无线传感器网络中基于压缩感知的数据收集技术研究

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1、？二三－论文ｓ．！編巧ｉｒＯｆｔ０１．中凶分类号胖？９３．６｛３？４－－＇：‘５州学科分类号．６１）９９密級＊义沸球乂净ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕±专业学位论文无线传感器网络中基于压缩感知的数据收集技术研究民ｅｓｅａｒｃｈｏｆＤａｔａＧｏ］］ｅｃｔｉｏ打了ｅｃｈ打ｏｌｏｇｙ－反ａｓｅｄ０打ＧｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｉｅｎｓｉｎｉｎＷｉｒｅｌｅｓ吕ｇＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ二：心。‘‘．一ｍｍｒｎｒｎｍ蠻蜡－赋嚇－ｆ＾擊去撰巧；ｐ

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3、greeResearchofDataCollectionTechnologyBasedonCompressiveSensinginWirelessSensorNetworkByXiangWangSupervisorDeganZhangMarch2016推刮巧若巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得夭津理工火葦或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示

4、了谢意。学侄冷丈作者签名；签拿日荆：２ｂ年＾月Ｊ日学化文狀权使巧按扶考本学位论文作者完全了解义津理王大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权义津理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩巧或扫描等复制手段保存、汇编，Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学化冷丈作者签名；导种签９期ｆ占签学：女年＾月＾可签学可期；）／年月＾哥２５５（＾摘要无线传感器网络作为物联网的重要组成之一，已经得到了各界学者广泛关注。由于无线传感器网络

5、由大量能量有限的微型节点组成，如何降低网络中的能量消耗成为无线传感器网络研究的关键问题。压缩感知理论的出现，取代了传统的奈奎斯特采样定理，同时其编码端简单，解码端复杂的特点为无线传感器网络中的数据收集提供了一种新的思路。本文的主要工作包括以下内容：(1)本文首先从压缩感知的基本原理入手，总结了测量矩阵的构造要求，分析了托普利兹和循环等常用确定性矩阵，在随机间距稀疏矩阵的基础上，提出利用SVD优化贝努力矩阵的主对角元素作为种子向量，并根据该种子生成新的随机间距稀疏循环矩阵，相比Toeplitz等矩阵所需的随机独立变元个数更少，并且矩阵信息更集中，实验表明重构效果相比高斯等

6、随机矩阵更好，并且将矩阵利用到无线传感器网络链式数据收集方案中，实验表明了相比一般无线传感器网络压缩感知数据收集方案大量减少了网络传输量，整个网络的能耗得到减少。(2)由于节点的通信距离的限制，节点可能无法通过单跳到达汇聚节点，针对无线传感器网络的分簇结构，本文提出基于稀疏混合压缩感知的分簇结构数据收集方案，将无线传感器网络分簇结构分为两部分：在簇内，簇头利用基站发来的种子向量生成对应的随机间距稀疏矩阵采用压缩感知技术采集簇内数据；在簇间，簇头通过之前构建好的簇间多跳路由将测量值转发至基站。最后，本文做了性能分析与比较，分析结果表明该方法不管在簇内还是簇间能耗都优于其他

7、方案。关键词：无线传感器网络压缩感知观测矩阵数据收集路由算法AbstractAsoneofimportantcomponentsoftheInternetofThings,wirelesssensornetworkhasbeenwidespreadconcerninacademiccircles.Thewirelesssensornetworkconsistsofalargenumberofmicro-nodeswithlimitedenergy,sooneofkeyissuesforwirelesssensornetworkresear