Page 63 - 《应用声学》2022年第3期
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第 41 卷 第 3 期              张巧花等: 圆形阵列无线传感器的鸟鸣声检测方法                                           385


                                                               3 s,鸣声采样频率为 44.1 kHz,采样精度为 16 bits。
             3 数据处理与分析                                         现将鸣声分成两组,分别加入信噪比为 0 dB 和
                                                               −10 dB 的高斯白噪声以及圆形阵列无线传感器系
             3.1 实验仿真分析                                        统现场采集的暴风雨声和风浪声噪声数据,数据分

                 在暗绿绣眼纯净鸟鸣声中分别加入一定幅度                           帧长度20 ms。为了避免信号间变化过大,本文帧重
             的白噪声和实测环境噪声,模拟特定信噪比的含噪                            叠率为 50%。利用子带能量谱熵比特征检测方法对
             声鸟鸣声。选取的高信噪比纯净鸣声信号总时长                             有效鸟鸣声段进行检测,结果如图4所示。

                                    ᲚᲞܦηՂฉॎ                                       ᲚᲞܦηՂฉॎ
                      1                                            1
                   ࣨϙ  0                                        ࣨϙ  0
                    -1                                           -1
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0   1.5  2.0   2.5   3.0
                               ࣜᄇ٪ܦᲚᲞܦฉॎ SNR=0 dB                          ࣜᄇ٪ܦᲚᲞܦฉॎ SNR=-10 dB
                      2
                                                                   2
                    ࣨϙ  0                                        ࣨϙ  0
                                                                 -2
                    -2
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0   1.5  2.0   2.5   3.0
                                ߕࣜᑟ᧚៨྅උྲढ़ቫགೝ฾                                 ߕࣜᑟ᧚៨྅උྲढ़ቫགೝ฾
                                                                 1.36
                    1.35                                         1.35
                   ࣨϙ  1.30                                     ࣨϙ  1.34
                                                                 1.33
                    1.25
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0   1.5  2.0   2.5   3.0
                                       ௑ᫎ/s                                          ௑ᫎ/s
                                  (a) 0 dBᲞܦೝ฾ፇ౧                              (b) -10 dBᲞܦೝ฾ፇ౧
                                    ᲚᲞܦηՂฉॎ                                      ᲚᲞܦηՂฉॎ
                      1                                            1
                   ࣨϙ  0                                        ࣨϙ  0

                    -1                                           -1
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0
                                   եఒ᮳ᭁᲚᲞܦฉॎ                                   ե᮳๎ܦᄊᲚᲞܦฉॎ
                      1                                            1
                   ࣨϙ  0                                        ࣨϙ  0
                    -1                                           -1
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0   1.5  2.0   2.5   3.0
                                ߕࣜᑟ᧚៨྅උྲढ़ቫགೝ฾                                ߕࣜᑟ᧚៨྅උྲढ़ቫགೝ฾
                   ࣨϙ 1.5                                       ࣨϙ  1.4
                                                                  1.3
                    1.4
                    1.3                                           1.2
                       0    0.5   1.0  1.5   2.0   2.5   3.0        0    0.5   1.0   1.5  2.0   2.5   3.0
                                       ௑ᫎ/s                                         ௑ᫎ/s
                                 (c) ఒ᮳ᭁᲞܦೝ฾ፇ౧                                (d) ๒๎᮳ܦᲞܦೝ฾ፇ౧
                                              图 4  不同环境信噪比下鸣声检测结果
                                          Fig. 4 The detection results in different SNR


                 在 −10 dB 的噪声条件下,时域上鸟鸣声信                       实验比较,其中准确率计算方式如下:
             号已完全被噪声淹没,但算法利用动态双门限方                                            总帧数 − 误判帧数
                                                                     准确率 =                      × 100%,   (7)
             法依然能检测出三段鸣声信号起止点,证明该算                                                 总帧数
             法对低信噪比条件下鸟鸣声端点检测有较好的                              式 (7) 中,误判帧数包括噪声帧检测为鸣声帧和鸣
             效果。                                               声帧检测为噪声帧。对随机样本数据进行检测然后
                 针对上述不同环境噪声下的检测概率进行了                           取平均值,得到的检测准确率如表1所示。
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