[发明专利]无线传感器网络中基于动态分簇的分布式压缩感知方法

摘要

无线传感器网络中基于动态分簇的分布式压缩感知方法包括以下步骤：1)当无线传感器网络需要主动感知监控区中某一区域的物理量，或者无线传感器网络监控区域中预定的事件出现，2)汇聚节点根据应用所要求误差门限和数据相关性模型，计算出事件区域的分布半径，确定动态分簇的分布范围；3)簇头利用伪随机数发生函数和随机种子生成观测矩阵Φ；4)簇头与簇内节点通信，获得某一时刻簇内节点的N个感知数据向量XN，运行分布式压缩感知编码算法YM＝ΦXN，产生M个压缩的观测数据向量YM；M＜N；5)簇头将M个压缩后的观测数据传输到汇聚节点；6)汇聚节点生成相同的观测矩阵，并通过递归提升小波变换和逆变换，获得小波基变换矩阵Ψ，运行分布式压缩感知解码算法。

主权项

1.一种无线传感器网络中基于动态分簇的分布式压缩感知方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)当无线传感器网络需要主动感知监控区中某一区域的物理量，或者无线传感器网络监控区域中预定的事件出现，无线传感器网络中节点探测到目标，通知汇聚节点，2)汇聚节点根据应用所要求误差门限和数据相关性模型，计算出事件区域的分布半径，确定动态分簇的分布范围；事件区域分布的半径计算如下：r=[1λln(cc-Ψ(σz,μ))]12]]>其中，在空间相关性情况下，相邻节点数据的差异，其均方差为σ_z，σ_z可由节点历史数据统计求得，μ是误差门限，反应了不同位置的感知数据和事件源之间的差异，r是事件区域的半径，参数c影响数据相关性的强弱，λ反映了数据相关性随距离变化的快慢，参数c和λ取决于监控区域数据场空间相关特性；Ψ是小波基变换矩阵；汇聚节点通过组播路由方式激活簇中所有节点，并确定簇头，汇聚节点传递给簇头随机种子，3)簇头利用伪随机数发生函数和随机种子生成观测矩阵Φ；4)簇头与簇内节点通信，获得某一时刻簇内节点的N个感知数据向量X_N，运行分布式压缩感知编码算法Y_M＝ΦX_N，产生M个压缩的观测数据向量Y_M；M＜N；5)簇头将M个压缩后的观测数据传输到汇聚节点；6)汇聚节点生成相同的观测矩阵，并通过递归提升小波变换和逆变换，获得小波基变换矩阵Ψ，运行分布式压缩感知解码算法：minθ||θ||1subject toYM=ΦΨθ]]>其中，Φ是观测矩阵，Ψ是小波基变换矩阵，θ是稀疏小波系数集合，通过求解l₁最优化问题，得到稀疏小波系数全局最优解精确重构感知数据向量其中，θ^*为θ的最优解，λ₀为尺度系数集合，为稀疏化的小波系数集合，T为转置运算符号，为感知数据向量X_N的精确重构解。