基于非线性规划模型的分布式声定位算法研究.pdf

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1、46传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第2期基于非线性规划模型的分布式声定位算法研究叶永，陈建峰，张竹，冷欣(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：在使用分布式麦克风阵列对目标声源进行定位时，为使定位误差达到最小，目前常采用最小二乘估计算法。但该算法会导致距目标声源越远的节点对定位结果的影响反而会越大，如果优先选取距目标声源较近的节点进行运算，又会造成未参与运算的节点定向信息的浪费。针对此问题，利用非线性规划理论，

2、建立分布式声定位的非线性规划模型。仿真结果表明：采用非线性规划模型后，距目标声源较远的节点对定位精度的影响比最小二乘法小；当监测区域内可用节点数目较少时，此方法能有效提高定位精度。关键词：分布式；目标声源；定位精度；非线性规划模型中图分类号：TN912．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)02-0046-04ResearchondistributedsoundlocalizationalgorithmbasedonnonlinearprogrammingmodelYEYong，C

3、HENJian—feng，ZHANGZhu，LENGXin(SchoolofMarine，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Whileusingdistributedmicrophonearraytolocatetargetsoundsource，least—squareestimationalgorithmisoftenusedinordertomakethelocatingerrorssmallest．H

4、owever，thealgorithmcanleadtothemorefartherawaythenodefromtargetsoundsource，thelargereffectonlocatingresults．Iftheprioritytoselectthenodeclosertothetargetsoundsourcetocalculate，butwillinevitablyleadtowastelocalizationinformationofsomenode，whichdoesn’tpa

5、rticipateinoperation．Aimingatthisproblem，nonlinearprogrammingmodelfordistributedacousticlocationisfounded．Simulationresultsshowthattheeffectofremotenodefartherawayfromthetargetsoundsourceonlocalizationprecisionissmallerthantheleastsquaresmethod；andthis

6、methodcaneffectivelyimprovelocalizationprecisionwhenasmallnumberofnodesinthemonitoringareaisavailable．Keywords：distributed；targetsoundsource；localizationprecision；nonlinearprogrammingmodel0引言当使用最小二乘估计算法时，会出现距离声源越远的随着无线传感器网络技术的兴起，声源定位技术’节点对定位精度影响越大的现象，这

7、与实际应用相矛盾。与无线传感器网络技术相结合，产生了声源分布式定位如果优先选取距目标声源较近的节点进行运算以提高定位系统。目前，测向交叉定位法在声源分布式定位系统中有精度，又势必会造成未参与运算的节点定向信息的浪费。广泛的应用，如低空声目标定位、水下监视、机器人听为了解决这些矛盾，本文尝试利用非线性规划理论建立测觉系统以及智能雷场等。向交叉定位法的非线性规划模型，通过与最小二乘估计算测向交叉定位法需要每个传感器节点获得目标的方位法比较，分析其定位精度，并给出实际条件下的算法优选建信息和传感器阵列节点

8、布署位置信息，经过三角计算，议。就可以得出目标的位置。该定位方法计算量小，实时l生强，1数学模型与求解方法易于工程实现。当采用测向交叉定位法进行节点信息融合1．1测向交叉定位法时，为使估计误差尽可能小，人们提出了最大似然估计分布式麦克风阵列的测向交叉定位模型如图l所示，探法，但其计算复杂，运算量大，在实际中难以得到应用。测区域内有若干个节点Ⅳ，，⋯Ⅳ。节点N，∈(1，n)获而最小二乘估计算法则通过数学上的近似，减少了非线得的目标方向角为，理想情况下，各个节点同一时刻对