多传感器地质灾害监测系统研究

发布时间：2017-10-08 04:17

  本文关键词：多传感器地质灾害监测系统研究

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【摘要】：我国地域广阔,每年因为各类地质灾害造成了大量的人员财物损失,对地质灾害进行有效的监测是减少灾区经济损失和人员伤亡的重要措施之一。通过将无线传感器网络应用于灾害监测中,可以实现对特定区域的实时监测和信息采集,然而在目前的应用过程中仍然发现监测系统中存在采用的路由协议节点间路由效率不高,数据传输量大,系统能量过度损耗等问题。本文首先分析了目前的路由协议存在的客观问题及不足,同时参照最新的EEUC协议,对候选簇首选择策略进行改进,将节点的当前能量和周边节点存活密度函数加入选择概率函数,选择出最佳簇首并进行合理分簇。簇间路由策略上,借鉴蚁群算法中信息素的正反馈和互相协作方式,加入节点当前能量参数,完善概率函数。仿真实验证明,新的IE_ANT协议能够较好的实现监测系统节点分布和簇间路由路径的选择,有效减少了簇首选举和路由数据的能量消耗。地质灾害监测系统数据传输量和传输功耗非常大,如何进行数据压缩减小通信开销已经成为非常紧迫的需求。本文重点介绍了压缩感知理论的思想原理和重构算法,并分析了常见算法存在的一些问题,并基于子空间追踪算法的基本思想和原理,逐次增加迭代向量,进行小范围数据更替,实现了稀疏度的预估计。通过项目实际测量数据验证了改进算法的可靠性,在实现监测数据完美传输的基础上做到了数据压缩。
【关键词】：地质灾害 无线传感器网络 路由协议 压缩感知
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P694;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 地质灾害监测的背景和意义8
• 1.2 国内外研究概况8-9
• 1.3 课题的提出9-11
• 1.4 研究内容11
• 1.5 论文结构安排11-13
• 第二章 监测系统理论基础13-28
• 2.1 无线传感器网络概述13-14
• 2.2 ZigBee技术简介14-15
• 2.3 监测系统路由协议15-20
• 2.3.1 路由协议简介15-16
• 2.3.2 路由协议分类16-19
• 2.3.3 路由协议性能指标19-20
• 2.4 压缩感知理论20-25
• 2.4.1 压缩感知理论简介20-22
• 2.4.2 信号的稀疏表示22-23
• 2.4.3 观测矩阵的设计23-24
• 2.4.4 重构算法24-25
• 2.5 压缩感知在监测系统中的应用25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 监测系统方案28-35
• 3.1 监测系统总体方案28-29
• 3.2 监测系统节点及拓扑结构29-31
• 3.3 监测系统软件31-34
• 3.3.1 监测系统软件设计需求31-32
• 3.3.2 监测系统软件实现32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 监测系统路由协议研究35-47
• 4.1 现有路由协议存在的问题35
• 4.2 蚁群算法与路由协议35-38
• 4.2.1 蚁群算法的介绍35-37
• 4.2.2 蚁群算法在路由协议中的应用37-38
• 4.3 候选簇首的选取38-39
• 4.4 簇首的选取与簇的形成39-40
• 4.5 基于蚁群算法的IE_ANT簇间路由协议40-41
• 4.6 仿真结果41-46
• 4.7 本章小结46-47
• 第五章 压缩感知算法改进与应用47-59
• 5.1 引言47
• 5.2 子空间追踪算法的基本思想47-49
• 5.3 压缩感知重构算法研究49-51
• 5.4 算法在数据处理方面的应用51-54
• 5.5 算法在图像处理方面的应用54-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 论文工作总结59-60
• 6.2 后续展望60-61
• 参考文献61-64
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文64-65
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目65-66
• 致谢66

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本文编号：991932