学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于无线传感器网络的声源定位系统的设计与实现

作　者: 范嘉隽
导　师: 付宇卓
学　校: 上海交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 声源定位 传声器阵列 TDOA 盲源分离 延时估计
分类号: TN912.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 167次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


声源定位技术即通过声音确定声源在空间中的位置,是一项有广阔应用前景的有趣研究。声源定位技术适用范围广,同时具有无需激励,隐蔽性好,探测无损性等优点,使得其可以被广泛地应用于探测,救灾,军事等社会生产生活的各个方面。传统声源定位系统主要基于传声器阵列定位技术,其缺点在于阵列体积大,覆盖范围较小,定位精度不高。近些年来,随着微电子和通信技术的不断发展,无线传感器网络技术的定位技术逐渐兴起。与传统传声器阵列相比,体积更小易于设置,覆盖范围更大,定位精度也更高。同时整个系统的结构可以根据实际环境的不同进行调整,因此环境适应性也更强。本文提出了一种由多个探测节点组成,基于无线传感器网络的声源定位系统。该系统的节点采用四元十字阵列,在对声源进行初步定位后将结果传输到主控节点,主控节点在综合处理后对声源进行最终定位。本文系统的定位流程主要分为对声音信号的预处理,延时估计和定位三个部分。首先根据室内系统应用的实际需求,设计了适合这三个流程的算法,并对其进行了仿真。然后在ADI Blackfin 527系列DSP上对这些算法进行实现,并最终通过实验进行验证。实验表明,本文系统能够在室内条件下,对目标声源进行有效的定位,定位精度可达10cm以下。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
第一章 绪论  14-20
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 研究现状  15-18
    1.2.1 基于麦克风阵列的声源定位技术  15-16
    1.2.2 基于无线传感器网络的声源定位技术  16-18
  1.3 研究目标和主要工作  18
  1.4 本文结构  18-20
第二章 声音信号的预处理技术  20-36
  2.1 相关噪声与非相关噪声  20-21
  2.2 非相干噪声的处理  21-25
    2.2.1 窄带滤波  22-23
    2.2.2 维纳滤波  23-25
  2.3 相关噪声的处理（盲源分离）  25-31
    2.3.1 盲源分离的数学模型  25-26
    2.3.2 ICA 代价函数  26-29
    2.3.3 ICA 学习算法  29-31
  2.4 一种针对麦克风阵列的改进盲源分离算法  31-34
    2.4.1 传声器阵列的声学模型  31-32
    2.4.2 迭代神经网络  32
    2.4.3 算法流程  32-33
    2.4.4 实验结果  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第三章 延时估计和声源定位技术  36-52
  3.1 常见的声源定位技术  36-37
  3.2 延时估计技术  37-41
    3.2.1 基于广义互相关函数的延时估计算法  37-39
    3.2.2 基于最小均方自适应滤波的延时估计算法  39-40
    3.2.3 基于互功率谱相位的延时估计算法  40-41
  3.3 TDOA 定位算法  41-47
    3.3.1 角度距离定位法  41-43
    3.3.2 线性插值法  43-45
    3.3.3 球型插值法  45-47
  3.4 延时估计和定位算法实验  47-51
    3.4.1 延时估计算法实验  47-48
    3.4.2 距离角度定位算法  48-49
    3.4.3 线性插值法  49-50
    3.4.4 球型插值法  50-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章 声源定位系统的设计与实现  52-60
  4.1 声源定位系统设计概述  52-53
    4.1.1 声源定位系统流程  52-53
  4.2 声源定位系统的软件设计  53-57
    4.2.1 探测节点软件设计  53-54
    4.2.2 主控节点软件设计  54
    4.2.3 声源定位系统工作流程  54-55
    4.2.4 时钟同步协议  55-57
  4.3 声源定位系统的硬件设计  57-59
    4.3.1 探测节点阵列设计  57
    4.3.2 处理器  57
    4.3.3 Codec  57-58
    4.3.4 传输模块  58
    4.3.5 操作系统  58
    4.3.6 Blackfin 527 DSP 软件开发流程  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 声源定位系统实验  60-68
  5.1 单节点实验  60-64
    5.1.1 定位精度随运动变化的实验  60-62
    5.1.2 单节点大阵列定位实验  62-64
  5.2 多节点定位实验  64-66
  5.3 本章小结  66-68
第六章 展望与总结  68-70
  6.1 总结  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
攻读学位期间发表的学术论文  75-78
上海交通大学学位论文答辩决议书  78

相似论文

  1. 基于无线传感器网络的目标定位跟踪研究,TN929.5
  2. 弱稀疏信号欠定盲分离技术的研究,TN911.7
  3. 分频段语音盲分离方法研究,TN912.3
  4. 分布式声源定位与跟踪算法研究,TN912.3
  5. 独立分量分析的重盲分离研究及其在机械故障诊断中的应用,TH165.3
  6. 基于WSN的飞机地靶攻击训练系统的设计与应用,V216.8
  7. 基于时频分析的机械故障源盲分离方法研究,TH165.3
  8. 源信号数目未知的水声信号盲源分离算法研究,TN911.7
  9. 基于传声器阵列的三维空间声源定位系统的研究,TN912.3
  10. 基于UWB的无线定位技术研究,TN925
  11. 基于FPGA的声源定位,TN912.3
  12. 基于无线传感器网络定位技术的研究,TN95
  13. 基于盲源分离的辐射EMI噪声分析与诊断方法研究,TN911.7
  14. MIMO-OFDM信道的高效估计研究,TN919.3
  15. 无线传感器网络TDOA定位算法研究,TP212.9
  16. 移动机器人听觉导航系统中语音分离技术研究,TN912.3
  17. 短基线时差测向接收系统设计,TN974
  18. 被动声测定位系统的研究,TB52
  19. 基于移动通信的交通信息检测技术的研究,TP29-AC
  20. 航空发动机振动信号分离技术研究,V231.92
  21. 基于ZigBee的WSN定位技术研究,TP212.9

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 电声技术与设备
© 2012 www.xueweilunwen.com