基于多種傳感器的室內(nèi)定位技術(shù)已發(fā)展成熟,為室內(nèi)位置服務(wù)提供用戶(hù)位置信息。這些應(yīng)用的發(fā)展建立在室內(nèi)地圖已知的基礎(chǔ)上,對(duì)于室內(nèi)幾何結(jié)構(gòu)未知的情況,可以通過(guò)基于聲學(xué)脈沖響應(yīng)（Acoustic Impulse Responses,AIRs）的麥克風(fēng)陣列室內(nèi)幾何重構(gòu)技術(shù)得到室內(nèi)地圖。針對(duì)室內(nèi)環(huán)境下噪聲及混響干擾造成AIRs的波達(dá)時(shí)間（Time of Arrival,TOA）模糊,導(dǎo)致現(xiàn)有麥克風(fēng)陣列室內(nèi)幾何重構(gòu)技術(shù)存在的測(cè)量繁瑣、高計(jì)算復(fù)雜度等缺點(diǎn),本文提出一種基于橢圓約束模型完成反射面估計(jì)的室內(nèi)幾何重構(gòu)技術(shù)。該技術(shù)基于到達(dá)時(shí)間差（Time Difference of Arrival,TDOA）迭代估計(jì)聲源位置并計(jì)算準(zhǔn)確的各階反射TOAs;隨后基于聲收發(fā)設(shè)備與一階反射TOA關(guān)于反射面的橢圓約束關(guān)系,結(jié)合可信度判斷與改進(jìn)霍夫變換算法,篩選可信低階TOAs以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)反射面的二維位置估計(jì)。論文完成的工作包括:（1）針對(duì)混響環(huán)境下難以從AIRs中檢測(cè)提取多徑TOAs的問(wèn)題,使用具有一定抗干擾能力的指數(shù)正弦掃頻信號(hào)（Exponentially-swept Sine Signal,ESS）,使用包絡(luò)減去擬合曲... 

【文章來(lái)源】：桂林電子科技大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

一階多徑反射示意圖§2.2.2TOA′s

一體的設(shè)備，則只能依靠收發(fā)設(shè)備自身攜帶的其它傳感器進(jìn)行位姿估計(jì)，或者前后狀態(tài)下與反射面的幾何約束關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的位置跟蹤與反射面估計(jì)。如圖2-4（a）所示，一個(gè)搭載聲收發(fā)一體設(shè)備的機(jī)器人從前一狀態(tài)rn-1 移動(dòng)了vn步態(tài)到達(dá)rn。根據(jù)鏡像源模型，其關(guān)于4個(gè)反射面的一階鏡像聲源必與vn 存在等腰梯形的幾何約束關(guān)系，反射面為該等腰梯形的中垂線。因此，根據(jù)圖2-4（a）描述的等腰梯形幾何約束，可以找到機(jī)器人前后步態(tài)rn-1 和rn 時(shí)AIRs中與對(duì)應(yīng)的反射面相匹配的一階反射時(shí)間tn-1,i 和tn,i 的組合 ，完成AIRs中關(guān)于同一反射面的一階反射TOA挑選。上步可確定各步態(tài)到各墻體的距離，但僅僅一步移動(dòng)時(shí)可能存在兩個(gè)候選的反射面估計(jì)。如圖2-4（b）所示，在兩步移動(dòng)情況下能夠確定唯一的反射面位置，因此兩步移動(dòng)測(cè)量即可確定一個(gè)反射面位置。對(duì)于整個(gè)房間的幾何重構(gòu)通常需要多步測(cè)量

分步完成的室內(nèi)幾何重構(gòu)技術(shù)常需要常分為聲源定位與反射面估計(jì)兩步。通常根據(jù)采用的收發(fā)設(shè)備、測(cè)量方式、測(cè)量數(shù)值，組合不同的聲源定位和反射面估計(jì)方法，完成室內(nèi)幾何重構(gòu)。對(duì)于不同的收發(fā)設(shè)備的常用聲源定位算法見(jiàn)圖2-5�；谝浑A鏡像源模型的反射面估計(jì)方法見(jiàn)圖2-7。圖2-5基于不同收發(fā)設(shè)備的源定位方法一、聲源定位常用技術(shù)圖2-6列出了三種常見(jiàn)的聲源定位算法的示意圖，其中使用最為廣泛的是TOA發(fā)和TDOA法。對(duì)于已知麥克風(fēng)位置的( ), , 1, 2, 3Tx y ii iir =三點(diǎn)，測(cè)得其到聲源距離分別為d1、d2、d3。（1）TOA法TOA法要求收發(fā)之間必須同步，才能得到關(guān)于直達(dá)路徑的正確時(shí)延。聲源到三個(gè)受聲點(diǎn)的距離可表示為：( ) ( )( ) ( )( ) ( )2 221 1 12 222 2 32 223 3 3s ss ss sx x y y dx x y y dx x y y d + = + = + = （2-9）形成如圖2-6（b）所示的圓形約束，解得聲源坐標(biāo)(xs,ys)為:

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3305657