面向無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)壓縮算法設計.pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，具有數(shù)據(jù)采集、處理以及無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)被廣泛應用于當今社會的各個領域。在橋梁健康監(jiān)測方面，通常在橋體上鋪設大量的無線傳感器節(jié)點，通過采集橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)來為橋梁在特殊氣候、復雜交通環(huán)境和橋梁結(jié)構(gòu)狀況異常時發(fā)布預警信號，為橋梁的管理、養(yǎng)護與維修提供科學的依據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡需要實時的采集并發(fā)送大量數(shù)據(jù)信息，這對整個網(wǎng)絡的通信帶寬帶來很大的壓力。另外，無線數(shù)據(jù)的傳輸占整個節(jié)點能耗

2、的絕大部分，因此要想盡可能延長傳感器節(jié)點壽命就必須減少數(shù)據(jù)傳輸量，而數(shù)據(jù)壓縮就是解決上述問題的有效手段。
　　本文首先針對橋梁健康監(jiān)測問題介紹了基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的無線傳感器拓撲結(jié)構(gòu)，并且從節(jié)點自身能耗和網(wǎng)絡帶寬受限等多方面論證了采用數(shù)據(jù)壓縮算法的必要性。
　　其次，針對橋梁振動數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸需求，本文設計了基于嵌入式技術(shù)的無線傳感器前端節(jié)點，該節(jié)點包含振動數(shù)據(jù)采集模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊以及無線收發(fā)模塊。該模塊對振動

3、數(shù)據(jù)的采樣精度達到16位，采樣速率最高達到250Kbps。
　　另外，本文提出了一種基于采樣數(shù)據(jù)相關(guān)性的壓縮算法，該算法能夠?qū)φ駝訑?shù)據(jù)進行無損壓縮。要內(nèi)容包含兩部分，分別為數(shù)據(jù)格式的定義和壓縮算法的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)格式采用了可變長度幀格式獲得最優(yōu)壓縮效果。壓縮算法主要分為三步，分別為計算差值、相鄰數(shù)據(jù)按位異或以及數(shù)據(jù)分組組合。通過實驗仿真表明，該種方法能夠有效的對數(shù)據(jù)進行壓縮處理，并且相較于經(jīng)典的霍夫曼壓縮編碼以及ZLIB壓縮編碼具有明