分布式过程监控信源压缩编码应用与研究
煤矿物联网需要部署大量的无线传感器,但是传感器数量的增加会导致网络数据量剧增,传输可靠性下降;同时矿用无线传感器节点还面临着能量受限等问题。研究表明只要降低传感器输出到网络的数据量,就可有效解决以上问题,因此高效可靠的压缩编解码方法成了煤矿物联网技术的研究热点。
新兴的分布式压缩感知可以用更低采样率来实现信号的压缩编码,有效降低网络传输数据量,特别适用于煤矿物联网场景。本文以典型的过程类监控信源——煤矿微震信号为例,分析其空间相关性和稀疏性,比较压缩感知和分布式压缩感知恢复效果。
实验结果表明,由于同时利用了信号内相关性和信号间相关性,分布式压缩感知在煤矿微震信号的编解码中有较好的压缩和恢复性能。针对随机观测矩阵编码复杂度高、难于硬件实现的问题,研究了一种基于低密度奇偶校验码(LDPC)校验矩阵的稀疏观测矩阵——类LDPC观测矩阵。
分析了类LDPC矩阵行重对微震信号测量精度的影响,构建了适用于微震信号的类LDPC观测矩阵,实验表明当采样率达到0.35时,类LDPC观测矩阵(行重为20)已经有较好的恢复效果,恢复误差小于0.1,恢复成功率为97%。 ...