面向聲陣列網(wǎng)絡的節(jié)點自定位算法研究.pdf

1、聲陣列網(wǎng)絡,是由日益發(fā)展的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)同聲陣列技術(shù)相融合,而出現(xiàn)的高性能網(wǎng)絡化聲信號處理模型。聲陣列節(jié)點的位置和朝向信息是進行數(shù)據(jù)融合和網(wǎng)絡管理的基礎。自定位技術(shù)是聲陣列網(wǎng)絡的關(guān)鍵支撐技術(shù)和研究熱點之一。
　　 本文在研究無線傳感器網(wǎng)絡常用定位技術(shù)和聲陣列網(wǎng)絡工作特點的基礎上:1,提出了基于移動信標和DOA(Direction of Arrival,波達方向)的聲陣列網(wǎng)絡自定位機制;2,提出了基于目標聲源和DOA的聲陣列網(wǎng)

2、絡自定位機制;3,對所提方法進行了仿真分析和實驗驗證。
　　 基于移動信標和DOA的自定位機制分為三個算法:基本最大似然估計BML(Basic Maximum Likelihood estimator)、具有聲信號傳播延時補償功能的最大似然估計PCML(Propagation Compensated Maximum Likelihood estimator)和基于二次計算的輕量級最大似然估計RML(Recalculation M

3、aximumLikelihood estimator)。采用移動信標進行自定位,可以顯著提高信標節(jié)點的重復利用率,有效降低所需的設備或人工成本。在深入分析聲信號傳播延時誘導誤差和BML的基礎上,本文給出了具有完備理論分析的PCML和在工程上更為實用的經(jīng)驗算法RML。本文詳細分析了信標節(jié)點移動速度、DOA誤差和節(jié)點感知半徑等關(guān)鍵因素對以上三種算法的精度和計算復雜度等方面的影響。
　　 基于目標聲源和DOA的自定位機制首先利用最小二

4、乘和擴展卡爾曼濾波等方法,獲取目標的位置或軌跡。之后,未知節(jié)點將目標聲源作為信標(即偽信標),利用BML、PCML和RML等方法實現(xiàn)自定位。該機制主要面向以下問題:1,網(wǎng)絡初始化過程中,由于信標信息不足,部分節(jié)點無法實現(xiàn)有效的自定位;2,在網(wǎng)絡工作過程中,由于外界干擾,某些節(jié)點的位置或朝向信息發(fā)生了變化,需要重新進行自定位。本文詳細分析了DOA誤差、正常節(jié)點的比例和目標聲源移動速度等關(guān)鍵因素對自定位效果的影響。
　　 除了理論和