基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统及其啸叫抑制方法与流程

本发明属于航空电子，具体涉及一种基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统及其啸叫抑制方法。

背景技术：

1、民航客机的机载音频处理设备是对驾驶舱发话和通信导航系统音频信息的中央管理设备，当驾驶舱内扬声器打开、机组人员通过麦克风发话并且侧音(自听音)激活时，麦克风、机载音频处理设备内部的功放、扬声器构成一个典型的扩音系统。由于驾驶舱是一个狭小的密闭空间，而且扬声器与麦克风离得近，因而很容易产生“啸叫”现象。

2、驾驶舱侧音扩音系统的闭环传递函数为：

3、

4、其中，g为对麦克风采集到的声音的数字增益，由机载音频处理设备的音量旋钮的位置确定。扩音系统的开环传递函数t(z)＝g×f(z)×a(z)，当频率ω满足下列条件时，会发生啸叫：

5、

6、现有的一些啸叫抑制技术：例如，重新设计驾驶舱扬声器的位置、适当降低麦克风灵敏度和扬声器音量等措施，能够在一定程度上改善啸叫但无法从根本上抑制，同时还会降低侧音音质，影响飞行员的使用体验；移相法对封闭而狭小的驾驶舱内的啸叫的抑制能力有限；陷波器抑制法对啸叫检测和啸叫频率估计的准确度要求高，而高精度频率估计对计算处理单元的性能要求也很高。

技术实现思路

1、针对现有啸叫抑制技术的抑制效果不理想的问题，本发明提供了了一种基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统及其啸叫抑制方法。本发明将数字增益分成不同的区间，针对不同区间的增益训练出不同的抗啸叫滤波器，即可根据音量旋钮指示的增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统及其啸叫抑制方法，包括：

4、根据音量旋钮指示的数字增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器对麦克风输入信号进行滤波，以抑制啸叫的产生。

5、本发明针对音频系统的不同增益加载不同的啸叫抑制滤波器，可以在啸叫抑制和音质损失之间获得很好的平衡，实现啸叫抑制的同时保证音频系统音质。

6、作为优选实施方式，本发明的抗啸叫滤波器采用但不限于有限冲激响应滤波器。

7、作为优选实施方式，本发明的抗啸叫滤波器训练过程包括：

8、将数字增益分成不同的区间；

9、针对不同区间的增益训练不同的抗啸叫滤波器。

10、作为优选实施方式，本发明针对不同区间的增益训练不同的抗啸叫滤波器，具体包括：

11、设置数字增益；

12、加载训练序列，采用所述训练序列训练滤波器系数并保存。

13、作为优选实施方式，本发明采用lms算法对每个滤波器系数向量进行迭代训练，每一次迭代训练过程具体包括：

14、根据滤波器的移位寄存器内存储的输入信号计算得到滤波器的输出；

15、根据训练序列和滤波器的输出计算得到误差信号；

16、根据所述误差信号对滤波器系数进行更新。

17、作为优选实施方式，本发明根据音量旋钮指示的数字增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器对麦克风输入信号进行滤波，具体包括：

18、读取音量旋钮位置所对应的数字增益；

19、判断所述数字增益是否低于能够发生啸叫的最小数字增益；

20、如果是，则调用默认滤波器对输入音频进行滤波处理；

21、否则根据所述数字增益所属增益区间，调用相应的抗啸叫滤波器对输入音频进行滤波处理。

22、作为优选实施方式，本发明的默认滤波器为一个通带起始频率为300hz、截止频率为3400hz的带通滤波器。

23、作为优选实施方式，本发明根据所述数字增益所属增益区间，调用相应的抗啸叫滤波器对输入音频进行滤波处理，具体为：

24、确定所述数字增益所处的增益区间序号；

25、然后调用该增益区间序号对应的抗啸叫滤波器对输入音频进行滤波处理。

26、第二方面，本发明提出了一种机载音频处理设备，所述设备包括a/d模块和自适应滤波模块；

27、所述a/d模块用于对麦克风输入的模拟信号转换为数字信号；

28、所述自适应滤波模块根据音量旋钮指示的数字增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器对数字信号进行滤波处理，以抑制啸叫的产生。

29、第三方面，本发明提出了一种驾驶舱音频系统，所述音频系统包括本发明上述机载音频处理设备。

30、本发明具有如下的优点和有益效果：

31、1、本发明通过将数字增益分成不同区间，并针对不同增益区间训练不同的啸叫抑制滤波器，从而可根据音量旋钮指示的数字增益所处区间调用相应的啸叫抑制滤波器，能够实现驾驶舱音频系统啸叫的有效抑制的同时保证音频系统的音质。

32、2、本发明采用有限冲激响应滤波器fir，相较于传统的陷波器抑制法，对相应的硬件性能要求不高，实现方式简单，成本低。

技术特征：

1.基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，所述抗啸叫滤波器采用有限冲激响应滤波器。

3.根据权利要求1所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，所述抗啸叫滤波器训练过程包括：

4.根据权利要求3所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，针对不同区间的增益训练不同的抗啸叫滤波器，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，采用lms算法对每个滤波器系数向量进行迭代训练，每一次迭代训练过程具体包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，根据音量旋钮指示的数字增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器对麦克风输入信号进行滤波，具体包括：

7.根据权利要求6所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，所述默认滤波器为一个通带起始频率为300hz、截止频率为3400hz的带通滤波器。

8.根据权利要求6所述的基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统啸叫抑制方法，其特征在于，根据所述数字增益所属增益区间，调用相应的抗啸叫滤波器对输入音频进行滤波处理，具体为：

9.一种机载音频处理设备，其特征在于，所述设备包括a/d模块和自适应滤波模块；

10.一种驾驶舱音频系统，其特征在于，所述音频系统包括权利要求9所述的机载音频处理设备。

技术总结
本发明公开了基于麦克风数字增益的驾驶舱音频系统及其啸叫抑制方法，本发明属于航空电子技术领域，啸叫抑制方法包括：根据音量旋钮指示的数字增益所处的区间调用相应的抗啸叫滤波器对麦克风输入信号进行滤波，以抑制啸叫的产生。本发明针对音频系统的不同增益加载不同的啸叫抑制滤波器，可以在啸叫抑制和音质损失之间获得很好的平衡，实现啸叫抑制的同时保证音频系统音质。

技术研发人员：刘嘉琪,唐法荣,刘燕婧
受保护的技术使用者：中电科航空电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13