飞行员头盔自适应有源消声关键技术研究

论文摘要

随着飞机发动机功率和机载辅助设备的不断增加,军用飞机座舱内的噪声也在不断增加。很多飞机,尤其是直升机的噪声总是集中在低频段,而且机上语音通信的频率也在中低频内,因此对以低频段的飞机噪声进行控制是十分必要的。有源噪声控制是近代噪声控制领域的研究热点。有源消声头盔包括模拟和数字式两种,它是有源噪声控制技术在工程上应用比较成功的一个范例。自适应有源消声飞行员头盔是在传统飞行员头盔的基础上加装自适应有源消声控制装置形成的数字式有源消声耳罩,它利用有源消声技术降低传统头盔难以衰减的飞机噪声低频部分,从而提高头盔对飞机噪声的综合降噪效果。本文主要研究的是自适应有源消声技术在飞行员头盔降噪方面的应用。首先,本文介绍了有源降噪耳罩的发展历史和现状,详细研究了自适应降噪系统的相关理论,包括自适应滤波原理与算法、自适应前馈控制系统和离线建模。应用计算机对自适应有源降噪系统进行了仿真,通过比较降噪效果,分析了滤波器阶数、收敛因子、噪声信号频带和建模精度对自适应有源降噪算法的影响,并通过对离线建模过程的仿真,得出离线建模的精度。其次,本文基于VC5509A开发板构建了实验平台,通过试验验证了自适应有源降噪算法和离线建模,分析了实验测试数据,所构建的系统具有一定的降噪性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 有源消声耳罩的研究历史和现状
• 1.3.1 模拟式有源消声耳机
• 1.3.2 数字式有源消声耳罩
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义
• 1.5 本章小结
• 第2章 自适应降噪系统理论研究
• 2.1 自适应滤波原理与算法
• 2.1.1 自适应滤波器
• 2.1.2 最陡下降法
• 2.1.3 LMS 算法
• 2.2 自适应有源前馈控制系统
• 2.2.1 系统模型
• 2.2.2 Filter-X LMS 算法
• 2.3 次级通路建模
• 2.3.1 建模失配对算法影响
• 2.3.2 自适应离线建模
• 2.4 本章小结
• 第3章 自适应有源降噪系统的仿真与分析
• 3.1 引言
• 3.2 FXLMS 算法仿真分析
• 3.2.1 滤波器阶数对算法影响
• 3.2.2 滤波器收敛因子对算法影响
• 3.2.3 信号频带对算法的影响
• 3.3 次级通路建模仿真分析
• 3.3.1 离线建模的精度仿真分析
• 3.3.2 次级通路建模精度对算法影响
• 3.4 真实噪声仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 自适应有源降噪系统硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 模拟电路部分
• 4.2.1 电容麦克风的介绍
• 4.2.2 麦克风驱动电路与前置放大器
• 4.3 ICETEK-VC5509-A 介绍
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验及结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器和设备
• 5.3 系统的软件实现
• 5.3.1 离线建模模块的软件实现
• 5.3.2 有源降噪模块的软件实现
• 5.4 自适应有源降噪结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 全文的主要工作及得到的主要结论总结如下
• 对今后工作的建议
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文