压缩感知和LEACH结合的水下传感器网络信息采集方案.pdf

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1、第26卷第3期传感技术学报V01．26No．32013年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．20l3InformationCollectionSchemeinUnderwaterSensorNetworkswithCombinedCompressedSensingandLEACHLIUYa，LIUGongliang，KANGWenjing(SchoolofInformationandElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechnol

2、ogyatWeihai，WeihaiShandong264209，China)Abstract：Duetothespecialapplyingenvironment，nodeenergyconsumptionisacriticalissuetounderwatersensornetworks．Tosolvethisproblem，aninformationcollectionscheme(CS—LEACH)forunderwatersensornetworksisproposedinthispaper，whichcom

3、binesLEACHprotocolwiththenewemergingcompressedsensingtheory．AfterthenetworknodesareclusteredaccordingtoLEACHprotocol，anodeinsomeclusterwillparticipateinthesensingprocesswithacertainprobabilityq．Then，allclusterheadssendtheweightedsumofthegathereddataineachcluster

4、totheSinknode．Sinknodereconstructstheoriginalinformationmapoftheconcernedareausingcompressedsensingreconstructionalgorithm．Simulationresultsshowthatunderthepremiseofensuringthereconstructionprecision，theproposedCSLEACHschemegreatlysavesnodeenergyandprolongsnetwo

5、rklife—timecomparedwith—theconventionalLEACHprotoco1．Keywords：underwateracousticsensornetwork；LEACHprotocol；compressedsensing；energyconsumptionEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．03．019压缩感知和I,EACH结合的水下传感器网络信息采集方案水刘亚，刘功亮，康文静(哈尔滨工业大学(威海)信息与电气工程学院，山东威海26420

6、9)摘要：由于水下传感器网络特殊的T作环境，节点能耗是其至关重要的问题。针对这一问题，本文提出一种LEACH和压缩感知相结合的水下传感器网络信息采集方案(CS—LEACH)。根据LEACH协议对网络节点分簇后，簇内节点可以以概率q决定是否参与感知数据，簇内感知到的数据加权叠加后，由簇头传输至Sink节点。在Sink节点，利用压缩感知重构算法进行信息重构，从而得到监测区域的信息图谱。仿真结果表明，与传统的LEACH协议相比，CS—LEACH方案在保证重构精度的前提下，大大节约了节点能量，延长了网络生存周期。关键词：水下声

7、学传感器网络；LEACH协议；压缩感知；能耗中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)03—0388—08近年来，各国开发利用海洋的热潮逐渐兴起，海任务，有效延长网络生存时间，是当前国内外水下传洋权益日益受到重视，水下无线传感器网络成为研感器网络研究领域的热点问题。究热点。水下传感器网络在数据采集(例如温度、陆地无线传感器网络中，分簇是一种节约能耗盐度等)、环境监测和灾难预防等方面取得了广泛和能耗均衡的有效思路。将传感器网络分簇，簇内的应用。由于水下传感器节点长期部署在海底普通节点只需

8、要和距离近的簇头通信，簇头将搜集(二维静态或准静态网络)，或漂浮在不同的深度到的信息传输至远距离的基站，这样就不用每个节(三维静态或准静态网络)J，节点靠电池供电，能点都和基站通信，大大节约了网络能耗。LEACH协源更换困难，因此，如何充分利用有限的节点能量资议是无线传感器网络中最为经典的分簇协议，以源来完成复杂水下环境中的信息采