一种基于半定规划的声阵列网络自定位方法

摘要

本发明公开了一种基于半定规划的声阵列网络自定位方法，该方法能够在有限信标下，借助未知声阵列与未知声阵列之间的函数关系，实现声阵列网络中未知声阵列自定位；该方法的优点在于在信标声阵列有限稀疏的情况下，通过借助于未知声阵列与未知声阵列之间的函数关系，并利用声阵列网络之间的DOA（DirectionofArrival，波达方向角）来实现未知声阵列高精度、低成本、高覆盖率自定位；尤其适用于信标有限状态下高精度高覆盖率的大规模声阵列网络自定位场景。

主权项

一种基于半定规划的声阵列网络自定位方法，该方法在声阵列网络系统上实现，所述声阵列网络系统包括上位机、若干信标声阵列和若干未知声阵列，所述信标声阵列包括电源模块、麦克风模块、FPGA、串口模块、ZigBee模块和GPS模块，麦克风模块、FPGA、串口模块和ZigBee模块依次串联且均由电源模块供电，GPS模块与ZigBee模块连接；未知声阵列包括电源模块、麦克风模块、FPGA、串口模块和ZigBee模块，麦克风模块、FPGA、串口模块和ZigBee模块依次串联且均由电源模块供电；其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）声阵列网络系统部署和初始化：信标声阵列和未知声阵列随机部署在监控区域中；系统部署完成后进行系统初始化，信标声阵列、未知声阵列和上位机均通电工作，信标声阵列和未知声阵列均与上位机之间进行ZigBee无线通信；（2）信标声阵列中的GPS模块测得其位置信息并通过ZigBee模块发送至上位机，同时由麦克风模块发出自己的声音信号；未知声阵列的ZigBee模块接收来自其余声阵列的声音信号，同时由麦克风模块发出自己的声音信号；未知声阵列中的FPGA通过接收的声音信号得出各个阵列声信号的相位差，再估计波达方向角DOA，最后通过ZigBee模块将DOA信息发送至上位机；（3）上位机根据未知声阵列所测得的DOA以及信标声阵列的GPS位置，利用半定规划方法估计未知声阵列位置。（4）上位机根据所估计的未知声阵列位置，重新估计未知声阵列的DOA，通过测量值与真值的比较来去除误差位置以实现未知声阵列自定位。