声定位系统中信标信号识别算法研究

发布时间：2017-05-10 03:08

  本文关键词：声定位系统中信标信号识别算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器节点定位技术在军事以及人民日常生活中有广泛的应用。针对于爆炸试验场中,随机分布的大量冲击波传感器节点的快速、准确定位,传统的定位方式在精度或者成本上无法满足要求,因此提出了基于TDOA测距算法,通过声信号对传感器节点进行定位的一套系统。论文的研究重点是该套定位系统的信标信号识别算法研究。论文分析了环境因素,包括温度、大气压强及水蒸气的分压强、风速、回声对定位精度的影响,并给出了不同高度风速的等效模型以及测量风速的方法。同时分析了扬声器的特性,并根据定位系统信标个数少的特点给出了信标编码信号模型。利用基于信息熵的加权能量端点检测算法结合K-均值聚类门限估计算法对编码信号进行了初步的分离,通过实验证明该方法能在低信噪比的情况下准确的分离信号。采用连续小波变换对分离的信号进行时频分析,来识别编码信号。同时结合模糊C-均值聚类和傅里叶变换准确的对混叠信号进行识别。根据信号的特征对信号的起始点进行了估计,并利用相位差法对估计的编码信号起始点进行了矫正。论文提出了在声定位系统中的信标信号识别算法,经过验证,在采样频率为100KHz的情况下,矫正后的信号起始点位置与实际的起始点位置的误差小于2个采样点。可以满足工程需求,有很好的工程意义和实用价值。
【关键词】：声定位 信息熵 连续小波变换 FCM
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 课题的研究历史与研究现状10-13
• 1.3 本文的主要研究工作13-15
• 2 信标信号编码模型设计与定位精度影响因素分析15-27
• 2.1 声定位系统结构及定位原理简介15-16
• 2.1.1 声定位系统结构15-16
• 2.1.2 声定位系统定位原理16
• 2.2 环境因素对定位精度的影响分析及处理办法16-23
• 2.2.1 温度、大气压强及水蒸气的分压强对定位精度的影响分析16-17
• 2.2.2 风速对定位精度的影响分析17-22
• 2.2.3 风速的测量方法22-23
• 2.3 回声引起的定位偏差分析与处理办法23-24
• 2.4 信号编码模型研究24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 信号端点检测算法研究27-35
• 3.1 端点检测常用方法比较分析27-28
• 3.2 基于信息熵的短时能量加权端点检测算法28-30
• 3.2.1 短时平均能量检测算法28-29
• 3.2.2 加权短时能量端点检测算法29-30
• 3.3 门限估计算法30-32
• 3.3.1 K-均值聚类门限估计法31-32
• 3.4 实验结果及讨论32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 信标信号识别算法研究35-50
• 4.1 小波变换与常用几种信号识别算法对比分析35-37
• 4.2 小波变换的原理37-40
• 4.2.1 连续小波变换37-39
• 4.2.2 离散小波变换39-40
• 4.3 模糊C-均值聚类算法原理40-43
• 4.4 信号识别算法原理43-49
• 4.4.1 信号识别原理43-45
• 4.4.2 混叠信号识别与分离45-49
• 4.4.3 信号识别算法流程49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 信号起始点估计与矫正50-59
• 5.1 信号起始点初步估计的原理50-53
• 5.2 信号起始点的矫正方法53-54
• 5.3 实验数据54-58
• 5.4 本章小结58-59
• 6 结论与展望59-61
• 6.1 论文工作总结59
• 6.2 存在的问题及今后的发展方向59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果65-66
• 致谢66-67

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本文编号：353868