基于手機(jī)麥克風(fēng)的節(jié)點(diǎn)自定位與被動(dòng)聲源定位.pdf

1、在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，節(jié)點(diǎn)自定位和目標(biāo)定位一直都是研究的熱點(diǎn)。被動(dòng)式聲源目標(biāo)定位技術(shù)能根據(jù)非合作式被檢測(cè)目標(biāo)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)其精確定位，在軍事和民用領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。目前的主流技術(shù)還有一些不盡善之處，如專(zhuān)門(mén)定制的硬件模塊成本相對(duì)較高，續(xù)航能力有限，同步精度難以控制:以通用智能手機(jī)為硬件支持實(shí)現(xiàn)的定位技術(shù)多針對(duì)友好合作的目標(biāo)聲源;無(wú)法避免節(jié)點(diǎn)間無(wú)線(xiàn)同步到聲信號(hào)采集間的時(shí)間延遲不確定性。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出的目標(biāo)聲源TDOA定位

2、方法以通用智能手機(jī)為硬件支持，不僅適用于主動(dòng)目標(biāo)聲源，也適用于被動(dòng)目標(biāo)聲源;單一化的利用聲信號(hào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng);采用人耳可聽(tīng)聲信號(hào)，無(wú)需定制超聲波激發(fā)電路模塊等硬件平臺(tái)，使用方便且成本低廉。本文的主要工作如下:
　　首先，以抑制多徑效應(yīng)為切入點(diǎn)，考慮到常用的基于廣義互相關(guān)的時(shí)延估計(jì)方法在采用閩值法抑制多徑效應(yīng)時(shí)，閩值參數(shù)不具備自適應(yīng)性，本章提出了基于稀疏互相關(guān)的聲信號(hào)時(shí)延估計(jì)方法。該方法通過(guò)稀疏重構(gòu)出互相關(guān)向量，可以有效的抑制多徑效應(yīng)

3、的負(fù)面影響，主要用于解決chirp聲信號(hào)的TOA時(shí)延估計(jì)，以及被動(dòng)聲源目標(biāo)發(fā)出的聲信號(hào)的TDOA時(shí)延估計(jì)。從仿真結(jié)果分析表明，基于稀疏互相關(guān)的時(shí)延估計(jì)，可以有效地抑制多徑效應(yīng)，精度高，適用范圍廣。
　　其次，為了實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式聲源目標(biāo)的定位，首先需要確定隨機(jī)部署的傳感器節(jié)點(diǎn)為位置信息。鑒于經(jīng)典多維尺度定位算法在實(shí)用性和可靠性上的不足，新提出了一種基于TPSN模型的加權(quán)多維尺度(T-WMDS)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自定位算法。這種算法是服務(wù)于本

4、文提出的在智能手機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的被動(dòng)式聲源目標(biāo)定位系統(tǒng)的。本文分別在信標(biāo)個(gè)數(shù)和背景噪聲不同的節(jié)點(diǎn)自定位場(chǎng)景下，采用仿真對(duì)新算法的性能進(jìn)行分析。并且證明在噪聲方差較小時(shí)，該算法的定位精度逼近克拉美羅界(CRLB)。
　　最后，介紹了被動(dòng)聲源目標(biāo)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及其在智能手機(jī)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)靜止聲源目標(biāo)，該系統(tǒng)引入了統(tǒng)計(jì)判決和活動(dòng)性語(yǔ)音監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)延估計(jì);針對(duì)低空低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，該系統(tǒng)采用滑動(dòng)稀疏互相關(guān)的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)延估計(jì)。而后，針