基于智能手机TDOA估计的被动声源定位方法与系统实现.pdf

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1、第37卷第4期仪器仪表学报V。1．37N。．42016年4月ChineseJo啪alofScientificInstmmentApr·2016基于智能手机TDOA估计的被动声源定位方法与系统实现术方文浩1，邢占元2，文祥计1，王智1’2(1．浙江大学控制科学与工程学院杭州310027；2．中国石油西部管道甘肃输油气分公司兰州730000；3，浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州310027)摘要：被动目标监测广泛应用于国防、安全等领域。针对被动声目标监测，首次提出了基于手机平台的被动式声目标定位方法，并设计和开发了原型系统。针对手机间时钟同步对被动式信号到达时问差精度的影响，采用手机内置的

2、麦克风和扬声器发送和接收同步声信号的方式，从而避免了节点间无线同步到声信号采集间的时间延迟不确定性。为了提高信号发送和接收时刻的估计精度，将时间戳信息调制到设定的线性调频声信号，并采用广义互相关方法来实现信号波形检测。进一步，针对被动目标声源的非合作特性，采用统计判决理论和语音活动性检测相结合的方法对观测信号进行联合检波，获得被动目标声源到达时间的高精度估计，即被动声源到手机间的到达时间差。最后，通过多部手机搭建了原型系统并设计实验，结果表明定位误差不超过10％的概率达到80％。关键词：被动目标定位；通用智能手机；时钟同步；多径效应；线性调频；到达时间差中图分类号：TH89文献标识码：A国家

3、标准学科分类代码：520．3030PassiVeacousticsourcetargetpositioIIingmethodbasedonsmartphoneplatformTDOAestimationandsystemimpIementationFangWenha01，XingZhanyuan2，WenXian自i1，WangZhil，2(』．＆^oof矿cDnf，0zSc诒聊eⅡ以En百珊e矗噌，z危孕口ng‰觇稻毋，胁，z髟砌u3J0027，吼im；2．尸缸r0以i耽眈对P咖eZi鹏c0，印aⅣ白珊u0甜n甜G傩肌n如co唧n砂，k砒ou7300D0，吼i№；3．Js￡口￡e‰，，k6

4、Dm￡o秒矿抚d潞￡矗DfC帆f删死c矗∞f哟‘，秭咖。昭№沁砧渺，梳ngzb址3jDD27，吼i眦)AbstHIct：Passiveacoustictargetmonitoringiswidelyusedinnationaldefense，securityandotherfields．Aimingatpassiveacoustictargetmonitoring，apassiveacoustictargetpositioningmethodbasedonuniversalsmanphonePladb珊isputforw裥forthe6rsttime，andapmtotypesystemis

5、desigrIedanddeveloped．Aimingattheinnuenceoftheclocksynchronization锄ongsmaItphonesontheTDOAaccuracyofthepassjVesignals，themethodofusingthephonebuilt—inmicrophoneandspeakertotransmitandreceivesynchroni—zationacousticsignalsisadopted，whichavoidsthetimedelayuncenaintyf而mtheinte卜nodeWirelesssynchronizat

6、iontotlleacousticsignalacquisition．Inordertoimprovetheestimationaccuracy0fsignaltransmissionandreceivingtime，thetimest砌piIlfbmIationismodulatedintothechiIpacousticsignalsetpreviously，andthegeneralizedcrosscon℃lation(GCc)methodisadoptedtoachievetIlesigIlalwaVefomdetection．Furthermore，aimingat出enon-c

7、ooperativecharacteristicsofthepassivetargetsoundsource，amethodcombiningstatisticaldecisiontheoryandVoiceActivityDetection(VAD)isadoptedtodetectthesoundwaveoft11eobsenredsi和al，achievehigh-precisionestimation