基于Zynq和蜜蜂进化遗传算法的声源实时定向系统.pdfVIP

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。