基于到达时间差(TDOA)技术的振动平面定位算法研究

摘要

本文主要是采用声发射技术对振动源进行坐标定位，通过声发射源到达传感器的时间差这种无源定位方法来实现振动源的定位。将传统的声发射技术与无源定位相结合，通过大量实验来验证这种方法的有效性。
　　 主要工作研究了常用时延估计方法，由于相关分析方法计算量较小，硬件实现的配置要求较低，运算简捷、速度快，便于实现实时处理，采用这种方法进行时延估计设计。在声发射源定位算法中，推导出二维平面和三维空间下声发射源定位的算法公式，讨论了二维平面定位精度与传感器几何位置的关系，并对三维空间时差定位精度进行了分析，最后提出了一些消除时差定位模糊的方法。然后设计一款基于Atmega16为基础的声发射定位系统包括声发射传感器前置放大电路、单稳态触发器电路以及单片机电路。
　　 最后结合时差定位算法的研究，文章最后给出了一个实际的二维平面单声源定位系统，用硬件实现来验证算法可行性和技术性能。系统利用多个声音传感器和AVR单片机实现区域内的声源定位。实验结果表明，系统计算速度快，运算量少，误差小，能够比较精确的完成对于单声源的定位。
　　 最后通过实验总结进行了误差的分析。