(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111404205.2 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 中国航空工业 集团公司上海航空测 控技术研究所 地址 201601 上海市松江区泗泾镇 三祥路 188号 (72)发明人 李曦雅　李春芳　周长红　白晓洁　 李娜　 (74)专利代理 机构 上海和跃知识产权代理事务 所(普通合伙) 31239 代理人 杨慧 (51)Int.Cl. G10K 11/178(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 环境噪声 采集和分析测试系统 (57)摘要 本发明公开了一种环境噪声采集和分析测 试系统， 包含若干个分布式噪声采集模块和中央 分析模块， 每个 分布式噪声采集模块内置了信号 定向收集子模块、 预处理子模块和网络通讯子模 块； 信号定向收集子模块把音频信号的模拟信号 转换成数字信号送给预处理子模块； 预处理子模 块对数字信号中的频谱、 相位特征做出分类， 从 而输出一个分类结构， 然后寻找相邻分布式噪声 采集模块不相等的数据标注添加至分类结构中 形成交换结构， 把交换结构和音频信号通过网络 通讯子模块发送至中央分析模块进行分析。 本发 明在采集噪声信号的同时对信号进行预处理， 从 而使得中央分析模块能够得到较少干扰性和差 异性的综合信号数据输入。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114023296 A 2022.02.08 CN 114023296 A 1.一种环境噪声采集和分析测试系统， 包含若干个分布式噪声采集模块和中央分析模 块， 其特征在于： 每个分布式噪声采集模块内置了信号定向收集子模块、 预处理子模块和网络通讯子模 块； 信号定向收集子模块在音频信号采集时， 通过A/D采样把音频信号的模拟信号转换成 数字信号并通过I2S总线送给 预处理子模块； 预处理子模块对数字信号进行机器学习， 采取分类模型对数字信号中的频谱、 相位特 征做出分类， 从而输出一个分类结构， 然后通过网络通讯子模块与相邻的分布式噪声采集 模块互相交换彼此的分类结构， 预 处理子模块随后寻找相 邻分布式噪声采集模块不相等的 数据标注添加至分类结构中形成交换结构， 把交换结构和音频信号通过网络通讯子模块 发 送至中央分析模块进行分析。 2.根据权利要求1所述的一种环境噪声采集和分析测试系统， 其特 征在于： 分布式噪声采集模块均匀分布在从驾驶舱到客舱尾部的两侧内壁上， 彼此均匀间隔， 且在客舱走廊两侧呈轴对称。 3.根据权利要求1所述的一种环境噪声采集和分析测试系统， 其特征在于： 分布式噪声 采集模块接入菊花链 环网进行以太网互联。 4.根据权利要求1所述的一种环境噪声采集和分析测试系统， 其特征在于： 预处理子模 块包含了微处 理器ARM Cortex‑M， 使用TensorFl ow Lite作为嵌入式机器学习框架。 5.根据权利要求1所述的一种环境噪声采集和分析测试系统， 其特征在于： 中央分析模 块逐个读取交换结构， 将数据标注作为参数， 并在建立隐马尔可夫模型后使用这些参数以 及分布式噪声采集模块发送的音频数据对模型进 行训练， 训练完毕的模型作为音频信号的 解码器使用。 6.根据权利要求1所述的一种环境噪声采集和分析测试系统， 其特征在于： 中央分析系 统还提供了人机操作界面， 界面中提供新建测试选项， 预先设置要采集的噪声点； 界面中提 供启动/停止采集噪声按钮， 向分布式噪声采集模块的预 处理子模块发送启动/停止采集的 控制指令， 停止采集后自动保存多路噪声音频文件， 保存的音频文件按需重新播放； 在 采集 过程中， 界面提供噪声实时采集曲线设置选项， 用户设置 “音调图”或“频谱图”， 界面依据用 户选择的采集曲线使用python的matplotlib库进行2D绘制， 以实时、 动态地向用户展现采 集过程； 在算法训练完成后， 用户在界面中选择SNR分析、 相频响应分析、 谐波失真分析， 在 完成分析后， 结果 通过数值和图形对比显示， 并保存为图片或文档。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114023296 A 2环境噪声采集和分析测试系统 技术领域 [0001]本发明属于测试领域， 具体涉及一种环境噪声采集和 分析测试系统， 首先由分布 式噪声采集模块在客舱环境中采集噪声并初步处理噪声信号， 然后由中央分析模块进 行噪 声数据的可视化分析与输出。 背景技术 [0002]在民用飞机客舱环境中存在着各种各样的噪声， 如外部气动、 动力系统、 空气阀门 调节等产生的多种可闻声噪声信号。 为了测试机载广播内话系统能否在噪声环境中达到规 定的音质、 音量等设计要求， 需要在地面模拟的噪声环境中， 对 噪声进行采集和分析， 从而 更好的指导广播内话系统设计。 [0003]在声波于客舱的传播中， 众多因素会对不 同位置的声波产生干扰， 例如客舱座椅 材质可能在客舱中吸收一部分声波， 而驾驶舱仪表的光滑表面则利于声波干涉， 这就可能 导致驾驶舱和客舱位置中的采集模块采集到不同的声波(如不同频率、 振 幅)。 这样的差异 或许微小， 然而在使用了机器学习的系统中， 对输入数据的特征表 示要求严格， 因为需要使 用大量的输入数据训练、 验证算法模型， 因此微小的误差将通过累积对算法的训练有效性 产生影响。 发明内容 [0004]为了解决上述问题， 本发明的发明目的在于提供一种环境噪声采集和分析测试系 统， 对噪声信号进 行本地化预 处理， 从而 得到准确的环境噪声信号输入。 这一输入数据集消 除了不同位置 收集的信号数据的差异性和干扰性， 从而能够使得训练集 ‑验证集之间的差 异缩小， 有利于训练精度更高的算法， 从而对噪声分析 更加有效。 [0005]本发明的发明目的通过以下技 术方案实现： [0006]一种环境噪声采集和分析测试系统， 包含若干个分布式噪声采集模块和中央分析 模块； [0007]每个分布式噪声采集模块内置了信号定向收集子模块、 预处理子模块和网络通讯 子模块； [0008]信号定向收集子模块在音频信号采集时， 通过A/D采样把音频信号的模拟信号转 换成数字信号并通过I2S总线送给 预处理子模块； [0009]预处理子模块对数字信号进行机器学习， 采取分类模型对数字信号中的频谱、 相 位特征做出分类， 从而输出一个分类结构， 然后通过网络通讯子模块与相邻的分布式噪声 采集模块互相交换彼此的分类结构， 预处理子模块随后寻找相邻分布式噪声采集模块不相 等的数据标注添加至分类结构中形成交换结构， 把交换结构和音频信号通过网络通讯子模 块发送至中央分析模块进行分析。 [0010]优选地， 分布式噪声采集模块均匀 分布在从驾驶舱到客舱尾部 的两侧内壁上， 彼 此均匀间隔， 且在客 舱走廊两侧呈轴对称。说　明　书 1/3 页 3 CN 114023296 A 3