專利名稱：一種室內(nèi)聲源智能定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字家庭及智能家居技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種室內(nèi)聲源智能定位方法。
背景技術(shù)：
隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(tǒng)(S0C， System on Chip)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (Wireless Sensor Networks, WSN)，其以低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來了信息感知的一場變革。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、 工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，人們希望能利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)室內(nèi)聲源智能定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種室內(nèi)聲源智能定位方法，使得可以精確實現(xiàn)室內(nèi)聲源定位。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種室內(nèi)聲源智能定位方法，包括在聲源定位系統(tǒng)中，通過布置一個四節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取聲音到達(dá)各個節(jié)點(diǎn)的精確時刻；各個節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的時間差通通過與匯聚節(jié)點(diǎn)的兩次握手獲得，第一次握手測量節(jié)點(diǎn)發(fā)送本地時間給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)收到完成；第二次握手匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送本地時間給測量節(jié)點(diǎn)，測量節(jié)點(diǎn)收到完成；匯聚節(jié)點(diǎn)收到三個測量節(jié)點(diǎn)測得的三個到達(dá)時刻并發(fā)送給終端?？蛇x的，所述方法中根據(jù)兩節(jié)點(diǎn)之間接收到聲音信號的時間差轉(zhuǎn)換為距離差，得到一條雙曲線；通過三個節(jié)點(diǎn)測得的時間差可以得到兩條或多條雙曲線相交來實現(xiàn)對聲源的定位?？蛇x的，系統(tǒng)中聲源D(x，y)發(fā)出聲音后，節(jié)點(diǎn)A、B、C接收到聲音的時間分別為ta、 tb、t。。假設(shè)聲音速度為c，存在以下公式
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(x_xbf+ (y= c(ta-h)^{x-xa)2+(y-ya)2-^(X-Xc)2+ 0D2= c{ta-Oy](x-xb)2 + (y-yb)2-^(x-xcf + (y-yc)2 =c(tb-tc)用最小二乘規(guī)劃可以求D的最優(yōu)化位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的室內(nèi)聲源智能定位方法，其特征在于所述方法采用LEPS路由協(xié)議，通過節(jié)點(diǎn)間發(fā)送鄰居信息，建立到匯聚sink節(jié)點(diǎn)的最短通信路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的室內(nèi)聲源智能定位方法，其特征在于從匯聚節(jié)點(diǎn)開始，所有節(jié)點(diǎn)周期性地廣播自己的路由狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由狀態(tài)信息建立起以匯聚節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的樹型拓?fù)?。?jié)點(diǎn)廣播的路由狀態(tài)信息包括節(jié)點(diǎn)自身的ID、到匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)、到鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量評估信息及消息編號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)聲源智能定位方法，其特征在于所有節(jié)點(diǎn)在接收到路由狀態(tài)廣播后，都將該信息保存到路由表中，節(jié)點(diǎn)定期檢查路由表，在kndEst和RcvEst都在1/10以上且Est值大于1/6的鄰居節(jié)點(diǎn)中選擇跳數(shù)最小的作為父節(jié)點(diǎn)；如果有多個最小跳數(shù)相等的節(jié)點(diǎn)，則選擇由鏈路質(zhì)量評估算法計算出的鏈路質(zhì)量最好 (即Est值最大)的作為父節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種室內(nèi)聲源智能定位方法。該方法包括在聲源定位系統(tǒng)中，通過布置一個四節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取聲音到達(dá)各個節(jié)點(diǎn)的精確時刻；各個節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的時間差通通過與匯聚節(jié)點(diǎn)的兩次握手獲得，第一次握手測量節(jié)點(diǎn)發(fā)送本地時間給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)收到完成；第二次握手匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送本地時間給測量節(jié)點(diǎn)，測量節(jié)點(diǎn)收到完成；匯聚節(jié)點(diǎn)收到三個測量節(jié)點(diǎn)測得的三個到達(dá)時刻并發(fā)送給終端。本發(fā)明方案使用無線定位技術(shù)，省去了布線的繁瑣，僅用3個節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)定位，成本低廉，使節(jié)點(diǎn)的通信距離大大增加，測量范圍非常廣闊。
文檔編號G01S5/30GK102411139SQ20111020255
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉海亮, 楊艾琳 申請人:中山大學(xué)深圳研究院