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基于无线传感器网络声定位技术

收藏本文 2023-12-18 点赞:4273 浏览:12453 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在靶场测试中落炸点的测试区域较过去有增加趋势,且传统的落炸点检测有线设备存在传输导线过多过长等问题。在落炸点不确定时,容易损坏传输导线,造成传输中数据遗失而难于对弹丸落炸点定位。论文以无线传感器网络为基础,综合了声传感器、无线通信、信号处理、控制等多种技术,对区域的落炸点信息的实时采集与传输。论文在无线声传感器网络基础上设计了声源探测及定位方案,将无线传感器网络和声学定位技术相以实现复杂环境下的信息捕获,提高信息的能力。论文分析了低空声传播的特性、声定位技术,并对声定位的时延估计算法和几何阵列分别研究。在时延估计算法基础上,运用了基于短基线的二维声定位算法,并对其原理了描述,对算法的定位精度了误差分析,对定位精度与阵元间距、方位角等因素之间的关系了仿真计算。为了测量的空间位置在短基线的原理上给出了三维空间定位算法公式,并对其定位算法了推理分析。论文以无线传输处理芯片RF24L01为核心,设计了声信息感知和信号收发传输的硬软件模块,时延估计算法和几何阵列算法构建了相应的处理系统,从而实现了基于无线网络的被动声定位系统。在外场环境下对无线网络传输及声传感器定位了测试试验,试验结果,论文所建立的几何模型和定位算法是正确的,无线网络传输是可行的。并且基于短基线的五元阵列在几何阵列法模型上解决了以往数学模型中三个探测单元体构成直角的局限和四元十字阵声定位算法中定位精度受方位角影响的问题,提高了炸点的定位精度。这一研究成果为靶场大范围无线传感网络的声定位技术的应用打下了基础,具有的实际。关键词:探测论文声定位论文无线传感器网络论文短基线算法论文误差分析论文

    摘要3-4

    Abstract4-8

    1 绪论8-14

    1.1 引言8

    1.2 课题研究背景及8-9

    1.3 国内外发展情况和趋势9-12

    1.3.1 国外发展情况9-11

    1.3.2 国内发展11-12

    1.3.3 传感器网络与声学相的现状12

    1.4 论文研究的主要内容12-13

    1.5 论文结构安排13-14

    2 声波及冲击波特性分析14-23

    2.1 声波特性14

    2.2 冲击波特性14-18

    2.2.1 缩尺定律15

    2.2.2 冲击波的传播特性15-16

    2.2.3 冲击波的频谱特性16-18

    2.3 声波中的能量18-20

    2.3.1 能量密度18-19

    2.3.2 能流声强19-20

    2.4 声波的反射、折射、衰减20

    2.5 环境对声速的影响20-23

    3 声定位系统组成及定位算法23-34

    3.1 系统概述及系统组成23-24

    3.2 声定位原理24-25

    3.3 时延估计定位算法25-27

    3.4 声定位算法阵列数学建模27-33

    3.4.1 基于短基线阵列声定位原理27-31

    3.4.2 基于短基线的空间定位算法31-33

    3.5 小结33-34

    4 无线传感网络系统设计与实现34-48

    4.1 无线传感网络的特征34-37

    4.1.1 无线传感器网络中传感器节点的限制34-36

    4.1.2 无线传感网络的覆盖控制问题36-37

    4.2 传感网络的关键技术37-41

    4.2.1 自组网技术37-38

    4.2.2 传感器网络自身节点定位技术38-39

    4.2.3 无线传感网络中路由协议的选择39-41

    4.3 无线传感网络系统结构41-44

    4.3.1 无线芯片的选型41

    4.3.2 NRF24L01的硬件电路设计41-43

    4.3.3 无线芯片与单片机的链接43-44

    4.4 软件设计44-47

    4.5 无线传感网络信息的传递47-48

    5 电路设计与系统实验分析48-65

    5.1 声传感器的介绍及选取48-51

    5.1.1 传感器类型的选取48-49

    5.1.2 声传感器的原理49-51

    5.2 声音信号的采集及处理模块51-57

    5.2.1 声信号的采集51

    5.2.2 信号前置调理电路设计51-55

    5.2.3 单片机定时与计时系统设计与实现55-57

    5.3 试验现场57-58

    5.4 实验数据分析58-63

    5.5 系统的实验条件误差63-64

    5.6 小结64-65

    6 65-66

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