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多基声无源定位技术研究

作　者: 于豪光
导　师: 王洪源
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 传感器声源定位时延估计 AVR单片机
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 110次
引　用: 3次
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内容摘要

多基声无源定位技术是声源定位技术中的一种,声源定位分为有源定位和无源定位两大类。有源定位即探测器发出一定频率的电信号,经发射声阵转换成声信号在空间传输,碰到目标返回又由接收声阵把声信号转换成电信号,然后放大、分析处理。无源定位只能接收目标自发辐射的声信号,和有源定位相比具有隐蔽性好,探测器功率小等优点。多基声无源定位技术是利用多个基站(传感器)协同工作的一种声无源定位技术。它使用的探测器是基站或传感器,由于单个基站(传感器)无法确定声源信号的位置,而多个基站(传感器)能够协同工作,根据接收的声音信息,确定声源信号的位置。多基声无源定位算法有多种,首先文章对这几种算法做了简单的介绍和比较。其中基于时延估计的定位方法精度高,应用广,是本文研究的重点。基于时延估计的定位方法由时延估计和声源定位两部分组成。对于时延估计在充虑环境噪声情况下提出了一种改进的互功率谱相位时延估计方法,计算机仿真表明这种改进后的时延估计具有更好的抗噪声和抗混响性能。在声源定位算法中,推导出二维平面和三维空间下无源定位的算法公式,讨论了二维平面定位精度与传感器几何位置的关系,并对三维空间时差定位精度进行了分析,最后提出了一些消除时差定位模糊的方法。结合对二维平面时差定位算法的研究,文章最后给出了一个实际的二维平面单声源定位系统,用硬件实现来验证算法可行性和技术性能。系统利用多个声音传感器和AVR单片机实现区域内的声源定位。实验结果表明,系统计算速度快,运算量少,误差小,能够比较精确的完成对于单声源的定位。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-15
  1.1 研究背景  11
  1.2 声无源定位系统的概述  11-14
  1.3 论文的主要工作  14-15
第2章声无源定位算法对比分析  15-28
  2.1 基于最大输出功率的可控波束的定位算法  15-16
  2.2 基于DOA 估计的定位算法  16-21
    2.2.1 延迟-相加法  16-17
    2.2.2 MUSIC 算法  17-21
  2.3 基于子空间技术的定位算法  21-24
  2.4 基于到达时间差的定位算法  24-25
  2.5 语音增强概述  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章时延估计方法  28-43
  3.1 传统时延估计方法简介  28-36
    3.1.1 最大似然估计法  28-33
    3.1.2 最小均方自适应滤波时延估计法(LMS)  33-36
  3.2 改进的互功率谱相位的时延估计法  36-42
    3.2.1 模型建立  36-37
    3.2.2 互功率谱相位的时延估计法(CSP)  37-38
    3.2.3 改进的互功率谱相位(M-CSP)方法  38-40
    3.2.4 仿真与讨论  40-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章 TDOA 定位算法  43-61
  4.1 定位算法中非线性方程组求解方法  43-46
    4.1.1 Taylor 级数展开法  43-45
    4.1.2 Chan 算法  45-46
  4.2 双曲线(面)定位方法的描述  46-50
  4.3 二维平面时差定位及精度分析  50-55
    4.3.1 定位方法  50-52
    4.3.2 定位精度分析  52-55
  4.4 三维空间时差定位及精度分析  55-60
    4.4.1 定位方法  55-57
    4.4.2 定位精度分析  57-59
    4.4.3 定位模糊消除  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第5章一个实际的声无源定位系统  61-68
  5.1 定位系统介绍  61-66
    5.1.1 定位系统流程图  61
    5.1.2 AVR 单片机程序设计  61-63
    5.1.3 系统硬件设计  63-66
  5.2 定位系统实现过程  66-67
  5.3 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74

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