基于压缩感知的无线传感器网络数据压缩研究

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1、分类号：UDC：密级：保密年限：硕士学位论文（学术学位）基于压缩感知的无线传感器网络数据压缩研究ResearchonCompressingDadaBasedonCompressedSensinginWirelessSensorNetwork论文作者：李伯宇指导教师：高飞教授学位类别：工学硕士专业名称：信号与信息处理研究方向：无线传感器网络培养单位：电气信息工程学院二〇一六年五月分类号：UDC：密级：保密年限：基于压缩感知的无线传感器网络数据压缩研究ResearchonCompressingDadaBasedonCompressedSensinginWirelessS

2、ensorNetwork论文作者：李伯宇指导教师：高飞教授学位类别：工学硕士专业名称：信号与信息处理研究方向：无线传感器网络培养单位：电气信息工程学院原创性声明本人郑重声明，：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名签字日期；年＾月日１关于论文使用授权的说明目学位论文作者完全了解云南民族大学有关保留和使用学

3、位论文的规定，Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属云南民族大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅，；学校可公布学位论文的全部或部分内容可允许采用影巧、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名－签字曰期：ｙｆ／％年ｉ月Ｉ曰导师签名；签字曰期：年名月曰Ｉ摘要摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)源于对外界信息的需求，得益于嵌入式技术的发展。由于WSN中节点的电源一般不可更换，所以能耗成为制约WSN网络寿命的关键因素，同

4、时也是WSN中一项重要的研究内容。而压缩感知(CompressedSensing,CS)技术是有效解决上述问题的方法之一。CS是在2004年由陶哲轩等人提出的一种新的信号采样理论，与传统奈奎斯特采样定律相比，CS最大不同之处在于采样速率取决于信号本身的结构而不是信号的带宽，所以CS可以在低于传统的奈奎斯特采样速率的条件下，有效恢复采样信号。并且近年来，将CS应用于WSN已成为一大热点。CS通过线性运算大大减少发送信息的量，以此降低节点在发送和接受信息时所消耗的能耗，从而达到节能的效果。但是，运用CS只是节能的手段，并不是最终目的，获取监测区域的信息才是关键。所以如果

5、将CS运用到WSN中，所面临的核心问题是：一是如何将发送信息尽可能的压缩，以减少节点发送与接收信息时所消耗的能量；二是如何将压缩之后的信息最大限度的恢复，以获取外界信息。针对上述问题，本文主要研究了感知矩阵的设计以及分布式压缩感知的改进。在设计感知矩阵方面的主要工作为：利用球形几何的相关特性设计感知矩阵，并证明该种矩阵满足限制等距特性(RestrictedIsometryProperty，RIP)。在改进分布式压缩感知主要工作为：一是将权重的方法运用到分布式压缩感知中获取多个信号的共同部分；二是提出了一种有损编码的方法用于缩短信号共同部分的长度；三是改进了分布式压缩

6、感知的公式。仿真实验表明上述两种方法，不仅可以减少采样信号的数量，而且可以有效减少原始信号与恢复信号的差值。关键字：无线传感器网络；压缩感知；感知矩阵；分布式压缩感知。IIAbstractAbstractWirelesssensornetwork(WSN)isthefundamentalofInternetofthing,CyberPhysicalSystem,InternetofVehiclesandsoon.SoWSNisahotresearchfieldsince21stcentury.Butthepowermodelofnodecannotbereplace

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