基于物联网的无线传感器网络中压缩感知研究

发布时间：2017-06-25 11:12

  本文关键词：基于物联网的无线传感器网络中压缩感知研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着传感器,射频识别技术和嵌入式系统管理等技术的不断发展,物联网成为信息化技术的一大标志性产物。作为物联网底层网络的关键技术形式——无线传感器网络,因为其具有自组织能力,布置便捷,容错能力强等特性而成为了物联网的核心的信息接入方式。与此同时,无线传感器网络也因为其节点计算能力弱,存储空间小和续航能力低等缺陷而引发其技术发展的瓶颈。压缩感知是近年来提出的一种新兴的信号前端处理技术,它打破了香农理论数据恢复对于信号带宽的限制,能够以远低于两倍信号频率大小的采样率完成对信号的采集,这样能大大减少无线传感器网络采集信号时所需的运算、同时节省存储空间和能耗。将压缩感知技术应用到基于物联网的无线传感器网络中已经逐步成为一个研究热点。本文在对传统压缩感知方法进行分析的基础上,重点对压缩感知在物联网中的多信号处理问题进行了深入的探讨和研究。首先,分析了已有的物联网和无线传感器网络的体系结构和关键技术。针对物联网中多信号处理的特点,分别对于传统压缩感知和分布式压缩感知方法进行改进和验证。其次,本文提出了一种自适应压缩感知的新方法,首先利用一维搜索方法找出合适的观测值构造一个与实验信号相关的自适应观测矩阵,然后改进已有的分段正交匹配追踪法实现信号的恢复重构,采用自适应的方法选取门限阈值和迭代次数。再次,本文提出了一类基于时间相关性的分布式压缩感知方法。利用时间相关性,采取一元线性回归方法对实验信号进行分割,在此基础上对分布式压缩感知的联合稀疏模型进行改进,设计了一种压缩矩阵来提取信号的线性拟合部分。然后采取自适应压缩感知对经过压缩矩阵处理后的信号进行深入压缩,从而形成了一个完整的压缩感知信号处理新方案。最后,总结了本文的工作内容和研究成果,对可继续研究的相关问题进行了展望。
【关键词】：物联网 无线传感器网络 压缩感知 时空相关性 分布式系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 面向物联网的无线传感器网络概述12-16
• 1.2.1 物联网的体系结构12-13
• 1.2.2 无线传感器网络的体系结构及特点13-15
• 1.2.3 无线传感器网络的关键技术15-16
• 1.2.4 无线传感器网络与物联网的关系16
• 1.3 压缩感知研究现状16-19
• 1.3.1 传统压缩感知研究现状17
• 1.3.2 分布式压缩感知研究现状17-19
• 1.4 本文的工作及内容安排19-21
• 2 无线传感器网络中的压缩感知21-37
• 2.1 压缩感知的基本概念21-24
• 2.1.1 可稀疏信号21-22
• 2.1.2 非相关观测22-23
• 2.1.3 信号的恢复重构23-24
• 2.2 传统压缩感知方法24-31
• 2.2.1 观测矩阵25-27
• 2.2.2 稀疏矩阵27-31
• 2.2.3 重构算法31
• 2.3 分布式压缩感知31-36
• 2.3.1 时空相关性32-33
• 2.3.2 联合稀疏模型33-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 自适应压缩感知ACS37-55
• 3.1 自适应思想37-41
• 3.1.1 自适应观测量M值选取37-39
• 3.1.2 自适应观测矩阵的设计39-41
• 3.2 正交匹配追踪法及其改进算法41-47
• 3.3 自适应分段正交匹配追踪法47-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 具有时间相关性的分布式压缩感知信号处理55-73
• 4.1 时间相关性研究55-64
• 4.1.1 一元线性回归模型56-57
• 4.1.2 一元线性回归模型算法描述57-59
• 4.1.3 一元线性回归模型算法仿真与评价59-60
• 4.1.4 置信区间60-62
• 4.1.5 基于置信区间的一元线性回归模型62-64
• 4.2 改进的JSM-364-65
• 4.3 基于置信区间一元线性回归模型算法调整65-67
• 4.4 压缩矩阵pcm的设计67-72
• 4.5 本章小结72-73
• 5 总结与展望73-75
• 参考文献75-81
• 作者简历81-83
• 学位论文数据集83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏俐,陈曦,赵千川,江永亨,管晓宏;无线传感器网络及应用简介[J];自动化博览;2004年01期

2 孙雨耕,张静,孙永进,房朝晖;无线自组传感器网络[J];传感技术学报;2004年02期

3 夏俐;陈曦;赵千川;江永亨;管晓宏;;无线传感器网络及应用简介[J];自动化博览;2005年S2期

4 庄庆德;传感器网络的研究现状[J];国外电子测量技术;2005年04期

5 谢洁锐;胡月明;刘才兴;刘兰;;大田监测中无线传感器网络的部署[J];现代计算机;2006年03期

6 李小遐;刘瑞霞;;一种无线传感器网络的设计[J];自动化技术与应用;2006年04期

7 吴春婧;郑明春;秦继林;;无线传感器网络协议研究[J];计算机技术与发展;2006年08期

8 徐勇军;杨宇;;无线传感器网络的发展[J];电子产品世界;2006年19期

9 ;坚固的无线传感器网络适合苛刻的工业环境[J];电子设计技术;2006年09期

10 马华东;陶丹;;多媒体传感器网络及其研究进展[J];软件学报;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 彭政;魏巍;罗相根;罗永健;;无线传感器网络中传感器数量的选择方法[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年

2 程时端;;传感器网络[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2004年年会论文集[C];2004年

3 杨曼;;无线传感器网络对抗[A];四川省电子学会情报专业委员会学术交流会论文集[C];2006年

4 阚凤龙;徐自文;陈楠;左传文;;无线传感器网络的应用及其发展研究[A];第九届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2012年

5 贾杰;赵林亮;常桂然;;面向异构传感器网络的高能效覆盖控制[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（下）[C];2009年

6 冯健昭;肖德琴;肖克辉;李就好;;基于谓词的水质传感器网络采样整合优化算法[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年

7 唐云龙;;无线传感器网络系统实验分析[A];工程设计与计算机技术：第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年

8 杜景林;陈力军;谢立;;无线传感器网络与互联网集成体系结构[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年

9 李新;田斌;辛阳;陈林顺;;传感器网络中基于音频的异常事件检测方法[A];中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集[C];2010年

10 刘昊;;面向电子智能服装的人体无线传感器网络构建[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 罗清岳;让无线传感器网络走入生活[N];电子资讯时报;2007年

2 ;多媒体传感器网络[N];中国计算机报;2006年

3 美国专利律师 谭文晔　薛之扬;无线传感器网络技术专利分析[N];科技日报;2010年

4 本报记者 赵建国;无线传感器网络改变未来世界[N];中国知识产权报;2011年

5 樊哲高;我国传感器网络标准工作取得新进展[N];中国电子报;2012年

6 本报记者 王博;传感器网络标准取得新进展[N];计算机世界;2012年

7 温雅路;利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力[N];人民邮电;2008年

8 林宗辉;ZigBee无线传感器网络解决方案[N];电子资讯时报;2007年

9 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年

10 本报记者 张彤;物物之连[N];网络世界;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 马瑞;基于小生境粒子群算法的机舱WSN目标覆盖研究[D];大连海事大学;2014年

2 李洪峻;面向入侵目标追捕的多回路无线网络控制系统设计与相关技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 张德敬;基于虚拟坐标的无线传感器网络路由协议研究[D];山东大学;2015年

4 杨显辉;森林资源数据获取的移动Sink无线传感器网络可靠性研究[D];东北林业大学;2015年

5 毕冉;基于无线传感器网络的事件监测算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 石熙;数字水印技术在无线传感器网络安全中的应用研究[D];重庆大学;2015年

7 徐力杰;低占空比传感器网络的数据传输调度问题研究[D];南京大学;2014年

8 欧阳键;面向无线传感器网络的协作传输技术研究[D];南京航空航天大学;2014年

9 冯森;面向智能配用电的无线传感器网络路由优化协议研究[D];华北电力大学;2015年

10 徐毅;无线传感器网络低能耗路由协议研究[D];山东大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胥常杰;传感器网络设计的数学模型及其应用[D];青岛大学;2010年

2 黄铮;无线传感器网络连通与覆盖的研究[D];武汉理工大学;2006年

3 马艳丽;基于无线传感器网络的瓦斯监测系统的定位技术的研究[D];燕山大学;2015年

4 吴旭东;基于ZigBee无线传感器网络的电表监控系统的设计实现[D];西南交通大学;2015年

5 刘其永;无线传感器网络节点间通信的信道均衡研究[D];海南大学;2015年

6 王慧彬;无线传感器网络拓扑优化以及容错控制算法研究[D];燕山大学;2015年

7 王龙;无线传感器网络覆盖空洞检测算法研究[D];燕山大学;2015年

8 刘晨;基于粒子群优化的无线传感器网络定位算法研究[D];昆明理工大学;2015年

9 侯文蕾;无线传感器移动节点在WSN中的定位研究[D];昆明理工大学;2015年

10 孙超;能量优化的无线传感器网络分布式滤波与融合[D];昆明理工大学;2015年

  本文关键词：基于物联网的无线传感器网络中压缩感知研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：481906