數(shù)字語(yǔ)音驅(qū)鳥器陣列聲場(chǎng)聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引言

　　鳥類在人類生存環(huán)境的生態(tài)平衡中起著重要的作用，人類采取各種措施并制定法規(guī)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，但是迅速增加的動(dòng)物數(shù)量對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形成嚴(yán)重危害，造成了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的下降。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)98%以上的果園遭受過(guò)鳥害，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7億元之巨。

　　近年來(lái)，針對(duì)鳥害問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究了一些驅(qū)趕害鳥的方法，主要是聲音驅(qū)趕及形象驅(qū)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，鳥類遇難或報(bào)警叫聲為控制手段的語(yǔ)音驅(qū)鳥裝置，驅(qū)趕效果很好。本文采用數(shù)字語(yǔ)音驅(qū)鳥器陣列，通過(guò)波束形成方法實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)聚焦，將驅(qū)趕聲音鏈聲場(chǎng)控制在期望區(qū)域，以達(dá)到良好驅(qū)鳥效果。

　　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(xiàn)。TD方法根據(jù)各揚(yáng)聲器單元到目標(biāo)點(diǎn)處距離的差異所引入的時(shí)延差來(lái)調(diào)整各單元發(fā)射信號(hào)的相位，使目標(biāo)點(diǎn)處的所有接收信號(hào)同相疊加以得到最大的聲壓強(qiáng)度，如圖1所示。MCG方法不僅考慮到所有接收信號(hào)的時(shí)延差異，還考慮到其幅度衰落差異，通過(guò)調(diào)整陣元發(fā)射信號(hào)的幅度和相位，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)處的聲場(chǎng)聚焦。

　　數(shù)字語(yǔ)音驅(qū)鳥器陣列系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　為了有效驅(qū)趕果園中的害鳥，設(shè)計(jì)了6路驅(qū)鳥器陣列系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)相位調(diào)整，進(jìn)行加權(quán)處理。再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)多路揚(yáng)聲器輸出。

　　圖2為數(shù)字語(yǔ)音驅(qū)鳥器陣列系統(tǒng)框圖。現(xiàn)場(chǎng)中央控制器獲取入侵害鳥的位置信息后，根據(jù)驅(qū)鳥器陣列揚(yáng)聲器布置位置信息計(jì)算出聲音鏈的加權(quán)值，并通過(guò)串行總線將加權(quán)值信息傳送給微控制器，由微控制器給出驅(qū)趕聲音鏈的播放策略，調(diào)整陣列信號(hào)的相位，通過(guò)控制地址發(fā)生器和功放開關(guān)，將預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)字聲音鏈經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換后進(jìn)行播放，達(dá)到聲場(chǎng)聚焦的目的。