[發(fā)明專利]一種基于壓縮感知的井下數(shù)據(jù)采集及處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410467798.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN104270829B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李哲濤;李婷煜;羅光明;朱更明;潘田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W84/18
• 分類號(hào): 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(shù)據(jù)采集及處理方法，其特征在于，對(duì)井下感知數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏化處理，以匯聚節(jié)點(diǎn)的權(quán)值為測(cè)量矩陣，數(shù)據(jù)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(diǎn)布置匯聚節(jié)點(diǎn)共N處，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)從1到N編號(hào)，將每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)組成權(quán)值向量，并以匯聚節(jié)點(diǎn)為葉子結(jié)點(diǎn)形成最短路徑生成樹結(jié)構(gòu)組成井下網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)上傳采用樹形路由策略；

2)在每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)周圍布置p種不同種類的傳感器，根據(jù)井下需采集的信號(hào)類型適量分配和布置井下通道中的傳感器；

3)根據(jù)井下安全情況下各種數(shù)據(jù)的變化范圍設(shè)置量化步長，傳感器采集的數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)點(diǎn)后，匯聚節(jié)點(diǎn)采用差值編碼(即DPCM編碼)稀疏化各種感知數(shù)據(jù)并組成稀疏向量信號(hào)；

4)得到稀疏向量信號(hào)后，將向量分別乘以權(quán)值向量Φ_i＝[Φ_1iΦ_2i…Φ_mi]中的每個(gè)值，并與上一匯聚節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)并更新，其中i為對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，1≤i≤N，m為每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需發(fā)送的向量個(gè)數(shù)，即測(cè)量值長度，m＜＜N；

5)數(shù)據(jù)傳輸至井上終端后，終端將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后采用正交匹配重構(gòu)算法還原出稀疏信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的井下數(shù)據(jù)采集及處理方法，其特征在于，還包括匯聚節(jié)點(diǎn)布置及數(shù)據(jù)處理的過程：

1)在井下布置N處匯聚節(jié)點(diǎn)，每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，并將各節(jié)點(diǎn)從1到N標(biāo)號(hào)；

2)各匯聚節(jié)點(diǎn)收集周圍傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用差值編碼(DPCM編碼)處理數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)稀疏化并形成稀疏向量D_i＝{d_i1d_i2…d_ip}，其中i為相應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)編號(hào)(1≤i≤N，i∈Z)，p為傳感器種類數(shù)，即需采集的數(shù)據(jù)種類數(shù)；

3)各匯聚節(jié)點(diǎn)均將稀疏向量D_i＝{d_i1d_i2…d_ip}與節(jié)點(diǎn)的權(quán)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(jié)點(diǎn)所需發(fā)送的向量個(gè)數(shù)，即測(cè)量值長度，i為相應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)編號(hào)(1≤i≤N，i∈Z)，p為傳感器種類數(shù)，即需采集的數(shù)據(jù)種類數(shù)；

4)數(shù)據(jù)處理后，將得到的向量組中各個(gè)元素累加子節(jié)點(diǎn)傳輸過來的向量組中對(duì)應(yīng)元素，發(fā)送至下一節(jié)點(diǎn)，更新向量組Y。