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近年来,随着我国公路桥梁网络的不断完善,路面养护的任务也越来越重,将无线传感器技术运用到公路桥梁路面信息监测,在节省人力的同时,可以获得大量路面信息原始数据。 不同于传统的数据压缩方法,压缩感知算法中数据压缩和采样同时进行,从而可以减少无线传感器网络数据的采集量与发送量。同时,在将压缩感知理论应用于链式网络中时,节点不再是简单的转发数据,而是将本地数据加权值与接收数据相加的和转发给下一节点,在链式网络中各节点数据转发量相同,实现了链式网络中的能耗均匀。本文针对路面信息监测的实际需求,将无线传感器网络技术和混合压缩感知算法引入到了传统的路面信息采集中,探索更为实时有效、适应性更强、寿命更长的路面信息监测系统。本文的主要研究内容及创新点如下: (1)研发了面向路面信息监测的无线传感器网络,对于埋置在路面下的采集节点,重点满足了尺寸小、能耗低、自供电的要求;在数据传输中,设计了适合路面信息监测系统的链式拓扑结构;系统测试性能表明,当发射功率为1dBm时,埋置在沥青路面下的信息采集节点与汇聚节点通信链路质量相对良好,能够满足路面信息监测系统基本的数据采集要求。 (2)介绍了压缩感知链式网络数据收集和混合压缩感知链式网络数据收集方法,在此基础上设计了基于混合压缩感知的路面信息监测系统,并对系统工作过程进行了分析。同时,对压缩感知理论应用于路面信息监测系统进行了深入研究,分析了路面温度数据在混合稀疏基下的稀疏性;对常用的测量矩阵和其改进的测量矩阵进行了研究,通过实验为系统选择了适合的测量矩阵;采用仿真比较的方法,对分段正交匹配重构算法中门限阈值进行了选取。 通过实验仿真与结果分析,本文设计的基于混合压缩感知的路面信息监测系统能够实时的监测路面信息情况,并能够平衡网络节点的能耗,延长路面信息监测系统的寿命。