基于双麦克风阵列的节点定位方法研究

发布时间：2017-06-21 22:07

  本文关键词：基于双麦克风阵列的节点定位方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线传感网的不断发展进步,无线传感网定位问题是目前研究的一个热门课题。节点定位又是无线传感网定位问题中的一个重要分支,它为目标定位提供前提条件,节点的定位精度对目标定位结果起着非常重要的作用。目前,无线传感网中虽有很多种节点定位算法,但因功耗、成本和硬件条件的限制,在很多场景无法应用。(1)基于GPS的定位方案由于建筑物的干扰,在室内和建筑物密集的室外定位效果不理想。(2)基于TOA和TDOA的传统节点定位方案,对误差比较敏感,往往很小的误差会导致定位结果很大的误差。(3)针对复杂的室内外环境,传统的基于声音的节点定位方案面临很大的挑战。本文提出两种基于双麦克节点定位算法。一种基于外部驱动事件的节点定位方案(External Event-Driven Based Localization, ED),当声音事件对无线传感器节点进行扫描的时候,节点会得到节点序列和二进制序列,通过序列处理来进行确定节点位置和朝向,每个节点有很多序列与之相关,拥有很好的容错性。一种基于内部驱动事件的节点定位方案(Internal Event-Driven Based Localization, IEDL),利用传感节点上有扬声器和双麦克风的特点,不仅可以检测声音信号,同时也可以发出声音信号用作驱动事件。采用测距的方案来进行定位,同时引进节点位置和朝向之间的关系来进行迭代,实现更一步精确定位的目的。通过分析、仿真和实测实验,本文提出的IEDL方案与其他节点定位方法相比,该方法具有很好的定位精度,同时拥有很好的鲁棒性和容错性。在开阔的、有噪声的室内环境中,该算法依旧能正常工作且具有很好的定位精度,充分说明了IEDL的实用性和有效性。
【关键词】：无线传感器网络 双麦克风 节点定位 事件驱动定位
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 无线传感网节点定位研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 本文的研究工作和组织结构10-12
• 2 无线传感器网络节点定位方案研究12-20
• 2.1 无线传感网节点定位简介12
• 2.2 基于测距的定位方法12-17
• 2.2.1 基于到达时间的定位方法13
• 2.2.2 基于到达时间差的定位方法13-15
• 2.2.3 基于接收信号强度的定位方法15-16
• 2.2.4 基于角度到达测量的定位方法16-17
• 2.3 基于非测距的定位方法17-19
• 2.3.1 DV-HOP算法17-18
• 2.3.2 APIT算法18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 外部事件驱动定位算法20-32
• 3.1 系统概述20-21
• 3.2 确定节点位置21-26
• 3.3 确定节点朝向26-31
• 3.3.1 二进制数据获取26-28
• 3.3.2 角度估计28-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 基于内部事件驱动的定位算法32-45
• 4.1 IEDL系统概述32-35
• 4.2 IEDL系统设计35-41
• 4.2.1 粗略确定节点位置35-39
• 4.2.2 粗略确定节点朝向范围39
• 4.2.3 精确定位过程39-41
• 4.3 IEDL系统性能分析41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 仿真和实测实验45-57
• 5.1 仿真实验与分析45-51
• 5.1.1 仿真工具及参数配置45-46
• 5.1.2 锚节点个数对定位结果的影响46-48
• 5.1.3 目标节点个数对定位结果的影响48-50
• 5.1.4 扫描次数对定位结果的影响50-51
• 5.2 实测实验设计与结果分析51-56
• 5.2.1 实测系统介绍52-54
• 5.2.2 实测结果分析54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

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