[发明专利]一种基于压缩感知的井下数据采集及处理方法

摘要

本发明公开了一种基于压缩感知的井下数据采集及处理方法。基于井下在安全情况下各种数据变化范围小的特点，采用差值编码(即DPCM编码)稀疏化感知数据。井下网络是以汇聚节点为根结点的最短生成树，各个汇聚节点将收集的各种感知数据乘以自身节点权值向量中的每一个元素形成向量组，并累加上一汇聚节点的向量组后传输至下一汇聚节点，最后传输至井上终端。井上终端用压缩感知中的正交匹配追踪算法还原出信号，从而实现井下数据收集和环境远程监测。本发明将压缩感知应用到井下通信网络的数据采集和处理中，使得节点保持良好的能耗平衡，增强网络实时性。

主权项

一种基于压缩感知的井下数据采集及处理方法，其特征在于，对井下感知数据进行稀疏化处理，以汇聚节点的权值为测量矩阵，数据传输至井上终端后用正交匹配追踪算法将其还原，所述方法至少包括以下步骤：1)在矿井下的通道及工作点布置汇聚节点共N处，将每个节点从1到N编号，将每个汇聚节点的信息数据组成权值向量，并以汇聚节点为叶子结点形成最短路径生成树结构组成井下网络，数据上传采用树形路由策略；2)在每个汇聚节点周围布置p种不同种类的传感器，根据井下需采集的信号类型适量分配和布置井下通道中的传感器；3)根据井下安全情况下各种数据的变化范围设置量化步长，传感器采集的数据传给汇聚节点后，汇聚节点采用差值编码(即DPCM编码)稀疏化各种感知数据并组成稀疏向量信号；4)得到稀疏向量信号后，将向量分别乘以权值向量Φi＝[Φ1iΦ2i…Φmi]中的每个值，并与上一汇聚节点传输过来的向量组累加，得到新的向量组Y＝[y1y2…ym]，将得到的向量组Y传输至下一节点并更新，其中i为对应节点的编号，1≤i≤N，m为每个节点所需发送的向量个数，即测量值长度，m＜＜N；5)数据传输至井上终端后，终端将接收的数据进行整理，然后采用正交匹配重构算法还原出稀疏信号。