基于壓縮感知與占空比的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能算法研究

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1、工程碩士學位論文基于壓縮感知與占空比的無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)節(jié)測能算系統(tǒng)法研著究性檢測作者姓名譚德軍工程領域電子與通信工程校內(nèi)指導教師馮久超教授校外指導教師吳中堂高級工程師所在學院電子與信息學院論文提交日期2016年6月ResearchonEnergy-savingAlgorithmsforWirelessSensorNetworksBasedonCompressedSensingandDuty-cycleADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TanDejunSupervisor

2、：Prof.FengJiuchaoAssociate：SeniorEngineerWuZhongtangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：TN393學校代號：10561學號：201321009516華南理工大學碩士學位論文基于壓縮感知與占空比的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能算法研究作者姓名：譚德軍指導教師姓名、職稱：馮久超教授吳中堂高級工程師申請學位級別：工程碩士工程領域名稱：電子與通信工程論文形式：□產(chǎn)品研發(fā)□工程設計?應用研究□工程/項目管理□調(diào)研報告研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡論文提交

3、日期：2016年6月12日論文答辯日期：2016年6月7日學位授予單位：華南理工大學學位授予日期：年月日答辯委員會成員：主席：余華教授委員：趙平高級工程師余衛(wèi)宇副教授劉徐迅副教授馮久超教授華南理工大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研巧成果。除了文中特別加標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研巧做出重要貢獻的個人和集體＞。，巧已在文中１［＾明確方式標明本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期；Ｗ年ｆｅ月

4、＾七寺襄聲６１７日學位論文版權使用授權書？本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，良Ｐ；研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權單位屬華南理工大學。學校有權保存并向國家有關部口或機構送交論文的復印件和電子版，允許學位論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外）＾１；學?？桑惫紝W位論文的全，可部或部分內(nèi)容？允許采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位一論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相致。本學位論文屬于：□保密，在年解密后適用本授權書。口＾保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與

5、學校有共享協(xié)議的單位瀏覽；同意將本人學位論文提交中國學術期刊（光盤版）電子雜志社全文出版和編入ＣＮＫＩ《中國知識資源總庫》，傳播學位論文的全部或部分內(nèi)容。＂＂（請在［＾上相應方框內(nèi)打Ｖ）作者簽名＂：誠聲＾％。氣日期：礎６．／＞指導教師簽名：日期邱冬代二／＾＾＾Ｋ作者聯(lián)系電話：電子郵箱；摘要在無線傳感器網(wǎng)路中，節(jié)點有限的能量已嚴重限制了其應用發(fā)展。因此，如何有效地降低網(wǎng)絡節(jié)點能耗、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃跃统蔀榱藷o線傳感器網(wǎng)絡研究領域中的工作重點。占空比技術根據(jù)所接收數(shù)據(jù)信息的標識位決定節(jié)點處于工作或睡眠狀態(tài)

6、，避免了網(wǎng)絡中重復數(shù)據(jù)的接收，有效地提升了數(shù)據(jù)投遞率和網(wǎng)絡生命周期。壓縮感知理論利用信號的稀疏性將信號壓縮至低維空間上，再利用這部分壓縮信號高概率地重構出原始信號，有效地降低了網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，進而實現(xiàn)了節(jié)能的目標。本文以降低網(wǎng)絡節(jié)點能耗為研究目標，從減少網(wǎng)絡中重復數(shù)據(jù)量的傳輸出發(fā)，深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡的能耗問題，進而提出了融合占空比技術與壓縮感知理論的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能算法。本文主要的研究點和創(chuàng)新點如下：1.提出了一種基于占空比技術的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能算法。該算法根據(jù)所接收數(shù)據(jù)信息的標識位來決定節(jié)點處于工作模式還是睡眠模式，避免了網(wǎng)絡

7、中重復數(shù)據(jù)的接收，從而降低了網(wǎng)絡節(jié)點能耗。本文還計算與分析了該算法系統(tǒng)下的網(wǎng)絡能耗的理論最大值，并證明了多跳無線網(wǎng)絡的能耗具有最優(yōu)解。實驗結(jié)果表明，與泛洪模式下的算法相比，該算法能夠延長網(wǎng)絡生命周期57.5%，降低節(jié)點平均能耗65.8%，提高數(shù)據(jù)包傳輸率20.5%，從而有效地改善了整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡性能。2.提出了一種結(jié)合壓縮感知理論與占空比技術的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能算法。該算法充分利用了節(jié)點感知數(shù)據(jù)在時間和空間上的相關性，在信源節(jié)點利用有限域壓縮感知對數(shù)據(jù)進行適當?shù)膲嚎s，并使用占空比技術進行處理，從而在很大程度上降低了網(wǎng)絡中所傳送的數(shù)據(jù)量，隨之降

8、低了網(wǎng)絡節(jié)點能耗。本文對有限域壓縮感知進行了深入地研究與分析，進而構建了改進型的多項式確定性矩陣來作為測量矩陣。通過實驗仿真可以知道，與其他節(jié)能算法相比，該算法能夠