摘  要

 

在当今社会，无线传感器网络的运用已经非常广泛，传输信号的规模也日益增大。在此背景下应用压缩感知来实现信号的降维传输对行业发展而言具有十分重要的意义与应用前景，甚至很可能成为现代信息科学领域中一个全新的研究方向。本文主要基于无线传感器网络和压缩感知理论，分别从信号的稀疏表示，信号传输过程中的观测采样以及最后的重构等方面开展了许多的探索性工作。主要工作包括以下几个方面：

1、研究了无线传感器网络的组成原理，并分析了在有损链路网络中存在了丢包现象，从而展示了在该领域应用压缩感知技术的可能性；在压缩感知理论方面，分析了压缩感知的三个核心问题：信号稀疏表示、观测采样及信号重建。

2、研究了基于压缩感知的稀疏信号在有损链路网络中的传输算法，详细研究了信号的随机降维投影过程、有损传输过程以及稀疏信号的重构过程，利用Matlab对该算法进行了仿真模拟。

3、研究了一种压缩感知过程中的矩阵预处理方法，将观测矩阵构造成为一个高度非相关的矩阵，从而提升了信号重构的精度。通过仿真试验与传统算法的重构性能进行了比较，比较结果显示预处理过程能够极大改善信号重构的性能，提高重构的精度。

 

关键词：欠采样，压缩感知，稀疏表示，无线传感器网络，预处理

目  录

 

第一章 绪论 1

1.1 研究的背景与意义 1

1.1.1 无线传感器网络概述 1

1.1.2 无线传感器网络存在的挑战 1

1.1.3 压缩感知概述 1

1.2 国内外发展与研究现状 2

1.3 论文的研究内容与结构安排 3

第二章 无线传感器网络与压缩感知技术基本理论 4

2.1 无线传感网络 4

2.1.1 无线传感网络的组成 4

2.1.2 有损无线链路信号传输 4

2.2压缩感知理论 5

2.2.1 信号的稀疏表示 5

2.2.2 信号的观测采样 6

2.2.3 信号的重构算法 7

2.3 本章小结 8

第三章 基于压缩感知的有损无线链路稀疏信号传输 9

3.1 压缩感知稀疏信号传输实现 9

3.1.1 信号的稀疏性 9

3.1.2 稀疏信号传输过程 9

3.1.3 问题描述 10

3.2 基于压缩感知的改进型传输算法 11

3.3 本章小结 11

第四章 传输算法仿真实验 12

4.1  MATLAB功能简介 12

4.2 算法仿真实现 12

4.2.1 仿真条件设置 12

4.2.2 仿真性能对比 13

4.2.3 仿真结果分析 15

4.3 本章小结 15

第五章  全文总结 17

参考文献 18

致  谢 19