基于改進(jìn)的高斯牛頓迭代法的聲源定位及建模仿真研究

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1、分類號(hào)：ＴＰ３９１單位代碼：１０１拍２０１３５３２０１７巧級(jí)研究生學(xué)號(hào)：；公開(kāi)馨古林大祟碩女學(xué)位論文學(xué)術(shù)學(xué)位（）基于改進(jìn)的窩斯牛頓迭代法的汚源定位及建橫仿真硏究ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＳｏｕｒｃｅＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＩｍｐｒｏｖｅｄＧａｕｓｓＮｅｗｔｏｎＩｔｅｒａｔｉｖｅＭｅｔｈｏｄ作者姓名：田靖專業(yè)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究方向：傳感器網(wǎng)絡(luò)與環(huán)境智能巧導(dǎo)教師：胡成全教授培養(yǎng)單位：計(jì)算化科學(xué)與巧術(shù)學(xué)院２０１６年４月

2、未經(jīng)本論文作者的書(shū)面授權(quán)，依法收存和保管本論文書(shū)面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得巧本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)樽±（或碩±）學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包營(yíng)任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作。品成果對(duì)本文的研巧做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中從明確方式標(biāo)

3、明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)學(xué)。位論文作者簽名：日期：年養(yǎng)月巧日基于改進(jìn)的高斯牛頓迭代法的聲源定位及建模仿真研究TheResearchandModelingofSourceLocalizationbasedonImprovedGaussNewtonIterativeMethod作者姓名：田婧專業(yè)名稱：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師：胡成全教授學(xué)位類別：工學(xué)碩士答辯日期：2016年?月??日摘要摘要基于改進(jìn)的高斯牛頓迭代法的聲源定位及建模仿真研究無(wú)線聲音傳感器在噪聲抑制、語(yǔ)音識(shí)別、追蹤目標(biāo)聲源等方面有著廣泛應(yīng)用。在日常

4、生活中，例如槍聲定位、視頻會(huì)議等應(yīng)用均采用了無(wú)線聲音傳感器的聲源定位技術(shù)。本文主要對(duì)聲音傳感器在聲源定位方面的應(yīng)用進(jìn)行研究。為了準(zhǔn)確進(jìn)行聲源定位并研究定位結(jié)果的誤差分布，本文采用了基于三角形陣列無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的聲源定位方法，該方法使用到達(dá)時(shí)差法（TimeDifferenceOfArrival）對(duì)三角形陣列內(nèi)部及周邊一定范圍內(nèi)的聲源進(jìn)行定位，本文使用該聲源定位方法對(duì)不同形狀、不同規(guī)模的傳感器陣列組成的聲源定位系統(tǒng)進(jìn)行了仿真建模分析，對(duì)系統(tǒng)中存在節(jié)點(diǎn)的位置誤差和聲音到達(dá)時(shí)刻誤差時(shí)對(duì)定位精度的影響進(jìn)行了分析。同時(shí)在使用高斯牛頓迭代法進(jìn)行

5、聲源定位的計(jì)算過(guò)程中，由于算法進(jìn)行第一次迭代的初始值的選取對(duì)最終計(jì)算結(jié)果的影響較大，若迭代初始值選取不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致迭代不收斂或收斂到錯(cuò)誤結(jié)果，影響了聲源定位系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確度。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了一種改進(jìn)的選取高斯牛頓迭代法的初始值的優(yōu)化方法。通過(guò)對(duì)傳感器陣列組成的系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分的方法，在相應(yīng)的區(qū)域中選取出有效的迭代計(jì)算初始值進(jìn)行后續(xù)的迭代計(jì)算。采用該方法可以提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度，減少計(jì)算過(guò)程中的迭代次數(shù)，并且減少了計(jì)算誤差。仿真結(jié)果顯示，本文提出的基于三角形無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的聲源定位系統(tǒng)的有效定位范圍具有對(duì)稱性主要位于三角形內(nèi)部，并向三角

6、形外部有一定的擴(kuò)展。隨著聲音傳感器陣列規(guī)模的擴(kuò)大，有效的定位范圍也隨之增大。在相似陣列規(guī)模和外界誤差條件下，陣列排列成正三角形時(shí)該聲源定位系統(tǒng)具有較大的有效定位范圍。仿真結(jié)果還顯示，在系統(tǒng)中存在誤差的情況下，引入的外界誤差越小，定位效果越理想。聲音傳感器節(jié)點(diǎn)的位置誤差對(duì)定位結(jié)果的影響要大于聲音到達(dá)時(shí)刻誤差對(duì)定位結(jié)果的影響。I摘要關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，聲源定位，高斯牛頓迭代法，仿真建模，誤差分析IIAbstractAbstractTheResearchandModelingofSourceLocalizationbasedonImprove

7、dGaussNewtonIterativeMethodWirelesssoundsensorhasbeenwidelyusedinnoisesuppression,speechrecognition,trackingtargetsoundsourceandsoon.Inthedailylife,thewirelesssoundsensornetworkhasbeenwidelyusedinthesoundsourcelocalization,forexample,gunfirepositioning,videoconferencingand

8、soon.Inordertoaccuratelylocatethesoundsourceandstudytheerroroftheresults,inthispaperweado