基于压缩感知理论的体域网低功耗设计

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ooo4zhgr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
体域网是一种重要的公众应用网络,并在远程医疗保健、特殊人群监护和社区医疗等服务领域有着巨大的应用意义和需求,并日渐成为研究和应用的热点。由于体域网自身独有的特点,具有与以往传统网络框架不同的特性和需求,目前对其技术的研究尚处于起步阶段,有诸多关键技术难题亟待解决。其中能量有效性是无线体域网的首要挑战。  本课题就是围绕无线体域网的节能策略而展开的,引入压缩感知技术来降低发送节点的发送数据量,从而从本质上降低体域网的功耗。发送端利用压缩感知技术对信号进行压缩,将压缩后的信号传输给接收端,接收端收到压缩的信号后,通过相应重构算法求解优化问题来对原信号进行重构。本文主要工作如下:  深入研究现有的贪婪匹配追踪重构算法,针对现有的正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)的缺点,本文提出了一种改进的OMP算法,该算法在选择支撑集的原子时,不仅只考虑传感矩阵中包含的原子集合与残差的相关性大小,还要考虑前一次迭代的相关性大小,该算法通过引进了残差阈值,使得接收端在重构时不需要知道原始信号的稀疏度。通过仿真实验证明了改算法具有更好的重构效果,从本质上降低了无线体域网系统的整体功耗。  研究正则化正交匹配追踪(Regularized Orthogonal Matching Pursuit, ROMP)算法,在充分分析了正则化正交匹配追踪算法的优缺点的基础上,提出了基于 Dice系数准则的DROMP算法,并从CR(压缩比)、PRD(均方根误差百分比)以及SNR(信噪比)三方面评估算法的性能,仿真结果证明了该算法具有更好的重构效果, 从本质上降低了无线体域网系统的整体功耗。  最后根据体域网的特点,设计了一种基于 ZigBee无线传输协议的无线体域网系统。包括拓扑结构的设计,传感器节点的设计,汇聚节点的设计。根据实际情况中体域网系统的需要,使用 JavaFX Scene Builder2.0开发环境设计了上位机软件监控系统,可以实现对病人的生理状况进行实时监控、历史查询等功能。将ZigBee技术应用于无线体域网网络节点之间通信,可以有效降低各节点的功耗。
其他文献
物联网是国家“十二五”战略产业规划中重点扶持的新一代信息技术之一,广泛应用于医疗、军事和交通等领域。人们在获得物联网便捷服务的同时,也越来越多的关注着物联网的信息
OBC(On Board Computer)是航天器电子系统的核心。随着信息技术、电子技术、航天技术的发展,航天器对OBC性能的要求不断提高。基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的OBC
随着人们生活水平的提高,人们对生活品质的要求也越来越高,针对照明的控制,人们希望使用方便甚至是随心所欲,传统的照明系统已经满足不了现代人的需要,于是无线智能照明系统应运而
随着生活水平的不断提高,人们对居家安全也有了更高的要求,而嵌入式技术和监控系统的结合将满足人们对居家安全的需求。针对这种需求,本文设计并实现了一个基于嵌入式平台的家庭
随着3G无线网络通信技术的高速发展,无线多媒体通信的应用也逐步进入普通百姓的生活当中,给社会生产效率的提高和人们生活水平的改善提供了很大的帮助。但由于受无线信道的传
本文在对Nios II软核处理器和视频监控系统深入理解的基础上,提出了基于现场可编程逻辑门阵列的网络化视频监控系统的设计方案,以实现对实时视频信号的采集和传输。在详细分
随着计算机技术的高速发展,数字图像处理技术在工业中得到了广泛的应用,它的出现对劳动生产率的提高具有重大意义。近年来我国经济发展迅速、市场繁荣,但一些不法分子制造和
随着信息时代的到来,信息的安全保护问题日益突出。安全的信息传递通常都是通过加密来完成的,密码学在很长一段时间内都被看作最安全的通信方法和手段。然而密码学技术所传递
随着人们对服务质量和传输速率的要求越来越高,其对移动通信系统的性能和频带宽度提出了更高的要求。而带宽在移动通信系统中是十分稀缺的资源,如何利用有限的资源来满足用户
随着信息技术的迅猛发展,互联网和信息共享成为信息社会的主要趋势,越来越多的信息系统依赖于当前的互联网,信息安全成为一个不可回避的话题逐渐摆在我们的面前。入侵检测技