分布式递归最小二乘算法及其在声场控制系统中的应用

This project aims at developing diffusion recursive least squares (Diff-RLS) algorithms that have fast convergence and improved robustness. These algorithms are then applied to the Multiple-input multiple-output (MIMO) acoustic networks, where large amount of acoustic channels are involved and the systems are usually time-varying. The research work includes: (1) based on the local modeling of the unknown acoustic channels, the convergence properties of the Diff-RLS algorithm are studied. New algorithms are derived that have fast convergence as well as superior tracking capability. (2) under the framework of the new Diff-RLS algorithms, a technique called regularization is employed, which overcomes problems in acoustic channels, such as modeling error and sparseness. The newly developed algorithms can further increase the convergence and tracking capability, and robustness. (3) the mean and mean squares performance of the newly developed algorithms is analyzed theoretically, which provides insight of the mechanism of the networked adaptive filters. The effect of distribution on the MIMO acoustic systems is also studied. (4) build the software platform of MIMO acoustic systems, e.g. active noise control and sound field synthesis, and evaluate the performance by computer simulations.

本项目旨在申请人原有学术成果的基础上，系统地展开一类新型的、具有分布式结构的递归最小二乘（RLS）自适应滤波网络算法研究，在理论研究的基础上发展新的改进算法，研究其在声学MIMO（多输入多输出）系统中的应用。所开展的研究工作包括：（1）根据声学时变信道特点，对自适应网络进行合理建模，分析分布式RLS算法独有的收敛特性，推导新型的RLS网络算法，保证新算法的快速收敛特性及对时变信道优异的跟踪能力；（2）在新算法的框架下，运用正规化等技术，使算法获得更快的收敛和跟踪速度，更好的对抗声学信道普遍具有的稀疏性、建模误差等干扰；（3）对新算法进行全面的收敛性能分析，包括稳态的均值和均方值、动态的跟踪能力等传统自适应算法性能分析，以及对MIMO声学网络特有的节点分布方式、多任务等问题进行理论分析；（4）搭建MIMO声学系统（主动噪声控制及声场合成）软件平台，验证上述算法优点。

本项目在申请人原有学术成果的基础上，系统地展开一类新型的、具有分布式结构的递归最小二乘（RLS）自适应滤波网络算法研究，在理论研究的基础上发展新的改进算法，研究其在声学MIMO（多输入多输出）系统中的应用。取得的研究成果及意义主要包括：（1）对分布式RLS算法展开理论分析，从而研究空间正则化因子在多任务环境下的作用及机理，重点分析决定算法收敛速度的遗忘因子与空间正则化因子之间的关系，提出优化空间正则化因子的基本方法与策略；（2）在新算法的框架下，运用空间正则化技术，对抗信号及信道干扰、建模误差等影响，进一步加强算法鲁棒性；（3）关注分布式算法在声学信号处理中行之有效的技术和新算法，建立仿真平台，并且理论分析算法在相关应用中的性能。取得的相关成果为，发表期SCI刊论文7篇（其中一篇被选为Jasa封面文章），国内重点期刊论文1篇，国际会议论文4篇，国内会议论文1篇，邀请报告2个，大会报告若干，授权发明专利1项。在国际上率先提出扩散式主动噪声控制方法、理论分析、以及噪声控制多任务问题的分析解决方案，创新性的提出基于空间平滑的主动噪声控制方法。新型分布式RLS自适应滤波网络收敛特性的基础理论研究，促进了分布式自适应理论的发展和进一步完善，在理论基础上发展出的声学应用方法，推进了分布式新算法在声学系统中的应用创新。在国家大力发展交叉学科背景下，深度融合信号处理与声学应用、网络技术与自适应处理，实现了重点技术突破。

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