本發(fā)明涉及噪聲處理領域，更具體地，涉及一種教學場景下的自動化噪音消除方法。

背景技術：

主動降噪，是指采集環(huán)境噪音，并產生與噪音反相的信號用降噪裝置回放，用以抵消噪音的技術。典型主動降噪(ANC)耳機的降噪系統(tǒng)由下列部份組成：1)用以采集噪音的麥克風系統(tǒng)；2)電子控制部份，用以處理聲音信號，并生成降噪信號；3)喇叭系統(tǒng)，用以產生降噪聲音信號。大部分ANC系統(tǒng)采用兩種主要結構中的一種：前饋式或反饋式。例如，現(xiàn)有技術中，例如日本專利公開號JP078558A公開了一種舒適睡眠設備，包括：設于頭部兩側用于監(jiān)測環(huán)境聲壓的第一聲壓監(jiān)測器、用于監(jiān)測耳朵附近殘留聲壓的第二聲壓監(jiān)測器、用于計算聲波信號的一計算單元以及發(fā)出該聲波信號的生成設備。環(huán)境噪聲可被聲波信號所抵消從而達到降噪的目的，而且第二聲壓監(jiān)測器監(jiān)測耳朵附近的殘留聲壓，可進一步校準聲波信號以提高降噪效果。第二聲壓監(jiān)測器雖然可對降噪的聲波信號進行校準，以使第二聲壓監(jiān)測器所在位置的聲壓降至最低。

現(xiàn)有的主動降噪技術方案主要集中于如何抵消固定聲源的噪聲。實際生活和工作中，噪聲源的移動給主動降噪技術帶來了新的挑戰(zhàn)，尤其是對于教學環(huán)境這樣的具有移動式的噪聲源以及固定式的噪聲源及它們中至少一個的回聲的環(huán)境中。經檢索，現(xiàn)有技術中，申請?zhí)枮镃N200820149499.2公開了一種教室噪聲監(jiān)控裝置，其中，在各個需要噪聲監(jiān)控的教室或者宿舍內分別安裝一聲控開關A，各聲控開關A的兩端分別與電源連接，在噪聲監(jiān)控室內安裝的指示燈C分別串接在與其相對應的聲控開關A的電路中。在各個噪聲監(jiān)控開關與電源之間的電路上串接有開關B。在各個聲控開關與電源之間的電路上設有電鈴。然而，該技術僅僅是針對教學環(huán)境噪聲的降噪范圍和效果均有限。

技術實現(xiàn)要素：

為了提高教學場景下的噪音消除效果，尤其是改善一定自然范圍的區(qū)域(例如操場和教學樓等學校圍墻范圍內的區(qū)域)內的降噪效果，本發(fā)明提供了一種教學場景下的自動化噪音消除方法，用于借助于教學環(huán)境噪音自動消除系統(tǒng)對教學樓、操場進行噪音衰減，以使得教學環(huán)境相對寧靜，所述教學環(huán)境噪音自動消除系統(tǒng)包括：教學場景噪聲檢測單元、至少一個固定式噪聲產生單元、至少一個移動噪聲源以及教學場景噪聲降低設備，所述教學場景噪聲檢測單元檢測所述固定式噪聲源和所述移動式噪聲源產生的噪聲的分貝數(shù)，并控制所述教學場景噪聲降低設備進行主動式降噪，所述方法包括：

(1)檢測教學場景的預定區(qū)域內的噪聲分貝數(shù)；

(2)將檢測得到的所述噪聲分貝數(shù)與預設閾值進行比較；

(3)根據(jù)比較結果，對固定式噪聲源和移動噪聲源進行主動降噪。

進一步地，所述教學場景噪聲降低設備包括：交互接口單元、第一降噪單元以及第二降噪單元，其中所述交互接口單元分別與第一降噪單元以及第二降噪單元連接，所述交互接口單元用于從所述環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)接收降噪指令并控制所述第一降噪單元和/或所述第二降噪單元進行主動降噪，所述第一降噪單元用于對移動噪聲源的噪聲進行主動抑制，所述固定式噪聲源的降噪單元用于對位置絕對不變的噪聲源的噪聲進行主動抑制，所述位置絕對不變表示所述固定式噪聲源被固定于某處空間位置且該位置不隨時間改變。

進一步地，所述第一降噪單元包括：

第一噪聲采集與位置關聯(lián)單元，包括第一噪聲采集子單元、第一回波獲取子單元、第一電子地圖獲取子單元、第一標識物體獲取子單元和第一位置關聯(lián)子單元，其中所述第一噪聲采集子單元用于在第M個時刻采集所述設備第一周圍預定范圍內的全部噪聲源的噪聲信號，所述第一回波獲取子單元用于在所述第一噪聲采集子單元完成上述采集后，向所述第一周圍預定范圍發(fā)射超聲波信號并采集該超聲波信號的回波，所述第一電子地圖獲取子單元用于獲得第M個時刻的所述第一周圍預定范圍內的、包括可行動路徑信息在內的電子地圖；所述第一標識物體獲取子單元用于基于所述電子地圖獲取可行動路徑信息指示的各可行動路徑上的、被標識于所述電子地圖上的標識，所述第一位置關聯(lián)子單元用于根據(jù)所述第一標識物體獲取子單元確定的標識、基于所述第一回波獲取子單元確定的各噪聲源的回波信號確定的各噪聲源相對于所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的方向和距離，建立各個噪聲源與電子地圖上各個標識之間的一一對應的映射關系，所述M為正整數(shù)；

可移動噪聲源篩選單元，用于在第Q個時刻之前的Z個時刻內，采集所述全部噪聲源的位置變化信息，以從所述全部噪聲源中去除在此Z個時刻內位置未發(fā)生變化的噪聲源，使所述全部噪聲源中的剩余噪聲源構成備選移動噪聲源集；

特定可移動噪聲源集確定單元，用于將所述全部噪聲信號中感興趣的部分頻段設為特定噪聲信號，從所述備選移動噪聲源集中確定發(fā)出該特定噪聲信號的至少一個移動噪聲源，即特定可移動噪聲源集；

可行動路徑獲取單元，用于獲得所述環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所在位置的第二周圍預定范圍內的可行動路徑信息，以及在第N個時刻以前采集所述特定可移動噪聲源集在第N個時刻的前P個時刻的第一位置信息集以及在第N個時刻以前采集智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N個時刻的前P個時刻的第二位置信息集，所述可行動路徑信息包括道路信息，其中N-M>P，且N和P均為正整數(shù)，所述第二周圍預定范圍屬于所述第一周圍預定范圍的一部分；

噪聲源路徑確定單元，用于根據(jù)所述可行動路徑獲取單元獲得的可行動路徑信息以及第一位置信息集，通過擬合的方式確定該特定可移動噪聲源集包括的各個特定可移動噪聲源在第N+1個時刻相對于所述可行動路徑的第一預計位置信息集，所述第一預計位置信息集包括各個特定可移動噪聲源在第N+1個時刻的預計位置信息；

智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)路徑確定單元，用于根據(jù)所述可行動路徑獲取單元獲得的可行動路徑信息以及第二位置信息集，通過擬合的方式確定所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N+1個時刻相對于所述可行動路徑的第二預計位置信息；

可移動降噪啟動判斷單元，用于根據(jù)所述噪聲源路徑確定單元獲得的第一預計位置信息集，計算在第N+1個時刻所述特定可移動噪聲源集包括的各個特定可移動噪聲源的位置與所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的第二預計位置信息之間的至少一個差值，確定該至少一個差值與預設距離差之間的比較結果，根據(jù)該比較結果將以閾值距離小于預設距離差的所述特定可移動噪聲源集中的特定可移動噪聲源確定為待主動降噪的可移動噪聲源；

第一方向調整單元，用于基于第一預計位置信息集中的所述待主動降噪的可移動噪聲源在第N+1個時刻的位置以及所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N+1個時刻的第二預計位置信息，確定所述第二噪聲采集單元的采集所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲時聲音傳感器的朝向角；

第二噪聲采集單元，包括多個聲音傳感器，所述第二噪聲采集單元用于根據(jù)所述第一方向調整單元確定的朝向角控制所述聲音傳感器采集所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號，至少一個所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號構成待主動降噪的可移動噪聲源噪聲集；

第一抑制頻譜生成單元，用于根據(jù)待主動降噪的可移動噪聲源噪聲集涉及的各個所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號，對應地產生第一反相噪聲信號集，該第一反相噪聲信號集包括多個第一反相噪聲信號，且各第一反相噪聲信號的相位和與該第一反相噪聲信號對應的所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號的相位相差180度；

第一合成與抑制單元，用于在第N+1個時刻向所述待主動降噪的可移動噪聲源集的每一個所述待主動降噪的可移動噪聲源，按照所述方向調整單元確定的與該待主動降噪的可移動噪聲源對應的朝向角，發(fā)射由所述第一抑制頻譜生成單元產生的、與所述待主動降噪的可移動噪聲源對應的第一反相噪聲信號。

進一步地，所述可行動路徑獲取單元包括GPS子單元，用于在第N個時刻以前采集所述特定可移動噪聲源集在第N個時刻的前P個時刻的第一位置信息集以及在第N個時刻以前采集智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N個時刻的前P個時刻的第二位置信息集。

進一步地，所述第二降噪單元包括：

固定式噪聲源篩選單元，用于在第Q個時刻之前的Z個時刻內，采集預定區(qū)域內全部噪聲源的位置變化信息，以從所述全部噪聲源中去除在此Z個時刻內位置發(fā)生變化的噪聲源，使所述全部噪聲源中的剩余噪聲源構成備選固定式噪聲源集，所述固定式噪聲源的位置不隨時間改變；

固定式噪聲源方向確定單元，用于從所述備選固定式噪聲源集中，獲得期望對固定式噪聲源進行主動降噪的指定方向；

GIS信息獲取單元，用于根據(jù)所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)所處位置獲得所述指定方向上的固定式噪聲源的地理位置信息，進而獲得所述固定式噪聲源相對于所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的角度，且當所述固定式噪聲源為多個時，該角度為與多個所述固定式噪聲源一一對應；

第二方向調整單元，用于根據(jù)所述GIS信息獲取單元獲得的角度確定并調整第三噪聲采集單元內的聲音采集傳感器的噪聲采集角度；

第三噪聲采集單元，包括多個聲音采集傳感器，用于根據(jù)所述第二方向調整單元對所述聲音采集傳感器的采集角度的調整，獲得所述固定式噪聲源的噪聲信號；

第二抑制頻譜生成單元，用于根據(jù)所述第三噪聲采集單元的輸出信號產生第二反相噪聲信號，該第二反相噪聲信號與所述固定式噪聲源的噪聲信號在相位上相差180度；

第二合成與抑制單元，用于將所述第二反相噪聲信號向所述固定式噪聲源發(fā)出。

進一步地，所述第一抑制頻譜生成單元包括彼此串聯(lián)的聲電轉換單元、噪聲源痕波衰減單元、第一濾波單元和第二濾波單元，其中所述噪聲源痕波衰減單元、所述第一濾波單元和所述第二濾波單元順次串聯(lián)。

進一步地，所述聲電轉換單元采用換能器。

進一步地，所述第二噪聲采集單元采集的噪聲信號包括在第二周圍預定范圍內的待主動降噪的可移動噪聲源產生的回聲，所述噪聲源痕波衰減單元用于對特定可移動噪聲源集的回聲進行衰減，包括：特定噪聲信號參考頻譜獲取單元、具有特定噪聲信號的回聲在內的信號的頻譜獲取單元、延時獲取單元、延時單元差，以及運算單元；其中所述特定噪聲信號參考頻譜獲取單元產生在所述特定噪聲信號的基礎上被附加有參考特征的預定信號頻譜，該預定信號頻譜被輸入到所述延時獲取單元；所述延時獲取單元用于根據(jù)所述預定信號頻譜的周期性特征，確定其與所述特定噪聲信號的頻譜之間的相位差，并根據(jù)該相位差確定所述特定噪聲信號與其回聲之間的時間差，所述延時單元根據(jù)該時間差對所述特定噪聲信號進行延時，延時后得到的信號被與所述具有特定噪聲信號的回聲在內的信號共同輸入到所述差運算單元，從而衰減所述特定噪聲信號中包括的回聲。

進一步地，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其下截止頻率和上截止頻率分別為5Hz和1800Hz。

進一步地，所述第二濾波單元包括：3.7kΩ電阻、7.9kΩ電阻、3.2kΩ電阻、10.94kΩ電阻、1.73kΩ電阻、2.52kΩ電阻、6.7kΩ電阻、3.1kΩ電阻、10.1kΩ電阻、2kΩ電阻、4.8kΩ電阻、7.3kΩ電阻、10kΩ電阻、1kΩ電阻、7kΩ電阻、2.2kΩ電阻、4.89kΩ電阻、2.3kΩ電阻、2.32kΩ電阻、2.5kΩ電阻、0.51uF電容、0.21uF電容、0.38uF電容、0.82uF電容、0.35uF電容、0.23uF電容、0.12uF電容、3.1uF電容、2uF電容、0.33uF電容、2.47uF電容、0.35uF電容、0.26uF電容、0.31uF電容、0.55uF電容、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第五運算放大器、第六運算放大器、第一齊納二極管、第二齊納二極管、第三齊納二極管、第四齊納二極管、第五齊納二極管、第六齊納二極管、第七齊納二極管、第一差運算單元，以及第二差運算單元，其中，輸入待濾波的信號的輸入信號端連接所述3.7kΩ電阻的第一端，所述3.7kΩ電阻的第二端與所述7.9kΩ電阻的第一端串聯(lián)，所述7.9kΩ電阻的第二端分別連接所述第一運算放大器的正輸入端和所述0.51uF電容的第一端，所述0.51uF電容的第二端接地，所述7.9kΩ電阻的第一端還連接所述0.21uF電容的第一端，所述0.21uF電容的第二端分別連接所述第一運算放大器的輸出端、所述3.2kΩ電阻的第一端和所述第一運算放大器的負輸入端，所述3.7kΩ電阻的第一端還分別連接所述2uF電容的第一端、第一齊納二極管的正極，所述2uF電容的第二端分別連接所述3.1kΩ電阻的第一端、所述第二運算放大器的正輸入端、所述第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端經由所述第二齊納二極管的正極、第二齊納二極管的負極連接所述2kΩ電阻的第一端和所述3.2kΩ電阻的第一端，所述3.2kΩ電阻的第二端分別連接10kΩ電阻的第一端、第三齊納二極管的負極、所述10.94kΩ的第一端、所述0.82uF電容的第一端，所述10.94kΩ電阻的第二端分別連接第三運算放大器的正輸入端、所述0.38uF電容的第一端，所述0.38uF電容的第二端接地，所述0.82uF電容的第二端分別連接所述第三運算放大器的輸出端、所述1.73kΩ電阻的第一端、所述第三運算放大器的負輸入端以及所述第三齊納二極管的正極，所述1.73kΩ電阻的第二端分別連接所述2.52kΩ電阻的第一端以及所述0.35uF電容的第一端，所述2.52kΩ電阻的第二端分別連接第四運算放大器的正輸入端和0.23uF電容的第一端，所述0.23uF電容的第二端接地，所述0.35uF電容的第二端分別連接所述第四運算放大器的輸出端、所述第二差運算單元的負輸入端以及所述第四運算放大器的負輸入端，所述第一齊納二極管的負極連接第一差運算單元的正輸入端，所述第一齊納二極管的正極還分別連接所述1kΩ電阻的第一端、所述第四齊納二極管的負極、所述7.3kΩ電阻的第一端、所述0.33uF電容的第一端，所述7.3kΩ電阻的第二端連接所述10kΩ電阻的第一端，所述10kΩ電阻的第二端分別連接所述0.35uF電容的第一端、所述第五齊納二極管的負極、所述2.3kΩ電阻的第一端，所述2.3kΩ電阻的第二端分別連接所述0.55uF電容的第一端、所述0.31uF電容的第一端以及2.32kΩ電阻的第一端，所述2.32kΩ電阻的第二端接地，所述0.31uF電容的第二端分別連接所述第五運算放大器的負輸入端、所述2.5kΩ電阻的第一端，所述2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述0.55uF電容的第二端、第五運算放大器的輸出端以及所述第二差運算單元的正輸入端，所述第一差運算單元的負輸入端分別連接所述0.12uF電容的第一端、所述4.8kΩ電阻的第一端和所述第六運算放大器的輸出端，所述0.12uF電容的第二端分別連接所述3.1uF電容的第一端、6.7kΩ電阻的第二端、所述10.1kΩ電阻的第一端，所述3.1uF電容的第二端分別連接所述4.8kΩ電阻的第二端和所述第六運算放大器的負輸入端，所述10.1kΩ電阻的第二端接地，所述6.7kΩ電阻的第一端連接所述第二差運算單元的輸出端，所述第六運算放大器的正輸入端連接所述第五運算放大器的正輸入端，所述第一差運算單元的輸出端分別連接所述1kΩ電阻的第二端、所述第四齊納二極管的正極、所述第六齊納二極管的正極、所述2.47uF電容的第一端、所述7kΩ電阻的第一端、所述2.2kΩ電阻的第一端，所述第六齊納二極管的負極分別連接所述第六運算放大器的輸出端、所述0.33uF電容的第二端，所述2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述0.26uF電容的第一端、所述第五齊納二極管的正極以及所述第七齊納二極管的正極和所述4.89kΩ電阻的第一端，所述4.89kΩ電阻的第二端連接所述第五運算放大器的正輸入端，所述2.47uF電容的第二端、所述7kΩ電阻的第二端、所述0.35uF電容的第二端、所述0.26uF電容的第二端以及所述第七齊納二極管的負極接地。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明能夠對自主移動的噪聲源進行主動降噪，克服了現(xiàn)有技術中一般僅能夠對固定式噪聲源進行降噪的技術方案不適于實際應用的缺陷，從而使得教學場景內能夠被隔離出一個較為寧靜的區(qū)域，突破了現(xiàn)有技術無法對教學場景區(qū)域進行主動降噪的缺陷；

(2)本發(fā)明能夠借助于教學場景噪聲降低設備可以在移動中對其他移動中的噪聲源進行主動降噪，使得在一定區(qū)域內(例如前文提及的第一周圍預定范圍、第二周圍預定范圍等)真正實現(xiàn)噪聲的抑制，從而使得當本發(fā)明的教學場景噪聲降低設備被設置為適當個數(shù)時，進入該區(qū)域內的未配置主動降噪或被動降噪設備的人員也不會受到噪聲的侵擾；

(3)本發(fā)明的教學場景噪聲降低設備還能夠對位置不隨時間改變的固定式噪聲源的噪聲，在教學場景噪聲降低設備移動過程中進行主動降噪，從而為使用者提供了更加安靜的環(huán)境；

(4)本發(fā)明的第二濾波單元綜合了對信號頻譜所需的處理，能夠達到如下指標：設置通帶頻率fp1＝800Hz，fp2＝4300Hz，阻帶頻率fs1＝750Hz，F(xiàn)s2＝4400Hz，阻帶最小衰減As＝70dB，通帶最大衰減Ap＝3dB，遠優(yōu)于現(xiàn)有的單純FIR和自適應濾波器。

(7)本發(fā)明將精心設計的濾波單元配合可移動的和固定式的噪聲源的主動降噪技術，相比已有的僅針對人耳進行主動降噪的大多數(shù)技術方案，使得具有本發(fā)明的教學場景噪聲降低設備的裝置或系統(tǒng)具有更高靈敏度和噪聲抑制度。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自動化噪音消除方法的流程圖。

圖2示出了第二濾波單元的電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供了一種教學場景下的自動化噪音消除方法，用于借助于教學環(huán)境噪音自動消除系統(tǒng)進行噪音衰減，所述教學環(huán)境噪音自動消除系統(tǒng)包括：教學場景噪聲檢測單元、至少一個固定式噪聲產生單元、至少一個移動噪聲源以及教學場景噪聲降低設備，所述教學場景噪聲檢測單元檢測所述固定式噪聲源和所述移動式噪聲源產生的噪聲的分貝數(shù)，并控制所述教學場景噪聲降低設備進行主動式降噪，所述方法包括：

(1)檢測教學場景的預定區(qū)域內的噪聲分貝數(shù)；

(2)將檢測得到的所述噪聲分貝數(shù)與預設閾值進行比較；

(3)根據(jù)比較結果，對固定式噪聲源和移動噪聲源進行主動降噪。

本發(fā)明中的各個噪聲源優(yōu)選地被設置于教學場景外部，例如被設置于學校圍墻外部。

其中，所述教學場景噪聲檢測單元包括多個彼此串聯(lián)的聲傳感器以及與該多個聲傳感器的輸出串聯(lián)的比較電路，所述聲傳感器用于檢測所述教學場景噪聲的電信號，所述比較電路用于比較該所述電信號的累積值(即，求和得到的值)與預設閾值之間的大小關系：當超過預設的閾值時，表示教學場景當前的噪聲分貝數(shù)過高，需要利用教學場景噪聲降低設備進行降噪。為了更好地進行降噪，本發(fā)明采用了主動降噪的思想。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如圖2所示，所述教學場景噪聲降低設備包括：交互接口單元、第一降噪單元以及第二降噪單元，其中所述交互接口單元分別與第一降噪單元以及第二降噪單元連接，所述交互接口單元用于從所述環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)接收降噪指令并控制所述第一降噪單元和/或所述第二降噪單元進行主動降噪，所述第一降噪單元用于對移動噪聲源的噪聲進行主動抑制，所述固定式噪聲源的降噪單元用于對位置絕對不變的噪聲源的噪聲進行主動抑制，所述位置絕對不變表示所述固定式噪聲源被固定于某處空間位置且該位置不隨時間改變。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述交互接口單元包括通信子單元、觸控子單元、指令協(xié)議轉換單元和驅動單元，所述通信子單元為選配。通信子單元用于接收外部傳輸給所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)進行降噪與否的控制指令(即相當于是否開啟本發(fā)明的智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的指令)以及對固定式噪聲源和/或移動噪聲源進行主動降噪等工作模式的指令，其通信電路可以選用基于GPRS、3G、4G之一的通信模塊。所述觸控子單元用于接收使用者臨場輸入到本發(fā)明的智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的上述各指令，以方便使用者在所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)上未配置與外部進行遠程通信的通信子單元時仍然能夠控制所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的開啟和工作模式。所述指令協(xié)議轉換單元用于根據(jù)預先設定的通信協(xié)議(例如，包括壓縮算法、加密協(xié)議、GPRS/3G/4G等的通信過程中涉及到的各種協(xié)議)對接收到的數(shù)據(jù)進行格式轉換，以供所述驅動單元直接識別。該通信協(xié)議轉換單元還優(yōu)選地集成有本智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式有關的數(shù)據(jù)的解析，以得到表示是否開啟該環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)以及開啟第一降噪單元和/或開啟第二降噪單元的、能夠由所述驅動單元直接識別的控制字。所述驅動單元用于與所述第一降噪單元和所述第二降噪單元分別連接，以根據(jù)所述指令協(xié)議轉換單元的輸出，對所述第一降噪單元和/或所述第二降噪單元進行開啟。

上述協(xié)議和驅動單元涉及的驅動電路(例如RS485、RS232、USB、I2C等協(xié)議的驅動電路)是本領域技術人員根據(jù)實際設計需求設計的，其所起的作用為這些協(xié)議和單元的基本功能在此不再贅述。

下面，對第一降噪單元和第二降噪單元的具體結構進行詳細說明。

所述第一降噪單元包括：

第一噪聲采集與位置關聯(lián)單元，包括第一噪聲采集子單元、第一回波獲取子單元、第一電子地圖獲取子單元、第一標識物體獲取子單元和第一位置關聯(lián)子單元，其中所述第一噪聲采集子單元用于在第M個時刻采集所述設備第一周圍預定范圍內的全部噪聲源的噪聲信號，所述第一回波獲取子單元用于在所述第一噪聲采集子單元完成上述采集后，向所述第一周圍預定范圍發(fā)射超聲波信號并采集該超聲波信號的回波，所述第一電子地圖獲取子單元用于獲得第M個時刻的所述第一周圍預定范圍內的、包括可行動路徑信息在內的電子地圖；所述第一標識物體獲取子單元用于基于所述電子地圖獲取可行動路徑信息指示的各可行動路徑上的、被標識于所述電子地圖上的標識，所述第一位置關聯(lián)子單元用于根據(jù)所述第一標識物體獲取子單元確定的標識、基于所述第一回波獲取子單元確定的各噪聲源的回波信號確定的各噪聲源相對于所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的方向和距離，建立各個噪聲源與電子地圖上各個標識之間的一一對應的映射關系，所述M為正整數(shù)；

可移動噪聲源篩選單元，用于在第Q個時刻之前的Z個時刻內，采集所述全部噪聲源的位置變化信息，以從所述全部噪聲源中去除在此Z個時刻內位置未發(fā)生變化的噪聲源，使所述全部噪聲源中的剩余噪聲源構成備選移動噪聲源集；

特定可移動噪聲源集確定單元，用于將所述全部噪聲信號中感興趣的部分頻段設為特定噪聲信號，從所述備選移動噪聲源集中確定發(fā)出該特定噪聲信號的至少一個移動噪聲源，即特定可移動噪聲源集；

可行動路徑獲取單元，用于獲得所述環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所在位置的第二周圍預定范圍內的可行動路徑信息，以及在第N個時刻以前采集所述特定可移動噪聲源集在第N個時刻的前P個時刻的第一位置信息集以及在第N個時刻以前采集智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N個時刻的前P個時刻的第二位置信息集，所述可行動路徑信息包括道路信息，其中N-M>P，且N和P均為正整數(shù)，所述第二周圍預定范圍屬于所述第一周圍預定范圍的一部分；

噪聲源路徑確定單元，用于根據(jù)所述可行動路徑獲取單元獲得的可行動路徑信息以及第一位置信息集，通過擬合的方式確定該特定可移動噪聲源集包括的各個特定可移動噪聲源在第N+1個時刻相對于所述可行動路徑的第一預計位置信息集，所述第一預計位置信息集包括各個特定可移動噪聲源在第N+1個時刻的預計位置信息；

智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)路徑確定單元，用于根據(jù)所述可行動路徑獲取單元獲得的可行動路徑信息以及第二位置信息集，通過擬合的方式確定所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N+1個時刻相對于所述可行動路徑的第二預計位置信息；

可移動降噪啟動判斷單元，用于根據(jù)所述噪聲源路徑確定單元獲得的第一預計位置信息集，計算在第N+1個時刻所述特定可移動噪聲源集包括的各個特定可移動噪聲源的位置與所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的第二預計位置信息之間的至少一個差值，確定該至少一個差值與預設距離差之間的比較結果，根據(jù)該比較結果將以閾值距離小于預設距離差的所述特定可移動噪聲源集中的特定可移動噪聲源確定為待主動降噪的可移動噪聲源；

第一方向調整單元，用于基于第一預計位置信息集中的所述待主動降噪的可移動噪聲源在第N+1個時刻的位置以及所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N+1個時刻的第二預計位置信息，確定所述第二噪聲采集單元的采集所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲時聲音傳感器的朝向角；

第二噪聲采集單元，包括多個聲音傳感器，所述第二噪聲采集單元用于根據(jù)所述第一方向調整單元確定的朝向角控制所述聲音傳感器采集所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號，至少一個所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號構成待主動降噪的可移動噪聲源噪聲集；

第一抑制頻譜生成單元，用于根據(jù)待主動降噪的可移動噪聲源噪聲集涉及的各個所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號，對應地產生第一反相噪聲信號集，該第一反相噪聲信號集包括多個第一反相噪聲信號，且各第一反相噪聲信號的相位和與該第一反相噪聲信號對應的所述待主動降噪的可移動噪聲源的噪聲信號的相位相差180度；

第一合成與抑制單元，用于在第N+1個時刻向所述待主動降噪的可移動噪聲源集的每一個所述待主動降噪的可移動噪聲源，按照所述方向調整單元確定的與該待主動降噪的可移動噪聲源對應的朝向角，發(fā)射由所述第一抑制頻譜生成單元產生的、與所述待主動降噪的可移動噪聲源對應的第一反相噪聲信號。

所述可行動路徑獲取單元包括GPS子單元，用于在第N個時刻以前采集所述特定可移動噪聲源集在第N個時刻的前P個時刻的第一位置信息集以及在第N個時刻以前采集智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)在第N個時刻的前P個時刻的第二位置信息集。

所述第二降噪單元包括：

固定式噪聲源篩選單元，用于在第Q個時刻之前的Z個時刻內，采集預定區(qū)域內全部噪聲源的位置變化信息，以從所述全部噪聲源中去除在此Z個時刻內位置發(fā)生變化的噪聲源，使所述全部噪聲源中的剩余噪聲源構成備選固定式噪聲源集，所述固定式噪聲源的位置不隨時間改變；

固定式噪聲源方向確定單元，用于從所述備選固定式噪聲源集中，獲得期望對固定式噪聲源進行主動降噪的指定方向；

GIS信息獲取單元，用于根據(jù)所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)所處位置獲得所述指定方向上的固定式噪聲源的地理位置信息，進而獲得所述固定式噪聲源相對于所述智能教學場景監(jiān)控系統(tǒng)的角度，且當所述固定式噪聲源為多個時，該角度為與多個所述固定式噪聲源一一對應；

第二方向調整單元，用于根據(jù)所述GIS信息獲取單元獲得的角度確定并調整第三噪聲采集單元內的聲音采集傳感器的噪聲采集角度；

第三噪聲采集單元，包括多個聲音采集傳感器，用于根據(jù)所述第二方向調整單元對所述聲音采集傳感器的采集角度的調整，獲得所述固定式噪聲源的噪聲信號；

第二抑制頻譜生成單元，用于根據(jù)所述第三噪聲采集單元的輸出信號產生第二反相噪聲信號，該第二反相噪聲信號與所述固定式噪聲源的噪聲信號在相位上相差180度；

第二合成與抑制單元，用于將所述第二反相噪聲信號向所述固定式噪聲源發(fā)出。

所述第一抑制頻譜生成單元包括彼此串聯(lián)的聲電轉換單元、噪聲源痕波衰減單元、第一濾波單元和第二濾波單元，其中所述噪聲源痕波衰減單元、所述第一濾波單元和所述第二濾波單元順次串聯(lián)。

所述聲電轉換單元采用換能器。

所述第二噪聲采集單元采集的噪聲信號包括在第二周圍預定范圍內的待主動降噪的可移動噪聲源產生的回聲，所述噪聲源痕波衰減單元用于對特定可移動噪聲源集的回聲進行衰減，包括：特定噪聲信號參考頻譜獲取單元、具有特定噪聲信號的回聲在內的信號的頻譜獲取單元、延時獲取單元、延時單元差，以及運算單元；其中所述特定噪聲信號參考頻譜獲取單元產生在所述特定噪聲信號的基礎上被附加有參考特征的預定信號頻譜，該預定信號頻譜被輸入到所述延時獲取單元；所述延時獲取單元用于根據(jù)所述預定信號頻譜的周期性特征，確定其與所述特定噪聲信號的頻譜之間的相位差，并根據(jù)該相位差確定所述特定噪聲信號與其回聲之間的時間差，所述延時單元根據(jù)該時間差對所述特定噪聲信號進行延時，延時后得到的信號被與所述具有特定噪聲信號的回聲在內的信號共同輸入到所述差運算單元，從而衰減所述特定噪聲信號中包括的回聲。

優(yōu)選地，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其下截止頻率和上截止頻率分別為5Hz和1800Hz。

優(yōu)選地，所述第二濾波單元包括：3.7kΩ電阻、7.9kΩ電阻、3.2kΩ電阻、10.94kΩ電阻、1.73kΩ電阻、2.52kΩ電阻、6.7kΩ電阻、3.1kΩ電阻、10.1kΩ電阻、2kΩ電阻、4.8kΩ電阻、7.3kΩ電阻、10kΩ電阻、1kΩ電阻、7kΩ電阻、2.2kΩ電阻、4.89kΩ電阻、2.3kΩ電阻、2.32kΩ電阻、2.5kΩ電阻、0.51uF電容、0.21uF電容、0.38uF電容、0.82uF電容、0.35uF電容、0.23uF電容、0.12uF電容、3.1uF電容、2uF電容、0.33uF電容、2.47uF電容、0.35uF電容、0.26uF電容、0.31uF電容、0.55uF電容、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第五運算放大器、第六運算放大器、第一齊納二極管、第二齊納二極管、第三齊納二極管、第四齊納二極管、第五齊納二極管、第六齊納二極管、第七齊納二極管、第一差運算單元，以及第二差運算單元，其中，輸入待濾波的信號的輸入信號端連接所述3.7kΩ電阻的第一端，所述3.7kΩ電阻的第二端與所述7.9kΩ電阻的第一端串聯(lián)，所述7.9kΩ電阻的第二端分別連接所述第一運算放大器的正輸入端和所述0.51uF電容的第一端，所述0.51uF電容的第二端接地，所述7.9kΩ電阻的第一端還連接所述0.21uF電容的第一端，所述0.21uF電容的第二端分別連接所述第一運算放大器的輸出端、所述3.2kΩ電阻的第一端和所述第一運算放大器的負輸入端，所述3.7kΩ電阻的第一端還分別連接所述2uF電容的第一端、第一齊納二極管的正極，所述2uF電容的第二端分別連接所述3.1kΩ電阻的第一端、所述第二運算放大器的正輸入端、所述第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端經由所述第二齊納二極管的正極、第二齊納二極管的負極連接所述2kΩ電阻的第一端和所述3.2kΩ電阻的第一端，所述3.2kΩ電阻的第二端分別連接10kΩ電阻的第一端、第三齊納二極管的負極、所述10.94kΩ的第一端、所述0.82uF電容的第一端，所述10.94kΩ電阻的第二端分別連接第三運算放大器的正輸入端、所述0.38uF電容的第一端，所述0.38uF電容的第二端接地，所述0.82uF電容的第二端分別連接所述第三運算放大器的輸出端、所述1.73kΩ電阻的第一端、所述第三運算放大器的負輸入端以及所述第三齊納二極管的正極，所述1.73kΩ電阻的第二端分別連接所述2.52kΩ電阻的第一端以及所述0.35uF電容的第一端，所述2.52kΩ電阻的第二端分別連接第四運算放大器的正輸入端和0.23uF電容的第一端，所述0.23uF電容的第二端接地，所述0.35uF電容的第二端分別連接所述第四運算放大器的輸出端、所述第二差運算單元的負輸入端以及所述第四運算放大器的負輸入端，所述第一齊納二極管的負極連接第一差運算單元的正輸入端，所述第一齊納二極管的正極還分別連接所述1kΩ電阻的第一端、所述第四齊納二極管的負極、所述7.3kΩ電阻的第一端、所述0.33uF電容的第一端，所述7.3kΩ電阻的第二端連接所述10kΩ電阻的第一端，所述10kΩ電阻的第二端分別連接所述0.35uF電容的第一端、所述第五齊納二極管的負極、所述2.3kΩ電阻的第一端，所述2.3kΩ電阻的第二端分別連接所述0.55uF電容的第一端、所述0.31uF電容的第一端以及2.32kΩ電阻的第一端，所述2.32kΩ電阻的第二端接地，所述0.31uF電容的第二端分別連接所述第五運算放大器的負輸入端、所述2.5kΩ電阻的第一端，所述2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述0.55uF電容的第二端、第五運算放大器的輸出端以及所述第二差運算單元的正輸入端，所述第一差運算單元的負輸入端分別連接所述0.12uF電容的第一端、所述4.8kΩ電阻的第一端和所述第六運算放大器的輸出端，所述0.12uF電容的第二端分別連接所述3.1uF電容的第一端、6.7kΩ電阻的第二端、所述10.1kΩ電阻的第一端，所述3.1uF電容的第二端分別連接所述4.8kΩ電阻的第二端和所述第六運算放大器的負輸入端，所述10.1kΩ電阻的第二端接地，所述6.7kΩ電阻的第一端連接所述第二差運算單元的輸出端，所述第六運算放大器的正輸入端連接所述第五運算放大器的正輸入端，所述第一差運算單元的輸出端分別連接所述1kΩ電阻的第二端、所述第四齊納二極管的正極、所述第六齊納二極管的正極、所述2.47uF電容的第一端、所述7kΩ電阻的第一端、所述2.2kΩ電阻的第一端，所述第六齊納二極管的負極分別連接所述第六運算放大器的輸出端、所述0.33uF電容的第二端，所述2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述0.26uF電容的第一端、所述第五齊納二極管的正極以及所述第七齊納二極管的正極和所述4.89kΩ電阻的第一端，所述4.89kΩ電阻的第二端連接所述第五運算放大器的正輸入端，所述2.47uF電容的第二端、所述7kΩ電阻的第二端、所述0.35uF電容的第二端、所述0.26uF電容的第二端以及所述第七齊納二極管的負極接地。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述各個差運算單元可以選用減法器。

以上對于本發(fā)明的較佳實施例所作的敘述是為闡明的目的，而無意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導或從本發(fā)明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例是為解說本發(fā)明的原理以及讓所屬領域的技術人員以各種實施例利用本發(fā)明在實際應用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術思想企圖由權利要求及其均等來決定。