數字語音驅鳥器陣列聲場聚焦系統設計

　　引言

　　鳥類在人類生存環境的生態平衡中起著重要的作用，人類采取各種措施并制定法規對其進行保護，但是迅速增加的動物數量對農業生產形成嚴重危害，造成了農產品產量和質量的下降。據不完全統計，全國98%以上的果園遭受過鳥害，每年造成的直接經濟損失高達7億元之巨。

　　近年來，針對鳥害問題，國內外研究了一些驅趕害鳥的方法，主要是聲音驅趕及形象驅趕。其中利用仿生學原理，采用一系列富有生物學意義的聲音，如猛禽的叫聲，鳥類遇難或報警叫聲為控制手段的語音驅鳥裝置，驅趕效果很好。本文采用數字語音驅鳥器陣列，通過波束形成方法實現聲場聚焦，將驅趕聲音鏈聲場控制在期望區域，以達到良好驅鳥效果。

　　聲場聚焦原理

　　目前，聲場聚焦主要采用時間延遲(TD)和最大控制增益(MCG)兩種方法實現。TD方法根據各揚聲器單元到目標點處距離的差異所引入的時延差來調整各單元發射信號的相位，使目標點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延差異，還考慮到其幅度衰落差異，通過調整陣元發射信號的幅度和相位，以實現目標點處的聲場聚焦。

　　數字語音驅鳥器陣列系統設計

　　為了有效驅趕果園中的害鳥，設計了6路驅鳥器陣列系統。該系統對語音數字信號相位調整，進行加權處理。再經過數模轉換，通過功率放大器驅動多路揚聲器輸出。

　　圖2為數字語音驅鳥器陣列系統框圖。現場中央控制器獲取入侵害鳥的位置信息后，根據驅鳥器陣列揚聲器布置位置信息計算出聲音鏈的加權值，并通過串行總線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，通過控制地址發生器和功放開關，將預先存儲的數字聲音鏈經DAC轉換后進行播放，達到聲場聚焦的目的。