文章编号:1009-6094(2023)06-2128-09CEEMDGRU组合道路噪声预测模型∗冯增喜1,崔巍1,何鑫1,赵锦彤1,孙欣1,张茂强1,杨芸芸1,韦娜2(1西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院,西安710055;2西安建筑科技大学艺术学院,西安710055)摘要:针对道路降噪问题,为降低主动噪声控制方法中滤波算法收敛性能要求,提出了一种基于互补集合经验模态分解(ComplemementaryEnsembleEmpiricalModeDecomposition,CEEMD)与门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU)组合的道路噪声预测模型(CEEMDGRU)。首先,基于CEEMD算法将输入的噪声音频序列分解为多个本征模态函数分量和一个残差分量,以深度挖掘数据隐含的波动信息;其次,利用CEEMD分解的输入噪声序列各分量和输出噪声序列构建CEEMDGRU神经网络噪声预测模型;最后,基于西安市某路段采集的噪声数据对该模型的有效性进行验证。结果表明:该模型EMA为0.0191,RMSE为0.0308,R2为0.5892,预测声信号能够代替主动噪声控制中自适应控制器的实际初级声信号,为主动噪声控制的控制过程提供了更充分的响应时间。关键词:环境工程学;噪声与振动控制;噪声预测;主动噪声控制;门控循环单元;互补集合经验模态分解中图分类号:X593文献标志码:ADOI:10.13637/j.issn.1009-6094.2022.0715∗收稿日期:20220420作者简介:冯增喜,副教授,博士,从事智慧城市、建筑智能化研究,fengzengxi2000@163.com。基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFC070410702)0引言随着交通量和车流密度的增加,交通噪声已成为影响城市环境的主要污染源[1],其中重型运输车辆所产生的道路噪声是影响居民声环境的主要因素。我国《公路声屏障降噪效果检测方法》规定在道路干线两侧,夜间噪声不得超过55dB(A),白天不得超过70dB(A)[2]。研究表明超过30%居民的生活会受到道路噪声影响[3],而长时间暴露在噪声环境下可能会引发一系列的健康问题[4]。道路噪声主要存在于车辆行驶过程中,由车辆自身机械部件的振动、车体与空气以及轮胎与道路间的摩擦所产生。针对降噪问题,目前主要有被动式噪声控制技术(PassiveNoiseControl,PNC)和主动式噪声控制技术(ActiveNoiseControl,ANC)两种解决方法[56]。前者是利用声学材料或结构来消耗声波能量以实现噪声的抵消;后者是利用杨氏干涉理论,通过发出与实际初级声信号幅值频率相同、相位相反的噪声消除信号,从而抵消初始噪声信号实现噪声控制[7]。自适应滤波算法是主动噪声控制技术的核心[8]。由于主动噪声控制过程中自适应滤波算法的计算过程以及各元件的执...
