無線傳感器網(wǎng)絡中的壓縮感知技術.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的日益普及,無線傳感器網(wǎng)絡的應用也在不斷擴展。其中,一個重要的應用是進行環(huán)境信號的監(jiān)視,各個傳感器節(jié)點在采樣時刻進行數(shù)據(jù)感知,并將感知數(shù)據(jù)傳遞給匯聚節(jié)點,匯聚節(jié)點收集數(shù)據(jù)并進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。
  由于監(jiān)視應用的特殊性,網(wǎng)絡中需要收集大量數(shù)據(jù),通過多跳等方式將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點,整個過程中需要消耗大量的能量。由于在無線傳感器網(wǎng)絡中,傳感器節(jié)點通常是使用電池來供電,且由于傳感器節(jié)點一般布置在人不易到達的區(qū)域,因而傳感器

2、節(jié)點通常不易更換電池,所以能效問題是無線傳感器網(wǎng)絡中一個至關重要的問題。同時,實際應用中為了控制成本,一般選擇價格比較便宜的傳感器節(jié)點構建傳感器網(wǎng)絡,傳感器節(jié)點在能量供應、數(shù)據(jù)處理能力、節(jié)點最高采樣頻率上有一定的限制。目前有很多技術研究傳感器網(wǎng)絡中的能效問題,而壓縮感知技術用于傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集過程,能有效地減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的傳輸量,有助于延長網(wǎng)絡的存活時間。
  本文在無線傳感器網(wǎng)絡中引入壓縮感知技術,通過降低網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)的空

3、間冗余性以及時間冗余性,降低網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸代價以及傳感器節(jié)點的平均采樣頻率,來減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸消耗的能量以及節(jié)點進行數(shù)據(jù)感知消耗的能量,從而延長網(wǎng)絡的存活時間,具體的工作如下:
  (1)研究無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集的拓撲結構,充分利用采樣矩陣中的零元素,使一次數(shù)據(jù)投遞過程中,節(jié)點選擇與自己有相近狀態(tài)的節(jié)點作為自己的父節(jié)點來構建數(shù)據(jù)采集樹,從而盡量保證在一次投遞過程中,能夠確保一些不需要傳輸自己感知數(shù)據(jù)的節(jié)點能夠維持休眠狀態(tài),而

4、不是因為要充當子節(jié)點的中繼節(jié)點而進行數(shù)據(jù)傳輸。令所有傳感器節(jié)點均選擇合適的父節(jié)點,從而構建一個最小傳輸代價樹。同時考慮到節(jié)點的負載均衡問題會嚴重影響網(wǎng)絡的存活時間,因而對數(shù)據(jù)采集樹的結構進行調(diào)整,盡量減少負載過重的節(jié)點的個數(shù),進一步延長網(wǎng)絡的存活時間。
  (2)研究節(jié)點的采樣頻率問題,由于傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)感知需要消耗能量,而一般無線傳感器網(wǎng)絡的應用場景中,傳感器節(jié)點在相鄰采樣時刻感知到的信號具有時間冗余性,因而考慮令節(jié)點根據(jù)感

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