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基于Zynq和蜜蜂进化遗传算法的声源实时定向系统
摘要:针对声源定向系统利用多重信号分类(MUSIC)算法测向时存在精准度高,但实时性偏低的问
题,基于Zynq平台和蜜蜂进化遗传算法(BEGA),设计了一款软硬件协同工作的声源实时定向系
统。系统利用MEMS麦克风均匀圆阵和Zynq采集和传输声源数据,并引入BEGA提升MUSIC算法
搜索谱峰的速度。实验表明,硬件平台具有不掉帧、延迟低的优良性能,同时数据处理单元利用
BEGA大幅缩短了谱峰搜索的时间,并且具备精准的定向性能。因此,该系统满足实时性要求,也
保留了MUSIC算法精准度高的优点。
关键词:声源定向;MUSIC;Zynq;蜜蜂进化;MEMS
Real⁃timesoundsourceorientationsystembasedonZynqandBeeEvolutionary
GeneticAlgorithm
Abstract:Aimingattheproblemofhighaccuracybutlowreal⁃timewhenusingMultipleSignalClassif⁃
ication(MUSIC)algorithmdirectionfindinginthesoundsourceorientationsystem,areal⁃timesound
sourceorientationsystembasedonZynqplatformandBeeEvolutionaryGeneticAlgorithm(BEGA)is
designed.ThesystemusesMEMSmicrophoneuniformcirculararrayandZynqtocollectandtransmit
soundsourcedata,andintroducesBEGAtoimprovethespeedofMUSICalgorithmtosearchspectral
peaks.Experimentsshowthatthehardwareplatformhasexcellentperformanceofnoframedroppingand
lowdelay.Besides,thedataprocessingunitusesBEGAtogreatlyshortenthetimeofspectralpeak
search,andhasaccurateorientationperformance.Therefore,thesystemmeetstherequirementsofreal⁃
timeandretainstheadvantagesofhighaccuracyofmusicalgorithm.
Keywords:soundsourceorientation;MultipleSignalClassification;Zynq;beeevolutionary;MEMS
现如今,声源定向技术在会议展览、医疗诊断MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)麦克风
等诸多行业发挥着巨大的作用。由于声源定向技具有良好的抗噪性能以及对温度、湿度、振动等
术本身具有精度和速度难以兼顾的难点,所以声源环境因素不敏感的优点,能够更高效地采集声源数
[1-2]
定向技术的后续发展除了要关注定向技术本身的据。Zynq平台的可编程逻辑(ProgrammableLogic,
精准度以外,还需对定向系统的实时性能提出更高PL)具备并行处理数据的优势,能够确保声源数据被
的要求。高速地接收并存储,且不易丢失。Zynq平台的可编
收稿日期:2022-08-07程系统(ProgrammableSystem,PS)则可以借助TCP通
陆智辉,等基于Zynq和蜜蜂进化遗传算法的声源实时定向系统
信速率高的优势完成数据的实时传输。与存储。数据传输由PS通过TCP完成。
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