發(fā)布時間：2020-03-28 04:40

【摘要】：火炮等武器發(fā)射產生的沖擊波會對操作人員和周圍設備產生不利影響,因此準確采集沖擊波信號可為評估物體毀傷,評價武器性能提供定量的可靠數(shù)據。沖擊波信號高頻信息持續(xù)時間短且具有突發(fā)特性,為保證火炮沖擊波瞬態(tài)信息的完整,需要傳感網絡中的節(jié)點維持高采樣率對其進行捕獲。持續(xù)的高采樣率將造成冗余數(shù)據過多,給傳感器節(jié)點存儲空間和傳感網絡數(shù)據傳輸性能帶來壓力。沖擊波信號具有能量集中特點,符合壓縮感知技術對被測信號的稀疏性要求。為了解決沖擊波測試中冗余數(shù)據和有限網絡資源之間的矛盾,本文將壓縮感知應用于沖擊波傳感網絡中。主要研究內容如下:為減輕冗余數(shù)據對傳感網絡節(jié)點存儲空間帶來的壓力,在沖擊波信號稀疏方式上做出改進,提出針對沖擊波信號特點的字典構造方法。將沖擊波信號分為瞬態(tài)和非瞬態(tài)部分,提取每一部分的主要信息,調整相應樣本集元素,通過K-SVD方式針對不同特征字典進行迭代學習,使稀疏向量收斂于局部特性,避免了傳統(tǒng)冗余字典為照顧信號全局信息造成的字典稀疏性能下降、能量分散等現(xiàn)象。仿真結果表明,對5psi和50psi傳感器采集到的數(shù)據進行壓縮,改進算法的壓縮率較基于K-SVD傳統(tǒng)字典構造算法分別提高了25%和16.7%。當以信號稀疏誤差為限定條件進行字典構造時,改進算法稀疏誤差收斂速度優(yōu)于傳統(tǒng)方式。為提高傳感網絡數(shù)據傳輸性能,降低網絡中節(jié)點的能量損耗,通過壓縮感知與路由算法結合的方式,優(yōu)化網絡能耗。在稀疏隨機投影理論的基礎上,提出基于壓縮感知的改進式隨機行走路由算法。通過加入距離權重因子限定隨機行走路由的節(jié)點選擇策略和行走趨勢,減少數(shù)據傳輸相對距離,以此提高網絡數(shù)據傳輸?shù)哪芰啃�率。實驗結果表明,改進算法在優(yōu)化網絡能耗上較基于壓縮感知的傳統(tǒng)隨機行走路由算法提升了23.75%。通過上述方法,解決了沖擊波信號無線傳輸系統(tǒng)現(xiàn)有的部分問題,降低了節(jié)點數(shù)據存儲壓力,優(yōu)化了沖擊波無線傳感網絡的能量效率。
【圖文】：

的上升時間小于 2ns，但是由于傳感器的性能限制，通常上升時間在 1μ作用階段的信號持續(xù)時間也為毫秒級。因此，為了確保沖擊波信號的完集到沖擊波信號的上升過程，最大值以及正壓過程，要求測量系統(tǒng)采a/s。可見傳統(tǒng)采樣理論中將采集大量非瞬態(tài)部分的冗余數(shù)據，對測試系處理造成不必要的壓力。綜上所述，沖擊波信號具有上升時間短，不易被采集的特點，故在傳統(tǒng)求結合較高的采樣率以保證信號完整。較高的采樣速率將導致單次沖擊有效數(shù)據少，冗余數(shù)據多。通過分析可知，沖擊波瞬態(tài)信息集中，具有勢，符合信號稀疏理論。因此可以將 CS 理論應用于沖擊波信號采集系沖擊波信號時域特性的分析，信號的不同階段都有其獨特的稀疏特性。在沖擊波信號的稀疏特性和信號階段性特點，提出更適用于沖擊波信號的典構造方法對數(shù)據進行壓縮。并在第 4 章，將 CS 理論應用于沖擊波 W進式 RW 算法結合，在保證信號重構精度的基礎上提升 WSN 中數(shù)據傳率。 壓縮感知理論分析

圖 3.4 5psi 數(shù)據稀疏性能(a) 改進式 K-SVD 方法信號稀疏效果 (b)稀疏系數(shù)降冪排列圖 3.5，3.6 顯示了 5psi 傳感器數(shù)據通過兩種稀疏算法稀疏后，信號重構時的重構現(xiàn)象和信號經過兩種算法稀疏后的重構誤差。圖 3.7，3.8 顯示了 50psi 傳感器數(shù)據信號通過兩種稀疏算法稀疏后，，信號重構時的重構現(xiàn)象和信號經過兩種方法稀疏后的重構誤差。在對冗余字典進行迭代學習時，由于本文將信號稀疏誤差作為字典構造參考標準，因此在一定迭代次數(shù)下，兩種算法的對于信號的重構性能趨近于一致。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TJ06;TP212.9;TN929.5

【參考文獻】

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7 鄒建成;車冬娟;;信號稀疏表示方法研究進展綜述[J];北方工業(yè)大學學報;2013年01期

8 邵文澤;韋志輝;;壓縮感知基本理論:回顧與展望[J];中國圖象圖形學報;2012年01期

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本文編號：2603938