考虑到井下应急救灾的需要,设计了一种基于压缩感知和无线传感器网络(WSNs)的矿井应急语音通信系统。根据语音信号的稀疏性,采用压缩感知的方法,对语音信号进行随机采样并传输,在Sink接收端,分别利用OMP算法和Co Sa MP算法进行信号重构,对比仿真实验表明:Co Sa MP重构效果较好。考虑到井下无线信号传输受限,进行了井下无线通信实验,表明在通信距离为20 m情况下,可实时可靠地实现井下应急语音通信。基于压缩感知和WSNs的井下应急语音通信系统设计煤矿井下无线信道受限，能量受限，信息传输具有不对称性，传输距离长，需要多跳传输。考虑到煤矿井下巷道复杂的环境特点，本文提出了一种基于压缩感知和WSNs的井下应急语音通信系统。对比实验表明:CoSaMP重构效果好，通信距离为20m时，可以可靠地实现井下应急语言通信。1基于WSNs的语音传感器网络结构网络结构如图1所示，系统包括语音节点、节点选择-电动数控滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱中继路由节点、Sink节点，以及有线网络。语音节点将采集到的声音信号通过多跳转发和中继路由节点，传给处理能力相对较强的Sink节点，该节点可以直接对语音进行重构解码，也可以直接将压缩的语音数据包通过CAN总线传输到上位机进行解码播放。CAN总线中继中继中继Sink节点语音节点语音节点图1语音传感器网络结构压缩感知的基础理论文献提出的压缩感知指出，本文由张家港市泰宇机械有限公司滚圆机网站采集网络资源整理!www.gunyuanji.name只要信号是可压缩的或者在某个变换域是稀疏的，就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得的高维信号投影到一个低维空间上，然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影中以高概率重构原始信号。在该理论框架下，采样速率不依赖于信号的带宽，而决定于信息在信号中的结构和内容。这种新的采样理论突破了奈奎斯特采样定理的限制，被美国科技评论评为2007年度十大科技进展。2．1压缩感知理论框架压缩感知理论指出，设长度为N的信号X在某组正交基或紧致框架Ψ上是稀疏的，其稀疏度为K(K?N)，稀疏度为K指X本身有K个非零元素，或者在某个变化域(如傅里叶变换或小波变换)Ψ内的展开系数有K个非零元素。如果用一个与变换基Ψ不相关的观测矩针对现有无线传感器网络结构中数据流向单一且多播网络编码实施过程复杂的缺陷,提出了一种基于多根多树(MRMT)结构的多播网络编码方法。利用基于位置和链接关系的父节点选择算法构建MRMT结构,为每个节点提供多个数据流向,利用能量相关的MRMT链接矩阵快速地获取源节点到目的节点的多条能量相关的分离路径,从而使得多播编码方式可以在MRMT结构上简单地实施。实验结果显示:该方法不仅促进了能耗均衡,延长了网络寿命,而且提高了网络带宽。 传感器节点在部署后位置固定，且具有获知其位置信息的能力;2)网络中的所有传感器节点结构相同，且能量不可补给;3)每个传感器节点具有一个全网唯一的ID号和多个ZigBee树地址;4)本文采用文献［12］中的无线通信能量模型。2MＲMT结构的组网过程2．1基于位置和链接关系的父节点选择算法MＲMT结构中的多个树是依次形成的，每形成一个树，节点就获得一个对应的树地址(按照ZigBee协议进行树地址分配)。第一个树是按照传统的树型组网方式形成，但为了给节点开辟更多不同的数据传输路径，后续树结构将按照图1所示的父节点选择算法形成:在第n个树结构的形成过程中，当前节点优先选择那些在之前的n－1个树结构都与本节点没有链接关系的节点作为父节点，如果本节点具有多个邻居节点在之前的n－1个树结构都与本节点不存在链接关系，那么选这多个邻居节点中与第n个根节点距离最近的节点作为父节点;如果本节点的所有邻居节点在之前的n－1个树结构都与本节点具有链接关系，那么选这多个邻居节点中与第n根节点距离最近的节点作为父节点。图1父节点选择算法流程图能量相关的MＲMT链接矩阵为了方便后续计算多播网路编码的分离路径，在MＲMT结构的形成后，每个节点将广播自己的ID号、位置信息和多个树地址。然后，每个根节点将存储网络中所有节点的ID和多个树地址的对应关系，以及计算一个MＲMT链接矩阵结构A［i，j］，i和j表示节点的ID号。另外，在MＲMT结构形成之后，第一个树节点将周期性地收集所有节点的剩余能量信息，并对其进行排序，选出剩余能量等级低于预设能量等级的节点，并将该节点ID信息广播出节点选择-电动数控滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱本文由张家港市泰宇机械有限公司滚圆机网站采集网络资源整理!www.gunyuanji.name