【摘要】：無線傳感網(wǎng)技術(shù)的日漸成熟為基于無線傳感的聲源定位方法提供了巨大的發(fā)展空間和廣泛的應(yīng)用場景,如安防預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測、智慧城市等。在一些特定的應(yīng)用場景中,比起定位精度,聲源定位方法的魯棒性更受關(guān)注。因此,本文考慮非測距方式提出一種高魯棒性聲源定位方法:基于線性規(guī)劃的序列化聲源定位算法(Sequence-Based Localization with Linear Programming,LPSBL)。另外,本文還基于現(xiàn)有可移動設(shè)備設(shè)計并實現(xiàn)一個聲源定位測試系統(tǒng),用于在真實環(huán)境下檢驗LPSBL定位算法的性能。LPSBL定位算法利用聲源信號到達(dá)各個節(jié)點的先后順序關(guān)系構(gòu)建約束條件,從而轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃的形式來估算聲源的位置。LPSBL定位算法還利用凸優(yōu)化中的松弛量思想來解決由節(jié)點到達(dá)時間點(Time of Arrival,TOA)測量誤差導(dǎo)致定位失敗的問題,從而增強(qiáng)算法的魯棒性�；诂F(xiàn)有可移動設(shè)備的聲源定位測試系統(tǒng)利用WLAN下的精確時間協(xié)議(Precise Time Protocol,PTP)對可移動設(shè)備進(jìn)行粗粒度時間同步,并添加統(tǒng)計學(xué)方法來保證時間同步的穩(wěn)定性。本文還設(shè)計了一種移動方差方法用于偵測來自聲源的第一個到達(dá)信號采樣點,并通過線性插值方法獲取聲源信號達(dá)到可移動設(shè)備的TOA。最后,聲源定位系統(tǒng)將各個節(jié)點的TOA數(shù)據(jù)輸入LPSBL定位算法進(jìn)行聲源位置的估算。本文通過仿真實驗和實測實驗對LPSBL定位算法的定位性能進(jìn)行了驗證,并引入SBL定位算法來進(jìn)行對比。實驗結(jié)果表明,LPSBL定位算法在節(jié)點位置誤差、節(jié)點TOA測量誤差等系輸入誤差存在的情況下,仍能有效地對聲源進(jìn)行定位。這表明LPSBL定位算法在提供令人滿意的定位精度的同時,保持了極高的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 典型多跳無線傳感網(wǎng)的結(jié)構(gòu)Fig. 1.1 Typical architecture of a multi-hop wireless sensor network傳感網(wǎng)的優(yōu)勢主要有以下幾點：（1）無線傳感網(wǎng)具有的自組織特性需要其他硬件基礎(chǔ)設(shè)施的支持；（2）網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以被隨機(jī)部署[1]

圖 1.2 無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用場景Fig. 1.2 Applications of wireless sensor networks因為應(yīng)用前景的廣闊，無線傳感網(wǎng)一直是計算機(jī)學(xué)科網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的多科研工作者都在對無線傳感網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究。作為一門復(fù)雜的交叉針對無線傳感網(wǎng)的研究主要分為以下五個方向：

圖 2.1 無線傳感網(wǎng)聲源定位系統(tǒng)模型ig. 2.1 The model of sound source localization system based on wireless sensor netwo于無線傳感網(wǎng)的聲源定位方案大多基于無線聲學(xué)傳感網(wǎng)來實現(xiàn)，圖 2.1 展感網(wǎng)聲源定位系統(tǒng)的模型。其中，小圓圈表示帶有麥克風(fēng)的傳感器節(jié)點，標(biāo)表示聲源，以揚聲器圖標(biāo)為圓心的圓形陰影區(qū)域表示可感知聲源發(fā)出的

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本文編號：2792422