基于壓縮感知的農田溫度信息處理

焦俊等

摘要由于農田溫度信息在離散余弦基（DCT）下的近似稀疏性，采用壓縮感知（CS）技術對每塊農田溫度信息進行壓縮和重構，即將溫度信息投影到隨機高斯觀測矩陣，在接收端通過OMP算法重構出每塊農田的溫度信息。仿真試驗結果表明，在較為穩定的網絡環境中，CS算法能夠以較少的觀測值實現對原始信號的精確重建，降低節點能耗，延長網絡生命周期。

關鍵詞壓縮感知；離散余弦變換；正交匹配追蹤算法；農田溫度

中圖分類號S126文獻標識碼B文章編號0517-6611（2015）29-357-03

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是利用大量無線傳感器節點，以無線、多跳、自組織方式構成的數據協同處理網絡，感知、處理和傳輸網絡覆蓋區域中被感知對象的信息。為提高信息采集系統的可靠性，典型的無線傳感器網絡用用中，節點的部署較為稠密，由此產生了大量的冗余數據，增加了網絡能耗和延遲，為此國內外學者提出了各種解決方案。

壓縮感知（Compressed Sensing，CS）是美國學者Tao等2004年提出的集采樣和壓縮為一體的理論。Giorgio等指出在滿足有限等距屬性（restricted isometry property，RIP）的條件下，運用低于奈奎斯特標準所需的觀測次數，就能以很高的概率來完全地重構信號。因此CS技術已經在信號圖像處理、各類成像、無線通信、模擬到信息的轉換、計算生物學、地球物理學數據分析等領域成為研究熱點。

筆者在研究了農田環境溫度變化規律的基礎上，針對溫度信息在離散余弦變換（DCT）域中具有較好的稀疏性的特點，對在每塊農田采集的溫度信息進行壓縮和發送，接收端接收數據后，通過OMP算法重構出每塊監測農田的溫度信息，減少了數據傳送量。