無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的稀疏修復(fù)和壓縮傳輸.pdf

1、在無線傳感網(wǎng)中,節(jié)點斷電、故障等多種原因常導(dǎo)致傳感節(jié)點數(shù)據(jù)丟失。同時,傳感器節(jié)點能量和帶寬均非常有限。本論文利用數(shù)據(jù)本身的稀疏性,在在稀疏重建的理論框架下,研究無線傳感網(wǎng)中的數(shù)據(jù)修復(fù)和壓縮傳輸問題。本文主要工作包括:
　　 (1)提出二維空間數(shù)據(jù)修復(fù)方法,將數(shù)據(jù)看成一個整體,在不進行重傳的情況下,用最小化(e)1范數(shù)算法修復(fù)空間平面上丟失的數(shù)據(jù)。零空間理論分析表明對于空間數(shù)據(jù)丟失,稠密型的二維DCT基是一種較合適的稀疏變換。DC

2、T基不僅適合傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)低頻分量多的特點,同時能保留數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)信息,比局部基函數(shù)(如小波變換)更能抵抗局部大范圍的數(shù)據(jù)丟失。假設(shè)能接受的修復(fù)誤差水平是10-4,所提方法重建稀疏的低頻信號時,與4×4、2×2和1×1丟失塊對應(yīng)的丟失率拐點分別是0.3、0.6和0.8。
　　 (2)提出時-空三維數(shù)據(jù)在線修復(fù)方法,針對三維實時的傳感器數(shù)據(jù),用歷史數(shù)據(jù)幀與二維DCT基構(gòu)造過完備字典來稀疏表示當(dāng)前幀,進而通過稀疏性來修復(fù)當(dāng)前幀內(nèi)丟失的傳感

3、數(shù)據(jù)。在容許一定延遲下,假設(shè)相鄰幀的差符合高斯分布,提出利用將來數(shù)據(jù)幀校正字典或直接利用將來數(shù)據(jù)幀的信息進一步降低當(dāng)前幀的修復(fù)誤差。所提方法在降低修復(fù)誤差、抵抗連續(xù)突發(fā)性丟失和中低噪聲水平上都優(yōu)于傳統(tǒng)的平均插值算法。實際數(shù)據(jù)測試表明,所提方法比傳統(tǒng)插值算法降低修復(fù)誤差達(dá)20％～30％。利用相鄰幀的差若符合獨立同分布的高斯分布,可進一步降低修復(fù)誤差達(dá)10％,將來幀補償法可進一步降低誤差達(dá)25％。
　　 (3)為節(jié)省網(wǎng)絡(luò)通信成本,提

4、出一種基于壓縮感知技術(shù)的壓縮傳輸機制,即低相干(Channel Impulse Response,CIR)模型。利用壓縮感知技術(shù)實現(xiàn)在不規(guī)則傳感網(wǎng)絡(luò)下,提出用電磁波局部疊加的方式實現(xiàn)對鄰近節(jié)點數(shù)據(jù)隨機線性和的采集,采用分布式小波變換來稀疏表示采樣到的信號。通過分析采樣矩陣與稀疏矩陣的相干性,提出功率控制的低相干性傳輸和重建方法,明顯降低了重建信號誤差。仿真結(jié)果表明,低相干性是成功重建的必要條件,且低相干局部CIR模型的重建誤差約為基本C