حسگری فشرده انتشاری

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فناوری های نوین نمین دانشگاه محقق اردبیلی، نمین، ایران

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

نمونه‌برداری مناسب و همچنین بازیابی میدان مکانی-زمانی حاصل از منبع میدان انتشاری از روی نمونه‌های محدود و گسسته شبکه حسگری، دو مرحله مهم در پایش محیطی یک میدان انتشاری مانند گرما است. نمونه‌برداری توسط شبکه‌های حسگر دارای محدودیت‌هایی است: 1) محدودیت در تعداد گره‌های حسگر که رزولوشن مکانی را محدود می‌کند. 2) عمر باتری گره حسگر که مصرف انرژی و نرخ نمونه‌برداری زمانی را محدود می‌کند. حسگری فشرده (CS) روش متداولی برای غلبه بر مشکلات نمونه‌برداری شبکه‌های حسگر است. با این حال برای بازیابی میدان از روی نمونه‌ها نیازمند روشی کارآمد است. بدین منظور در این مقاله روش حسگری فشرده انتشاری (DCS) با افزودن معادلات با مشتقات جزئی (PDE) حاکم بر میدان مکانی-زمانی به عنوان اطلاعات جانبی به صورت یک قید به مسئله بهینه‌سازی روش حسگری فشرده پیشنهاد می‌شود. دو روش DCS-I و DCS-II با توجه به نحوه تخمین پارامتر مشتق زمانی موجود در PDE در هر لحظه، ارائه شده‌است. همچنین به منظور مدل‌سازی بهتر وابستگی بین فریم‌‌های زمانی، حسگری فشرده انتشاری مبتنی بر ضرب کرونیکر (KDCS) پیشنهاد شده‌است که در آن ماتریس حسگری ساختاریافته توسط ضرب کرونیکر طراحی شده‌است. با استفاده از نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داده شده‌است که روش پیشنهادی ساختاریافته عملکرد بهتری نسبت به روش‌های موجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Diffusive Compressive Sensing

نویسندگان [English]

  • Seyed Hamid Safavi 1
  • Fatemeh Asghariyehlou 2
1 Faculty of Advanced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Namin, Iran
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Proper sampling of the spatio-temporal field induced by a source and its recovery from the limited and discrete samples of the sensor network are two important steps in environmental monitoring of the diffusion thermal field. Sampling by sensor networks has limitations: 1) limitation in the number of sensing nodes, which limits the spatial resolution. 2) battery life of the sensor node, which limits the power consumption and temporal sampling rate. Compressive Sensing (CS) is a traditional method to overcome sampling problems of sensor networks, while an efficient scheme is required to recover the field from the samples. In this paper, Diffusive Compressive Sensing (DCS) is proposed to use Partial Differential Equations (PDE) constraint to model the inherent structure of the spatio-temporal field as side information in the compressive sensing problem. According to the method of estimating the time derivative parameter in the PDE at each moment, the DCS-I and DCS-II methods are presented. Also, to better model the dependence between time frames, Kronecker Diffusive Compressive Sensing (KDCS) is proposed in which the structured sensing matrix designed using the Kronecker product. Simulation results indicate that the proposed KDCS method outperforms existing methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sensor networks
  • compressive sensing
  • diffusion fields