Vol. 7, No 1, 2009 pp. 7 - 22
DOI 10.2298/FUPCT0901007P
UDC 621.39.181
FLIPPED PARAMETER TECHNIQUE APPLIED ON SOURCE LOCALIZATION IN ENERGY CONSTRAINT SENSOR AR-RAYS
Vlastimir D. Pavlović1, Zoran S. Veličković 2
1Faculty of Electronics Engineering, University of Niš, Aleksandra Medvedeva 14, 18000 Niš, Serbia
2High Technical School, Electronics department, Aleksandra Medvedeva 20, 18000 Niš, Serbia
Abstract. In this paper novel flipped parameter technique (FPT) for time delay estimation (TDE) in source localization problem is described. We propose passive source localization technique based on the development of an energy efficient algorithm that can reduce intersensor and interarray communication. We propose a flipped parameter (FP) which can be defined for any sensor in distributed sensor subarrays during the observation period. Unlike classical TDE methods that evaluate cross-correlation function, FPT requires evaluation based upon single sensor signal. The computed cross-correlation between a signal and its analytic "flipped" pair (flipped correlation) is a smooth function which peak (time delay) can be accurately detected. Flipped parameters are sufficient to determine all differential delays of the signals related to the same source. The flipped parameter technique can be used successfully in two-step methods of passive source localization with significantly less energy in comparison to the classic cross-correlation. The use of FPT method is especially significant for the energy con-strain distributed sensor subarrays. Using synthetic seismic signals, we illustrate the error of the source localization for classical and proposed method in the presence of noise. We demonstrate the performance improvement in noise environment of the pro-posed technique in comparison to the classic methods that use real signals. The pro-posed technique gives accurate results for both coherent and non-coherent signals.
Key words:  source localization, time delay, cross-correlation, wireless sensor networks, analytic signal
APLIKACIJA FLIPPED PARAMETAR TEHNIKE NA LOKALIZACIJU IZVORA U ENERGETSKI OGRANIČENIM SENZORSKIM MREŽAMA
U ovom radu je prezentovana nova FPT tehnika za izračunavanje vremenskog kašnjenja signala primenjena u lokalizaciji izvora. Predložena tehnika za pasivnu lokalizaciju izvora je bazirana na razvoju energetski efikasnog algoritma za redukciju međusenzorske i međumrežne komunikacije. FP parametar koji je u osnovi FPT tehnike može se odrediti za svaki senzor u distribuiranoj senzorskoj mreži u opservacionom periodu. Za razliku od klasičnih TDE metoda koje se baziraju na izračunavanju kros-korelacione funkcije, FPT zahteva izračunavanje zasnovano samo na signalu iz jednog senzora. Izračunavanjem glatke kros-korelacione funkcije između signala sa senzora i njegovog analitičkog fliped para dobija se jasno izražen pik koji pouzdano određuje vremensko kašnjenje. Pomoću FP parametara mogu se odrediti sva diferencijalna kašnjenja signala u odnosu na isti izvor. FPT se može uspešno primeniti u dvokoračnim metodama pasivne mrežne lokalizacije i u poređenju sa klasičnim kros-korelacionim metodama zahteva znatno manje energije. Primena FPT metode je posebno značajna kod energetski zavisnih distribuiranih senzorskih mreža. Koristeći računarski generisane seizmičke signale ilustrovana je greška lokalizacije za klasičan i preporučeni metod u prisustvu šuma. Prikazana je prednost preporučene metode u prisustvu šuma u odnosu na klasičnu koja koristi realne signale. Prezentovana FPT metoda pokazuje bolje rezultate i u slučaju koherentnih i nekoherentnih signala.