專利名稱：基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新技術(shù)，確切地說(shuō)，涉及一種低復(fù)雜 性、高精度的基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方法，屬于無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新的應(yīng)用都要求能夠在傳統(tǒng)傳感器網(wǎng) 絡(luò)中傳輸音頻信息，從而獲得對(duì)監(jiān)控區(qū)域更精確的理解，比如事件檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、緊急事 件響應(yīng)等。通常情況下，在這些應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)采集音頻流并傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié) 點(diǎn)采用信號(hào)處理技術(shù)從獲得的原始數(shù)據(jù)中提取更豐富、更有意義的信息。但是，這種信號(hào)處 理技術(shù)要求音頻流能夠 實(shí)現(xiàn)相對(duì)同步。例如，在目標(biāo)跟蹤應(yīng)用中，通過(guò)多個(gè)音頻節(jié)點(diǎn)的協(xié)作 來(lái)評(píng)估目標(biāo)在攝像頭無(wú)法覆蓋區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，如果音頻流不同步，將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)不能精確 定位目標(biāo)。在數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)中，為了抑制冗余信息的重復(fù)發(fā)送，識(shí)別同一事件的重復(fù)事件的 檢測(cè)，也需要音頻流的同步?？傊?，在無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)中，音頻流的同步是一種非常重 要和實(shí)用的支撐技術(shù)。目前的音頻同步算法主要分為兩類(1)基于全局時(shí)鐘的前提下實(shí)現(xiàn)采集節(jié)點(diǎn)為每個(gè)音頻數(shù)據(jù)包添加統(tǒng)一時(shí)間戳， 匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)包緩存并排序，然后將音頻流根據(jù)時(shí)間戳對(duì)齊。這種方法的缺點(diǎn)是一方面 為獲得全局時(shí)鐘，需要交換大量的同步消息，能量消耗很大。尤其在事件驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，全 網(wǎng)在多數(shù)時(shí)間是不需要同步的。另一方面，這種方法沒(méi)有考慮到音頻傳感節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí) 所發(fā)生的同步問(wèn)題。而這個(gè)問(wèn)題是由聲源與各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的距離差而引起的。參見(jiàn)圖1，聲 源距兩個(gè)音頻傳感器節(jié)點(diǎn)A和B的距離不同，聲音信號(hào)從聲源到該兩節(jié)點(diǎn)就有不同的傳播 延時(shí)，從而到達(dá)節(jié)點(diǎn)A和B的聲音信號(hào)就存在同步誤差。(2)在沒(méi)有全局時(shí)鐘的前提下，匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)計(jì)算各音頻流間的最大相關(guān)性，評(píng)估 音頻流從聲源到達(dá)各采集節(jié)點(diǎn)的時(shí)間延時(shí)差，從而調(diào)整音頻流的時(shí)間軸來(lái)獲得相對(duì)同步。 這類算法的缺點(diǎn)是由于各采集節(jié)點(diǎn)的芯片與放大電路等器件的差異，麥克靈敏度也各不 相同，各傳感節(jié)點(diǎn)采集到的音頻流所引入的噪聲也不一致；各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)與聲源之間的距 離不同，所以引入的衰減也各不相同。而且，基于音頻信號(hào)的相關(guān)性運(yùn)算，其計(jì)算量和誤差 都比較大?？傊F(xiàn)有技術(shù)還沒(méi)有很好地解決和提供無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方 法，這個(gè)問(wèn)題就自然成為許多業(yè)內(nèi)科技人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒 體的同步方法，該方法能夠較好地克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，做到同步精度高，運(yùn)算復(fù)雜度 低，能量開(kāi)銷小。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻 媒體的同步方法，其特征在于各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)分別采用端點(diǎn)檢測(cè)方法，檢測(cè)和確定所采 集的音頻流中的起始時(shí)間后，再在各自音頻流的起始時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)和加入設(shè)定參數(shù)的載波； 再由作為每個(gè)簇內(nèi)的數(shù)據(jù)處理中心的簇頭節(jié)點(diǎn)，對(duì)接收到的、來(lái)自各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的音頻信 號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)各路載波進(jìn)行交叉相關(guān)性運(yùn)算，獲得各路載波間的延時(shí)差，并根據(jù)該延 時(shí)差對(duì)原始音頻流進(jìn)行調(diào)整，最終在簇頭節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)音頻流的同步。本發(fā) 明技術(shù)的改進(jìn)效果體現(xiàn)在眾所周知，傳統(tǒng)的基于音頻內(nèi)容的傳播時(shí)間差的評(píng)估方法，計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性差。 本發(fā)明方法是在全網(wǎng)時(shí)鐘不同步的情況下，實(shí)現(xiàn)了音頻流的同步，而且，不需要頻繁地往返 傳遞同步消息，僅需要簇頭節(jié)點(diǎn)組播一次同步消息，就可獲得各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)鐘偏 差。同時(shí)，簇頭節(jié)點(diǎn)采用基于能量比例和過(guò)零率的時(shí)域分析方法進(jìn)行音頻流的端點(diǎn)檢測(cè)，能 耗小，精度較高。此外，本發(fā)明方法還在音頻數(shù)據(jù)流的端點(diǎn)檢測(cè)基礎(chǔ)上，增加一載波，再通過(guò)對(duì)該載 波進(jìn)行相關(guān)性運(yùn)算，用于評(píng)估從聲源到各傳感器采集節(jié)點(diǎn)的聲音傳播時(shí)間差。這種方法大 大減少了傅里葉變換以及相關(guān)性運(yùn)算的計(jì)算工作量量，明顯節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量，同時(shí)減少了 處理延時(shí)。最后根據(jù)該評(píng)估數(shù)值來(lái)調(diào)整音頻流，就能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)各音頻流間的同步。


圖1是傳感器節(jié)點(diǎn)音頻數(shù)據(jù)流的同步問(wèn)題示意圖。圖2是本發(fā)明基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體同步方法的流程圖。圖3是兩個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)A、B實(shí)現(xiàn)同步的示意圖。圖4是本發(fā)明方法的步驟(2)中，采用帶通濾波器濾除音頻流中的噪聲信號(hào)，并向 濾波后的音頻流中加入載波的信號(hào)處理示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。簇狀網(wǎng)絡(luò)是傳感器網(wǎng)絡(luò)中常用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同一簇內(nèi)的采集節(jié)點(diǎn)，將其采集 的數(shù)據(jù)傳送給簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，再經(jīng)過(guò)多跳發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。 本發(fā)明方法的應(yīng)用場(chǎng)景就是基于這種簇狀網(wǎng)絡(luò)，它是結(jié)合音頻信號(hào)特征與數(shù)字信號(hào)處理技 術(shù)，在采集節(jié)點(diǎn)對(duì)音頻信號(hào)實(shí)時(shí)加入載波，通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行同步處理，從而獲得音頻流的最 終同步。端點(diǎn)檢測(cè)通常用于確定語(yǔ)音信號(hào)的開(kāi)始與結(jié)束，本發(fā)明采用的端點(diǎn)檢測(cè)方法是用 于確定加入載波的時(shí)間點(diǎn)。本發(fā)明是一種基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方法，它是在 各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)分別采用端點(diǎn)檢測(cè)方法，檢測(cè)和確定所采集音頻流中的起始時(shí)間后，再 在各自音頻流的起始時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)和加入設(shè)定參數(shù)的載波；再由作為每個(gè)簇內(nèi)的數(shù)據(jù)處理中 心的簇頭節(jié)點(diǎn)，對(duì)接收到的、來(lái)自各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)各路載波進(jìn)行 交叉相關(guān)性運(yùn)算，獲得各路載波間的延時(shí)差，并根據(jù)該延時(shí)差對(duì)原始音頻流進(jìn)行調(diào)整后，最終在簇頭節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)音頻流的同步。參見(jiàn)圖3，具體說(shuō)明本發(fā)明方法的下列五個(gè)操作步驟步驟1、初始化參數(shù)設(shè)置采樣頻率，采樣位數(shù)，幀長(zhǎng)，幀間重疊，以及載波的初始相位、幅值和頻率；其中采樣頻率要大于4Khz ；采樣位數(shù)是每個(gè)采樣點(diǎn)所占的比特?cái)?shù)，其取 值范圍是[8，12]；幀長(zhǎng)是每幀的采樣點(diǎn)數(shù)，其取值范圍是[100，1024]；幀間重疊是相鄰 兩幀之間重疊的采樣點(diǎn)數(shù)，其數(shù)值取決于同步精度，計(jì)算公式為幀長(zhǎng)-采樣頻率X預(yù)期的 同步精度；載波的初始相位及其幅值均為任意值；載波的頻率要小于帶通濾波器中的設(shè)定 頻率，以區(qū)別于音頻信號(hào)頻率。步驟2、各音頻采集節(jié)點(diǎn)檢測(cè)音頻流端點(diǎn)，加入載波信號(hào)每個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)按照 設(shè)置的采樣頻率采集音頻信息，并緩存得到的音頻流；先采用帶通濾波器濾除音頻流中位 于設(shè)定頻率范圍(該設(shè)定頻率范圍是音頻帶寬，即300 3400Hz)以外的噪聲信號(hào)，再根據(jù) 包括能量和過(guò)零率的音頻流特征，按照設(shè)置的幀長(zhǎng)和幀間重疊參數(shù)，對(duì)濾波后的音頻流進(jìn) 行逐幀分析，檢測(cè)音頻流的端點(diǎn)；一旦檢測(cè)到新的音頻流端點(diǎn)，就向該音頻流的音頻信號(hào)中 加入相位重置為初始相位的設(shè)定參數(shù)的載波(參見(jiàn)圖4)，并向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送通知消息。步驟3、簇頭節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自各采集節(jié)點(diǎn)的音頻流，調(diào)整各路音頻流的時(shí)鐘偏差簇 頭節(jié)點(diǎn)向上報(bào)通知消息的各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)組播同步消息；各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)收到該同步 消息后，立即記錄本地時(shí)鐘，并向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入載波后的音頻流及其記錄的本地時(shí)鐘； 簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)上報(bào)的本地時(shí)鐘，計(jì)算各采集節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏差；再?gòu)纳蠄?bào)數(shù)據(jù)的各音頻采集 節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個(gè)作為參考節(jié)點(diǎn)(例如選擇節(jié)點(diǎn)r為參考節(jié)點(diǎn))，根據(jù)該參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘 對(duì)所有上報(bào)的音頻流調(diào)整時(shí)鐘偏差。該步驟3進(jìn)一步包括下列計(jì)算操作內(nèi)容(31)設(shè)采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期采集到的音頻信號(hào)為m)(t) = Τ)τη{ + ^j +^) + n){t)，其中，Γ χ、和心⑴分別是在第j周期里聲音信
號(hào)從聲源到采集節(jié)點(diǎn)i的衰減系數(shù)、傳播延遲和引入的噪聲；Δ iJ是該采集節(jié)點(diǎn)i在第j周 期里本地時(shí)鐘的相對(duì)偏移；然后(參見(jiàn)圖4)在該經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除其中噪聲的音頻信 號(hào)兩⑴上疊加載波心⑴，則被簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)為力⑴=碎；式中，心⑴ 為采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期加入的載波信號(hào)，其表達(dá)式為，其中， A、b、c分別為該載波信號(hào)的幅值、頻率與初始相位；(32)當(dāng)采樣節(jié)點(diǎn)r為參考節(jié)點(diǎn)，采集節(jié)點(diǎn)i和采樣參考節(jié)點(diǎn)r在第j周期上報(bào)的、 各自記錄的本地時(shí)鐘分別為4和A時(shí)，則計(jì)算得到該兩個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)i與r的時(shí)鐘偏差為 Δ；· - Δ) = - t)；式中，Δ 表示節(jié)點(diǎn)r在第j周期里本地時(shí)鐘的相對(duì)偏移；(33)根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘對(duì)所有上報(bào)的音頻流調(diào)整時(shí)鐘偏差其中，采集節(jié)點(diǎn)i 在第j個(gè)周期按照下述公式對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整= + + 同樣地，再按照下述公式對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整= Asmibt+C+χ) +Δ^.)；(34)經(jīng)過(guò)時(shí)鐘調(diào)整后的簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)為= m!(t) +Ztj(J)步驟4、簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行濾波處理，對(duì)其中載波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)評(píng)估簇頭節(jié)點(diǎn)先對(duì)接 收到的經(jīng)過(guò)時(shí)鐘調(diào)整后信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)其中的載波信號(hào)的延時(shí)進(jìn)行評(píng)估對(duì)各路載 波信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換和交叉相關(guān)性運(yùn)算，估算各載波信號(hào)間的延時(shí)差。該步驟4進(jìn)一步包括下列計(jì)算操作內(nèi)容(41)對(duì)時(shí)鐘調(diào)整后的采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期的信號(hào)f/ 1 (t)進(jìn)行濾波，以便簇 頭節(jié)點(diǎn)對(duì)其中載波信號(hào)h/ i(t)與所采集的音頻信號(hào)(O分別進(jìn)行處理；(42)此時(shí)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的、來(lái)自兩個(gè)采集節(jié)點(diǎn)i和r的第j周期的載波信號(hào)分 別為=和A Jsin(&+c+;}r;+A〗)，再設(shè)聲音信號(hào)從聲源到該兩個(gè) 采集節(jié)點(diǎn)i與r的傳播延時(shí)差為= χ) -χ]；采用下述步驟對(duì)τ f進(jìn)行評(píng)估先將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行處理，即對(duì)載波信號(hào)h/ It)和h/ r(t)進(jìn)行快速傅 里葉變換孖乂/) = F(^(0),式中，F(xiàn)為離散傅里葉變換運(yùn)算操作；再對(duì)該兩個(gè)頻域信號(hào)H/ (f)和H/ (f)進(jìn)行交叉相關(guān)性運(yùn)算<formula>formula see original document page 7</formula>式中，* 為復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算；最后，計(jì)算^；”(/)的最大似然估計(jì)值，得到音頻傳播評(píng)估的延時(shí)差τ f。步驟5、簇頭節(jié)點(diǎn)調(diào)整各路音頻流達(dá)到同步簇頭節(jié)點(diǎn)利用載波信號(hào)計(jì)算得到的 音頻傳播延時(shí)差，從時(shí)間軸上對(duì)音頻流進(jìn)行調(diào)整，獲得各音頻流間的同步。本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了多次實(shí)施試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果是成功的，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。
權(quán)利要求
一種基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方法，其特征在于各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)分別采用端點(diǎn)檢測(cè)方法，檢測(cè)和確定所采集的音頻流中的起始時(shí)間后，再在各自音頻流的起始時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)和加入設(shè)定參數(shù)的載波；再由作為每個(gè)簇內(nèi)的數(shù)據(jù)處理中心的簇頭節(jié)點(diǎn)，對(duì)接收到的、來(lái)自各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)各路載波進(jìn)行交叉相關(guān)性運(yùn)算，獲得各路載波間的延時(shí)差，并根據(jù)該延時(shí)差對(duì)原始音頻流進(jìn)行調(diào)整，最終在簇頭節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)音頻流的同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括下列操作步驟 (1)初始化參數(shù)設(shè)置采樣頻率，采樣位數(shù)，幀長(zhǎng)，幀間重疊，以及載波的初始相位、幅 值和頻率；(2)各音頻采集節(jié)點(diǎn)檢測(cè)音頻流端點(diǎn)，加入載波信號(hào)每個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)按照設(shè)置的 采樣頻率采集音頻信息，并緩存得到的音頻流；先采用帶通濾波器濾除音頻流中位于設(shè)定 頻率范圍以外的信號(hào)，再根據(jù)包括能量和過(guò)零率的音頻流特征，按照設(shè)置的幀長(zhǎng)和幀間重 疊參數(shù)，對(duì)濾波后的音頻流進(jìn)行逐幀分析，檢測(cè)音頻流的端點(diǎn)；當(dāng)檢測(cè)到新的音頻流端點(diǎn) 時(shí)，就向該音頻流的音頻信號(hào)中加入相位重置為初始相位的設(shè)定參數(shù)的載波，并向簇頭節(jié) 點(diǎn)發(fā)送通知消息(3)簇頭節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自各采集節(jié)點(diǎn)的音頻流，調(diào)整各路音頻流的時(shí)鐘偏差簇頭節(jié)點(diǎn) 向上報(bào)通知消息的各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)組播同步消息；各個(gè)音頻采集節(jié)點(diǎn)收到該同步消息 后，立即記錄本地時(shí)鐘，并向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入載波后的音頻流及其記錄的本地時(shí)鐘；簇 頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)上報(bào)的本地時(shí)鐘，計(jì)算各采集節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏差；再?gòu)纳蠄?bào)數(shù)據(jù)的各音頻采集節(jié) 點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個(gè)作為參考節(jié)點(diǎn)，根據(jù)該參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘對(duì)所有上報(bào)的音頻流調(diào)整時(shí)鐘偏 差；(4)簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行濾波處理，對(duì)其中載波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)評(píng)估簇頭節(jié)點(diǎn)先對(duì)接收到的 經(jīng)過(guò)時(shí)鐘調(diào)整后信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)其中的載波信號(hào)的延時(shí)進(jìn)行評(píng)估對(duì)各路載波信號(hào) 進(jìn)行快速傅里葉變換和交叉相關(guān)性運(yùn)算，估算各載波信號(hào)間的延時(shí)差；(5)簇頭節(jié)點(diǎn)調(diào)整各路音頻流達(dá)到同步簇頭節(jié)點(diǎn)利用載波信號(hào)計(jì)算得到的音頻傳播 延時(shí)差，從時(shí)間軸上對(duì)音頻流進(jìn)行調(diào)整，獲得各音頻流間的同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述采樣頻率要大于4Khz；所述采樣位 數(shù)是每個(gè)采樣點(diǎn)所占的比特?cái)?shù)，其取值范圍是[8，12]；所述幀長(zhǎng)是每幀的采樣點(diǎn)數(shù)，其取 值范圍是[100，1024]；所述幀間重疊是相鄰兩幀之間重疊的采樣點(diǎn)數(shù)，其數(shù)值取決于同 步精度，計(jì)算公式為幀長(zhǎng)-采樣頻率X預(yù)期的同步精度；所述載波的初始相位及其幅值 均為任意值；所述載波的頻率要小于所述帶通濾波器中的設(shè)定頻率，以區(qū)別于音頻信號(hào)頻 率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述帶通濾波器中的設(shè)定頻率范圍為音 頻帶寬，即300 3400Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(3)進(jìn)一步包括下列計(jì)算操作 內(nèi)容(31)設(shè)采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期采集到的音頻信號(hào)為兩= ++ 丨⑴，其中，Γ /、χ /和n/⑴分別是在第j周期里聲音信號(hào)從聲源到采集節(jié)點(diǎn)i的衰減系數(shù)、傳播 延遲和引入的噪聲；Δ /是該采集節(jié)點(diǎn)i在第j周期里本地時(shí)鐘的相對(duì)偏移；然后在該經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除其中噪聲的音頻信號(hào)碎W上疊加載波h/(t)，則被簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào) 為力⑴=蛘式中，h/(t)為采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期加入的載波信號(hào)，其表達(dá) 式為砂O-jsinM+c+Z+Ai)，其中A、b、C分別為該載波信號(hào)的幅值、頻率與初始相位；(32)設(shè)采樣節(jié)點(diǎn)r為參考節(jié)點(diǎn)，采集節(jié)點(diǎn)i和采樣節(jié)點(diǎn)r在第j周期上報(bào)的、各 自記錄的本地時(shí)鐘分別為t/和t/，則計(jì)算得到該兩個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)i與r的時(shí)鐘偏差為 Aij - Arj = -彳；式中，Δ /表示節(jié)點(diǎn)r在第j周期里本地時(shí)鐘的相對(duì)偏移；(33)根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘對(duì)所有上報(bào)的音頻流調(diào)整時(shí)鐘偏差其中，采集節(jié)點(diǎn)i在第 j個(gè)周期按照下述公式對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整￥ = 1>1^ + ;^.+八；；)+ <妁,同 樣地，再按照下述公式對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整《⑴sdsinife + c + X+Ap;(34)經(jīng)過(guò)時(shí)鐘調(diào)整后的簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)為:<formula>formula see original document page 3</formula>
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(4)進(jìn)一步包括下列計(jì)算操作 內(nèi)容(41)對(duì)時(shí)鐘調(diào)整后的采集節(jié)點(diǎn)i在第j個(gè)周期的信號(hào)f/1 (t)進(jìn)行濾波，以便簇頭節(jié) 點(diǎn)對(duì)其中載波信號(hào)h/ 1 (t)與所采集的音頻信號(hào)分別進(jìn)行處理；(42)此時(shí)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到的、來(lái)自兩個(gè)采集節(jié)點(diǎn)i和r的第j周期的載波信號(hào)分別為 <formula>formula see original document page 3</formula>再設(shè)聲音信號(hào)從聲源到該兩個(gè)采集 節(jié)點(diǎn)i與r的傳播延時(shí)差為< =； -Zj ；采用下述步驟對(duì)τ 進(jìn)行評(píng)估先將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行處理，即對(duì)載波信號(hào)h/ It)和h/ It)進(jìn)行快速傅里 葉變換孖乂/) 二 F(A)(O),式中，F(xiàn)為離散傅里葉變換運(yùn)算操作；再對(duì)該兩個(gè)頻域信號(hào)H/(f)和H/(f)進(jìn)行交叉相關(guān)性運(yùn)算 r^1 (/) = Hj (/T χ丑;(/)，式中，*為復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算；最后，計(jì)算&的最大似然估計(jì)值，得到音頻傳播評(píng)估的延時(shí)差τ ,。
全文摘要
一種基于端點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)音頻媒體的同步方法，是各采集節(jié)點(diǎn)分別采用端點(diǎn)檢測(cè)方法，檢測(cè)和確定所采集的音頻流中的起始時(shí)間后，再在各自音頻流的起始時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)和加入設(shè)定參數(shù)的載波；再由作為每個(gè)簇內(nèi)的數(shù)據(jù)處理中心的簇頭節(jié)點(diǎn)，對(duì)接收到的、來(lái)自各采集節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)各路載波進(jìn)行交叉相關(guān)性運(yùn)算，獲得各路載波間的延時(shí)差，并根據(jù)該延時(shí)差對(duì)原始音頻流進(jìn)行調(diào)整，最終在簇頭節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)音頻流的同步。該方法僅需簇頭節(jié)點(diǎn)組播一次同步消息，就可獲得各采集節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)鐘偏差；再通過(guò)濾波和增加載波來(lái)輔助實(shí)現(xiàn)無(wú)線音頻傳感器網(wǎng)絡(luò)中音頻媒體同步，能夠顯著降低計(jì)算復(fù)雜度，節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量，提高處理速度。
文檔編號(hào)H04W84/18GK101820310SQ20101010920
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者孫巖, 羅紅, 趙國(guó)濤, 馬華東 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)