面向聲陣列網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)自定位算法研究.pdf

1、聲陣列網(wǎng)絡(luò),是由日益發(fā)展的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同聲陣列技術(shù)相融合,而出現(xiàn)的高性能網(wǎng)絡(luò)化聲信號(hào)處理模型。聲陣列節(jié)點(diǎn)的位置和朝向信息是進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)。自定位技術(shù)是聲陣列網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)和研究熱點(diǎn)之一。
　　 本文在研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用定位技術(shù)和聲陣列網(wǎng)絡(luò)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上:1,提出了基于移動(dòng)信標(biāo)和DOA(Direction of Arrival,波達(dá)方向)的聲陣列網(wǎng)絡(luò)自定位機(jī)制;2,提出了基于目標(biāo)聲源和DOA的聲陣列網(wǎng)

2、絡(luò)自定位機(jī)制;3,對(duì)所提方法進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 基于移動(dòng)信標(biāo)和DOA的自定位機(jī)制分為三個(gè)算法:基本最大似然估計(jì)BML(Basic Maximum Likelihood estimator)、具有聲信號(hào)傳播延時(shí)補(bǔ)償功能的最大似然估計(jì)PCML(Propagation Compensated Maximum Likelihood estimator)和基于二次計(jì)算的輕量級(jí)最大似然估計(jì)RML(Recalculation M

3、aximumLikelihood estimator)。采用移動(dòng)信標(biāo)進(jìn)行自定位,可以顯著提高信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的重復(fù)利用率,有效降低所需的設(shè)備或人工成本。在深入分析聲信號(hào)傳播延時(shí)誘導(dǎo)誤差和BML的基礎(chǔ)上,本文給出了具有完備理論分析的PCML和在工程上更為實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)算法RML。本文詳細(xì)分析了信標(biāo)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度、DOA誤差和節(jié)點(diǎn)感知半徑等關(guān)鍵因素對(duì)以上三種算法的精度和計(jì)算復(fù)雜度等方面的影響。
　　 基于目標(biāo)聲源和DOA的自定位機(jī)制首先利用最小二

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