简述地铁车厢广播自适应音量控制系统

广播系统多安装于人流集中的地方，比如机场、车站、码头、商场等公共场合。它常常用于播报实时信息和紧急疏散信息，或播放背景声。不过，由于在公共场合下，类似车辆启动制动造成的噪音、嘈杂的人声会影响广播效果，因此在不同的情况下广播音量的分贝是需要调整的。同样，地铁车厢作为乘客密度大的场所，噪音是无序并多变的，手动调节广播系统音量是不现实的，因此广播音量自适应系统的出现可以实时处理环境噪音和播放声音能量不匹配的情况，首先保证人耳能清晰辨别广播内容，有效地保障和提高信息的传播效率;其次保证乘客收听的舒适度，减少公共广播对环境的污染。

1 系统的背景

地铁车厢中的广播内容主要包括背景音樂、业务宣传服务广播和应急广播。大致来说，音量自适应功能的适用于前两类广播内容，其中业务广播对此功能的需求尤为明显。

目前，相关的自适应系统在声音处理上通常被称为“信噪比自适应”。这是指从现场拾取的音源信噪比信号中辨别出噪声信号，并且按照噪声增益规律保持合适的扩声音量。其应用有大环路的信噪比自适应电路、局部功能的信噪比自适应电路等[ 1 ]。

2 系统的设计方案

自适应音量广播系统适用于地铁车厢中所播放的业务广播，包括安全提示、到站提醒等。但音量自动调节的范围是需要控制的。在地铁车厢广播系统中，当广播音量低至65dB时，即使环境噪声再小，音量也不宜随之降低，否则会影响内容的识别;当广播音量升至90dB

时，音量也不宜随之增大，一是可能会导致超负荷运行或是产生高度失真，二是造成对环境的噪声污染。因此，在地铁车厢中播放的广播音量应在65dB～90dB的区间中。

车厢中音量自动控制的噪声信号取自现场，按照从现场获取的真实噪声信号与播放中的广播信号进行比较，自主调节扬声器播放信号的声压，从而保证两者之间存在较为稳定的分贝差值。

其中广播信号y(t)和环境噪声信号n(t)之间存在固定的相对关系，经过信道的信号z(t)=y(t)+n(t)，由MIC收集。

3 系统的算法设计

若要实现声压级的自动控制，就需要分辨出现场真实环境的噪声信号的声压级。但是，在实际系统运行的情况下，由于正在播放的广播音频信号与周围环境噪声同时存在，播放音的回波，往往会被拾取成为噪声的一部分，因而获取的噪声信号能量会高于真实情况。这会导致环境噪声的误判偏大，现场的广播音量随之被调高，一而再再而三的误判将导致自适应系统的失灵，甚至造成严重的环境噪声污染。

因此自适应控制系统在真实噪声信号与播放中的广播信号进行比较之前，需要将播放中音频信号的回波抑制掉。自适应滤波器在不同情况下对于性能的要求是有所区别的，它的性能主要取决于其自适应算法。所以，在平稳状态中，对算法的关键性能参数(收敛速度、收敛性、稳态误差)进行分析是十分必要的。与此同时，还需要考虑计算难度对运行效率的影响。

回波抑制常用的方法有递推最小二乘算法RLS、最小均方误差算