[发明专利]传感器网络物理信号协同压缩感知系统及感知方法

权利要求书

1.一种传感器网络物理信号协同压缩感知系统，其特征在于，该系统包括：

至少一物理信号感知节点，用以对物理信号进行采样；对所获采样信号 向量进行随机映射得到随机映射值，对采样信号进行统计量计算得到统计量 值，将随机映射值及统计量值发送至一物理信号重构节点；

物理信号重构节点，用以收集来自所述物理信号感知节点的随机映射值 及统计量值，完成随机映射值矩阵归一化，并基于压缩感知重建算法实现物 理信号重构；

时间同步节点，用以周期性广播时间同步信息，使得所述物理信号感知节 点和物理信号重构节点接收该时间同步信息，完成各自时间同步；

其中，所述物理信号重构节点用以产生随机数发生器种子序列seed，以 广播的方式发送该种子序列至各物理信号感知节点；

物理信号感知节点i以设定采样频率f在一个时间周期T内对传感器信 号进行采样，并基于接收到随机数发生器种子序列seed生成本地随机映射矩 阵；物理信号感知节点计算采样信号向量的统计量值；

各物理信号感知节点发送随机映射值和统计量值至物理信号重构节点；

物理信号重构节点基于随机数发生器种子序列seed生成用于信号重建 的随机映射矩阵；随机映射矩阵各行分别对应于成功发送的各物理信号感知 节点；

物理信号重构节点利用成功接收到的k个统计量值对随机映射值向量进 行归一化；并将归一化的k个随机映射值整合为随机映射值向量，随机映射 值向量各分量与用于信号重建的随机映射矩阵一一对应；

基于归一化后的随机映射值向量和随机映射矩阵，物理信号重构节点进 行压缩感知信号重建，得到重建后的信号。

2.根据权利要求1所述的传感器网络物理信号协同压缩感知系统，其特征在于：

所述物理信号感知节点i以设定采样频率f在一个时间周期T内对传感 器信号进行采样，得到采样信号向量的长度N＝T*f；

所述物理信号感知节点i接收所述物理信号重构节点发送的随机数发生 器种子序列seed，基于接收到随机数发生器种子序列seed生成本地随机映 射矩阵，矩阵大小为M_i*N，其中M_i为节点i本地随机映射次数；该矩阵与采 样信号向量相乘得到M_i个随机映射值。

3.根据权利要求1所述的传感器网络物理信号协同压缩感知系统，其特征在于：

物理信号重构节点基于随机数发生器种子序列seed生成用于信号重建 的随机映射矩阵，矩阵大小为M*N，其中，M为重构节点成功接收到的随机映 射值的总个数。

4.根据权利要求1所述的传感器网络物理信号协同压缩感知系统，其特征在于：

所述物理信号感知节点i采样信号向量的统计量值为其各分量的平均值 AVG_i；

所述物理信号重构节点中对随机映射值向量归一化方法为：对于从物理 信号感知节点成功接收到的k个随机映射值，将其乘以归一化因子：1/AVG_i， 其中k为成功发送的物理信号感知节点总数，i表示第i个物理信号感知节 点；

所述物理信号重构节点采用的压缩感知信号重建方法为正交匹配追踪 法。

5.根据权利要求1至4之一所述的传感器网络物理信号协同压缩感知系统，其 特征在于：

所述系统的节点以分簇方式组网，所述系统包括簇头物理信号重构节点 和簇成员物理信号感知节点。