基于四元十字阵的分布式声源定位实验研究.pdf

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1、52传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第1l期基于四元十字阵的分布式声源定位实验研究马驰，陈建峰，叶永(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：构建了基于测向交叉定位法的分布式声源定位实验系统。首先，利用四元十字阵节点通过到达时间差(TDOA)方法计算声源位置角度，然后，通过测向交叉定位法融合各节点角度，计算声源位置。通过该系统实验测试了测向交叉定位法在实际应用中的性能。该系统在声源距离阵元50m时定位误差为2．9m，声源距离阵元100m时，定位误差为5．8m。实验结果表明：

2、测向交叉定位法在实际应用中能准确计算出声源位置，定位误差随麦克风与目标的距离增大而增大。关键词：声源定位；分布式；测向交叉定位法；实验研究中图分类号：TN912．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)11-0052-03Experimentalstudyondistributedacousticsourcelocalizationbasedonfour-elementcrossarrayMAChi，CHENJian—feng，YEYong(CollegeofMarine，NorthwesternPolyteehniealUniversity

3、，Xi’an710072．China)Abstract：DistributedacousticsourcelocalizationexperimentalsystembasedOildirectionfindingCROSSlocatingmethodisconstructed．First，calculateangleofsoundsourcepositionthroughTDOAmethodoffour—elementcrossarraynode，thenfuseangleofeachnodebydirectionfindingcrosslocalizat

4、ionmethod，calculatelocationofsoundsource．PerformanceofdirectionfindingcROssinglocatingmethodinpracticalapplicationistestedbythesystem．Thelocalizationerroris2．9mwhenthedistancebetweenmicrophoneandacousticsourceis50m，andwhenthedistanceis100m，thelocalizationerroris5．8m．Experimentalres

5、ultshowthatdirectionfindingcrossinglocatingmethodcalcalculatethelocationofsoundsourceaccuratelyinpracticalapplicationsandlocalizationerrorincreaseswiththedistancebetweenmicrophoneandtarget．Keywords：acousticsourcelocalization；distributed；directionfindingCROSSlocatingmethod；experimen

6、talstudy0引言对实时性和计算量的要求，本文采用测向交叉定位法对声声源定位技术⋯是利用声传感器拾取声音信号，并用源目标位置进行估计。数字信号处理技术对其进行分析和处理，继而确定和跟踪在实验中发现，由于该方法在利用数字处理芯片来实声源的空间位置的一门技术。但是对于单个声传感器阵列现的过程中，多个环节采用数字化处理，各测向节点存在固来说，其探测范围有限，测距误差大，在有限的孔径条件下，有的离散定向误差，造成定位结果与真实值的偏离，称之为无法获得较高精度的目标空间位置信息与完整轨迹。而分“系统定位误差”。布式声源定位通过多个声传感器阵列组网，不仅可以扩大由于

7、此类误差无法避免，以往研究主要通过仿真分析，对目标的时空探测范围，而且可以融合多个声传感器阵列分析其特性，从而通过阵列布局]、节点优选来降低此的信息，获得声源目标更为准确的二维或者三维位置坐标类误差对定位结果的影响。本文以枪声定位为例，通过实估计，因此，有更加广阔的应用前景。际的实验研究，验证一种基于麦克风十字阵的分布式定位目前常用的分布式定位方法主要有：测向交叉定位系统的可行性，并确定其定位精度，分析其误差分布特性。法，、多站时差定位法。。]、测向时差定位法]、基于信号1数学模型能量的定位方法j、基于TOA估计的定位方法、概率定假设目标声源是自远场入射的宽

8、带平面波，传播介质位算法等方法。综合考虑到硬件设备和