综采工作面语音对讲系统面临严重的非平稳噪声干扰。在功耗限制条件下，实现对讲系统的超低信噪比语音去噪，是确保工作面语音信息正确传输的核心技术之一。基于IMCRA算法，提出一种面向综采工作面语音特点的非平稳噪声去除方法MIMCRA。其中，针对先验信噪比估计延迟导致的非平稳噪声估计不准的问题，引入改进两步噪声去除方法。即利用前一帧的先验信噪比和当前帧的纯净语音来滚动估计当前帧的先验信噪比和下一帧的纯净语音，实现了先验信噪比实时估计。针对固定平滑因子对含噪功率谱进行平滑处理容易引起噪声过估计，从而导致语音信息难以提取的问题，引入帧-频动态平滑因子调节机制。以平滑功率谱密度和噪声功率谱密度的最小均方差为依据，对含噪语音的功率谱实现动态平滑处理。针对信噪比过低，噪声去除不彻底的问题，提出一种面向弱语音分量保护的噪声存在概率检测机制。根据2k～4kHz频率范围内，噪声与弱语音能量分布的统计特性差别，对去噪后的信号再进行噪声检测，并消除存在的残余噪声。对比实验结果表明：当输入语音信噪比在[-5，10]dB范围时，本文算法与IMCRA算法相比，分段信噪比提高约3dB，分段误差降低约0.3，对数谱距离降低约0.2。特别当语音信噪比为-5dB时，本文算法仍然能将分段信噪比提高到-2.7995dB，表明算法对超低信噪比含噪语音有较强的去噪能力。本文算法在郑煤机最新研发的综采工作面对讲系统中实现了低功耗部署，芯片功耗约16.5mW～66mW；处理32ms帧长的语音帧耗时约16ms，达到实时性要求。

1综采工作面非平稳噪声去除算法架构
1.1去噪算法架构
2面向弱语音分量保护的噪声存在概率检测机制
2.1 面向弱语音分量保护的噪声存在概率检测机制
3基于非平稳噪声的先验信噪比估计
3.1 基于M＿TSNR的先验信噪比估计
4基于非平稳噪声的帧-频动态平滑因子
5实验与结果分析
5.1 先验信噪比估计对比实验
5.2平滑周期图对比实验
5.3 去噪性能对比实验
5.4 实验结果与分析
5.5 去噪算法部署
6结论

杨艺,谭晓,常亚军,等.综采工作面对讲系统非平稳噪声低功耗去噪方法研究[J/OL].煤炭学报,1-17[2024-12-18].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0796.