Способ передачи сообщений с использованием обратной связи. способ активного понижения шумов

Способ передачи сообщений с использованием обратной связи. способ активного понижения шумов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к кибернетике и может быть использовано в различных областях техники: в радиотехнике, автомобилестроении, робототехнике, авиастроении, в военной технике.

Предшествующий уровень техники

Известна большая группа устройств и систем, позволяющих осуществлять передачу сообщений различной физической природы из одной точки или области пространства в другую точку или область пространства в условиях помех и шумов.

Эти технические решения описаны в патентах РФ №2038704, 2106073, 2106074, 2145446, 2106075, 2211491, 2235370. А также в заявках РФ на изобретения №: 20044100094; 2004117755; 2005105421.

Отличительной особенностью подобных систем передачи сообщений и/или понижения шумов является то, что в таких устройствах или системах наряду с собственно передачей сообщений параллельно осуществляют ряд принципиально новых действий. У системы появляются новые функции.

Эти действия и функции направлены на исследование и минимизацию искажающих свойств канала связи, по которому передается сообщение и всех других элементов системы связи (устройств), находящихся от точки передачи сигнала до точки его получения.

Эти действия и функции универсальны и могут осуществляться в любой высокоорганизованной системе связи или управления безотносительно к физической природе передаваемых сигналов или управляемых процессов.

Эти системы и устройства применимы для передачи звуков, электромагнитных, тепловых волн, механических сигналов и т.д.

Общим для этих систем является многополосный (по компонентный) принцип анализа передаваемого и принимаемого сообщения и осуществление в автоматическом режиме процесса согласованной фильтрации передаваемого сообщения, а также многополосный принцип формирования сигналов для активного понижения шумов.

Основной недостаток подобных систем заключается в том, что для многополосного анализа сигналов требуются большие вычислительные возможности блока обработки сигналов. Для многих прикладных задач теории информации такая система передачи сообщений или управления сложными процессами должна в своем составе содержать мощную ЭВМ (процессор) со сложным программным обеспечением. Это существенно усложняет и удорожает систему передачи сообщения. Поэтому широкое использование подобные системы еще не получили.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создать такие способы передачи сообщений и системы для их осуществления, которые позволяют повысить точность передачи сообщений и/или повысить эффект снижения уровня шума в точке или области получения сообщения и при этом понизить габариты и вес системы передачи сообщения и/или системы активного понижения шума.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе передачи сообщений с использованием обратной связи, заключающемся в формировании обрабатываемых электрических сигналов, многополосной обработке электрических сигналов, осуществляемой посредством блока обработки сигналов, формировании электрических сигналов на выходе блока обработки сигналов, их усилении и преобразовании в сигналы той же физической природы, излучении сигналов до места получения сообщения. Согласно изобретению обрабатываемые электрические сигналы передают по вспомогательному каналу во второй блок обработки сигналов, который находится в другом месте по отношению к блоку обработки сигналов, осуществляют в нем, по крайней мере, многополосную обработку электрических сигналов, поступающих на его входы и формируют, на выходе второго блока обработки сигналов выходные электрические сигналы, которые посредством вспомогательного канала передают в блок обработки сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе активного понижения шумов с использованием обратной связи, заключающемся в формировании обрабатываемых электрических сигналов, многополосной обработке электрических сигналов, осуществляемой посредством блока обработки сигналов, формировании электрических сигналов на выходе блока обработки сигналов, их усилении и преобразовании в сигналы той же физической природы, излучении сигналов до места активного понижения шумов. Согласно изобретению обрабатываемые электрические сигналы передают по вспомогательному каналу во второй блок обработки сигналов, который находится в другом месте по отношению к блоку обработки сигналов, осуществляют в нем, по крайней мере, многополосную обработку электрических сигналов, поступающих на его входы и формируют, на выходе второго блока обработки сигналов выходные электрические сигналы, которые посредством вспомогательного канала передают в блок обработки сигналов.

Возможны варианты реализации способов такие, что:

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную согласованную фильтрацию электрических сигналов с выхода источника сообщения на выход или выходы блока обработки сигналов, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную согласованную фильтрацию электрического сигнала с выхода источника сообщения на выход или выходы блока обработки сигналов и осуществляют многополосную обработку сигналов шума, сформированных близи источника шума, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника и процесса активного понижения шума;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную обработку сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы шума, сформированные вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации принятых сигналов шума не менее чем на два узкополосных сигнала, установке фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов, которые обеспечиваю эффект понижения шума в месте его понижения, выходные сигналы блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную обработку электрических сигналов шума, которые формируют вблизи места расположения источника шума и сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы, формируемые вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации каждого из электрических сигналов не менее чем на два узкополосных сигнала, экспериментальном подборе фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов принятого шума, которые обеспечивают эффект понижения шума в месте его понижения и снижение уровня электрических сигналов, формируемых вблизи места понижения шума, выходные сигналы блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов принятого шума, а узкополосные сигналы обратной связи используют для оценки эффекта понижения шума;

- сигналами сообщений являются звуковые или механические сигналы;

- сигналами шумов являются звуковые или механические сигналы;

- в качестве вспомогательного канала связи используют Интернет, а в качестве второго блоках обработки сигналов используют Интеренет-сервер с соответствующим программным обеспечением.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает обобщенную структурную схему прототипа изобретения (одноканальный, широкополосный способ передачи сообщений с обратной связью).

Фиг.2, 3, 4 изображают варианты выполнения систем передачи сообщений с обратной связью.

Фиг.5, 7 изображают структурные схемы блока обработки сигнала с автоматической согласованной фильтрацией сигналов сообщений и с автоматическим формированием сигналов для активного подавления помех и шумов.

Фиг.6 изображает обобщенную структурную схему выполнения блока обработки сигналов с автоматической согласованной фильтрацией сигналов сообщений и с не автоматическим формированием сигналов для активного подавления помех и шумов.

Фиг.8 изображает структурную схему системы согласно изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения

В ряде областей техники целесообразно использовать способы и системы для передачи сообщений и/или активного понижения шумов с обратной связью и многополосной обработкой сигналов.

В качестве сигналов сообщений и шумов могут быть сигналы различной физической природы, например, звуковые, тепловые сигналы, электромагнитные, механические сигналы (пространственные перемещения одних узлов или объектов по отношению к другим) и т.д.

На Фиг.1-4 показаны примеры построения структурных схем одноканальных вариантов систем с обратной связью.

Многоканальные системы связи (например, стереосистема для воспроизведения звука или, например, система активной подвески четырехколесного автомобиля) получаются путем соответствующего (например, в два или четыре раза) увеличения числа каналов передачи и обработки сигналов.

Системы, показанные на фиг.1-4 содержат: источник 1 сигнала, блок 2 обработки сигналов, усилитель 3, дополнительный усилитель 9, излучатель 4, дополнительный излучатель 10, канал 7 и дополнительный канал 12 с помехами 8, зондирующее устройство 5, линию связи 6, дополнительный фильтр 11.

Посредством зондирующего устройства 5, установленного вблизи точки или места получения сообщения, происходит формирование электрического сигнала обратной связи. Этот сигнал передают по линии связи 6 на первый вход блока 2 обработки.

В сигнале обратной связи содержится информация о параметрах сигналов передаваемого сообщения и/или информация о шуме.

На фиг.1-4 пунктиром показаны; устройство для приема шума 33 и линия связи 34, которые также могут входить в состав системы передачи сообщения и/или понижения шума. Сигналы с выхода линии 34 поступают на третий вход блока 2 обработки сигналов. Таких входов может быть несколько - соответственно числу источников сигналов шума, вблизи от которых могут быть установлены устройства 33.

В системах звуковоспроизведения качестве устройств 33 могут использоваться, например, микрофоны, ларингофоны, а для механических систем могут использоваться любые общеизвестные датчики. Например, датчики системы (Aktiv Control Suspension System) представляют собой: передний датчик регулирования высоты кузова автомобиля над землей, задний датчик регулирования высоты, передний датчик вертикального движения; датчик продольного и поперечного движения.

Общеизвестные датчики активной ходовой части автомобиля Мерседес представляют собой: сенсор измерения ускорения, датчик измерения пути и силы, датчик измерения ускорения кузова.

Посредством этих датчиков удается получать информацию о пространственном положении кузова автомобиля и осуществлять действия по коррекции положения кузова автомобиля в пространстве.

Линии связи 6 и 34 должны обеспечивать малые искажения, передаваемых по ним сигналов.

На фиг.1 изображена структурная схема одноканальной широкополосной системы передачи сообщений, в которой выходной сигнал блока 2 представляет собой сложный, широкополосный, составной сигнал. В этом сигнале присутствуют все компоненты сигнала передаваемого сообщения и компоненты сигнала для активного понижения шума.

На фиг.2-4 показаны другие возможные варианты реализации одноканальных систем с обратной связью.

В этих системах используют раздельное усиление и излучение различных компонентов обработанных сигналов сообщения (а в вариантах и/или компонентов сигналов для активного понижения шумов), сгруппированных в некоторые узкополосные сигналы, например, высоких, средних и низких частот.

Это делается для того, чтобы снизить интермодуляционные искажения широкополосных электрических и, например, акустических сигналов, возникающие в усилителях 3, 9 и излучателях 4, 10, а также для того, чтобы снизить требования по запасу мощности усилителей 3, 9 и излучателей 4, 10. Узкополосные сигналы можно усилить и излучить с более высоким уровнем, чем широкополосные сигналы при заданном уровне предельно допустимых искажений. Это позволяет существенно повысить точность передаваемого сообщения и/или эффективность подавления помех.

На фиг.2-4 показаны канал 7 и дополнительный канал 12 связи с помехами или шумами 8.

Важно подчеркнуть, что дополнительный канал 12 - это не какой-то другой, новый канал связи, а составная часть канала, где происходит передача части спектра сигнала.

Например, подвеска каждого колеса автомобиля может быть выполнена в виде комбинации нескольких управляемых пружин-амортизаторов, выполняющих функции излучателей 4,10 и работающих в различных частотных полосах возможных колебаний колеса автомобиля.

Например, одна из управляемых пружин, например гидравлическая пружина, работает в полосе частот от 0 до 1 Гц, другая управляемая (например, пневматическая) пружина, работает в полосе частот от 1 до 10 Гц, третья пружина, например с электромагнитным принципом управления, работает в полосе частот от 10 до 100 Гц. Подвеска колеса, выполненная в виде комбинации из этих пружин, может позволить более точно формировать механические сигналы во всей полосе частот возможных колебаний колеса. Такие управляемые амортизаторы позволяют более эффективно снижать вибрацию кузова и изменять положение кузова автомобиля в пространстве. Поскольку каждое колесо в общем случае едет по своей траектории - своей неровной поверхности дороги, и эти неровности являются отдельными источниками шума (вибрации) со своими текущими спектрами, то подвеска каждого колеса должна быть независимой.

Применительно к автомобилю число каналов (передачи сообщений и понижения шумов), может быть равно 4, а каждый канал может быть выполнен, например, в виде трехполосного информационного канала.

Компоненты сигналов для активного понижения шума могут быть просуммированы в блоке 2 обработки сигналов с компонентами передаваемого сигнала сообщения в широкополосный сигнал или в группы узкополосных сигналов (сигналы низких, средних и высоких частот).

Число полос, в принципе, может быть любым и определяет число выходов блока 2 обработки сигналов.

Излучение сигналов различных частотных полос, а также сигналов различных каналов передачи сообщений до точки или точек получения сообщений в общем случае может осуществляться из различных точек пространства.

Например, в звуковоспроизводящих системах низкочастотные компоненты сигналов могут излучаться из удаленной - задней части автомобиля, где размещен саббвуфер, а высокочастотные и среднечастотные компоненты могут излучаться до места получения сообщения (головы слушателя) из передней части салона автомобиля.

В точке или области пространства получения сообщения имеет место пространственное сложение (суперпозиция) узкополосных сигналов и/или сигналов различных каналов.

Например, формируется некоторое звуковое поле вблизи головы (органов слуха) человека. Оно достаточно точно повторяет звуковую "картину" первоисточника звука при пониженном уровне шума.

Или, например, кузов и/или кресло автомобиля своевременно получают определенные дополнительные движения по отношению к земле (или к кузову автомобиля), компенсирующие перегрузки для водителя из-за сложной траектории движения автомобиля и вибрации кузова.

Работа и взаимодействие всех основных узлов систем, показанных на фиг.1-4, общеизвестна.

На второй вход блока 2 обработки сигналов поступают электрические сигналы от источника 1, которые можно считать опорными или "идеальными" сигналами. В примере передачи звуковых сигналов в качестве источника 1 могут быть CD - проигрыватели, магнитофоны, радиоприемники. В примере с автоматической подвеской сигналами источника 1 могут быть сигналы, определяющие текущее пространственное положение кузова автомобиля с учетом данных, поступающих от соответствующих датчиков. Данные с этих датчиков могут входить в качестве параметров в некоторые формулы, по которым осуществляют перерасчет информации с датчиков и формирование сигналов источников 1 для каждой подвески.

"Искаженные" сигналы - электрические сигналы обратной связи, поступают на первый вход блока 2 обработки.

Сигнал обратной связи представляет собой сумму искаженного сигнала сообщения, который прошел через все элементы канала связи (усилитель 3, излучатель 4, собственно сам канал связи 7) и помехи 8, которые присутствуют в канале связи 7.

В блоке 2 обработки сигналов осуществляют многополосный анализ передаваемого и принимаемого сообщений.

Цель многополосной обработки сигналов заключается в разложении широкополосных сигналов на узкополосные сигналы посредством множества фильтров. На выходе таких фильтров присутствуют компоненты сигналов данных частот анализа. Другие компоненты отфильтровываются до низкого уровня и ими пренебрегают.

В результате анализа и обработки компонентов передаваемого и принимаемого сигналов на соответствующих частотах устанавливают степень несоответствия сигналов друг другу и для каждой полосы обработки сигналов осуществляют коррекцию передаваемых компонентов сигналов источника 1 сообщений, внося в них так называемые предыскажения.

Предыскажения сигналов сводятся к установке оптимальной фазы (задержки во времени) и оптимального уровня этих узкополосных сигналов.

Кроме того, в блоке 2 обработки может осуществляться формирование сигналов для активного понижения шума. Сигналы для активного понижения шумов также формируются с использованием принципа многополосной обработки принятых шумовых сигналов.

В блоке 2 обработки сигналов устанавливают оптимальные фазы и уровни компонентов этих сигналов. Поиск оптимальных предыскажений принятых сигналов шума можно осуществлять в ручном или автоматическом режимах по различным алгоритмам и методикам.

Все обработанные и сформированные компоненты сигналов группируют (посредством сумматора или сумматоров) в полосовые или широкополосный сигнал и эти сигналы являются выходными сигналами блока 2 обработки. Этот сигнал или сигналы излучают в канал 7, (12) до точки или области пространства приема сообщения.

В результате этих действий сигнал сообщения принимают (прослушивают или ощущают) в точке или области его получения с минимальными искажениями в условиях пониженного уровня шумов и помех. Например, по извилистой, неровной дороге едут комфортно, почти как по прямой автостраде, а музыку в автомобиле слушают почти как в момент ее записи на концерте несколько лет или десятилетий назад.

Общим, что объединяет все возможные прикладные задачи, в которых применимы эти способы, является то, что в блоке 2 обработки сигналов осуществляют определенные операции над входными - электрическими сигналами. Эти операции можно осуществлять по разным алгоритмам и разными способами (в аналоговом виде или дуально - в цифровом виде).

Подобные алгоритмы обработки сигналов уже не связаны с конкретным видом или физической природой сигналов. Эти алгоритмы можно рассматривать как универсальные алгоритмы обработки информации - как самостоятельные (схемо)технические решения, применимые для широкого круга прикладных задач.

Основные общеизвестные операции над электрическими сигналами, осуществляемые в блоке 2 обработки, целесообразно хотя бы кратко напомнить и прокомментировать с использованием, например, структурных схем блоков 2 обработки сигналов, показанных на фиг.5-7.

Это существенно упростит понимание заявленных технических решений и позволит понять, чем заявленные технические решения отличаются от аналогов, между какими узлами блока 2 обработки сигналов появляются новые связи, и какие новые действия осуществляются в системе. В чем собственно отличие заявленных новых способов.

Структурные схемы блоков 2 обработки сигналов с автоматическим формированием энергетических и временных предыскажений сигналов сообщения (многополосной согласованной фильтрацией сигналов сообщений) и с автоматическим формированием сигналов для активного понижения шумов показаны на фиг.5, 7.

На фиг.6 показана структурная схема блока 2 обработки сигналов с автоматическим формированием энергетических и временных предыскажений сигналов сообщения (многополосной согласованной фильтрацией сигналов сообщений) и с неавтоматическим формированием сигналов для активного понижения шумов.

Блоки 2 обработки сигналов могут содержать: устройство 13 управления, полосовые фильтры 14, блоки 15 для расчета и формирования уровней и задержек компонентов сигналов источника 1, блоки 16 формирования сигналов для активного шумопонижения, сумматор(ы) 17, фазовращатели 29, устройства 30 управления фазовращателями 29, вторые управляемые усилители 31.

Фильтры 14 обеспечивают фильтрацию входных широкополосных сигналов на множество полос их анализа и обработки. В каждой из этих полос осуществляется обработка соответствующих по частоте компонентов сигналов. Эта обработка осуществляется в двух укрупненных основных функциональных блоках 15 и 16.

Блоки 15 предназначены для выполнения двух основных операций над компонентами сигналов передаваемого сообщения. Эти операции эквивалентны работе согласованного фильтра. И сводятся к формированию АЧХ и ФЧХ (или ВЧХ) согласованного фильтра.

Узлы блока 18 отвечают за формирование ФЧХ (ВЧХ) фильтра, а узлы блока 19 отвечают за формирование АЧХ фильтра. Последовательность включения блоков 18, 19 может быть обратной.

В блоках 19 осуществляется формирование (расчет, если соответствующие узлы реализованы программным способом) уровней компонентов сигналов источника 1, которые отфильтрованы соответствующим фильтром 14.

Блоки 19, таким образом, представляют собой узлы автоматического эквалайзера, входящего в состав блока 2 обработки сигналов.

За счет работы детекторов 25 (они выпрямляют передаваемый и принимаемый сигнал с разным знаком), фильтров низких частот 26 (которые сглаживаю пульсации выпрямленных сигналов), резисторов 27, удается в каждой полосе анализа сигналов измерять и сравнивать (на сумматоре, выполненном из резисторов 27) текущий уровень энергии компонентов передаваемого и принимаемого сигнала сообщения. И осуществлять формирование управляющих сигналов. Например, формировать суммарно-разностный управляющий сигнал. Он управляет коэффициентом передачи первого управляемого усилителя (или аттенюатора) 28 (сигнал с резисторов 27 в точке D фиг.5-7).

Таким образом, управляющий сигнал в точке D (фиг.5-7) несет в себе информацию о том, насколько в данный момент времени не соответствуют друг другу уровни компонентов передаваемого сигнала источника и сигнала в точке получения сообщения. И на сколько необходимо осуществить коррекцию уровней компонентов сигнала передаваемого сообщения.

Если уровень сигнала в точке получения сообщения, например, выше требуемого, то управляющий сигнал (в точке D) имеет такое значение, что происходит уменьшение коэффициент передачи первого управляемого усилителя 28. И соответственно в точке приема сообщения уровень компонентов сигнала также начинает снижаться до требуемого уровня. Например, на этих частотах начинает падать громкость звуковых сигналов или, например, начинает опускаться кузов автомобиля с требуемой стороны.

Если при этом в системе передачи сообщения не происходит пропорционального снижения уровня сигнала в точке получения сообщения, то это означает, что такая ситуация возможна только в двух случаях. Когда по каналу 7 не происходит передача сообщения (слушатель далеко удалился из помещения прослушивания или, например, оторвался управляемый амортизатор). Либо когда на этих частотах присутствует сильная помеха. В этой ситуации необходимо применять способы активного подавления помех.

Кратко напомним, некоторые из этих способов.

Например, сигналы для активного подавления помех (фиг.5) можно сформировать из сигналов обратной связи - сигналов, принятых вблизи места получения сообщения или понижения шума.

Это делается в те моменты времени, когда уровень сигнала передаваемого сообщения в данной полосе анализа ниже заданного уровня или равен нулю. И в этой полосе анализа есть компоненты помехи. В этой ситуации сигналом с резисторов 27 (сигнал в точке D фиг.5) открывается второй управляемый усилитель 31 и начинается формирование на выходе блока 2 сигнала для активного понижения шума. Сигнал в точке D управляет уровнем сформированного сигнала для активного понижения, а фаза или время задержки этого сигнала формируется за счет работы блоков 29 и 30. Такой вариант построения системы передачи сообщения и/или понижения шума подробно описан, например, в патенте РФ №2145446. В этом изобретении подробно описана работа всех основных узлов (29, 30, 31 фиг.5), которые отвечают за автоматизацию процесса формирования сигналов для активного понижения шумов.

Суть этого алгоритма состоит в том, что фазу все время, автоматически, циклически переключают (подбирают), ориентируясь при этом на значение уровня результирующего сигнала (сигнала шума плюс сигнала для активного понижения шума) в точке понижения шума на предыдущем шаге подбора фазы. Если на предыдущем шаге уровень результирующего сигнала был выше, то это означает, что подбор фазы идет в правильном направлении, и фазу меняют еще на один шаг в том же направлении. Если на предыдущем шаге уровень результирующего сигнала стал ниже, уровня сигнала обратной связи на данном шаге, то это означает, что необходимо изменить на обратный процесс подбора фазы (задержки) сигнала. С точки зрения математики эти действия эквивалентны автоматизации поиска экстремума (минимума) "функции шума".

Такие действия осуществляют на всех частотах активного подавления шума и помех.

Способ передачи сообщения и понижения шума, кратко описанный выше, имеет существенный недостаток, который заключается в том, что процесс активного понижения шума осуществляется только в те моменты времени, когда уровень сигнала сообщения мал или близок к нулю.

Когда уровень передаваемого сигнала сообщения становится выше некоторого порога, то процесс активного понижения шума прекращают, поскольку уже становится невозможно отличать компоненту шума от компоненты полезного сигнала на одной частоте или в узкой полосе частот. В это время в блоке 2 обработки сигналов осуществляют только согласованную фильтрацию передаваемого сигнала сообщения. Осуществляют подгонку суммы компонентов сигнала и помехи под требуемый, относительный уровень энергии компонент передаваемого сообщения.

Для осуществления вышеуказанных действий во времени и их автоматизации используют сигналы с выходов ФНЧ 26 (сигнал в точке D, фиг.5). Они позволяют вовремя запускать и прекращать процесс формирования сигналов для активного понижения шумов и управлять процессом регулировки уровня сигнала сообщения (АЧХ).

Если передаваемое сообщение все время равно нулю, то способ передачи сообщений и понижения шумов вырождается в способ активного понижения шумов.

В этом способе активного понижения шумов уже нет необходимости следить за текущим уровнем сигнала передаваемого сообщения.

Формально, укрупненная структурная схема для этого способа получается из структурной схемы для способа передачи сообщений и понижения шумов путем исключения укрупненного функционального узла - источника сигнала 1 (фиг.1-4). А структурная схема для блока 2 обработки сигналов получается из схемы, показанной на фиг.5, путем исключения узлов 14, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 в цепях обработки сигнала сообщения.

При этом способ активного понижения шума становится очень похож на общеизвестный способ управления системой с отрицательной обратной связью (ООС).

В месте формирования электрического сигнала шума (вблизи места понижения шума) происходит снижение его уровня, подобно снижению уровня сигнала на выходе, например усилителя, охваченного отрицательной обратной связью.

Такой способ активного понижения шума (способ организации ООС) имеет ряд ограничений, связанных с необходимостью обеспечения устойчивой работы системы. Он может использоваться не во всех прикладных задачах. Главный недостаток этого способа состоит в низкой степени развязки между принимаемым шумовым сигналов и сигналом для активного подавления шума. Кроме того, необходимо существование некоторого остаточного уровня шума в месте его понижения, который принимают и из которого формируют сигналы обратной связи. В такой системе понижения шума имеет место эффект "дрожания" фазы сигнала для активного понижения шума и "дрожания" уровня остаточного шума.

В системах с большой задержкой сигналов в канале 1 это резко повышает склонность системы к самовозбуждению и существенно снижает эффект понижения шума.

Если задержка сигнала в канале 7 мала, то этот способ можно использовать.

Например, если общая задержка сигнала в системе активной подвески много меньше периода возможных колебаний колеса, то этот способ может быть применен.

Понятно, что в примере с автоматической подвеской автомобиля задержка в основном может определяться инерционными свойствами управляемых пружин амортизатора и быстродействием узлов, где осуществляется обработка сигналов. Поэтому целесообразно использовать комбинацию из нескольких амортизаторов, имеющих малую инерционность работы на частотах их эффективной работы и применение мощных ЭВМ, быстро осуществляющих все операции.

В протяженных каналах 7, где возможна значительная задержка сигнала, целесообразно применять другие известные способы активного подавления помех и шумов. Например, способы, в которых обработка сигнала осуществляется согласно схемам, показанным на фиг.6, 7.

В этих системах за счет определенного выбора местоположения элемента, принимающего шум (узел 33 фиг.1, 2), удается осуществить хорошую развязку между принимаемыми шумовыми сигналами и сигналами для активного подавления помех.

В таких системах принятые электрические сигналы шума формируют посредством специального дополнительного узла - устройства 33 для приема сигналов шума (фиг.1, 2). А сигнал, сформированный вблизи места понижения шума и/или приема сообщения (5), используют как вспомогательный, который позволяет оптимизировать процесс формирования сигналов для активного понижения шума (точно подбирать фазу и уровень сигналов для активного понижения шумов, ориентируясь на его уровень).

Устройство 33 устанавливают вблизи источника шума. Сигнал с выхода устройства 33 подают на вход линии 34. С выхода линии 34 сигналы фильтруют посредством фильтров 14 для того, чтобы разложить широкополосный шумовой сигнал на узкополосные сигналы - компоненты шумового сигнала.

С выходов фильтров 14 эти компоненты поступают на узлы 29, 30, 31 (фиг.6-7). Посредством этих узлов происходит обработка сигналов и формирование компонентов сигналов для активного подавления помех.

В схеме, показанной на фиг.7, блоки 29 и 31 имеют управляющие входы, связанные с другими узлами блока 2. Параметры узлов 29, 31 могут в определенные промежутки времени изменяться (по определенным алгоритмам) в соответствии с сигналами, поступающими на управляющие входы блоков 29 и 31. Но большую часть времени параметры узлов 29, 31 не меняются и за счет этого отсутствует эффект "дрожания" остаточного уровня шума. В это время узлы 29, 31 работают "по памяти".

Автоматическая настройка или подстройка блоков 29 и 31 может осуществляться, например, в те моменты времени, когда сигнал сообщения мал или равен нулю, и он не создает помехи процессу подстройки системы активного понижения в оптимальный режим. В другие моменты времени параметры блоков 29, 31 не меняются. Они фиксируются и сохраняются до очередного снижения уровня сигнала источника и начала очередного цикла подстройки блоков 29 и 31. В это время формирование предыскажений шумовых компонентов осуществляется "по памяти". Критерием точной настройки блоков 29 и 31 является минимальный уровень шума в точке получения сообщения. Уровень шума в точке приема сообщения анализируется посредством сигнала с выхода узла, 26, установленного в цепи сигнала обратной связи (фиг.7).

На фиг.6 показан упрошенный вариант структурной схемы блока 2 обработки сигналов, в котором компоненты для активного понижения шума формируются не автоматически, а, например, в ручном режиме в процессе первичной настройки системы. Режимы работы блоков 29 и 31 остаются все время в неизменном виде - в соответствии с первоначально раз и навсегда выставленными регулировками. При этом согласованная фильтрация сигналов передаваемого сообщения может осуществляться в автоматическом (подстраивающемся) режиме.

Такой способ активного подавления шума (фиг.6) можно применять в стационарных или квазистационарных системах, когда геометрические параметры системы не меняются сильно со временем. В стационарной или квазистационарной системе эффект понижения шума будет иметь место всегда.

Такую (ручную) настройку в системе активного понижения акустического шума можно осуществить, например, включив реальный источник шума (двигатель) и не включая источник сигнала, посредством регулировки узлов 29 и 31 экспериментально (проводя регулировки узлов 29 и 31) подобрать наименьший уровень шума в области пространства вблизи головы водителя и/или пассажиров. Или эмитировав вибрацию подвески автомобиля, экспериментально, подобрать параметры узлов 29, 31, которые обеспечивают минимальный уровень вибрации кузова автомобиля.

Важно отметить, что при этом можно пользоваться своими собственными субъективными ощущениями или впечатлениями или воспользоваться объективными критериями - анализировать уровень сигнала с выхода узла 5 (фиг.5-7). Уровень этого сигнала объективно говорит о том, каков уровень шума в данной точке или области пространства.

Если система передачи сообщений нестационарная - с непостоянными свойствами элементов системы, то необходимо применять автоматически подстраивающиеся системы активного понижения шумов с соответствующим числу источников шумов, числом устройств для приема шума 33 и линий 34.

Чем быстрей в системе могут меняться параметры, тем чаще необходимо проводить подстройку системы в оптимальный режим работы. Организации процесса автоматической настройки таких систем становится возможной при использовании узлов 5 (фиг.1-4).

Подстройка в нестационарной системе передачи сообщения или системе понижения шума может потребоваться в связи с изменением параметров усилителя 3 и излучателя 4, например, при изменении температуры, влажности, атмосферного давления, или, например, из-за износа деталей насосов автоматической подвески.

Понятно, что, например, амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя 4, 10 сильно зависит от температуры и влажности. Изменение параметров громкоговорителя 4, 10 может привести к снижению, точности воспроизведения звуковых сигналов и, например, к снижению эффекта понижения шума. Желательно время от времени осуществлять соответствующую коррекцию согласованного фильтра звуковоспроизводящей системы с тем, чтобы передача сообщения осуществлялась более точно, а эффект понижения шума был максимален.

Таким образом, посредством многополосной обработки сигналов источника 1 сообщения, сигнала принятого сообщения и сигналов шума, удается в автоматическом режиме корректировать АЧХ блока 2 обработки сигнала в цепи прохождения сигнала источника и попутно, автоматически формировать сигналы для активного понижения шума.

Как видно из структурных схем, показанных на фиг.5-7 прежде, чем попасть в блок 19, компоненты сигнала источника 1 подвергаются дополнительной обработке в узлах блока 18.

В блоках 18 осуществляется расчет и формирование оптимальных, предыскажающих задержек соответствующих компонентов сигнала источника. Делается это по общеизвестным алгоритмам.

Собственно сама задержка этих компонентов формируется путем включения в цепь прохождения этих компонентов той или иной линии задержки 20 в каждом из блоков 18. Переключение линий задержек 20 осуществляется с помощью упр