基于壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于監(jiān)測(cè)感知客觀的物理世界，目前已成為研究熱點(diǎn)。由于網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)攜帶電池電量有限，高效使用能量是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的核心問題。壓縮感知理論是信號(hào)處理領(lǐng)域的新穎理論，顛覆了傳統(tǒng)奈奎斯特準(zhǔn)則提出的采樣頻率。該理論指出如果信號(hào)具有稀疏性或者在某個(gè)基上是稀疏的，通過少量采樣能夠精確重構(gòu)出該信號(hào)。大多數(shù)自然信號(hào)具有稀疏性或者在某個(gè)基上是稀疏的，這為壓縮感知理論與傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合提供了前提條件。壓縮感知理論在傳感器網(wǎng)絡(luò)中已有

2、的應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)處理、定位以及路由等方面。
　　本文首先將壓縮感知理論運(yùn)用于單跳傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量信號(hào)干擾和數(shù)據(jù)冗余，不利于數(shù)據(jù)的采集和網(wǎng)絡(luò)能源的有效使用。因此，本文提出一種基于壓縮感知理論的節(jié)點(diǎn)調(diào)度方案，采用隨機(jī)概率模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子集進(jìn)行采樣，關(guān)閉冗余節(jié)點(diǎn)?；谠摲桨杆鶚?gòu)建的無線傳感器水下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)能以較大的概率從少量采樣數(shù)據(jù)中近似還原出原始信號(hào)，且通過稀疏采樣節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開銷。
　

3、　由于節(jié)點(diǎn)的通信距離限制，一些場(chǎng)景中的傳感器節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)在單跳路由內(nèi)不可達(dá)。因此，本文又將壓縮感知理論運(yùn)用于多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)中。LEACH算法是傳感器網(wǎng)絡(luò)中提出的一種層次型路由算法。簇頭選取方法雖然保證了隨機(jī)性以及機(jī)會(huì)均等性，但算法本身仍存在不足。本文針對(duì)LEACH算法的一些不足，同時(shí)結(jié)合壓縮感知理論提出了改進(jìn)算法CS_LEACH_UC。該算法先實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)均勻分簇，再進(jìn)行稀疏采樣。最后，本文進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與性能分析，分析結(jié)果表明CS_L