本文關(guān)鍵詞：三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋是維持人類生存和社會進步的重要基地,隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,人們迫切需要開發(fā)和利用海洋資源。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其部署靈活、成本低廉、覆蓋廣泛等優(yōu)勢成為人類認識和開發(fā)海洋資源的重要手段。由于水下電磁波衰減過快,因此一般采用聲波進行通信。但惡劣的水下環(huán)境,節(jié)點通信、能耗等問題都限制了水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。壓縮感知理論利用信號的稀疏性,用少量的采樣值實現(xiàn)信號的精確重構(gòu),因此自提出以來就獲得了廣泛關(guān)注。在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用壓縮感知理論可以顯著降低數(shù)據(jù)收集數(shù)量,降低數(shù)據(jù)傳輸對節(jié)點能量和通信帶寬的要求,從而延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。本文主要研究基于壓縮感知的三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。著重研究自適應(yīng)分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)以及能量高效的路由設(shè)計,并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生存時間和目標數(shù)據(jù)質(zhì)量的折中。首先,研究基于壓縮感知的數(shù)據(jù)自適應(yīng)分辨率重構(gòu)方法。為了解決水聲信道不穩(wěn)定性造成的匯聚節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量不足時重構(gòu)誤差大幅增加的問題,提出在適當?shù)姆秶鷥?nèi)降低重構(gòu)數(shù)據(jù)的分辨率的解決方案。降低重構(gòu)分辨率可以同時降低數(shù)據(jù)的稀疏度,進而達到減少重構(gòu)誤差的目的。提出分辨率調(diào)整的機制以及基于誤差和分辨率的重構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標,根據(jù)該評價指標設(shè)計自適應(yīng)分辨率調(diào)整方案,對于既定觀測值,自適應(yīng)地調(diào)整分辨率以獲得質(zhì)量最好的重構(gòu)數(shù)據(jù)。作為水聲網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ),水聲信道以其復(fù)雜性成為一個研究熱點。本文對水聲信道的能耗特點加以研究。介紹水聲信道的衰減、噪聲、帶寬等特性,設(shè)計傳輸能耗模型。根據(jù)能耗模型分析能量效率最高的最優(yōu)傳輸頻率和傳輸距離。其次,設(shè)計能量高效的三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。介紹了三種現(xiàn)有的三維路由算法,分別是分層路由VAPR、樹狀路由3DIAIR和分簇路由New LEACH。并結(jié)合樹狀路由和分簇路由的優(yōu)勢,提出Hybrid LEACH算法,并以延長網(wǎng)絡(luò)生存周期為導(dǎo)向,分析算法的參數(shù)設(shè)置。同時設(shè)計基于壓縮感知的與路由算法相適應(yīng)的觀測矩陣構(gòu)造方法和基于子網(wǎng)絡(luò)劃分的重構(gòu)方法。最后,結(jié)合路由協(xié)議與數(shù)據(jù)自適應(yīng)分辨率重構(gòu)方法,設(shè)計基于壓縮感知的三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集系統(tǒng)。對影響系統(tǒng)重構(gòu)精度、重構(gòu)分辨率和網(wǎng)絡(luò)生存時間等性能的各參量加以分析和仿真,確定系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)整機制。綜合考慮網(wǎng)絡(luò)能耗和重構(gòu)質(zhì)量,通過調(diào)節(jié)各個參數(shù)調(diào)整重構(gòu)和路由策略,實現(xiàn)在適當?shù)闹貥?gòu)分辨率和精度的前提下盡量延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。
【關(guān)鍵詞】：三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò) 壓縮感知 數(shù)據(jù)重構(gòu) 路由協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題來源及研究意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)和研究現(xiàn)狀分析12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外文獻綜述簡析14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 基于壓縮感知的自適應(yīng)分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)17-28
• 2.1 壓縮感知概述17-18
• 2.2 調(diào)整分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)18-20
• 2.3 重構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價20-22
• 2.4 自適應(yīng)分辨率調(diào)整策略22-24
• 2.5 性能仿真分析24-27
• 2.5.1 調(diào)整分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)24-25
• 2.5.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量估計25-26
• 2.5.3 自適應(yīng)分辨率調(diào)整策略26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗模型28-36
• 3.1 水聲信道衰減28-29
• 3.2 水聲信道噪聲29-30
• 3.3 單跳傳輸能量消耗30-31
• 3.4 水聲信道最優(yōu)頻率31-33
• 3.5 水聲信道可用帶寬33
• 3.6 直線等距網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)傳播距離33-35
• 3.7 本章小結(jié)35-36
• 第4章 三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法設(shè)計36-57
• 4.1 基于水壓的空洞感知路由(VAPR)36-40
• 4.2 三維夾角循環(huán)路由(3DIAIR)40-44
• 4.3 三維增強LEACH協(xié)議(New LEACH)44-45
• 4.4 混合分簇路由(Hybrid LEACH)45-47
• 4.5 數(shù)據(jù)重構(gòu)47-48
• 4.6 性能分析48-56
• 4.6.1 路由算法48-54
• 4.6.2 子網(wǎng)絡(luò)分割方法54-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集系統(tǒng)57-68
• 5.1 三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)57-58
• 5.2 系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整方案58-60
• 5.3 性能分析60-67
• 5.3.1 影響系統(tǒng)性能的參數(shù)分析60-65
• 5.3.2 系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整方案性能65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果76-78
• 致謝78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進展[J];計算機研究與發(fā)展;2005年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 柯濤;基于三維胞元空間的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D];浙江大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：295950