviceInfo
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- JP3500643B2 JP3500643B2 JP11050092A JP11050092A JP3500643B2 JP 3500643 B2 JP3500643 B2 JP 3500643B2 JP 11050092 A JP11050092 A JP 11050092A JP 11050092 A JP11050092 A JP 11050092A JP 3500643 B2 JP3500643 B2 JP 3500643B2
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
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- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、騒音源から伝達され
る騒音に制御音源から発せられる制御音を干渉させるこ
とにより騒音の低減を図る能動型騒音制御装置に関し、
特に、低減を図る騒音以外のノイズ成分が騒音低減制御
に与える影響を除去することにより、良好な騒音低減制
御を行えるようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active noise control device for reducing noise by causing a control sound generated from a control sound source to interfere with noise transmitted from a noise source,
In particular, by eliminating the influence of noise components other than the noise to be reduced on the noise reduction control, good noise reduction control can be performed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の能動型騒音制御装置として、英国
特許GBP2149614号や特公表1−501344
号公報等に記載のものがある。これら従来の装置は、例
えば航空機の客室等の閉空間に適用される騒音低減装置
であって、そのような閉空間内の複数の位置に設置され
音圧を検出するマイクロフォンと、その閉空間に制御音
を発生する複数のラウドスピーカとを備え、騒音源の騒
音発生状態を基準信号として検出し、マイクロフォンが
検出した空間内の騒音及び基準信号に基づいて所定の演
算処理を実行して、閉空間に伝達される騒音と逆位相の
制御音が発せられるようにラウドスピーカを駆動する信
号を生成している。2. Description of the Related Art As a conventional active noise control device, British Patent No. GB2149614 and Japanese Patent Publication No. 1-501344.
There is one described in Japanese Patent Publication. These conventional devices are noise reduction devices applied to, for example, a closed space such as a cabin of an aircraft, and microphones installed at a plurality of positions in such a closed space to detect sound pressure, and the closed space. It is equipped with a plurality of loudspeakers that generate control sounds, detects the noise generation state of the noise source as a reference signal, and executes predetermined arithmetic processing based on the noise in the space detected by the microphone and the reference signal, and then closes it. A signal for driving the loudspeaker is generated so that a control sound having a phase opposite to that of the noise transmitted to the space is emitted.
【0003】そして、その駆動信号の生成方法として、
上記特許の明細書では、MULTIPLE ERROR FILTERED X LM
S ALGORITHM (S.J.ELLIOTT他、“A Multip
le Error LMS Algorithm and Its Application to The
Active Control of Sound and Vibration ”,IEEE Tra
ns.Acoust.,Speech,Signal Prosessing ,vol ,AS
SP−35,pp.1423−1434,1987参照)を説明している。As a method of generating the drive signal,
In the specification of the above patent, MULTIPLE ERROR FILTERED X LM
S ALGORITHM (S. J. ELLIOTT and others, "A Multip
le Error LMS Algorithm and Its Application to The
Active Control of Sound and Vibration ”, IEEE Tra
ns. Acoust. , Speech, Signal Prosessing, vol, AS
SP-35, pp. 1423-1434, 1987).
【0004】また、上記以外の従来の能動型騒音制御装
置として、米国特許USP4490841号に記載のも
のがあり、これは、ラウドスピーカを駆動させる信号を
周波数領域で生成する点に特徴がある。A conventional active noise control device other than the above is described in US Pat. No. 4,490,841, which is characterized in that a signal for driving a loudspeaker is generated in the frequency domain.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の能動型騒音制御装置にあっては、基準信
号と相関のない騒音成分がマイクロフォンに混入した場
合に、その相関のない騒音成分の影響によって良好な騒
音低減効果が得られず、場合によっては制御が不安定に
なるおそれがある。However, in the conventional active noise control device as described above, when a noise component having no correlation with the reference signal is mixed in the microphone, the noise component having no correlation is generated. Due to the influence, a good noise reduction effect cannot be obtained, and the control may become unstable in some cases.
【0006】このような不具合に対する従来の解決策と
して、本出願人が先に提案した特願平3−171991
号明細書,特願平3−220684号明細書記載の技術
や、R.W.HARRIS等が提案した計算方法(“ A
Variable Step(VS) Adaptive Filter Algorithm”,
IEEE Trans.Acoust.,Speech,Signal Prosessing,v
ol .ASSP−34,pp.309 −316 ,1986”参照)等が
あるが、いずれの技術も特に周波数領域を考慮していな
いため、制御の安定化や収束時間の短縮化は望めるもの
の、基準信号に相関のない騒音が特定の周波数領域に発
生した場合にその特定の周波数領域にだけ対応させた制
御を行うことはできない。As a conventional solution to such a problem, Japanese Patent Application No. 3-171991 previously proposed by the present applicant.
No. 3, the technique described in Japanese Patent Application No. 3-220684 and R. W. Calculation method proposed by HARRIS and others ("A
Variable Step (VS) Adaptive Filter Algorithm ”,
IEEE Trans. Acoust. , Speech, Signal Prosessing, v
ol. ASSP-34, pp. 309-316, 1986 ”), etc., but none of the technologies considers the frequency domain in particular, so although stabilization of control and shortening of convergence time can be expected, noise that is uncorrelated to the reference signal is identified. When it occurs in the frequency region of, it is not possible to perform the control corresponding only to the specific frequency region.
【0007】本発明はこのような従来の技術が有する未
解決の課題に着目してなされたものであって、基準信号
と相関のない騒音が制御空間内に存在する条件下におい
ても、良好な騒音低減制御が行える能動型騒音制御装置
を提供することを目的としている。The present invention has been made by paying attention to the unsolved problems of the prior art as described above, and is excellent even under the condition that noise uncorrelated with the reference signal exists in the control space. An object is to provide an active noise control device capable of noise reduction control.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明である能動型騒音制御装置は、
騒音源から騒音が伝達される空間に制御音を発生可能な
制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態を検出し基準信
号として出力する騒音発生状態検出手段と、前記空間内
の所定位置における残留騒音を検出する残留騒音検出手
段と、前記基準信号及び前記残留騒音に基づいて前記空
間内の騒音が低減するように前記制御音源を駆動させる
能動制御手段と、前記基準信号及び前記残留騒音のコヒ
ーレンスを求めるコヒーレンス演算手段と、このコヒー
レンス演算手段が求めたコヒーレンスに応じて前記能動
制御手段の処理内容を調整する処理内容調整手段と、を
備え、前記能動制御手段は、逐次近似型アルゴリズムに
基づいて制御音源を駆動する信号を生成するようになっ
ており、前記処理内容調整手段は、前記コヒーレンスに
応じて前記逐次近似型アルゴリズムの近似速度に関与す
る制御変数を調整するようにした。In order to achieve the above object, an active noise control device according to the invention of claim 1 is
A control sound source capable of generating a control sound in a space where the noise is transmitted from the noise source, a noise generation state detecting means for detecting a noise generation state of the noise source and outputting it as a reference signal, and a residual at a predetermined position in the space. Residual noise detection means for detecting noise, active control means for driving the control sound source so as to reduce noise in the space based on the reference signal and the residual noise, and coherence of the reference signal and the residual noise And a processing content adjusting means for adjusting the processing content of the active control means according to the coherence found by the coherence computing means , wherein the active control means is a successive approximation algorithm.
Based on which it will generate a signal to drive the controlled sound source
Therefore, the processing content adjusting means can improve the coherence.
Is involved in the approximation speed of the successive approximation algorithm
The control variables that are set are adjusted .
【0009】上記目的を達成するために、請求項2記載
の発明は、騒音源から騒音が伝達される空間に制御音を
発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態を検
出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段と、
前記空間内の所定位置における残留騒音を検出する残留
騒音検出手段と、前記基準信号及び前記残留騒音に基づ
いて前記空間内の騒音が低減するように前記制御音源を
駆動させる能動制御手段と、前記基準信号及び前記残留
騒音のコヒーレンスを求めるコヒーレンス演算手段と、
このコヒーレンス演算手段が求めたコヒーレンスに応じ
て前記能動制御手段の処理内容を調整する処理内容調整
手段と、を備え、 前記処理内容調整手段は、前記基準信
号及び前記残留騒音のそれぞれに対応して設けられた通
過特性可変のフィルタと、前記コヒーレンスに応じて前
記フィルタの通過特性を調整する通過特性調整手段と、
を有する。In order to achieve the above object, the present invention according to claim 2 provides a control sound from a noise source to a space where the noise is transmitted.
The control sound source that can be generated and the noise generation state of the noise source are detected.
Noise generation state detection means for outputting as a reference signal for output,
Residue for detecting residual noise at a predetermined position in the space
Noise detection means based on the reference signal and the residual noise
The control sound source to reduce the noise in the space.
Active control means for driving, the reference signal and the residual
Coherence calculation means for obtaining the coherence of noise,
Depending on the coherence calculated by this coherence calculation means
Adjusting the processing content of the active control means
And means, wherein the processing content adjusting means adjusts the pass characteristic variable filter provided corresponding to each of the pass characteristics of the filter according to the coherence of the reference signal and the residual noise pass Characteristic adjustment means,
Have.
【0010】[0010]
【作用】請求項1記載の発明にあっては、騒音発生状態
検出手段が検出した基準信号と、残留騒音検出手段が検
出した残留騒音とに基づいて、能動制御手段が、空間内
の騒音が低減するように制御音源を駆動させるから、そ
の制御音源から発せられる制御音によって騒音源から空
間に伝達される騒音が相殺され、空間内の騒音の低減が
図られる。According to the first aspect of the present invention, based on the reference signal detected by the noise generation state detection means and the residual noise detected by the residual noise detection means, the active control means detects the noise in the space. Since the control sound source is driven so as to be reduced, the noise transmitted from the noise source to the space is canceled by the control sound emitted from the control sound source, and the noise in the space is reduced.
【0011】そして、コヒーレンス演算手段が基準信号
と残留騒音とのコヒーレンスを求めるが、コヒーレンス
は二つの変動現象の各周波数成分ごとの線形依存の程度
を表すものであるから、コヒーレンス演算手段によって
求められたコヒーレンスは、基準信号と残留騒音との各
周波数成分ごとの線形依存の程度を表している。従っ
て、処理内容調整手段が、コヒーレンス演算手段が求め
たコヒーレンスに応じて能動制御手段の処理内容を調整
すると、基準信号と残留騒音との各周波数成分ごとの線
形依存の程度が能動制御手段の処理内容に反映すること
になる。Then, the coherence computing means finds the coherence between the reference signal and the residual noise. Since the coherence represents the degree of linear dependence of each of the two fluctuation phenomena for each frequency component, the coherence computing means finds the coherence. The coherence represents the degree of linear dependence of each frequency component of the reference signal and the residual noise. Therefore, when the processing content adjusting means adjusts the processing content of the active control means in accordance with the coherence obtained by the coherence computing means, the degree of linear dependence of the reference signal and the residual noise for each frequency component is processed by the active control means. It will be reflected in the content.
【0012】そこで、請求項1記載の発明のように、能
動制御手段がLMSアルゴリズムのような逐次近似型ア
ルゴリズムに基づいて制御音源を駆動する信号を生成す
る構成である場合に、処理内容調整手段がコヒーレンス
に応じて逐次近似型アルゴリズムの近似速度に関与する
制御変数(LMSアルゴリズムであれば、収束係数)を
調整する構成であると、かかる制御変数が大きいほど制
御が不安定になり易いことから、例えばコヒーレンスが
小さい場合に制御変数を小さくするという調整を行え
ば、基準信号と相関のない騒音成分のレベルが低い状況
においてはその制御変数が大きくなって収束時間の短縮
化が図られるとともに、そのような騒音成分のレベルが
高い状況においてはその制御変数が小さくなって制御の
不安定化が避けられる。[0012] Therefore, as in the invention of claim 1, wherein, when the active control means is configured to generate a signal for driving the control sound source sequentially based on approximation algorithm such as the LMS algorithm, the processing content adjusting means Has a configuration in which the control variable (convergence coefficient in the case of the LMS algorithm) involved in the approximation speed of the successive approximation algorithm is adjusted according to the coherence, the larger the control variable, the more easily the control becomes unstable. , For example, if adjustment is made to reduce the control variable when the coherence is small, the control variable becomes large and the convergence time is shortened in a situation where the level of the noise component that is not correlated with the reference signal is low. In such a situation where the level of the noise component is high, the control variable becomes small and instability of control is avoided. .
【0013】また、請求項2記載の発明であれば、通過
特性調整手段が、基準信号及び残留騒音のそれぞれに対
応して設けられたフィルタの通過特性を、基準信号及び
残留騒音のコヒーレンスに応じて調整するため、例えば
コヒーレンスをそのまま通過特性とすれば、コヒーレン
スの小さい周波数帯域の信号は能動制御手段に取り込ま
れないことになり、制御の不安定化が避けられる。According to the second aspect of the present invention, the passage characteristic adjusting means corresponds to each of the reference signal and the residual noise .
In order to adjust the pass characteristic of the filter provided in response to it according to the coherence of the reference signal and the residual noise, for example, if the coherence is used as it is, the signal in the frequency band with a small coherence is taken into the active control means. Therefore, destabilization of control can be avoided.
【0014】[0014]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1実施例の全体構成を示す
図であり、この実施例は、路面及び車輪2a〜2d間の
騒音源から空間としての車室6内に伝達されるロード・
ノイズの低減を図る能動型騒音制御装置1に本発明を適
用したものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a road / wheel is transmitted from a noise source between wheels 2a to 2d into a vehicle interior 6 as a space.
The present invention is applied to an active noise control device 1 for reducing noise.
【0015】先ず、構成を説明すると、車体3は、前輪
2a,2b,後輪2c,2d及び各車輪2a〜2dと車
体3との間に介在するサスペンション(図示せず)によ
って支持されている。各車輪2a〜2d及び車体3間に
介在するサスペンションのそれぞれには、騒音発生状態
検出手段としての加速度センサ5a,5b,5c及び5
dが取り付けられていて、路面から入力されるロード・
ノイズに対応した加速度信号である基準信号xk (k=
1〜kn :kn は加速度センサ5a〜5dの個数であっ
て、本実施例では、kn =4である。)をコントローラ
10に供給する。First, the structure will be described. The vehicle body 3 is supported by front wheels 2a, 2b, rear wheels 2c, 2d and suspensions (not shown) interposed between the wheels 2a-2d and the vehicle body 3. . Acceleration sensors 5a, 5b, 5c and 5 as noise generation state detecting means are provided on the suspensions interposed between the wheels 2a to 2d and the vehicle body 3, respectively.
Loaded from the road surface with d attached
Reference signal x k (k = which is an acceleration signal corresponding to noise)
1 to k n: k n is a number of acceleration sensors 5a to 5d, in this embodiment, a k n = 4. ) Is supplied to the controller 10.
【0016】また、車体3内の空間としての車室6内に
は、制御音源としてのラウドスピーカ7a,7b,7c
及び7dが、前部座席S1 ,S2 及び後部座席S3 ,S
4 のそれぞれに対向するドア部に配置されている。さら
に、各座席S1 〜S4 のヘッドレスト位置には、残留騒
音検出手段としてのマイクロフォン8a〜8hが、それ
ぞれ二つずつ配設されていて、これらマイクロフォン8
a〜8hが音圧として測定した残留騒音信号el (l=
1〜L:Lはマイクロフォン8a〜8hの個数であっ
て、本実施例では、L=8である。)が、コントローラ
10に供給される。In the vehicle interior 6 as a space inside the vehicle body 3, loudspeakers 7a, 7b, 7c as control sound sources are provided.
And 7d are front seats S 1 , S 2 and rear seats S 3 , S
It is arranged in the door section facing each of the four . In addition, the head restraint position of the seat S 1 to S 4, and a microphone 8a~8h as residual noise detecting means, are respectively disposed two by two, these microphones 8
The residual noise signal e l (l = l = 8 to 8h) is measured as the sound pressure.
1 to L: L is the number of microphones 8a to 8h, and in the present embodiment, L = 8. ) Is supplied to the controller 10.
【0017】コントローラ10は、必要なインタフェー
ス回路やマイクロプロセッサ等から構成されていて、加
速度センサ5a〜5dから供給される基準信号xk と、
マイクロフォン8a〜8hから供給される残留騒音信号
el とに基づいて、後述する演算処理を実行し、車室6
内に伝達されるロード・ノイズを打ち消すような制御音
がラウドスピーカ7a〜7dから発せられるように、そ
れらラウドスピーカ7a〜7dに駆動信号ym (m=1
〜M:Mはラウドスピーカ7a〜7dの個数であって、
本実施例では、M=4である。)を出力する。The controller 10 is composed of necessary interface circuits, a microprocessor, etc., and has a reference signal x k supplied from the acceleration sensors 5a to 5d,
Based on the residual noise signal e l supplied from the microphones 8a to 8h, the arithmetic processing described later is executed to
The drive signals y m (m = 1) are applied to the loudspeakers 7a to 7d so that control sounds for canceling the road noise transmitted therein are emitted from the loudspeakers 7a to 7d.
~ M: M is the number of loudspeakers 7a to 7d,
In this embodiment, M = 4. ) Is output.
【0018】そして、コントローラ10における演算処
理は、本実施例では、逐次近似型アルゴリズムの一つで
あるLMSアルゴリズム(より具体的には、Filte
red−X LMSアルゴリズム)に基づいていて、コ
ントローラ10の機能構成を表すブロック図である図2
に示すように、コントローラ10は、ラウドスピーカ7
a〜7d及びマイクロフォン8a〜8h間の伝達関数を
有限インパルス応答関数の形でモデル化したL×M個の
ディジタルフィルタClmと、加速度センサ5a〜5d及
びラウドスピーカ7a〜7dの個数に対応したkn ×M
個のフィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタWkmと
を有していて、基準信号xk と適応ディジタルフィルタ
Wkmとを畳み込み、その畳み込んだ結果を各ラウドスピ
ーカ7a〜7d(即ち、添字m)ごとに加算して駆動信
号ym を生成し出力する。In the present embodiment, the arithmetic processing in the controller 10 is an LMS algorithm (more specifically, a Filter) which is one of successive approximation algorithms.
2 is a block diagram showing a functional configuration of the controller 10 based on the red-X LMS algorithm).
As shown in FIG.
a to 7d and microphones 8a to 8h, which correspond to the number of L × M digital filters C lm that model the transfer function between finite impulse response functions, acceleration sensors 5a to 5d, and loudspeakers 7a to 7d. k n × M
A number of adaptive digital filters W km with variable filter coefficients, convolution of the reference signal x k and the adaptive digital filter W km , and the convolution results of the loudspeakers 7a to 7d (that is, subscript m). Each of them is added to generate a drive signal y m , which is output.
【0019】さらに、コントローラ10は、ディジタル
フィルタClmと基準信号xk とを畳み込んで生成した処
理信号rklm と、マイクロプロセッサ8a〜8hから供
給される残留騒音信号el とに応じて、車室6内に伝達
されたロード・ノイズが低減するように、適応ディジタ
ルフィルタWkmの各フィルタ係数Wkmi をLMSアルゴ
リズムに基づいて更新するフィルタ係数更新部11を備
えている。Further, the controller 10 responds to the processed signal r klm generated by convolving the digital filter C lm and the reference signal x k and the residual noise signal e l supplied from the microprocessors 8a to 8h. A filter coefficient updating unit 11 is provided for updating each filter coefficient W kmi of the adaptive digital filter W km based on the LMS algorithm so that the road noise transmitted to the vehicle interior 6 is reduced.
【0020】ここで、LMSアルゴリズムについて説明
すると、l番目のマイクロフォンが検出した残留騒音信
号をel (n)、ラウドスピーカから制御音が発生して
いない時のl番目のマイクロフォンが検出した残留騒音
信号をdl (n)、ディジタルフィルタClmのj番目
(j=0,1,2,…,J−1:Jはディジタルフィル
タClmのタップ数)のフィルタ係数をClmj 、基準信号
をxk (n)、基準信号xk (n)が入力されたm番目
のラウドスピーカを駆動する適応ディジタルフィルタW
kmのi番目(i=0,1,2,…,I−1:Iは適応デ
ィジタルフィルタWkmのタップ数)のフィルタ係数をW
kmi とすると、
が成立する。Explaining the LMS algorithm, the residual noise signal detected by the l-th microphone is e l (n), and the residual noise detected by the l-th microphone when no control sound is generated from the loudspeaker. The signal is d l (n), the filter coefficient of the j-th digital filter C lm (j = 0, 1, 2, ..., J-1: J is the number of taps of the digital filter C lm ) is C lmj , and the reference signal is the reference signal. x k (n), the adaptive digital filter W for driving the m-th loudspeaker to which the reference signal x k (n) is input
The filter coefficient of the i-th km (i = 0, 1, 2, ..., I-1: I is the number of taps of the adaptive digital filter W km ) is W.
kmi , Is established.
【0021】なお、(n)がつく項は、いずれもサンプ
リング時刻nにおけるサンプル値を表す。上記(1)式
中、右辺の「ΣΣWkmi xk (n−j−i)」の項は適
応ディジタルフィルタに基準信号xk を入力した時のm
番目のラウドスピーカへの出力y miを表し、「ΣClmj
{ΣΣWkmi xk (n−j−i)}」の項はm番目のラ
ウドスピーカに入力された信号ymiがそこから制御音と
して空間に出力され伝達関数Clmを経てl番目のマイク
ロフォンに到達した時の信号を表し、さらに、「ΣΣC
lmj {ΣΣWkmi xk (n−j−i)}」の項はl番目
のマイクロフォンへ到達した信号を足し合わせているか
ら、l番目のマイクロフォンに到達する制御音の総和を
表している。The terms with (n) are all sumps.
The sample value at the ring time n is shown. Formula (1) above
"ΣΣW" in the middle and right sidekmixkThe term “(n−j−i)” is appropriate.
Reference signal x to digital filterkM when you input
Output y to the th loudspeaker miIs represented as “ΣClmj
{ΣΣWkmixk(N−j−i)} ”is the m-th
Signal y input to the loudspeakermiFrom there is a control sound
Then output to space and transfer function ClmThrough the l-th microphone
It shows the signal when it reaches the ruffon, and
lmj{ΣΣWkmixk(N−j−i)} ”is the l-th item
Are the signals reaching the microphones of
The sum of control sounds reaching the l-th microphone
It represents.
【0022】次いで、評価関数Jeを、 とする。Next, the evaluation function Je is And
【0023】そして、評価関数Jeを最小にするフィル
タ係数Wkmi を求めるのが、LMSアルゴリズムであ
り、具体的には、評価関数Jeを各フィルタ係数Wkmi
について偏微分した値で、フィルタ係数Wkmi を更新す
る。そこで、上記(2)式より、
となるが、上記(1)式より、
となるから、この(4)式の右辺をrklm (n−i)と
おけば、フィルタ係数の更新は、下記の(5)式のよう
になる。Then, the LMS algorithm finds the filter coefficient W kmi that minimizes the evaluation function Je. Specifically, the evaluation function Je is calculated for each filter coefficient W kmi.
The filter coefficient W kmi is updated with the value obtained by partial differentiation. Therefore, from equation (2) above, From equation (1) above, Therefore, if the right side of the equation (4) is set to r klm (n−i), the update of the filter coefficient is as shown in the following equation (5).
【0024】
つまり、フィルタ係数更新部11は、上記(5)式に基
づいて、適応ディジタルフィルタWkmのフィルタ係数W
kmi を逐次更新する。[0024] That is, the filter coefficient updating unit 11 calculates the filter coefficient W of the adaptive digital filter W km based on the above equation (5).
Update kmi sequentially.
【0025】なお、上記(5)式中の係数αは、LMS
アルゴリズムの近似速度に関与する制御変数としての収
束係数である。またさらに、コントローラ10は、基準
信号xk と残留騒音信号el とのコヒーレンスを演算す
るコヒーレンス演算部12と、このコヒーレンス演算部
12の演算結果に応じてフィルタ係数更新部11の処理
内容を適宜調整する処理内容調整部とを有している。The coefficient α in the above equation (5) is LMS
It is a convergence coefficient as a control variable related to the approximate speed of the algorithm. Furthermore, the controller 10 appropriately sets the processing content of the filter coefficient updating unit 11 according to the calculation result of the coherence calculation unit 12 that calculates the coherence of the reference signal x k and the residual noise signal e l and the coherence calculation unit 12. And a processing content adjusting unit for adjusting.
【0026】ここで、コヒーレンスは、二つの信号の間
の線形依存の程度の尺度を、周波数の関数として与える
もので、二信号xk (n)とel (n)との間の周波数
fにおけるコヒーレンスγ2 (f)は、それぞれのオー
ト・スペクトルSxx,See及びクロス・スペクトルSxe
から下記の(6)式に基づいて演算できる。
γ2 (f)=|Sxe(f)|2 /{Sxx(f)See(f)} ……(6)
そして、オート・スペクトルSxx,See及びクロス・ス
ペクトルSxeは、基準信号xk (n)及び残留騒音信号
el (n)のフーリエ変換Xk (f),El (f)から
下記の(7)〜(9)式に基づいて演算できる。Here, coherence gives a measure of the degree of linear dependence between two signals as a function of frequency, the frequency f between the two signals x k (n) and e l (n). The coherence γ 2 (f) in the respective auto spectra S xx and S ee and the cross spectrum S xe
Can be calculated based on the following equation (6). γ 2 (f) = | S xe (f) | 2 / {S xx (f) S ee (f)} (6) Then, the auto spectra S xx and S ee and the cross spectrum S xe are It can be calculated from the Fourier transforms X k (f) and E l (f) of the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) based on the following equations (7) to (9).
【0027】
Sxx(f)=Xk * (f)Xk (f) ……(7)
See(f)=El * (f)El (f) ……(8)
Sxe(f)=Xk * (f)El (f) ……(9)
なお、「* 」は複素共役を示す。上記(6)式が1回の
測定で得られた基準信号xk (n)及び残留騒音信号e
l (n)によって演算される場合、上記(7)〜(9)
式から明らかにコヒーレンスγ2 (f)=1となる。[0027]
Sxx(F) = Xk *(F) Xk(F) …… (7)
See(F) = El *(F) El(F) …… (8)
Sxe(F) = Xk *(F) El(F) …… (9)
In addition, "*"Indicates a complex conjugate. Equation (6) above
Reference signal x obtained by measurementk(N) and residual noise signal e
lWhen calculated by (n), the above (7) to (9)
Coherence γ2(F) = 1.
【0028】しかし、基準信号xk (n)及び残留騒音
信号el (n)を複数回測定して平均したオート・スペ
クトルSxx,See,クロス・スペクトルSxeからコヒー
レンスγ2 (f)を演算すると、基準信号xk (n)及
び残留騒音信号el (n)間で相関のない成分によっ
て、通常はコヒーレンスγ2 (f)<1となる。いま、
Eが、ある周波数応答関数H,X、及びXと相関のない
成分YによってE=HX+Yと表されるとする。なお、
記述を簡略化するため、周波数のパラメータfは省略し
ている。However, the coherence γ 2 (f) is calculated from the auto spectra S xx , S ee and the cross spectrum S xe obtained by measuring the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) a plurality of times and averaging them. Is calculated, the coherence γ 2 (f) <1 is normally obtained due to the uncorrelated components between the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n). Now
Let E be represented as E = HX + Y by some frequency response functions H, X and a component Y that is uncorrelated with X. In addition,
In order to simplify the description, the frequency parameter f is omitted.
【0029】このとき、オート・スペクトルSee及びク
ロス・スペクトルSxeは、それぞれ下記の(10)及び
(11)式のようになる。
See=E* E
=(H* X* +Y* )(HX+Y)
=ShhSxx+Syy ……(10)
|Sxe|2 =|X* E|2
=|X* (HX+Y)|2
=|HSxx|2
=ShhSxx 2 ……(11)
なお、Shh=H* H、Syy=Y* Yであり、上記(10)
及び(11)式は、XとYとが無相関であること、即ち、
Sxy=X* Y
=0
であることを利用している。このとき、コヒーレンスγ
2 は、
γ2 =|Sxe|2 /{SxxSee}
=ShhSxx 2 /{Sxx(ShhSxx+Syy)}
=1/{1+Syy/(ShhSxx)} ……(12)
となり、必ず1以下となる。また、上記(12)式から、
Eに占めるXと無相関な成分Yの割合Syy/(S
hhSxx)が大きくなればなるほど、コヒーレンスγ2 が
小さくなることが判る。At this time, the auto spectrum S ee and the cross spectrum S xe are expressed by the following equations (10) and (11), respectively. S ee = E * E = ( H * X * + Y *) (HX + Y) = S hh S xx + S yy ...... (10) | S xe | 2 = | X * E | 2 = | X * (HX + Y) | 2 = | HS xx | 2 = S hh S xx 2 (11) Note that S hh = H * H, S yy = Y * Y, and (10) above.
(11) and (11) utilize that X and Y are uncorrelated, that is, S xy = X * Y = 0. At this time, coherence γ
2 is γ 2 = | S xe | 2 / {S xx S ee } = S hh S xx 2 / {S xx (S hh S xx + S yy )} = 1 / {1 + S yy / (S hh S xx ). } ... (12), which is always 1 or less. Also, from the above formula (12),
Ratio of component Y that is uncorrelated with X in E S yy / (S
It can be seen that the larger hh S xx ) is, the smaller the coherence γ 2 is.
【0030】つまり、コントローラ10内のコヒーレン
ス演算部12で演算されたコヒーレンスγ2 (f)は、
基準信号xk (n)と残留騒音信号el (n)との線形
依存の程度を表している。そして、本実施例では、この
コヒーレンスγ2 (f)を、駆動信号ym を生成する処
理に反映させることにより、制御の安定性向上を図って
いる。That is, the coherence γ 2 (f) calculated by the coherence calculator 12 in the controller 10 is
It represents the degree of linear dependence between the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n). Then, in the present embodiment, the coherence γ 2 (f) is reflected in the process of generating the drive signal y m , thereby improving the control stability.
【0031】具体的には、図3に示すように、処理内容
調整部13は、コヒーレンス演算部12で演算されたコ
ヒーレンスγ2 (f)に応じて、フィルタ係数更新部1
1で用いられる収束係数α(上記(5)式参照)を変化
させるものであり、基準信号xk (n)と残留騒音信号
el (n)との線形依存の程度が高い場合には、LMS
アルゴリズムの近似速度を速めて収束時間の短縮化を図
る一方、その線形依存の程度が低い場合には、LMSア
ルゴリズムの近似速度を遅くして制御の不安定化を避け
るようにしている。Specifically, as shown in FIG. 3, the processing content adjusting unit 13 determines the filter coefficient updating unit 1 according to the coherence γ 2 (f) calculated by the coherence calculating unit 12.
When the degree of linear dependence between the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) is high, the convergence coefficient α (see the equation (5) above) used in 1 is changed. LMS
While the approximation speed of the algorithm is increased to shorten the convergence time, when the degree of linear dependence is low, the approximation speed of the LMS algorithm is decreased to avoid destabilization of control.
【0032】なお、処理内容調整部13における収束係
数αの決定は、本実施例では下記の(13)式に従って行
われる。
α=α0 (1−μ(1−(1/T)Σβ(f)γ2 (f))) ……(13)
α0 は定数であって、収束係数αの最大値に対応する。
また、μは0<μ<1の範囲内で選定される定数であっ
て、大きいほど収束係数αに占めるコヒーレンスγ
2 (f)の影響が大きくなる。「Σβ(f)γ
2 (f)」の和の範囲は注目する周波数成分の範囲であ
り、β(f)は各周波数成分ごとの重みである。The determination of the convergence coefficient α in the processing content adjusting unit 13 is performed according to the following equation (13) in this embodiment. α = α 0 (1-μ (1- (1 / T) Σβ (f) γ 2 (f))) (13) α 0 is a constant and corresponds to the maximum value of the convergence coefficient α.
Further, μ is a constant selected within the range of 0 <μ <1, and the larger it is, the larger the coherence γ in the convergence coefficient α.
2 (f) has a large effect. “Σβ (f) γ
The range of the sum of “ 2 (f)” is the range of the frequency component of interest, and β (f) is the weight for each frequency component.
【0033】そして、Tは和をとる周波数成分の数であ
り、T個のβ(f)の和がTになるように設定すれば、
コヒーレンスγ2 (f)が全て1のとき、収束係数αは
最大値α0 となる。図4及び図5は、コントローラ10
内で実行される処理の概要を示すフローチャートであっ
て、以下、図4及び図5に従って、本実施例の動作を説
明する。なお、図4は適応ディジタルフィルタWkm、デ
ィジタルフィルタClm及びフィルタ係数更新部11にお
ける処理に対応し、図5はコヒーレンス演算部12及び
処理内容調整部13における処理に対応していて、いず
れもサンプリング・クロックに同期した割り込み処理と
して実行される。Then, T is the number of frequency components for which the sum is obtained. If T is set so that the sum of β (f) is T,
When the coherence γ 2 (f) is all 1, the convergence coefficient α has the maximum value α 0 . 4 and 5 show the controller 10
6 is a flowchart showing an outline of processing executed in the following, and the operation of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. Note that FIG. 4 corresponds to the processing in the adaptive digital filter W km , the digital filter C lm, and the filter coefficient updating unit 11, and FIG. 5 corresponds to the processing in the coherence operation unit 12 and the processing content adjusting unit 13, both of which are It is executed as an interrupt process in synchronization with the sampling clock.
【0034】先ず、図4の処理を説明すると、そのステ
ップ101で現時点における基準信号xk (n)及び残
留騒音信号el (n)を読み込み、次いでステップ10
2に移行し、基準信号xk (n)とディジタルフィルタ
Clmとを畳み込んで処理信号rklm (n)を演算する。
次いで、ステップ103に移行し、所定の記憶領域に保
存してある収束係数αを読み込む。なお、この収束係数
αが、後に説明する図5の処理において適宜更新され
る。First, the processing of FIG. 4 will be described. In step 101, the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) at the present time are read, and then step 10
2, the reference signal x k (n) and the digital filter C lm are convoluted to calculate the processed signal r klm (n).
Then, the process proceeds to step 103, and the convergence coefficient α stored in a predetermined storage area is read. It should be noted that this convergence coefficient α is appropriately updated in the process of FIG. 5 described later.
【0035】そして、ステップ104に移行し、上記
(5)式に従ってフィルタ係数Wkmiを演算して適応デ
ィジタルフィルタWkmのフィルタ係数Wkmi を更新し、
次いでステップ105に移行し、基準信号xk (n)と
適応ディジタルフィルタWkmとを畳み込んで駆動信号y
m を生成し、この駆動信号ym をステップ106で各ラ
ウドスピーカ7a〜7dに出力する。Then, the process proceeds to step 104, the filter coefficient W kmi is calculated according to the above equation (5) to update the filter coefficient W kmi of the adaptive digital filter W km ,
Next, in step 105, the reference signal x k (n) and the adaptive digital filter W km are convoluted to generate the drive signal y.
m is generated, and this drive signal y m is output to each of the loudspeakers 7a to 7d in step 106.
【0036】すると、ラウドスピーカ7a〜7dから車
室6内に制御音が発生するが、制御開始直後は適応ディ
ジタルフィルタWkmの各フィルタ係数Wkmi が最適な値
に収束しているとは限らないので、必ずしも車室6内に
伝達されたロード・ノイズが低減されるとはいえない。
しかし、図4の処理が繰り返し実行されると、上記
(5)式に従って適応ディジタルフィルタWkmの各フィ
ルタ係数Wkmi が適宜更新されていくから、各フィルタ
係数Wkmi は最適値に向かって収束していき、車室6内
に伝達されるロード・ノイズがラウドスピーカ7a〜7
dから発せられる制御音によって打ち消されるようにな
り、車室6内の騒音の低減が図られる。[0036] Then, the control sound into the passenger compartment 6 from loudspeakers 7a~7d occurs immediately after start of control is limited to the filter coefficient W KMI of the adaptive digital filter W miles converges to an optimal value Since it is not present, it cannot be said that the road noise transmitted to the vehicle interior 6 is necessarily reduced.
However, when the process of FIG. 4 is repeatedly executed, each filter coefficient W kmi of the adaptive digital filter W km is updated appropriately according to the above equation (5), so that each filter coefficient W kmi converges toward the optimum value. As a result, the road noise transmitted to the passenger compartment 6 is reduced to loudspeakers 7a to 7a.
It is canceled by the control sound emitted from d, and the noise in the passenger compartment 6 is reduced.
【0037】次に、図5に示す処理を説明すると、その
ステップ110でカウンタ変数Nをインクリメントし、
次いでステップ111でそのカウンタ変数Nが定数N0
に達しているか否かを判定し、定数N0 に達していなけ
れば、ステップ112以降の処理は実行せず、サンプリ
ング(図4のステップ101の処理)を続ける。この定
数N0 には、256や1024等の2の累乗を選定す
る。これは、コヒーレンスγ2 (f)の演算処理に用い
られるFFT(高速フーリエ変換)では、通常2の累乗
のポイント数を計算対象としているからである。Next, the process shown in FIG. 5 will be described. In step 110, the counter variable N is incremented,
Next, at step 111, the counter variable N is a constant N 0.
If it has not reached the constant N 0 , the processing after step 112 is not executed and sampling (the processing of step 101 in FIG. 4) is continued. For this constant N 0 , a power of 2 such as 256 or 1024 is selected. This is because in FFT (Fast Fourier Transform) used for the calculation process of coherence γ 2 (f), the number of points that is a power of 2 is usually the calculation target.
【0038】ステップ111の判定が「YES」となっ
たら、ステップ112に移行してカウンタ変数Nをリセ
ットし、そして、ステップ113に移行し、過去N0 個
の基準信号xk (n),xk (n−1),…,xk (n
−N0 +1)及び残留騒音信号el (n),el (n−
1),…,el (n−N0 +1)に基づき、上述した
(7)〜(12)式に従ってコヒーレンスγ2 (f)を演
算する。When the determination in step 111 is "YES", the process proceeds to step 112, the counter variable N is reset, and then the process proceeds to step 113, where the past N 0 reference signals x k (n), x. k (n-1), ..., xk (n
-N 0 +1) and residual noise signals e l (n), e l (n-
Based on 1), ..., El (n-N 0 +1), the coherence γ 2 (f) is calculated according to the equations (7) to (12) described above.
【0039】そして、ステップ114に移行してコヒー
レンスγ2 (f)の平均処理を行い、ステップ115で
カウンタ変数Pをインクリメントし、ステップ116で
カウンタ変数Pが定数P0 に達しているか否かを判定
し、定数P0 に達していなければ、サンプリング,コヒ
ーレンスγ2 (f)の演算及びコヒーレンスγ2 (f)
の平均処理を繰り返し実行する。なお、定数P0 は10
程度の値とする。Then, in step 114, the coherence γ 2 (f) is averaged, the counter variable P is incremented in step 115, and it is determined in step 116 whether the counter variable P has reached the constant P 0. determined, it does not reach the constant P 0, sampling, calculation and coherence of the coherence γ 2 (f) γ 2 ( f)
The averaging process of is repeatedly executed. The constant P 0 is 10
It is a value of the degree.
【0040】ステップ116の判定が「YES」となっ
たら、ステップ117に移行し、カウンタ変数Pをリセ
ットし、ステップ118に移行して上記(13)式に基づ
いて収束係数αを演算し、所定の記憶領域に保存されて
いる収束係数αを更新する。なお、ステップ112以降
の処理は演算量が多いため、必ずしも1サンプリング時
間内で演算を終える必要はない。When the determination in step 116 is "YES", the process proceeds to step 117, the counter variable P is reset, the process proceeds to step 118, the convergence coefficient α is calculated based on the equation (13), and the predetermined value is obtained. The convergence coefficient α stored in the storage area of is updated. Since the amount of calculation in the process after step 112 is large, it is not always necessary to complete the calculation within one sampling time.
【0041】今、車室6内のロード・ノイズ以外の騒音
が比較的低レベルである場合を考えると、制御開始直後
は制御音がまだ発生していないので、基準信号x
k (n)と残留騒音el (n)とのコヒーレンスγ
2 (f)はほとんど1であり、収束係数αは略最大値α
0 となる。従って、この状況では、適応ディジタルフィ
ルタWkmのフィルタ係数Wkmi は比較的速く最適値に収
束していく。Now, considering the case where the noise other than the road noise in the passenger compartment 6 is at a relatively low level, since the control sound has not yet been generated immediately after the control is started, the reference signal x
Coherence γ between k (n) and residual noise e l (n)
2 (f) is almost 1, and the convergence coefficient α is approximately the maximum value α
It becomes 0 . Therefore, in this situation, the filter coefficient W kmi of the adaptive digital filter W km converges to the optimum value relatively quickly.
【0042】そして、ラウドスピーカ7a〜7dから制
御音が発生されれば、車室6内に伝達されるロード・ノ
イズが低減され、残留騒音el (n)に占める基準信号
xk(n)と相関のない成分が比較的大きくなっていく
ので、コヒーレンスγ2 (f)が小さくなり、収束係数
αは徐々に小さくなっていく。従って、適応ディジタル
フィルタWkmのフィルタ係数Wkmi は大きく変動しなく
なり、制御はより高精度な方向へ進むようになる。When the control sounds are generated from the loudspeakers 7a to 7d, the road noise transmitted to the passenger compartment 6 is reduced, and the reference signal x k (n) in the residual noise e l (n) is reduced. Since the component having no correlation with becomes relatively large, the coherence γ 2 (f) becomes small, and the convergence coefficient α becomes gradually small. Therefore, the filter coefficient W kmi of the adaptive digital filter W km does not greatly change, and the control proceeds in a more accurate direction.
【0043】一方、ロード・ノイズ以外の騒音が比較的
高レベルの場合には、当初からコヒーレンスが小さく、
収束係数αは比較的小さな値をとるため、制御が不安定
になることを避けることができる。ここで、本実施例で
は、適応ディジタルフィルタWkm,ディジタルフィルタ
C lm,フィルタ係数更新部11及び図4に示す処理によ
って能動制御手段が構成され、コヒーレンス演算部12
及び図5のステップ113の処理によってコヒーレンス
演算手段が構成され、処理内容調整部13及び図5のス
テップ118の処理によって処理内容調整手段が構成さ
れる。On the other hand, noise other than road noise is relatively
At high levels, the coherence is small from the beginning,
Control is unstable because the convergence coefficient α takes a relatively small value.
You can avoid becoming. Here, in this embodiment
Is an adaptive digital filter Wkm, Digital filter
C lm, The filter coefficient updating unit 11 and the processing shown in FIG.
The active control means is configured by the coherence calculation unit 12
And the coherence by the processing of step 113 in FIG.
Computation means is configured, and the processing content adjusting unit 13 and the screen of FIG.
The processing of step 118 constitutes a processing content adjusting means.
Be done.
【0044】図6乃至図8は、本発明の第2実施例を示
す図である。なお、本実施例も、上記第1実施例と同様
に本発明に係る能動型騒音制御装置を車両の車室内に伝
達されるロード・ノイズの低減を図る装置に適用したも
のであり、その主な構成は上記第1実施例と同様であ
る。そして、本実施例では、コントローラ10の機能構
成を表すブロック図である図6に示すように、適応ディ
ジタルフィルタWkm及びディジタルフィルタClmに入力
される基準信号xk (n)と、フィルタ係数更新部11
に入力される残留騒音信号el (n)とのそれぞれに対
応して通過特性可変のフィルタとしてのバンドパス・フ
ィルタ20及び21が設けられ、さらに、コヒーレンス
演算部12が演算したコヒーレンスγ2 (f)に応じて
それらバンドパス・フィルタ20及び21の通過特性を
設計し更新するバンドパス・フィルタ設計部22が設け
られている。6 to 8 are views showing a second embodiment of the present invention. Note that this embodiment also applies the active noise control device according to the present invention to a device for reducing road noise transmitted to the interior of a vehicle, as in the first embodiment. The structure is similar to that of the first embodiment. Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 6 which is a block diagram showing the functional configuration of the controller 10, the reference signal x k (n) input to the adaptive digital filter W km and the digital filter C lm and the filter coefficient are input. Update unit 11
The bandpass filters 20 and 21 as filters having variable pass characteristics are provided corresponding to the residual noise signals e l (n) input to the coherence γ 2 (calculated by the coherence calculator 12). A bandpass filter design unit 22 is provided for designing and updating the pass characteristics of the bandpass filters 20 and 21 in accordance with f).
【0045】バンドパス・フィルタ設計部22は、コヒ
ーレンス演算部12が演算した基準信号xk (n)及び
残留騒音信号el (n)間のコヒーレンスγ2 (f)
を、各周波数成分の通過レベルとしたバンドパス・フィ
ルタを設計するものである。従って、バンドパス・フィ
ルタ20で基準信号xk (n)を処理し、バンドパス・
フィルタ21で残留騒音信号el (n)を処理すること
により、コヒーレンスγ2 (f)の小さい周波数帯域の
成分は、駆動信号ym を生成する処理には取り込まれな
いことになる。The bandpass filter design unit 22 has a coherence γ 2 (f) between the reference signal x k (n) calculated by the coherence calculation unit 12 and the residual noise signal e l (n).
To design a bandpass filter in which is the pass level of each frequency component. Therefore, the bandpass filter 20 processes the reference signal x k (n),
By processing the residual noise signal e l (n) with the filter 21, the component of the frequency band with a small coherence γ 2 (f) is not taken in by the process of generating the drive signal y m .
【0046】図7及び図8は、コントローラ10内で実
行される処理の概要を示したフローチャートであって、
図7は適応ディジタルフィルタWkm、ディジタルフィル
タC lm,フィルタ係数更新部11及びバンドパス・フィ
ルタ20,21における処理に対応し、図8はコヒーレ
ンス演算部12及びバンドパス・フィルタ設計部22に
おける処理に対応している。なお、図7及び図8に示す
処理は、上記第1実施例における図4及び図5に示す処
理と略同じであって、同じ処理内容には同じステップ番
号を付し、重複する説明は省略する。7 and 8 are implemented in the controller 10.
It is the flowchart which shows the outline of the processing which is done,
FIG. 7 shows an adaptive digital filter Wkm, Digital fill
Ta C lm, The filter coefficient updating unit 11 and the bandpass filter
Corresponding to the processing in the filters 20 and 21, FIG.
To the impedance calculation unit 12 and the bandpass filter design unit 22.
It corresponds to the processing in. In addition, shown in FIG. 7 and FIG.
The processing is the processing shown in FIGS. 4 and 5 in the first embodiment.
The same step number for the same processing content
No., and duplicate description is omitted.
【0047】即ち、図7のステップ101で基準信号x
k (n)及び残留騒音信号el (n)を読み込んだら、
ステップ201に移行し、図8に示す処理において設計
されるバンドパス・フィルタによって、それら基準信号
xk (n)及び残留騒音信号el (n)をフィルタ処理
する。そして、ステップ102で処理信号rklm (n)
を演算したら、ステップ104でフィルタ係数Wkmi を
更新し、ステップ105で駆動信号ym を演算し、ステ
ップ106で駆動信号ym を出力する。That is, in step 101 of FIG. 7, the reference signal x
After reading k (n) and the residual noise signal e l (n),
In step 201, the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) are filtered by the bandpass filter designed in the process shown in FIG. Then, in step 102, the processed signal r klm (n)
Is calculated, the filter coefficient W kmi is updated in step 104, the drive signal y m is calculated in step 105, and the drive signal y m is output in step 106.
【0048】一方、図8の処理では、ステップ110〜
117の処理は上記第1実施例と同様であり、ステップ
117からステップ211に移行し、平均処理されたコ
ヒーレンスγ2 (f)を各周波数成分の通過レベルとし
たバンドパス・フィルタを設計するものである。ステッ
プ211におけるバンドパス・フィルタの設計方法とし
ては、例えば、FFT(高速フーリエ変換)を用いた方
法が適用できる。具体的には、コヒーレンスγ2 (f)
の値をそのまま使用する振幅特性と、フィルタ長の半分
に相当する直線位相特性とを、時間領域に逆FFTした
ものをFIR(有限インパルス応答)フィルタとして使
用すればよい。例えば、サンプリング・クロック1kH
zで100タップのFIRフィルタを設計するとすれ
ば、
1/1000(秒)×100/2=50ms
の遅れを各周波数での位相特性とすればよい。このよう
にして設計されたフィルタは、周波数に関わりなく一定
時間の遅延を持つため、通過特性が更新された前後で同
じ位相特性を有し、その後の制御に悪影響を及ぼさなく
て済む。On the other hand, in the processing of FIG.
The processing of 117 is similar to that of the first embodiment, and the processing proceeds from step 117 to step 211 to design a bandpass filter in which the averaged coherence γ 2 (f) is used as the pass level of each frequency component. Is. As a method of designing the bandpass filter in step 211, for example, a method using FFT (Fast Fourier Transform) can be applied. Specifically, coherence γ 2 (f)
An inverse FFT in the time domain of the amplitude characteristic in which the value of is used as it is and the linear phase characteristic corresponding to half the filter length may be used as a FIR (finite impulse response) filter. For example, sampling clock 1kHz
Assuming that a 100-tap FIR filter is designed for z, a delay of 1/1000 (second) × 100/2 = 50 ms may be used as the phase characteristic at each frequency. Since the filter designed in this way has a delay of a constant time regardless of the frequency, it has the same phase characteristic before and after the pass characteristic is updated, and it is not necessary to adversely affect the subsequent control.
【0049】即ち、本実施例の構成であれば、ステップ
201におけるフィルタ処理によって、コヒーレンスγ
2 (f)の小さい周波数成分がカットされるため、ステ
ップ102〜105の処理はコヒーレンスγ2 (f)の
高い周波数成分にのみ基づいて行われるようになり、安
定した騒音低減制御が実行されるようになる。また、本
実施例にあっては、周波数領域でのチューニングが行え
るため、例えば周波数ごとに感じ方が異なるという人間
の聴感特性を考慮したチューニングを行うことも可能で
ある。That is, according to the configuration of the present embodiment, the coherence γ is obtained by the filter processing in step 201.
Since the small frequency component of 2 (f) is cut, the processes of steps 102 to 105 are performed only on the basis of the high frequency component of coherence γ 2 (f), and stable noise reduction control is executed. Like Further, in the present embodiment, since tuning can be performed in the frequency domain, it is also possible to perform tuning in consideration of the human auditory perception characteristic that the feeling is different for each frequency.
【0050】ここで、本実施例では、バンドパス・フィ
ルタ設計部22及びステップ211の処理によって通過
特性調整手段が構成される。[0050] In here, in this embodiment, is constituted pass characteristic adjustment means by the processing of the bandpass filter design unit 22 and step 211.
【0051】図9乃至図12は、本発明の第3実施例を
示す図であり、なお、本実施例も、上記第1実施例と同
様に本発明に係る能動型騒音制御装置を車両の車室内に
伝達されるロード・ノイズの低減を図る装置に適用した
ものである。即ち、本実施例では、周波数領域のLMS
アルゴリズムを適用して制御を行うものである。FIGS. 9 to 12 are views showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment as well, as in the first embodiment, the active noise control device according to the present invention is applied to a vehicle. It is applied to a device that reduces the road noise transmitted to the passenger compartment. That is, in this embodiment, the frequency domain LMS
Control is performed by applying an algorithm.
【0052】周波数領域のLMSアルゴリズムの詳細
は、文献「R.FERRARA,“Fast Implementatio
n of LMS Adaptive Filters ”,IEEE Trans.Acous
t.,Speech,Signal Processing ,vol .ASSP−28,p
p.474 −475 ,1980」等にも述べられている。この周
波数領域のLMSアルゴリズムを本発明に適用すると、
コントローラ10の機能構成は、図9に示すようにな
る。For details of the frequency domain LMS algorithm, see "R. FERRARA," Fast Implementatio ".
n of LMS Adaptive Filters ”, IEEE Trans.Acous
t. , Speech, Signal Processing, vol. ASSP-28, p
p. 474-475, 1980 ”. When this frequency domain LMS algorithm is applied to the present invention,
The functional configuration of the controller 10 is as shown in FIG.
【0053】即ち、コントローラ10は、基準信号xk
(n)を高速フーリエ変換して周波数領域の基準信号x
k (f)を生成するフーリエ変換部31と、残留騒音信
号e l (n)を高速フーリエ変換して周波数領域の残留
騒音信号El (f)を生成するフーリエ変換部32と、
周波数領域の駆動信号Ym (f)を逆フーリエ変換して
時間領域の駆動信号ym (n)を生成する逆フーリエ変
換部33とを備えていて、ディジタルフィルタClmを周
波数領域で表現したフィルタClm(f)と、収束係数α
を周波数領域で表現した収束係数α(f)とを用いて騒
音低減制御を実行するものである。That is, the controller 10 controls the reference signal xk
(N) is subjected to fast Fourier transform to obtain a frequency domain reference signal x
kFourier transform unit 31 for generating (f) and residual noise signal
Issue e lFast Fourier transform of (n) and residual in frequency domain
Noise signal ElA Fourier transform unit 32 for generating (f),
Frequency domain drive signal YmInverse Fourier transform of (f)
Time domain drive signal ymAn inverse Fourier transform that produces (n)
And a digital filter C.lmGo around
Filter C expressed in the wavenumber domainlm(F) and the convergence coefficient α
Is expressed in the frequency domain using the convergence coefficient α (f) and
The sound reduction control is executed.
【0054】そして、処理内容調整部13は、コヒーレ
ンス演算部12が求めた基準信号x k (n)及び残留騒
音信号el (n)間のコヒーレンスγ2 (f)に基づ
き、周波数fにおける収束係数α(f)を、下記の(1
4)式に従って更新する。
α(f)=α0 (f)(1−μ(f)(1−γ2 (f))) ……(14)
図10乃至図12は、コントローラ10内で実行される
処理の概要を示すフローチャートである。Then, the processing content adjusting unit 13
Reference signal x calculated by the impedance calculator 12 k(N) and residual noise
Sound signal elCoherence γ between (n)2Based on (f)
Then, the convergence coefficient α (f) at the frequency f is
4) Update according to the formula.
α (f) = α0(F) (1-μ (f) (1-γ2(F))) (14)
10 to 12 are executed in the controller 10.
It is a flow chart which shows an outline of processing.
【0055】即ち、本実施例では、周波数領域のアルゴ
リズムであるため、先ず、図10のステップ301で基
準信号xk (n)及び残留騒音信号el (n)を読み込
み、ステップ302でカウンタ変数Nをインクリメント
し、そして、ステップ303でカウンタ変数Nが定数N
0 に達するまでステップ301の処理を繰り返し実行
し、N0 個の基準信号xk (n)及び残留騒音信号el
(n)を取り込む。なお、定数N0 の値は、上述したの
と同じ理由から、2の累乗とする。That is, in this embodiment, since the algorithm is in the frequency domain, first, the reference signal x k (n) and the residual noise signal e l (n) are read in step 301 in FIG. 10, and the counter variable is read in step 302. N is incremented, and the counter variable N is a constant N in step 303.
The processing of step 301 is repeatedly executed until reaching 0 , and N 0 reference signals x k (n) and residual noise signals e l
Take in (n). The value of the constant N 0 is a power of 2 for the same reason as described above.
【0056】そして、図10のステップ303の判定が
「YES」となったら、ステップ113でカウンタ変数
Nをゼロリセットした後に、図11及び図12の処理を
実行する。図11のステップ304では、N0 個の基準
信号xk (n)及び残留騒音信号el (n)を高速フー
リエ変換して、周波数領域の基準信号Xk (f)及び残
留騒音信号El (f)を求め、次いでステップ305に
移行し、基準信号Xk (f)をフィルタClm(f)で処
理して処理信号Rklm (f)を求める。When the determination in step 303 of FIG. 10 is "YES", the counter variable N is reset to zero in step 113, and then the processes of FIGS. 11 and 12 are executed. In step 304 of FIG. 11, the N 0 reference signals x k (n) and the residual noise signal e l (n) are subjected to fast Fourier transform to obtain the frequency domain reference signal X k (f) and the residual noise signal E l. (F) is obtained, and then the process proceeds to step 305 to obtain the processed signal R klm (f) by processing the reference signal X k (f) with the filter C lm (f).
【0057】そして、ステップ306に移行して収束係
数α(f)を読み込んだら、ステップ307で周波数領
域で表現された適応ディジタルフィルタWkm(f)のフ
ィルタ係数Wkmi (f)を演算して更新する。次いで、
ステップ308に移行し、基準信号Xk (f)を適応デ
ィジタルフィルタWkm(f)でフィルタ処理して駆動信
号Ym (f)を演算する。そして、ステップ309で駆
動信号Ym (f)を逆フーリエ変換してN0 個の駆動信
号ym(n)を求め、ステップ310でこの駆動信号y
m (n)を出力する。Then, in step 306, the convergence coefficient α (f) is read, and in step 307, the filter coefficient W kmi (f) of the adaptive digital filter W km (f) represented in the frequency domain is calculated. Update. Then
In step 308, the reference signal X k (f) is filtered by the adaptive digital filter W km (f) to calculate the drive signal Y m (f). Then, in step 309, the drive signal Y m (f) is subjected to inverse Fourier transform to obtain N 0 drive signals y m (n), and in step 310, the drive signal y m (f) is obtained.
Output m (n).
【0058】図12に示す処理の内、ステップ113〜
117の処理は上記第1実施例における図5のステップ
113〜117と同様である。そして、本実施例では、
ステップ117からステップ311に移行し、平均処理
されたコヒーレンスγ2 (f)に基づき、上記(14)式
に従って収束係数α(f)を演算し更新する。このよう
な構成であれば、各収束係数α(f)は、コヒーレンス
γ2 (f)が大きい周波数帯域では大きくなるから、最
適値への収束が素早くなり、コヒーレンスγ2 (f)が
小さい周波数帯域では小さくなるから、制御の不安定化
が避けられる。また、本実施例にあっても、周波数領域
でのチューニングが行えるため、例えば周波数ごとに感
じ方が異なるという人間の聴感特性を考慮したチューニ
ングを行うことも可能である。Of the processing shown in FIG. 12, steps 113-
The processing of 117 is the same as steps 113 to 117 of FIG. 5 in the first embodiment. And in this embodiment,
From step 117 to step 311, the convergence coefficient α (f) is calculated and updated according to the equation (14) based on the averaged coherence γ 2 (f). With such a configuration, each convergence coefficient α (f) becomes large in the frequency band where the coherence γ 2 (f) is large, so that the convergence to the optimum value is quick and the frequency where the coherence γ 2 (f) is small. Since it becomes smaller in the band, instability of control can be avoided. Further, even in the present embodiment, since tuning can be performed in the frequency domain, it is also possible to perform tuning in consideration of human auditory perception characteristics that, for example, the feeling is different for each frequency.
【0059】ここで、本実施例にあっては、処理内容調
整部13及び図12のステップ311の処理によって処
理内容調整手段が構成される。なお、上記各実施例で
は、本発明を車室6内に伝達されるロード・ノイズの低
減を図る能動型騒音制御装置1に適用した場合について
説明しているが、本発明の適用対象はこれに限定される
ものではなく、例えば、エンジンのクランク角信号を基
準信号とすれば、エンジン騒音の低減を図る装置となる
し、或いは車両以外に適用される装置であっても構わな
い。In this embodiment, the processing content adjusting unit 13 and the processing of step 311 in FIG. 12 constitute processing content adjusting means. In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the active noise control device 1 for reducing the road noise transmitted to the vehicle interior 6 is explained. However, the present invention is not limited to this, and for example, if the crank angle signal of the engine is used as the reference signal, it becomes a device for reducing engine noise, or a device applied to other than the vehicle.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
騒音の発生状態を表す基準信号と、残留騒音とのコヒー
レンスを求め、そのコヒーレンスに応じて能動制御手段
の処理内容を更新するようにしたため、基準信号と相関
のない騒音成分が残留騒音信号に含まれていても、安定
した騒音低減制御を行えるという効果が得られる。As described above, according to the present invention,
Since the coherence between the reference signal indicating the noise generation state and the residual noise is obtained and the processing content of the active control means is updated according to the coherence, the residual noise signal contains a noise component that does not correlate with the reference signal. Even if so, the effect that stable noise reduction control can be performed can be obtained.
【図1】第1実施例の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment.
【図2】第1実施例のコントローラの機能構成を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a controller according to the first embodiment.
【図3】第1実施例のコントローラの機能構成の細部を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing details of a functional configuration of a controller according to the first embodiment.
【図4】第1実施例の処理の概要を示すフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing of the first embodiment.
【図5】第1実施例の処理の概要を示すフローチャート
である。FIG. 5 is a flowchart showing an outline of processing of the first embodiment.
【図6】第2実施例のコントローラの機能構成を示すブ
ロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of a controller according to a second embodiment.
【図7】第2実施例の処理の概要を示すフローチャート
である。FIG. 7 is a flowchart showing an outline of processing of the second embodiment.
【図8】第2実施例の処理の概要を示すフローチャート
である。FIG. 8 is a flowchart showing an outline of processing of the second embodiment.
【図9】第3実施例のコントローラの機能構成を示すブ
ロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a controller according to a third embodiment.
【図10】第3実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。FIG. 10 is a flowchart showing an outline of the processing of the third embodiment.
【図11】第3実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart showing an outline of processing of the third embodiment.
【図12】第3実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。FIG. 12 is a flowchart showing an outline of processing of the third embodiment.
1 能動型騒音制御装置
2a〜2d 車輪(騒音源)
5a〜5d 加速度センサ(騒音発生状態検出手段)
6 車室(空間)
7a〜7d ラウドスピーカ(制御音源)
8a〜8h マイクロフォン(残留騒音検出手段)
10 コントローラ
11 フィルタ係数更新部
12 コヒーレンス演算部(コヒーレンス演算手
段)
13 処理内容調整部(処理内容調整手段)
20,21 バンドパス・フィルタ(通過特性可変のフ
ィルタ)
22 バンドパス・フィルタ設計部(通過特性調
整手段)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Active noise control device 2a-2d Wheel (noise source) 5a-5d Acceleration sensor (noise generation state detection means) 6 Vehicle compartment (space) 7a-7d Loudspeaker (control sound source) 8a-8h Microphone (residual noise detection means) ) 10 controller 11 filter coefficient updating unit 12 coherence calculating unit (coherence calculating unit) 13 processing content adjusting unit (processing content adjusting unit) 20 and 21 bandpass filter (filter with variable transmission characteristics) 22 bandpass filter designing unit ( Passing characteristic adjusting means)
Claims (2)
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記空間内の所定位置における残留騒音を検出する
残留騒音検出手段と、前記基準信号及び前記残留騒音に
基づいて前記空間内の騒音が低減するように前記制御音
源を駆動させる能動制御手段と、前記基準信号及び前記
残留騒音のコヒーレンスを求めるコヒーレンス演算手段
と、このコヒーレンス演算手段が求めたコヒーレンスに
応じて前記能動制御手段の処理内容を調整する処理内容
調整手段と、を備え、 前記能動制御手段は、逐次近似型アルゴリズムに基づい
て制御音源を駆動する信号を生成するようになってお
り、 前記処理内容調整手段は、前記コヒーレンスに応じて前
記逐次近似型アルゴリズムの近似速度に関与する制御変
数を調整するようになっている ことを特徴とする能動型
騒音制御装置。1. A control sound source capable of generating a control sound in a space in which noise is transmitted from a noise source, a noise generation state detecting means for detecting a noise generation state of the noise source and outputting it as a reference signal, and in the space. Residual noise detecting means for detecting residual noise at a predetermined position, active control means for driving the control sound source so as to reduce noise in the space based on the reference signal and the residual noise, the reference signal, and The coherence calculation means for obtaining the coherence of the residual noise, and the processing content adjustment means for adjusting the processing content of the active control means in accordance with the coherence obtained by the coherence calculation means , wherein the active control means comprises successive approximation Based on type algorithm
To generate a signal to drive the control sound source.
Ri, the process content adjusting means, before according to the coherence
Control variables related to the approximation speed of the successive approximation algorithm
The active noise control device is characterized by adjusting the number .
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記空間内の所定位置における残留騒音を検出する
残留騒音検出手段と、前記基準信号及び前記残留騒音に
基づいて前記空間内の騒音が低減するように前記制御音
源を駆動させる能動制御手段と、前記基準信号及び前記
残留騒音のコヒーレンスを求めるコヒーレンス演算手段
と、このコヒーレンス演算手段が求めたコヒーレンスに
応じて前記能動制御手段の処理内容を調整する処理内容
調整手段と、を備え、 前記 処理内容調整手段は、前記基準信号及び前記残留騒
音のそれぞれに対応して設けられた通過特性可変のフィ
ルタと、前記コヒーレンスに応じて前記フィルタの通過
特性を調整する通過特性調整手段と、を有することを特
徴とする能動型騒音制御装置。 2. Control to a space where noise is transmitted from a noise source
Control sound source that can generate sound and noise generation state of the noise source
Noise generation state detection means for detecting noise and outputting it as a reference signal
And detecting residual noise at a predetermined position in the space
The residual noise detection means, the reference signal and the residual noise
Based on the control sound to reduce the noise in the space
An active control means for driving a source, said reference signal and said
Coherence calculation means for obtaining coherence of residual noise
And the coherence calculated by this coherence calculation means
Processing contents for adjusting the processing contents of the active control means according to
Adjusting means, wherein the processing content adjusting means comprises the reference signal and the residual noise.
A variable passage characteristic filter provided for each sound.
And filter, passage of the filter according to the coherence
And a passage characteristic adjusting means for adjusting the characteristic.
Active noise control equipment to symptoms.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11050092A JP3500643B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Active noise control device |
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