集數(shù)據(jù)Y的稀疏表示Y=〇擴(kuò)Is恢復(fù)出原始 數(shù)據(jù)X，其包括最優(yōu)解求解子單元4020和原始數(shù)據(jù)恢復(fù)子單元4021 ;
[0114] 其中，最優(yōu)解S*求解子單元4020用于在滿足Y=〇擴(kuò)Is的前提下，求解S的最優(yōu) 解S*:
[01巧] 8* =argminII8I12
[0116] 其中IIS II2表示向量的I2范數(shù)；
[0117] 原始數(shù)據(jù)恢復(fù)子單元4021用于根據(jù)公式X=擴(kuò)isV恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)X。
[0118] 其中，所述最優(yōu)解求解子單元4020用于執(zhí)行下列步驟：
[011引 A.初始化k = 0, s° = 0, ;r° = Y-0擴(kuò)is° = Y, A =0擴(kuò)1 = IX，…Sj…ajT,
[0120] =況職伊妍b") = 0，其中Support(s°)表示返回s°中非0元素索引集合；
[0121] 輸入實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y、數(shù)據(jù)采集矩陣〇、稀疏矩陣D、恢復(fù)誤差闊值n;
[012引B. k自增1，尋找滿足最小誤差的行索引j=argmin IIajZj-fk-iI12,其中
[0123] C.更新最優(yōu)原子索引序列Sk=怯k-i，j};
[0124] D.更新最優(yōu)解
[012引 E.更新剩余分量fk=廠0擴(kuò)igk ;
[012引 F.若||rk| |2> n，則循環(huán)執(zhí)行B-E步，否則退出循環(huán)，輸出k，sk，此時(shí)sk即為最 優(yōu)解S*。
[0127] 優(yōu)選地，所述稀疏矩陣D為
[012引
[0129] Y通常小于1，稱為縮小因子。
[0130] 本實(shí)施例所述的數(shù)據(jù)壓縮采集恢復(fù)設(shè)備基于實(shí)施例3所述的數(shù)據(jù)壓縮采集恢復(fù) 設(shè)備采集的壓縮數(shù)據(jù)，利用稀疏矩陣將實(shí)際采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏化表示，進(jìn)而采用步驟A-F 迭代求最優(yōu)解的方法根據(jù)實(shí)際采集數(shù)據(jù)恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。
[0131] 本發(fā)明所有實(shí)施例所述的數(shù)據(jù)壓縮采集、恢復(fù)方法及設(shè)備能夠同時(shí)達(dá)到能量節(jié)約 和完整數(shù)據(jù)恢復(fù)的目的。
[0132]W上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可W對(duì)前述各實(shí)施 例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而該些修改或替 換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)據(jù)壓縮采集方法，在包含N時(shí)隙的時(shí)間窗口內(nèi)，原始數(shù)據(jù)為X= (Xpx2, ? ? ?，xN),其特征在于，該方法包括： 預(yù)先設(shè)定采樣頻率控制因子a; 在第i(l〈i〈N)個(gè)時(shí)隙生成隨機(jī)數(shù)ai; 當(dāng)ai<a時(shí)，采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)Xi，否則不采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)Xi，在包含N個(gè)時(shí)隙的 時(shí)間窗口內(nèi)，實(shí)際采集數(shù)據(jù)的時(shí)隙個(gè)數(shù)為M(M〈N)，實(shí)際采集的數(shù)據(jù)為Y= (yi，y2, . . .，yM)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在第i個(gè)時(shí)隙采集當(dāng)前時(shí) 隙數(shù)據(jù)Xi之后，檢查當(dāng)前時(shí)隙采集的數(shù)據(jù)Xi與上一個(gè)采集時(shí)隙采集的數(shù)據(jù)pre_Xi差的絕 對(duì)值是否大于設(shè)定的閾值，若大于，調(diào)整采樣頻率控制因子a為a=ka，k為頻率擴(kuò)大因 子，k> 1。3. -種基于權(quán)利要求1所述數(shù)據(jù)壓縮采集方法的數(shù)據(jù)壓縮采集恢復(fù)方法，其特征在 于，該方法包括： 原始數(shù)據(jù)X經(jīng)過(guò)稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理得到稀疏基s，表示為s=DX，D為稀疏矩陣， 則原始數(shù)據(jù)X在稀疏基下表示為X=D4s; 實(shí)際采集的數(shù)據(jù)為Y= (yi，y2,. . .，yM)，原始數(shù)據(jù)為X= (Xl，x2,. . .，xN)，設(shè)數(shù)據(jù)采集矩 陣為則實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y與原始數(shù)據(jù)X的關(guān)系為Y=OX，實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y在稀疏基下 表示為Y= ; 根據(jù)實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y恢復(fù)原始數(shù)據(jù)X的方法為：51. 在滿足Y= 的前提下，求解s的最優(yōu)解s% s* =argmin||s||2 其中I|s| |2表示向量的12范數(shù)；52. 根據(jù)公式X=DW陜復(fù)出原始數(shù)據(jù)X。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S1的求解包括如下步驟： A. 初始化 k = 0, s〇 = 0, r〇 = Y-C>D-1s0 = Y，A = C>D-1 = IX，…a』…aM]T， W=S/pportU") = 0，其中Support(s°)表示返回s°中非0元素索引集合； 輸入實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y、數(shù)據(jù)采集矩陣〇、稀疏矩陣D、恢復(fù)誤差閾值n; B. k自增1，尋找滿足最小誤差的行索引j=argmin| |ajZj-rH| |2，其中 ~ 1 也.|[; C. 更新最優(yōu)原子索引序列Sk = {Sk'j}; D?更新最優(yōu)解，sksubjecttoSupport{sk} =Sk; E. 更新剩余分量rk =y-①D<sk ; F. 若||rk||2>n，則循環(huán)執(zhí)行B-E步，否則退出循環(huán)，輸出k，sk，此時(shí)sk即為最優(yōu)解 氺 So5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述任一方法，其特征在于，所述稀疏矩陣D為6. -種數(shù)據(jù)壓縮采集設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括采樣頻率控制因子設(shè)定模塊、隨機(jī) 數(shù)生成模塊、判定模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，其中，在一包含N時(shí)隙的時(shí)間窗口內(nèi)，原始數(shù)據(jù)為X 一（Xi，x2，? ? ?，xN)， 采樣頻率控制因子設(shè)定模塊，用于預(yù)先設(shè)定采樣頻率控制因子a，發(fā)送給判定模塊； 隨機(jī)數(shù)生成模塊用于在第i(l〈i〈N)個(gè)時(shí)隙生成隨機(jī)數(shù)ai，發(fā)送給判定模塊； 判定模塊用于判斷隨機(jī)數(shù)ai是否小于預(yù)先設(shè)定的采樣頻率控制因子a，將比較結(jié)果 發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊； 數(shù)據(jù)采集模塊用于當(dāng)a時(shí)，采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)Xi，當(dāng)ai>a時(shí)，不采集當(dāng)前時(shí) 隙數(shù)據(jù)Xi，在包含N個(gè)時(shí)隙的時(shí)間窗口內(nèi)，實(shí)際采集數(shù)據(jù)的時(shí)隙個(gè)數(shù)為M(M〈N)，實(shí)際采集 的數(shù)據(jù)為Y=匕，y2,. . .，yM)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括采樣頻率控制模塊，用于 當(dāng)數(shù)據(jù)采集模塊在第i個(gè)時(shí)隙采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)Xi之后，檢查當(dāng)前時(shí)隙采集的數(shù)據(jù)Xi與上 一個(gè)采集時(shí)隙采集的數(shù)據(jù)pre_Xi差的絕對(duì)值是否大于設(shè)定的閾值，若大于，調(diào)整采樣頻率 控制因子a為a=ka，k為頻率擴(kuò)大因子，k> 1，并將a=ka發(fā)送給判定模塊。8. -種基于權(quán)利要求6所述數(shù)據(jù)壓縮采集設(shè)備的數(shù)據(jù)壓縮采集恢復(fù)設(shè)備，其特征在 于，該設(shè)備包括實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y稀疏表示模塊和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，其中， 實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y稀疏表示模塊，用于將實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y進(jìn)行稀疏表示，原始數(shù)據(jù)X經(jīng)過(guò)稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理得到稀疏基s，表示為s=DX，D為稀疏矩陣，則原始數(shù) 據(jù)X在稀疏基下表示為X=D、；實(shí)際采集的數(shù)據(jù)為Y= (yi，y2,. . .，yM)，原始數(shù)據(jù)為X= (Xl，x2,. . .，xN)，設(shè)數(shù)據(jù)采集矩陣為〇，則實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y與原始數(shù)據(jù)X的關(guān)系為Y= 〇X，實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y在稀疏基下表示為Y=OD^s，將Y= 發(fā)送給數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊； 數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，用于利用實(shí)際采集數(shù)據(jù)Y的稀疏表示Y=OD^s恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)X，其 包括最優(yōu)解s#求解子單元和原始數(shù)據(jù)恢復(fù)子單元，其中，最優(yōu)解s#求解子單元用于在滿足 Y= 的前提下，求解s的最優(yōu)解s% s* = argmin||s||2 其中I|s| |2表示向量的12范數(shù)； 原始數(shù)據(jù)恢復(fù)子單元用于根據(jù)公式X=D4s%恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)X。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述最優(yōu)解s#求解子單元用于執(zhí)行下列 步驟： A. 初始化k= 0,s〇 = 0,r〇 =Y-C>D-1s0 =Y，A=C>D-1 =IX，…a』…aM]T， f= &卿ortG?11) = 0，其中Supp〇rt(S°)表示返回s°中非0元素索引集合； 輸入實(shí)際采集的數(shù)據(jù)Y、數(shù)據(jù)采集矩陣〇、稀疏矩陣D、恢復(fù)誤差閾值n; B. k自增1，尋找滿足最小誤差的行索引j=argmin| |ajZj-rH| |2，其中C.更新最優(yōu)原子索引序列Sk = {Sk'j}; D?更新最優(yōu)解，sksubjecttoSupport{sk} =Sk ; E. 更新剩余分量rk =y-①D<sk ; F. 若||rk||2>n，則循環(huán)執(zhí)行B-E步，否則退出循環(huán)，輸出k，sk，此時(shí)sk即為最優(yōu)解 氺 So10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述任一設(shè)備，其特征在于，所述稀疏矩陣D為
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)壓縮采集、恢復(fù)方法及設(shè)備，在包含N時(shí)隙的時(shí)間窗口內(nèi)，原始數(shù)據(jù)為X＝(x1,x2,...,xN)，該方法包括預(yù)先設(shè)定采樣頻率控制因子α；在第i（1<i<N）個(gè)時(shí)隙生成隨機(jī)數(shù)αi；當(dāng)αi＜α?xí)r，采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)xi，否則不采集當(dāng)前時(shí)隙數(shù)據(jù)xi，在包含N個(gè)時(shí)隙的時(shí)間窗口內(nèi)，實(shí)際采集數(shù)據(jù)的時(shí)隙個(gè)數(shù)為M（M<N），實(shí)際采集的數(shù)據(jù)為Y＝(y1,y2,...,yM)。本發(fā)明能夠降低數(shù)據(jù)采集的能量損耗和實(shí)現(xiàn)完整數(shù)據(jù)恢復(fù)。
【IPC分類】H03M7/30, H04W28/06
【公開(kāi)號(hào)】CN104918285
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410090879
【發(fā)明人】吳曉培, 劉云浩, 何源, 王繼良
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2014年3月12日