數字語(yǔ)音驅鳥(niǎo)器陣列聲場(chǎng)聚焦系統設計

　　引言

　　鳥(niǎo)類(lèi)在人類(lèi)生存環(huán)境的生態(tài)平衡中起著(zhù)重要的作用，人類(lèi)采取各種措施并制定法規對其進(jìn)行保護，但是迅速增加的動(dòng)物數量對農業(yè)生產(chǎn)形成嚴重危害，造成了農產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的下降。據不完全統計，全國98%以上的果園遭受過(guò)鳥(niǎo)害，每年造成的直接經(jīng)濟損失高達7億元之巨。

　　近年來(lái)，針對鳥(niǎo)害問(wèn)題，國內外研究了一些驅趕害鳥(niǎo)的方法，主要是聲音驅趕及形象驅趕。其中利用仿生學(xué)原理，采用一系列富有生物學(xué)意義的聲音，如猛禽的叫聲，鳥(niǎo)類(lèi)遇難或報警叫聲為控制手段的語(yǔ)音驅鳥(niǎo)裝置，驅趕效果很好。本文采用數字語(yǔ)音驅鳥(niǎo)器陣列，通過(guò)波束形成方法實(shí)現聲場(chǎng)聚焦，將驅趕聲音鏈聲場(chǎng)控制在期望區域，以達到良好驅鳥(niǎo)效果。

　　聲場(chǎng)聚焦原理

　　目前，聲場(chǎng)聚焦主要采用時(shí)間延遲(TD)和最大控制增益(MCG)兩種方法實(shí)現。TD方法根據各揚聲器單元到目標點(diǎn)處距離的差異所引入的時(shí)延差來(lái)調整各單元發(fā)射信號的相位，使目標點(diǎn)處的所有接收信號同相疊加以得到最大的聲壓強度，如圖1所示。MCG方法不僅考慮到所有接收信號的時(shí)延差異，還考慮到其幅度衰落差異，通過(guò)調整陣元發(fā)射信號的幅度和相位，以實(shí)現目標點(diǎn)處的聲場(chǎng)聚焦。

　　數字語(yǔ)音驅鳥(niǎo)器陣列系統設計

　　為了有效驅趕果園中的害鳥(niǎo)，設計了6路驅鳥(niǎo)器陣列系統。該系統對語(yǔ)音數字信號相位調整，進(jìn)行加權處理。再經(jīng)過(guò)數模轉換，通過(guò)功率放大器驅動(dòng)多路揚聲器輸出。

　　圖2為數字語(yǔ)音驅鳥(niǎo)器陣列系統框圖?，F場(chǎng)中央控制器獲取入侵害鳥(niǎo)的位置信息后，根據驅鳥(niǎo)器陣列揚聲器布置位置信息計算出聲音鏈的加權值，并通過(guò)串行總線(xiàn)將加權值信息傳送給微控制器，由微控制器給出驅趕聲音鏈的播放策略，調整陣列信號的相位，通過(guò)控制地址發(fā)生器和功放開(kāi)關(guān)，將預先存儲的數字聲音鏈經(jīng)DAC轉換后進(jìn)行播放，達到聲場(chǎng)聚焦的目的。