基于双感知节点的无线传感网声源定位研究

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计算机技术的高速发展给无线传感网中的声源定位问题提供了广泛的发展空间和应用场景,声源定位可应用于包括视频会议中对演讲者进行定位;对爆炸源的位置进行估计;枪声定位等场合。然而,在环境中存在混响时,现存的大部分定位技术都具有计算能力低、高系统成本和定位精度低的缺点。针对这些方法的缺点,本文提出了四种基于双感知节点的无线传感网声源定位方法。本文首先提出了两种基于双麦克风节点的陆上无线传感网声源定位方法,随后,对水声网络进行了研究,将这两种方法进行扩展与优化,并提出了两种基于双水听器的误差容忍水声网络声源定位方法。本文提出的所有定位方法都利用配有双麦克风或双水听器的传感器节点,取消了系统对节点间全局时间同步的需求;各定位方法使用TDOA的符号将定位问题转化为了平面切割问题和半平面交问题,弱化了对GCC算法的要求,进而降低系统对硬件的要求;另外,使用概率方法进行二进制信息的判定,减小了定位过程中可能出现的不确定因素带来的定位误差。在缩小未知点范围的前提下,最后取加权概率的峰值或者Monte Carlo算法对声源进行定位。本文在多种条件下对这几种方法进行了仿真实验,以验证它们的定位性能,同时,还与基于SO-TDOA的定位方法及传统的基于双曲线相交的TDOA定位方法进行了比较。实验结果表明,这些方法在角度误差、量测误差和位置误差存在时,能对声源进行定位,并具有很好的鲁棒性;在存在误差时,提出的几种定位方法的定位性能优于基于TDOA和SO-TDOA的定位方法。
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