联合弹性碰撞与梯度追踪的WSNs压缩感知重构

• Published in: 自动化学报 Vol. 46; no. 1; pp. 178 - 192
• Main Authors: 刘洲洲, 李士宁, 王皓, 张倩昀
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安航空学院计算机学院 西安 710077 中国 2020; 西北工业大学计算机学院 西安 710072 中国%西北工业大学计算机学院 西安 710072 中国%挪威科技大学奥勒松校区工程与科学学院 奥勒松 8730 挪威%西安航空学院计算机学院 西安 710077 中国
• Subjects: 弹性碰撞优化算法; 收敛性; 无线传感器网络; 压缩感知; 稀疏重构算法
• ISSN: 0254-4156
• DOI: 10.16383/j.aas.c170241

为提高压缩感知(Compressed sensing,CS)大规模稀疏信号重构精度,提出了一种联合弹性碰撞优化与改进梯度追踪的WSNs(Wireless sensor networks)压缩感知重构算法.首先,创新地提出一种全新的智能优化算法— 弹性碰撞优化算法(Elastic collision optimization algorithm,ECO),ECO模拟物理碰撞信息交互过程,利用自身历史最优解和种群最优解指导进化方向,并且个体以N(0,1)概率形式散落于种群最优解周围,在有效提升收敛速度的同时扩展了个体搜索空间,理论定性分析表明ECO依概率1收敛于全局最优解,而种群多样性指标分析证明了算法全局寻优能力.其次,针对贪婪重构算法高维稀疏信号重构效率低、稀疏度事先设定的缺陷,在设计重构有效性指数的基础上将ECO应用于压缩感知重构算法中,并引入拟牛顿梯度追踪策略,从而实现对大规模稀疏度未知数据的准确重构.最后,利用多维测试函数和WSNs数据采集环境进行仿真,仿真结果表明,ECO在收敛精度和成功率上具有一定优势,而且相比于其他重构算法,高维稀疏信号重构结果明显改善.