[發明專利]一種基于壓縮感知的井下數據采集及處理方法

有效

• 申請號: 201410467798.0
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104270829B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 李哲濤;李婷煜;羅光明;朱更明;潘田
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于壓縮感知的井下數據采集及處理方法，其特征在于，對井下感知數據進行稀疏化處理，以匯聚節點的權值為測量矩陣，數據傳輸至井上終端后用正交匹配追蹤算法將其還原，所述方法至少包括以下步驟：

1)在礦井下的通道及工作點布置匯聚節點共N處，將每個節點從1到N編號，將每個匯聚節點的信息數據組成權值向量，并以匯聚節點為葉子結點形成最短路徑生成樹結構組成井下網絡，數據上傳采用樹形路由策略；

2)在每個匯聚節點周圍布置p種不同種類的傳感器，根據井下需采集的信號類型適量分配和布置井下通道中的傳感器；

3)根據井下安全情況下各種數據的變化范圍設置量化步長，傳感器采集的數據傳給匯聚節點后，匯聚節點采用差值編碼(即DPCM編碼)稀疏化各種感知數據并組成稀疏向量信號；

4)得到稀疏向量信號后，將向量分別乘以權值向量Φ_i＝[Φ_1iΦ_2i…Φ_mi]中的每個值，并與上一匯聚節點傳輸過來的向量組累加，得到新的向量組Y＝[y₁y₂…y_m]，將得到的向量組Y傳輸至下一節點并更新，其中i為對應節點的編號，1≤i≤N，m為每個節點所需發送的向量個數，即測量值長度，m＜＜N；

5)數據傳輸至井上終端后，終端將接收的數據進行整理，然后采用正交匹配重構算法還原出稀疏信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于壓縮感知的井下數據采集及處理方法，其特征在于，還包括匯聚節點布置及數據處理的過程：

1)在井下布置N處匯聚節點，每個匯聚節點只有一個父節點，并將各節點從1到N標號；

2)各匯聚節點收集周圍傳感器傳輸的數據，采用差值編碼(DPCM編碼)處理數據，使得數據稀疏化并形成稀疏向量D_i＝{d_i1d_i2…d_ip}，其中i為相應的各節點編號(1≤i≤N，i∈Z)，p為傳感器種類數，即需采集的數據種類數；

3)各匯聚節點均將稀疏向量D_i＝{d_i1d_i2…d_ip}與節點的權值Φ_i＝[Φ_1iΦ_2i…Φ_mi]中元素相乘，如下：

Y=Φ1iΦ2i...Φmi[di1di2...dip],]]>

得到向量組

其中m為節點所需發送的向量個數，即測量值長度，i為相應的各節點編號(1≤i≤N，i∈Z)，p為傳感器種類數，即需采集的數據種類數；

4)數據處理后，將得到的向量組中各個元素累加子節點傳輸過來的向量組中對應元素，發送至下一節點，更新向量組Y。