基于壓縮感知理論的體域網(wǎng)低功耗設(shè)計(jì).pdf

1、體域網(wǎng)是一種重要的公眾應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，并在遠(yuǎn)程醫(yī)療保健、特殊人群監(jiān)護(hù)和社區(qū)醫(yī)療等服務(wù)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用意義和需求，并日漸成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。由于體域網(wǎng)自身獨(dú)有的特點(diǎn)，具有與以往傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架不同的特性和需求，目前對(duì)其技術(shù)的研究尚處于起步階段，有諸多關(guān)鍵技術(shù)難題亟待解決。其中能量有效性是無(wú)線體域網(wǎng)的首要挑戰(zhàn)。
　　本課題就是圍繞無(wú)線體域網(wǎng)的節(jié)能策略而展開(kāi)的，引入壓縮感知技術(shù)來(lái)降低發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送數(shù)據(jù)量，從而從本質(zhì)上降低體域網(wǎng)的功耗。發(fā)送端利

2、用壓縮感知技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮，將壓縮后的信號(hào)傳輸給接收端，接收端收到壓縮的信號(hào)后，通過(guò)相應(yīng)重構(gòu)算法求解優(yōu)化問(wèn)題來(lái)對(duì)原信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。本文主要工作如下：
　　深入研究現(xiàn)有的貪婪匹配追蹤重構(gòu)算法，針對(duì)現(xiàn)有的正交匹配追蹤算法(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)的缺點(diǎn)，本文提出了一種改進(jìn)的OMP算法，該算法在選擇支撐集的原子時(shí)，不僅只考慮傳感矩陣中包含的原子集合與殘差的相關(guān)性大小，還要考慮前一次迭代的相關(guān)性大小

3、，該算法通過(guò)引進(jìn)了殘差閾值，使得接收端在重構(gòu)時(shí)不需要知道原始信號(hào)的稀疏度。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了改算法具有更好的重構(gòu)效果，從本質(zhì)上降低了無(wú)線體域網(wǎng)系統(tǒng)的整體功耗。
　　研究正則化正交匹配追蹤(Regularized Orthogonal Matching Pursuit， ROMP)算法，在充分分析了正則化正交匹配追蹤算法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于 Dice系數(shù)準(zhǔn)則的DROMP算法，并從CR（壓縮比）、PRD（均方根誤差百分比）以及

4、SNR(信噪比)三方面評(píng)估算法的性能，仿真結(jié)果證明了該算法具有更好的重構(gòu)效果， 從本質(zhì)上降低了無(wú)線體域網(wǎng)系統(tǒng)的整體功耗。
　　最后根據(jù)體域網(wǎng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于 ZigBee無(wú)線傳輸協(xié)議的無(wú)線體域網(wǎng)系統(tǒng)。包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際情況中體域網(wǎng)系統(tǒng)的需要，使用 JavaFX Scene Builder2.0開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的生理狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史查詢