發(fā)布時間：2020-08-13 19:31

【摘要】：無線傳感網(wǎng)技術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)展空間和廣泛的應用場景,如安防預警、環(huán)境監(jiān)測、智慧城市等。在一些特定的應用場景中,比起定位精度,聲源定位方法的魯棒性更受關注。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)有可移動設備設計并實現(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各個節(jié)點的先后順序關系構建約束條件,從而轉化為線性規(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)點到達時間點(Time of Arrival,TOA)測量誤差導致定位失敗的問題,從而增強算法的魯棒性�；诂F(xiàn)有可移動設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)對可移動設備進行粗粒度時間同步,并添加統(tǒng)計學方法來保證時間同步的穩(wěn)定性。本文還設計了一種移動方差方法用于偵測來自聲源的第一個到達信號采樣點,并通過線性插值方法獲取聲源信號達到可移動設備的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行了驗證,并引入SBL定位算法來進行對比。實驗結果表明,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。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 典型多跳無線傳感網(wǎng)的結構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設施的支持；（2）網(wǎng)絡中的節(jié)點可以被隨機部署[1]

圖 1.2 無線傳感網(wǎng)的應用場景Fig. 1.2 Applications of wireless sensor networks因為應用前景的廣闊，無線傳感網(wǎng)一直是計算機學科網(wǎng)絡研究領域的多科研工作者都在對無線傳感網(wǎng)技術進行研究。作為一門復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的傳感器節(jié)點，標表示聲源，以揚聲器圖標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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