無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中盲源分離問題的研究.pdf

1、作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛用于信號的檢測、估計以及目標追蹤等。在 WSN實際應(yīng)用場景中，感知環(huán)境中通常同時存在多個信號源，為了準確獲取感興趣的目標，去除其他混疊的干擾信號，就需要對節(jié)點采集的混合信號進行有效分離以便后續(xù)的處理和應(yīng)用。而WSN一般由大量簡單傳感器節(jié)點隨機部署自組織形成，通常對感知區(qū)域中存在的多個源信號的先驗信息和其混合方式是未知的，也就是說，WSN對混合信號的分離過程是“盲”的，因此，無線傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)中的盲源分離問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號處理領(lǐng)域的又一重要研究點。
　　本文首先研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信號源數(shù)目估計問題。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量受限的特點，提出了一種基于分簇判斷加決策級數(shù)據(jù)融合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號源數(shù)目估計方法，并且在LEACH分簇算法的基礎(chǔ)上提出了一種新的基于節(jié)點剩余能量簇頭選擇算法。在本文的信號源數(shù)目估計方法中，首先對傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇，各簇獨立進行信號源數(shù)目估計，產(chǎn)生本地判決結(jié)果；然后在融合中心對各簇的判決結(jié)果進

3、行融合得到對信號源數(shù)目的估計值。仿真結(jié)果表明本文提出的信號源數(shù)目估計方法和簇頭選擇算法能夠在保證估計可靠性的前提下有效降低網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。
　　然后本文研究無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能耗和盲源分離性能的折中優(yōu)化，提出了一種實現(xiàn)盲源分離的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點優(yōu)化選擇方法。考慮節(jié)點的觀測噪聲和剩余能量兩個因素，通過數(shù)值擬合確定節(jié)點平均觀測噪聲和盲源分離性能之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上將節(jié)點選擇問題建模為基于節(jié)點剩余能量和盲源分離性能折中的

4、組合優(yōu)化問題，并采用基于凸優(yōu)化的啟發(fā)算法求解該問題以確定被選中的節(jié)點。仿真證明該方法能有效提高節(jié)點剩余能量，同時保證良好的信號分離性能。
　　最后，本文研究了存在噪聲和傳輸誤碼情況下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)盲源分離問題。首先研究了傳輸誤碼對盲源分離結(jié)果造成的影響，然后提出了一種基于聚類和距離的異常點檢測方法，對于分離信號中由于傳輸誤碼引入的異常點進行檢測和修正。實驗證明，通過對分離信號進行后續(xù)處理，可以有效降低傳輸誤碼的影響，提高盲源分離