数字语音驱鸟器阵列声场聚焦系统设计

　　引言

　　鸟类在人类生存环境的生态平衡中起着重要的作用，人类采取各种措施并制定法规对其进行保护，但是迅速增加的动物数量对农业生产形成严重危害，造成了农产品产量和质量的下降。据不完全统计，全国98%以上的果园遭受过鸟害，每年造成的直接经济损失高达7亿元之巨。

　　近年来，针对鸟害问题，国内外研究了一些驱赶害鸟的方法，主要是声音驱赶及形象驱赶。其中利用仿生学原理，采用一系列富有生物学意义的声音，如猛禽的叫声，鸟类遇难或报警叫声为控制手段的语音驱鸟装置，驱赶效果很好。本文采用数字语音驱鸟器阵列，通过波束形成方法实现声场聚焦，将驱赶声音链声场控制在期望区域，以达到良好驱鸟效果。

　　声场聚焦原理

　　目前，声场聚焦主要采用时间延迟(TD)和最大控制增益(MCG)两种方法实现。TD方法根据各扬声器单元到目标点处距离的差异所引入的时延差来调整各单元发射信号的相位，使目标点处的所有接收信号同相叠加以得到最大的声压强度，如图1所示。MCG方法不仅考虑到所有接收信号的时延差异，还考虑到其幅度衰落差异，通过调整阵元发射信号的幅度和相位，以实现目标点处的声场聚焦。

　　数字语音驱鸟器阵列系统设计

　　为了有效驱赶果园中的害鸟，设计了6路驱鸟器阵列系统。该系统对语音数字信号相位调整，进行加权处理。再经过数模转换，通过功率放大器驱动多路扬声器输出。

　　图2为数字语音驱鸟器阵列系统框图。现场中央控制器获取入侵害鸟的位置信息后，根据驱鸟器阵列扬声器布置位置信息计算出声音链的加权值，并通过串行总线将加权值信息传送给微控制器，由微控制器给出驱赶声音链的播放策略，调整阵列信号的相位，通过控制地址发生器和功放开关，将预先存储的数字声音链经DAC转换后进行播放，达到声场聚焦的目的。