基于壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮研究

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1、分類號：UDC：密級：保密年限：碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）基于壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮研究ResearchonCompressingDadaBasedonCompressedSensinginWirelessSensorNetwork論文作者：李伯宇指導(dǎo)教師：高飛教授學(xué)位類別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：信號與信息處理研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)培養(yǎng)單位：電氣信息工程學(xué)院二〇一六年五月分類號：UDC：密級：保密年限：基于壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮研究ResearchonCompressingDadaBasedonCompressedSensinginWirelessS

2、ensorNetwork論文作者：李伯宇指導(dǎo)教師：高飛教授學(xué)位類別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：信號與信息處理研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)培養(yǎng)單位：電氣信息工程學(xué)院原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明，：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名簽字日期；年＾月日１關(guān)于論文使用授權(quán)的說明目學(xué)位論文作者完全了解云南民族大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)

3、位論文的規(guī)定，Ｐ：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬云南民族大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱和借閱，；學(xué)?？晒紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容可允許采用影巧、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。學(xué)位論文作者簽名－簽字曰期：ｙｆ／％年ｉ月Ｉ曰導(dǎo)師簽名；簽字曰期：年名月曰Ｉ摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)源于對外界信息的需求，得益于嵌入式技術(shù)的發(fā)展。由于WSN中節(jié)點的電源一般不可更換，所以能耗成為制約WSN網(wǎng)絡(luò)壽命的關(guān)鍵因素，同

4、時也是WSN中一項重要的研究內(nèi)容。而壓縮感知(CompressedSensing,CS)技術(shù)是有效解決上述問題的方法之一。CS是在2004年由陶哲軒等人提出的一種新的信號采樣理論，與傳統(tǒng)奈奎斯特采樣定律相比，CS最大不同之處在于采樣速率取決于信號本身的結(jié)構(gòu)而不是信號的帶寬，所以CS可以在低于傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣速率的條件下，有效恢復(fù)采樣信號。并且近年來，將CS應(yīng)用于WSN已成為一大熱點。CS通過線性運算大大減少發(fā)送信息的量，以此降低節(jié)點在發(fā)送和接受信息時所消耗的能耗，從而達(dá)到節(jié)能的效果。但是，運用CS只是節(jié)能的手段，并不是最終目的，獲取監(jiān)測區(qū)域的信息才是關(guān)鍵。所以如果

5、將CS運用到WSN中，所面臨的核心問題是：一是如何將發(fā)送信息盡可能的壓縮，以減少節(jié)點發(fā)送與接收信息時所消耗的能量；二是如何將壓縮之后的信息最大限度的恢復(fù)，以獲取外界信息。針對上述問題，本文主要研究了感知矩陣的設(shè)計以及分布式壓縮感知的改進(jìn)。在設(shè)計感知矩陣方面的主要工作為：利用球形幾何的相關(guān)特性設(shè)計感知矩陣，并證明該種矩陣滿足限制等距特性(RestrictedIsometryProperty，RIP)。在改進(jìn)分布式壓縮感知主要工作為：一是將權(quán)重的方法運用到分布式壓縮感知中獲取多個信號的共同部分；二是提出了一種有損編碼的方法用于縮短信號共同部分的長度；三是改進(jìn)了分布式壓縮

6、感知的公式。仿真實驗表明上述兩種方法，不僅可以減少采樣信號的數(shù)量，而且可以有效減少原始信號與恢復(fù)信號的差值。關(guān)鍵字：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；壓縮感知；感知矩陣；分布式壓縮感知。IIAbstractAbstractWirelesssensornetwork(WSN)isthefundamentalofInternetofthing,CyberPhysicalSystem,InternetofVehiclesandsoon.SoWSNisahotresearchfieldsince21stcentury.Butthepowermodelofnodecannotbereplace

7、d,sosavingenergyisbecomingthekeyfactorsforextendingthelifespanofWSNandthecrucialissuesintheWSN.CompressedSensing(CS)isaneffectivemethodtosolvetheaboveproblems.CSisanewsignalsamplingtheoryproposedbyTaoin2004.ComparingwithtraditionalNyquistsamplinglaw,thebiggestdifferenceofCSisthatthes