基于混合感知的城市噪声监测系统研究

发布时间：2021-11-18 09:06

　　噪声污染是一种新兴的、具有挑战性的城市环境问题,它以多种方式影响着居民的身心健康。日益严重的噪声污染和居民对良好生活环境的不懈追求成为当今城市发展之中无法忽视的重要矛盾之一。如何对城市声环境展开及时、全面、精准的监测管理成为亟待解决的一个重要问题。基于现有研究,本文设计了一种覆盖广、精度高、且高效节能的基于混合感知的噪声监测系统,其核心思想是结合无线传感网和群智感知技术进行的噪声监测。这种混合感知模式,既考虑到固定部署的无线传感节点监测较为稳定、采集数据精准的优势,又利用了移动群智感知模式布设灵活、可感知范围广的特点,结合两者的优势相互协作,以便完成大规模的感知任务。为了提高混合感知监测系统的准确性,降低时间和能耗代价,本文从三个方面优化了系统。首先,由于手机监测无法和标准声级计具有相同的性能,我们提出一种基于几何平均回归的在线分布式校准方法来校正智能手机的采集数据,从而使其更加精确。其次,手机在采集数据时会受到用户行为的影响,据此论文提出通过识别用户运动状态来优化数据采集系统,降低采集数据的测量误差。本文还提出针对移动端采集流程的优化方案,目的是降低手机执行采集任务的系统能耗。最后,... 

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

专业声级计及其使用工况

基于混合感知的城市噪声监测系统研究82.1.2计权网络环境噪声评价指标包含有主观及客观两类。常用的客观评价指标是线性声压级。所谓主观评价指标是能反映人耳听觉感受的评价量，计权声压级便是对客观物理量进行计权修正所得的主观评价量。由于人耳对不同频率声音的敏感程度不相同，不同频率但声压级相同的声音给人的主观感受是不一样的[37]。考虑到声音的这一特点，研究人员提出计权声级的概念。利用人耳在不同频率下的主观感受对不同频程的声压级进行加权修正，并计算各个频程修正声压级叠加后的总声压级，将其定义为计权声压级，即计权声级[38]。根据不同的应用场景，又划分有A、B、C三种计权网络。对于连续的稳态噪声，A声级能较好地反映人耳的主观感觉[39,40]。2.2LoRa无线通信技术2.2.1LoRa技术概述图2.1LPWAN、ZigBee、LTE技术性能对比Figure2.1LPWAN,ZigBee,LTEtechnologyperformancecomparisonLoRa（LongRangeRadio）是由Semtech公司专门针对远距离、低速率、低功耗的通信场景而设计的物理层通信技术[41]。其特点包括：更远的传输距离，空旷场景下传输距离在10km以上；更大的接收灵敏度，SX1278终端芯片接收灵敏度最大可达-148dBm，可应用在远距离传输及可靠性要求极高的场合；更多样的安全机制，支持源头认证、完整性和MAC架构重发保护，可对应用载荷实现端到端加密。

基于混合感知的城市噪声监测系统研究102.2.2LoRaWAN网络协议LoRaWAN是LoRa联盟制定的标准化LPWAN协议，该协议规定了LoRa网络通信协议和系统体系结构。LoRaWAN的协议架构如图2.2所示。协议对于网络节点的电池寿命、网络节点容量、服务质量、安全性以及网络应用的多样性都具有最大影响[44]。ApplicationLoRaMACClassA(Baseline)ClassB(Baseline)ClassC(Continuous)LoRaModulationRegionalISMbandEU868EU433US915AS430—图2.2LoRaWAN协议结构Figure2.2LoRaWANProtocolArchitecture如图2.3所示，LoRaWAN通信系统主要包括：LoRa终端节点、LoRa网关、云服务器、移动应用。LoRaWAN网络采用星形结构，该结构下LoRa终端需要与LoRa网关进行通信，通过LoRa网关将终端设备和远程服务器进行连接[45]。LoRa终端节点可以经过一跳或多跳连接到LoRa网关，而网关与服务器之间使用以太网进行连接[46]。图2.3LoRaWAN网络结构Figure2.3LoRaWANNetworkArchitectureLoRa终端节点处于星型网络系统的底层，负责采集传感信息或执行网关传来的控制命令。可根据不同的应用场景，添加相应的模块。通常使用的模块包括：传感模块、LoRa通信模块、电源模块及微处理器模块。当LoRa终端运行在LoRaWAN网络协议之上时，终端根据不同的工作场景可选择不同的工作模式。譬如ClassA模式功耗最低，终端于数据包发送完成后只

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]发动机及车辆声品质主观评价及道路交通噪声预测与控制[D]. 王养军.天津大学 2007

硕士论文
[1]基于群智感知的噪声地图平台的研究与实现[D]. 霍志强.中国地质大学(北京) 2016
[2]基于三轴加速度传感器跌倒检测方法的研究[D]. 李飞龙.电子科技大学 2015
[3]基于前向纠错码（FEC）的无线数据传输的研究[D]. 温晓楠.浙江大学 2005



本文编号：3502618