基于改进的高斯牛顿迭代法的声源定位及建模仿真研究

发布时间：2017-04-12 21:55

  本文关键词：基于改进的高斯牛顿迭代法的声源定位及建模仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线声音传感器在噪声抑制、语音识别、追踪目标声源等方面有着广泛应用。在日常生活中,例如枪声定位、视频会议等应用均采用了无线声音传感器的声源定位技术。本文主要对声音传感器在声源定位方面的应用进行研究。为了准确进行声源定位并研究定位结果的误差分布,本文采用了基于三角形阵列无线传感器网络(WSN)的声源定位方法,该方法使用到达时差法(Time Difference Of Arrival)对三角形阵列内部及周边一定范围内的声源进行定位,本文使用该声源定位方法对不同形状、不同规模的传感器阵列组成的声源定位系统进行了仿真建模分析,对系统中存在节点的位置误差和声音到达时刻误差时对定位精度的影响进行了分析。同时在使用高斯牛顿迭代法进行声源定位的计算过程中,由于算法进行第一次迭代的初始值的选取对最终计算结果的影响较大,若迭代初始值选取不当,会导致迭代不收敛或收敛到错误结果,影响了声源定位系统的定位准确度。针对这一问题,本文提出了一种改进的选取高斯牛顿迭代法的初始值的优化方法。通过对传感器阵列组成的系统进行区域划分的方法,在相应的区域中选取出有效的迭代计算初始值进行后续的迭代计算。采用该方法可以提高计算结果的准确度,减少计算过程中的迭代次数,并且减少了计算误差。仿真结果显示,本文提出的基于三角形无线传感器网络的声源定位系统的有效定位范围具有对称性主要位于三角形内部,并向三角形外部有一定的扩展。随着声音传感器阵列规模的扩大,有效的定位范围也随之增大。在相似阵列规模和外界误差条件下,阵列排列成正三角形时该声源定位系统具有较大的有效定位范围。仿真结果还显示,在系统中存在误差的情况下,引入的外界误差越小,定位效果越理想。声音传感器节点的位置误差对定位结果的影响要大于声音到达时刻误差对定位结果的影响。
【关键词】：无线传感器网络 声源定位 高斯牛顿迭代法 仿真建模 误差分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 声音无线传感器阵列概述11-14
• 1.2.1 声音无线传感器阵列特点11-12
• 1.2.2 无线传感器网络特点12-13
• 1.2.3 无线传感器网络应用13-14
• 1.3 本文研究内容14-16
• 第2章 声源定位方法16-27
• 2.1 声音传感器阵列16-19
• 2.1.1 噪声抑制16-17
• 2.1.2 波束形成17-18
• 2.1.3 追踪目标声源18-19
• 2.2 声源信号的相关性分析19-24
• 2.3 WSN三角阵声源定位方法24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 改进的高斯牛顿迭代法27-37
• 3.1 基本原理27-28
• 3.2 初始值对迭代结果的影响28-30
• 3.3 初始值的选取30-33
• 3.4 初始值的优化结果33-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 仿真实验及结果分析37-50
• 4.1 声源定位仿真步骤38-40
• 4.2 节点位置误差对定位误差的影响40-41
• 4.3 声音到达时刻误差对定位误差的影响41-43
• 4.4 阵列形状对有效定位范围的影响43-44
• 4.5 不同阵列规模引入声音到达时刻误差时的定位效果44-46
• 4.6 不同阵列规模引入节点位置误差时的定位效果46-47
• 4.7 阵列尺度对有效定位范围的影响47-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第5章 总结与展望50-51
• 参考文献51-56
• 作者简介及科研成果56-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：302098