ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ АКУСТИЧНОГО СУПРОВОДЖЕННЯ ОБ'ЄКТІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ АСИНХРОННОЇ TDOA/FDOA-ЛОКАЛІЗАЦІЇ
DOI: 10.31673/2412-4338.2026.019004
Анотація
Розглянуто актуальну науково-прикладну проблему акустичного супроводження швидкісних рухомих об'єктів у географічно розподілених бездротових сенсорних мережах. Головною перешкодою для впровадження таких систем на базі бюджетних мікроконтролерів є відсутність жорсткої апаратної синхронізації часу, що призводить до значних похибок під час обчислення просторових координат. Проаналізовано існуючі методи локалізації та виявлено їхню вразливість до дрейфу годинників і обмеженої пропускної здатності каналів зв'язку. Для вирішення цих недоліків розроблено комплексну інформаційну технологію, що поєднує алгоритмічну компенсацію асинхронізму та мережеву оптимізацію. Запропоновано удосконалений метод спільної TDOA/FDOA-локалізації (різниця в часі та частоті прибуття сигналу), який ґрунтується на використанні модифікованого розширеного фільтра Калмана (EKF). Особливістю алгоритму є інтеграція параметрів асинхронізму (початкового часового зсуву та лінійного частотного дрейфу) безпосередньо у вектор стану системи, що дозволяє здійснювати сумісне оцінювання кінематики цілі та синхронізації мережі в режимі реального часу. Крім того, обґрунтовано архітектуру системи на базі концепції граничних обчислень (Edge Computing). Запропоновано енергоефективну стратегію адаптивного передавання даних та алгоритми стиснення інформації на рівні крайових вузлів (динамічне квантування спектральних ознак FFT, Delta-Encoding часових міток). Це дозволяє радикально знизити мережевий трафік, уникаючи постійної трансляції необроблених аудіоданих, що є критично важливим для автономних систем з живленням від акумуляторних батарей. Запропонований комплексний підхід вирішує проблему масштабованості та дозволяє розгортати надійні рубежі охорони на базі доступних компонентів. Ефективність розроблених алгоритмічних і архітектурних рішень повністю підтверджено результатами імітаційного моделювання.
Ключові слова: акустичне супроводження, TDOA, FDOA, асинхронна локалізація, розширений фільтр калмана, edge computing, стиснення даних, квантування.
