【摘要】：無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的日漸成熟為基于無(wú)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(chǎng)景,如安防預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧城市等。在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)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(cè)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(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)聲源定位測(cè)試系統(tǒng),用于在真實(shí)環(huán)境下檢驗(yàn)LPSBL定位算法的性能。LPSBL定位算法利用聲源信號(hào)到達(dá)各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(lái)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(lái)解決由節(jié)點(diǎn)到達(dá)時(shí)間點(diǎn)(Time of Arrival,TOA)測(cè)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(dòng)設(shè)備的聲源定位測(cè)試系統(tǒng)利用WLAN下的精確時(shí)間協(xié)議(Precise Time Protocol,PTP)對(duì)可移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行粗粒度時(shí)間同步,并添加統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)保證時(shí)間同步的穩(wěn)定性。本文還設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)方差方法用于偵測(cè)來(lái)自聲源的第一個(gè)到達(dá)信號(hào)采樣點(diǎn),并通過線性插值方法獲取聲源信號(hào)達(dá)到可移動(dòng)設(shè)備的TOA。最后,聲源定位系統(tǒng)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)LPSBL定位算法的定位性能進(jìn)行了驗(yàn)證,并引入SBL定位算法來(lái)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,LPSBL定位算法在節(jié)點(diǎn)位置誤差、節(jié)點(diǎn)TOA測(cè)量誤差等系輸入誤差存在的情況下,仍能有效地對(duì)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(shí),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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 典型多跳無(wú)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(shì)主要有以下幾點(diǎn)：（1）無(wú)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(diǎn)可以被隨機(jī)部署[1]

圖 1.2 無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景Fig. 1.2 Applications of wireless sensor networks因?yàn)閼?yīng)用前景的廣闊，無(wú)線傳感網(wǎng)一直是計(jì)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(duì)無(wú)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(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)的研究主要分為以下五個(gè)方向：

圖 2.1 無(wú)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(wú)線傳感網(wǎng)的聲源定位方案大多基于無(wú)線聲學(xué)傳感網(wǎng)來(lái)實(shí)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(diǎn)，標(biāo)表示聲源，以揚(yáng)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(hào)：2792422