به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Compressive Sensing » در نشریات گروه « برق »

تکرار جستجوی کلیدواژه « Compressive Sensing » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »
  • مجید محمدپور، سید اکبر مصطفوی، وحید رنجبر*

    امروزه شبکه های پیچیده پویا به یکی از ارکان مهم زندگی بشر تبدیل شده اند و تشخیص انجمن در این شبکه ها یکی از مهم ترین مسایل در تحلیل آنها محسوب می شود. در این مقاله یک روش تشخیص انجمن مبتنی بر تعبیه گراف و روش یادگیری جمعی ارایه شده که می تواند درجه پیمانه ای بودن هر انجمن را حداکثر نماید. روش های تعبیه گراف یا یادگیری نمایش کم بعد از گره ها در گراف به علت قابلیت کاربردی گسترده آن در عملکرد شبکه های پیچیده پویا مانند تشخیص انجمن در شبکه، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله، یک روش تعبیه گراف پویا مبتنی بر یادگیر عمیق پیشنهاد شده که گراف خروجی از مرحله تعبیه گراف را به عنوان ورودی به مدل یادگیر جمعی می دهد تا با دقت قابل قبولی، انجمن ها را در شبکه تشخیص دهد. همچنین یک الگوریتم حریصانه جدید به نام پیوند جمع برای بهینه سازی تابع هدف برای مجموعه داده های مقیاس بزرگ در زمان بسیار کوتاه ارایه گردیده است. نشان داده شده که پارتیشن توافقی پیشنهادی نسبت به پارتیشن های به دست آمده از کاربرد مستقیم روش های خوشه بندی جمعی رایج، به ساختارهای خوشه ای واقعی نزدیک تر است. روش پیشنهادی به دلیل استفاده از روش پیش پردازش مبتنی بر تعبیه گراف پیشنهادی و همچنین استفاده از روش خوشه بندی جمعی، توانسته کارایی مناسبی را در مقایسه با سایر روش های رقیب از خود نشان دهد. نتایج تجربی آزمایش های انجام شده حاکی از برتری روش پیشنهادی در مقایسه با روش های رقیب است.

    کلید واژگان: تعبیه گراف, تشخیص انجمن, درجه پیمانه ای, خوشه بندی جمعی, شبکه پیچیده, یادگیر عمیق}
    Majid Mohammadpour, Seyed akbar Mostafavi, Vahid Ranjbar

    Special conditions of wireless sensor networks, such as energy limitation, make it essential to accelerate the convergence of algorithms in this field, especially in the distributed compressive sensing (DCS) scenarios, which have a complex reconstruction phase. This paper presents a DCS reconstruction algorithm that provides a higher convergence rate. The proposed algorithm is a distributed primal-dual algorithm in a bidirectional incremental cooperation mode where the parameters change with time. The parameters are changed systematically in the convex optimization problems in which the constraint and cooperation functions are strongly convex. The proposed method is supported by simulations, which show the higher performance of the proposed algorithm in terms of convergence rate, even in stricter conditions such as the small number of measurements or the lower degree of sparsity.

    Keywords: Stock variable parameter algorithm, distributed reconstruction, compressive sensing, bidirectional incremental mode}
  • محمدعلی عابدی، افروز حق بین*، فربد رزازی

    برای غلبه بر مشکل تخمین کانال در سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه (M-MIMO)، در این مقاله یک طرح تخمین کانال لینک فروسو در ارتباط دوطرفه فرکانسی (FDD) مبتنی بر حسگری فشرده ساختارمند (SCS)، برای کاهش داده آموزشی مورد نیاز پیشنهاد گردیده که توسط آن تنکی مکانی ذاتی کانال های حوزه تاخیر سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه، تقویت می شوند. به همین منظور در ابتدا پس از طرح موضوع روش های مختلف تخمین کانال و بررسی چالش های موجود، با پیشنهاد یک الگوریتم بر پایه الگوریتم حریصانه جستجوی تطابق متعامد (OMP)، به تخمین کانال پرداخته شده است. در این الگوریتم از همبستگی مکانی بین پاسخ ضربه کانال آنتن های مختلف فرستنده برای دقت تخمین کانال استفاده می شود. این همبستگی در زمان تاخیر یکسان مسیرهای تاخیردار تعریف شده است. این الگوریتم تنکی کانال را به صورت تطبیقی به دست می آورد که نافی فرض ایده آل کارهای پیشین مبنی بر در دست داشتن تنکی کانال است. در این صورت این الگوریتم در مواقعی که میزان دقیق تنک بودن کانال مشخص نباشد، کانال را با دقت خوبی تخمین می زند. در نهایت به ارایه شبیه سازی ها که توانایی این روش را در کاهش داده آموزشی مورد نیاز نشان می دهد، پرداخته شده است. شبیه سازی ها نشان می دهند که تخمین کانال پیشنهادی به طور قابل اعتمادی سطح تنکی کانال و مجموعه پشتیبان را نسبت به روش های مشابه به دست می آورد.

    کلید واژگان: تخمین کانال, تنکی مکانی, چندورودی-چندخروجی انبوه, حسگری فشرده, داده آموزشی موردنیاز}
    MohammadAli Abedi, Afrooz Haghbin *, Farbod Razzazi

    To overcome the problem of channel estimation in massive multiple-input multiple-output (M-MIMO) systems, in this paper we propose a downlink link channel estimation scheme in frequency-division duplex (FDD) based on structured compressive sensing to reduce the pilot required by which Intrinsic spatial sparsity of M-MIMO delay channels are amplified. For this purpose, first, after discussing the different methods of channel estimation and examining the existing challenges, we define our roadmap and propose our algorithm, in which we estimate the channel based on the greedy orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm. In this algorithm, spatial correlation between the channel impulse response of different transmitter antennas is used for accurate channel estimation. This algorithm obtains the channel sparsity in an adaptive way, which negates the ideal assumption of the previous works that the channel sparsity is in hand. In this case, this algorithm estimates the channel with good accuracy in cases when the exact amount of channel sparsity is not known. Finally, we present simulations that demonstrate the ability of this method to reduce the required pilot. The simulations show that the proposed channel estimation reliably obtains the channel sparsity level and the support set compared to similar methods.

    Keywords: Channel Estimation, Compressive Sensing, Multiple-input multiple-output, required pilot, spatial sparsity}
  • میلاد مهری*، سید مسعود مقدس تفرشی

    این مقاله افزایش تاب آوری همزمان بهره برداری ریزشبکه های شبکه ای (NMG)  را به روش همتا به همتا در برابر رویدادهای آب و هوایی شدید و تهدیدات دسترس پذیری داده ها (DA) مورد مطالعه قرار می دهد. استفاده از روش کنترل پیشبینی مدل (MPC) و استفاده پویا از ذخیره سازی انرژی به ریزشبکه ها (MGs)  کمک می کند تا عدم قطعیت های تاثیرات رویدادها را کاهش دهند و توانایی سازگاری خود را با برنامه ریزی مجدد در هر مرحله زمانی افزایش دهند. با این حال، علیرغم اجرای غیرمتمرکز، تهدیدات DA ، مانند حمله انکار سرویس یا آسیب شبکه ارتباطی MG ها به دلیل تاثیر رویداد اصلی، باعث جزیره شدن شبکه ارتباطی شده و منجر به همگرایی نادرست مقادیر اجماع برای به اشتراک گذاری انرژی می شود. از این رو، MG ها بردارهای مقدمه از پیش تعیین شده را همراه با مقادیر انرژی مشترک با استفاده از پروتکل ارتباطی مشابه برای غلبه بر مشکلات فوق به اشتراک می گذارند. علاوه بر این، اثر کاهش طول داده های مشترک با استفاده از رویکرد MPC و روش سنجش فشرده بر ای شبکه ارتباطی در مقیاس بزرگ با اتصال کم و محدودیت پهنای باند بررسی شده است. نتایج عددی نشان دهنده بهره برداری تاب آورتر MG ها در برابر تهدیدات همزمان زیرساخت های فیزیکی سایبری است. در این حالت، اگرچه سطح عملکرد سیستم کاهش می یابد، اما این کاهش کمتر از حالت غیر تاب آور در برابر این نوع تهدیدات همزمان است .

    کلید واژگان: سنجش فشرده, دسترس پذیری, سیستم چند ریزشبکه ای, اشتراک گذاری انرژی همتا به همتا, تاب آو ری}
    Milad Mehri Arsoon*, Seyed Masoud Moghaddas-Tafreshi

    This paper studies the simultaneous resilience enhancement of networked microgrids (NMGs) operation in a peer-to-peer way against extreme weather events and threats to data availability (DA). Applying the model predictive control (MPC) method and dynamic usage of energy storage helps microgrids (MGs) to mitigate the uncertainties of events impacts and increase their adaptation ability by rescheduling at each time step. However, despite the decentralized implementation, DA threats, like a denial of service attack or MGs’ communication network damage due to the main event impact, cause communication network islanding and result in incorrect convergence of consensus values for energy sharing. Hence, MGs share the prespecified preamble vectors along with shared energy values using the same communication protocol to overcome the above problems. Furthermore, the impact of reducing the length of shared data by utilizing the MPC approach and the compressive sensing method for the large-scale communication network with low connectivity and bandwidth limitation is investigated. Numerical results show the more resilient operation of MGs against simultaneous threats to the cyber-physical infrastructures. In this case, although the system performance level decreases, this decrease is lower than the non-resilient case against these types of simultaneous threats.

    Keywords: Compressive Sensing, Data Availability, Networked Microgrids, Peer-To-Peer Energy Sharing, Resilience}
  • قنبر آذرنیا

    به دلیل شرایط خاص شبکه های حسگری بی سیم از نقطه نظرهایی نظیر محدودیت انرژی، تسریع سرعت همگرایی الگوریتم های این حوزه اهمیت پیدا می کند. این امر در مورد حسگری فشرده توزیع شده که فاز بازسازی پیچیده ای دارد، ضروری تر به نظر می رسد. بر همین اساس در این مقاله، الگوریتم بازسازی حسگری فشرده توزیع شده ای ارایه می شود که امکان بازسازی با نرخ همگرایی بهبودیافته تری را میسر می سازد. الگوریتم پیشنهادی، یک الگوریتم اولیه- دوگانه توزیع شده در یک ساختار افزایشی دوجهته است که در آن پارامترها با زمان تغییر می کنند. تغییرات پارامترها به صورت ضابطه مند و برای آن دسته از مسایل بهینه سازی محدبی انجام می گیرد که در آنها توابعی که بیان کننده قید مسیله و مدل کننده مشارکت بین گره ها هستند، قویا محدب می باشند. شیوه پیشنهادی با شبیه سازی هایی تضمین شده که نشان از عملکرد بالای الگوریتم پیشنهادی به لحاظ سرعت همگرایی، حتی در شرایط سختگیرانه تری نظیر تعداد اندک اندازه گیری ها و یا درجه تنکی پایین تر دارد.

    کلید واژگان: الگوریتم پارامتر متغیر, بازسازی توزیع شده, حسگری فشرده, مد افزایشی دوجهته}
    Ghanbar Azarnia

    Special conditions of wireless sensor networks, such as energy limitation, make it essential to accelerate the convergence of algorithms in this field, especially in the distributed compressive sensing (DCS) scenarios, which have a complex reconstruction phase. This paper presents a DCS reconstruction algorithm that provides a higher convergence rate. The proposed algorithm is a distributed primal-dual algorithm in a bidirectional incremental cooperation mode where the parameters change with time. The parameters are changed systematically in the convex optimization problems in which the constraint and cooperation functions are strongly convex. The proposed method is supported by simulations, which show the higher performance of the proposed algorithm in terms of convergence rate, even in stricter conditions such as the small number of measurements or the lower degree of sparsity.

    Keywords: Stock variable parameter algorithm, distributed reconstruction, compressive sensing, bidirectional incremental mode}
  • محمدرضا قادری*، وحید طباطبا وکیلی، منصور شیخان

    مهمترین چالش در شبکه های حسگر بی سیم، به حداقل رساندن مصرف انرژی در باتری گره های حسگر و افزایش طول عمر شبکه است. یکی از تکنیک های موثر در کاهش مصرف انرژی در این شبکه ها، تکنیک حسگری فشرده است که با کاهش داده های ارسالی، موجب کاهش مصرف انرژی در شبکه می گردد. از طرفی، برای مقابله با چالش مصرف انرژی، شناخت کامل منابع مصرف انرژی در شبکه ضروری است. مدل های مختلفی برای تحلیل مصرف انرژی در شبکه حسگر بی سیم ارایه شده اند، اما مدل کاملی برای تحلیل انرژی مصرفی مبتنی بر حسگری فشرده ارایه نشده است. از این رو وجود مدلی برای تحلیل مصرف انرژی مبتنی برحسگری فشرده ضرورت می یابد. بر همین اساس، در این مقاله به ارایه مدلی برای تحلیل مصرف انرژی مبتنی بر حسگری فشرده می پردازیم. این مدل می تواند به طراحی بهینه شبکه های حسگر بی سیم مبتنی بر حسگری فشرده با رویکرد بهبود مصرف انرژی کمک موثری نماید.

    کلید واژگان: شبکه حسگر بی سیم, حسگری فشرده, مدل انرژی, تحلیل انرژی, تجمیع داده های فشرده}
    MohammadReza Ghaderi*, Vahid Tabataba Vakili, Mansour Sheikhan

    Nowadays, wireless sensor networks (WSNs) have found many applications in a variety of topics. The main purpose of these networks is to measure environmental phenomena and to send read data in multi-hop paths to the sink to be exploited by users. The most important challenge in WSNs is to minimize energy consumption in sensor batteries and increase network lifetime. One of the most important techniques for reducing energy consumption in WSNs is the compressive sensing (CS) technique. CS reduces network energy consumption by reducing data transmission in the network and increasing the network lifetime. The use of CS technique in a WSN results in the production of different models of CS signals. These models are based on spatial, temporal and spatio-temporal sensors readings. On the other hand, in order to overcome the challenge of energy consumption, the exact recognition of energy resources in the network is essential.  Energy consumption in a sensor node can be divided into two parts: (a) the energy used for computing; and (b) the energy consumed by the communication. The energy used for the computing consists of three components: 1. sensor energy consumption (data reading), 2. background energy consumption, and 3. energy consumption for processing. The power consumption of the communication includes the following: 1. energy consumption for data transmission; 2. energy consumption for data receiving; 3. energy consumption for sending messages; and 4. energy consumption for receiving messages. Hence, the existence of a model for analyzing energy consumption in a CS-based WSN is necessary. Several models have been developed to analyze energy consumption in a WSN, but there is not a complete model for analyzing energy consumption in a CS-based WSN.  In this paper, we study all energy consumption components mentioned above in a CS-based WSN and present a complete model for energy consumption analysis. This model can optimize the design of CS-based WSNs energy efficiency improvement approach. To evaluate the proposed model, we use this model to analyze energy consumption in the compressive data gathering technique which is a CS-based data aggregation method. Using this model can optimize the design of CS-based WSNs.

    Keywords: Wireless sensor network, Compressive sensing, Energy model, Compressive data gathering}
  • Mohammad Roueinfar *, Mahdi Salmanian, Ali Aghakasiri, Abbas Bashiri, Saeed Babanezhad
    Conventional cameras based on an array of pixels (CCD or CMOS) are commonly used to capture a target image at a certain distance. In this type of camera, all pixels are used to create the image. For CCD-based cameras at other wavelengths, including infrared and terahertz, having all the pixels increases the cost of the camera. The aim of this study is to design and build an imaging setup using a single pixel method to reduce the cost of the camera and to reconstruct the target image using less data. We verify this method for visible band due to availability of visible light equipment that can be generalized this method to other wavelengths. We use a spatial light modulator (SLM) produces two-level optical masks with random distribution with 20 x 20 pixels and a size of 10 x 10 cm and illuminates the target at a repetition rate of 1 Hz. The reflection of each mask from the target captured by a CCD camera and then we average of all pixels of the CCD to equate it with a single-pixel detector. The target image is reconstructed using a compressive sensing algorithm. The process of reconstructing the target image is performed using a minimum number of masks. We use the two norms L1 and TV to retrieve the target image. The simulation results show norm TV is more successful in target image retrieval. Also, with increasing the number of masks, the success rate in retrieving the target image increases.
    Keywords: Single Pixel Method, Mask, Spatial Light Modulator, Compressive Sensing, Measurement, pattern}
  • میترا توکلی، عطاالله ابراهیم زاده، عباس نصیرایی مقدم، جواد کاظمی تبار
    M. Tavakkoli, A. Ebrahimzadeh, A. Nasiraei Moghaddam, J. Kazemitabar *

    One of the most advanced non-invasive medical imaging methods is MRI that can make a good contrast between soft tissues. The main problem with this method is the time limitation in data acquisition, particularly in dynamic imaging. Radial sampling is an alternative for faster data acquisition and has several advantages compared to Cartesian sampling. Among them, robustness to motion artifacts makes this acquisition useful in cardiac imaging. Recently, CS has been used to accelerate data acquisition in dynamic MRI. Cartesian acquisition uses irregular undersampling patterns to create incoherent artifacts to meet the Incoherent sampling requirement of CS. Radial acquisition, due to its incoherent artifact, even in regular sampling, has an inherent fitness to CS reconstruction. In this study, we reconstruct the (3D) stack of stars data in cardiac imaging using the combination of the TV penalty function and the GRASP algorithm. We reduced the number of spokes from 21 to 13 and then reduced to 8 to observe the performance of the algorithm at a high acceleration factor. We compared the output images of the proposed algorithm with both GRASP and NUFFT algorithms. In all three modes (21, 13, and 8 spokes), average image similarity was increased by at least by 0.4, 0.1 compared to NUFFT, GRASP respectively. Moreover, streaking artifacts were significantly reduced. According to the results, the proposed method can be used on a clinical study for fast dynamic MRI, such as cardiac imaging with the high image quality from low- rate sampling.

    Keywords: Cardiac MRI, Golden Ratio Radial Acquisition, Compressive sensing}
  • قنبر آذرنیا*، محمدعلی طینتی، توحید یوسفی رضایی

    مساله دریافت فشرده در همین اواخر توجه زیادی در پردازش سیگنال به خود جلب کرده به طوری که بخش اعظمی از پژوهش ها در این حوزه به این مساله معطوف شده است. از جمله حوزه کاربردی دریافت فشرده، کاربرد آن در شبکه های حس گری بی سیم است. ساختمان این شبکه ها که متشکل از حس گرهای بی سیم با توان محدود است، ایجاب می کند تا الگوریتم هایی که برای این کاربرد ارتقا داده می شوند، به لحاظ مصرف انرژی بهینه باشند. به عبارتی، الگوریتم های طراحی شده برای این زمینه می بایست پیچیدگی های محاسباتی کمتری داشته و نیازمند کمترین تبادلات بین حس گرها باشند. بر همین اساس، در این مقاله الگوریتم بازسازی دریافت فشرده توزیع شده ای برحسب مد مشارکتی افزایشی دوجهته پیشنهاد شده است؛ در حقیقت، نخست یک چهارچوب جامع توزیع شده برای بازسازی سیگنال های تنک در شبکه های حس گری ارایه شده و سپس این چهارچوب برای مسایل بهینه سازی متفاوتی پیاده شده است. پیچیدگی پایین محاسباتی و عملکرد حالت دایم بهتر مهم ترین مشخصه الگوریتم های پیشنهادی است.

    کلید واژگان: شبکه های حس گری بی سیم, سیگنال تنک, توپولوژی افزایشی دوجهته, دریافت فشرده, الگوریتم بازسازی}
    Ghanbar Azarnia*, MohammadAli Tinati, Tohid Yousefi Rezaii

    Recently, the problem of compressive sensing (CS) has attracted lots of attention in the area of signal processing. So, much of the research in this field is being carried out in this issue. One of the applications where CS could be used is wireless sensor networks (WSNs). The structure of WSNs consists of many low power wireless sensors. This requires that any improved algorithm for this application must be optimized in terms of energy consumption. In other words, the computational complexity of algorithms must be as low as possible and should require minimal interaction between the sensors. For such networks, CS has been used in data gathering and data persistence scenario, in order to minimize the total number of transmissions and consequently minimize the network energy consumption and to save the storage by distributing the traffic load and storage throughout the network. In these applications, the compression stage of CS is performed in sensor nodes, whereas the recovering duty is done in the fusion center (FC) unit in a centralized manner. In some applications, there is no FC unit and the recovering duty must be performed in sensor nodes in a cooperative and distributed manner which we have focused on in this paper. Indeed, the notable algorithm for this purpose is distributed least absolute shrinkage and selection operation (D-LASSO) algorithm which is based on diffusion cooperation structure. This algorithm that compete to the state-of-the-art CS algorithms has a major disadvantage; it involves matrix inversion that may be computationally demanding for sufficiently large matrices. On this basis, in this paper, we have proposed a distributed CS recovery algorithm for the WSNs with a bi-directional incremental mode of cooperation. Actually, we have proposed a comprehensive distributed framework for the recovery of sparse signals in WSNs.  Here, we applied this comprehensive structure to three problems with different constraints which results in three completely distributed solutions named as distributed bi-directional incremental basis pursuit (DBIBP), distributed bi-directional incremental noise-aware basis pursuit (DBINBP) and distributed bi-directional incremental regularized least squares (DBIRLS). The proposed algorithms solely involve linear combinations of vectors and soft thresholding operations. Hence, the computational load is significantly reduced in each sensor. In the proposed method each iteration consists of two phases; clockwise and anti-clockwise phases. At each iteration, in anti-clockwise phase, each node receives the local estimate from its previous neighbor and updates an auxiliary variable. Then in the clockwise phase, each node receives the updated auxiliary variable from its next neighbors to update the local estimate. On the other hand, information exchange in two directions in an incremental manner which we called it bi-directional incremental structure. In an incremental strategy, information flows in a sequential manner from one node to the adjacent node. Unlike the diffusion structure (like as D-LASSO) where each node communicates with all of their neighbors, the incremental mode of cooperation requires the least amount of communication and power. The low computational complexity and better steady state performance are the important features of the proposed methods.

    Keywords: Wireless sensor networks, Sparse signal, Bi-directional incremental topology, Compressive sensing, Recovery algorithm}
  • غلامرضا ایمانیان، محمدعلی پورمینا*، احمد صلاحی

    در این مقاله مروری، هدف ما توصیف پیشرفت های اخیر تکنیک جمع آوری داده مبتنی بر سنجش فشرده در شبکه های حسگر بی سیم شامل تلاشهای صورت گرفته در تحقیقات جاری، چالش ها و روندهای تحقیقاتی است. سیگنالهای تنک و قابل فشرده شدن در بسیاری از زمینه های کاربردی شبکه های حسگر مانند نظارت محیطی و مراقبت از وسایل نقلیه حضور دارند. سنجش فشرده واجد ویژگیهای فراوانی از قبیل سادگی عملیات سنجش و فشرده سازی، عمومیت در سیگنالهای جمع آوری شده و افت قابل قبول در کیفیت بازسازی سیگنال می باشد که آن را برای استفاده در شبکه های حسگر جذاب می سازد. ازدست رفتن بسته ها نیز تقریبا به اندازه پروتکل های دیگر به شبکه آسیب نمی رساند و فقط برای هر اندازه گیری که به چاهک نرسیده است باعث کمی افت در کیفیت بازسازی سیگنال خواهد شد. بحث را با مقدمه ای مختصر بر نظریه سنجش فشرده آغاز می کنیم و سپس استفاده از این تکنیک را در شبکه های حسگر بیسیم شرح می دهیم. در نهایت، مسایل و چالش های تحقیقاتی پیش رو مورد بحث قرار می گیرد تا چشم اندازی جهت تحقیقات آینده فراهم شود

    کلید واژگان: شبکه های حسگر بیسیم, تجمیع داده, سنجش فشرده, فشرده سازی داده ها}
    GHOLAMREZA IMANIAN, MohammadAli Pourmina *, AHMAD SALAHI

    In this review article, we aim to describe recent advances in compressive sensing-based data aggregation techniques in wireless sensor networks, including current research efforts, challenges, and research trends. Sparse and compressible signals are present in many applications of sensor networks, such as environmental monitoring and vehicle surveillance. Compressive sensing has many properties such as simplicity of sensing and compression operations, universality, and an acceptable decrease in the quality of signal reconstruction, which makes it attractive for use in sensor networks. Packet drops do not damage the network as much as other protocols, and only for each measurement that does not reach the sink will cause a slight decrease in the quality of signal reconstruction. We begin the discussion with a brief introduction to compressive sensing theory and then describe the use of this technique in wireless sensor networks. Finally, the research issues and challenges ahead are discussed to provide a perspective for future research

    Keywords: Wireless Sensor Networks, Data aggregation, Compressive Sensing, data compression}
  • غلامرضا ایمانیان، محمدعلی پورمینا*، احمد صلاحی
    در دهه اخیر با هدف کاهش هزینه های نظارت محیطی، فرایند تجمیع داده مبتنی بر روش مشترک سنجش فشرده و یادگیری لغت نامه در شبکه های حسگر بی سیم مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله یک طرح نمونه برداری قطعی و غیرتصادفی برای استفاده در این روش تجمیع داده ارایه شده است. این طرح مبتنی بر برآورد کمیت اطلاعات متقابل داده حسگرها است که با نمونه برداری از تمام آنها در بخش کوتاهی از دوره جمع آوری داده به نام مرحله آموزش به دست می آید. در مرحله بعدی و اصلی دوره جمع آوری داده گره هایی نمونه برداری می شوند که بیشترین اطلاعات را درباره گره های نمونه برداری نشده در اختیار بگذارند. نتایج شبیه سازی ها با سیگنال های واقعی نشان می دهد که حتی زمانی که تعداد حسگرهای نمونه بردار تنها شامل 25 درصد از کل گره های شبکه است می توان به طور متوسط به بیش از 12 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی نسبت به روش نمونه برداری مرجع دست یافت.
    کلید واژگان: شبکه حسگر بی سیم, سنجش فشرده, جمع آوری داده, نظارت محیطی, یادگیری لغت نامه}
    Gholamreza Imanian, Mohammad Ali Pourmina *, Ahmad Salahi
    In the last decade, to reduce the costs of environmental monitoring, the data aggregation based on the joint dictionary learning and compressive sensing technique in wireless sensor networks has been considered. In this article, a deterministic and non-random sampling design for use in this data aggregation method is presented. This method is based on estimating the amount of mutual information of sensor data and is obtained by sampling all of them in a short part of the data collection round named the training phase. In the next and main stage of the data collection period, only the nodes that provide the most information about the non-sampled nodes are scheduled to sample. Simulation results for real signals show that when the number of sampling sensors comprises still about 25% of the total network nodes, average energy savings of more than 12% can be achieved over a reference sampling method.
    Keywords: Compressive Sensing, Data aggregation, dictionary learning, Environmental Monitoring, Wireless Sensor Network}
  • شهرام صمدی، مرتضی ولی زاده*، مهدی چهل امیرانی
    استفاده از حسگری فشرده در سیستم های راداری باعث حذف فیلتر منطبق از گیرنده و کاهش پهنای باند مورد نیاز مبدل آنالوگ به دیجیتال در گیرنده می شود. بنابراین در گیرنده به نرخ اطلاعات کمتری از نرخ نایکوییست نیاز است. یکی از پارامترهای حسگری فشرده ماتریس اندازه گیری است. ماتریس اندازه گیری حسگری فشرده برای سیگنالهای راداری معمولا ماتریس تصادفی انتخاب می شود. گرچه بازیابی دقیق سیگنال با استفاده از ماتریس تصادفی با احتمال بالایی ممکن است و این ماتریس ناهمدوسی بالایی با هر ماتریس پایه ای دارد ولی پیاده سازی آن در عمل تقریبا غیرممکن است. بنابراین بهتر آن است که از ماتریس های معین به عنوان ماتریس اندازه گیری استفاده شود. ماتریس Alltop یکی از این ماتریس های معین است که از دنباله Alltop به دست می آید. استفاده از این ماتریس در حسگری فشرده دارای محدودیت هایی است. در این مقاله ضمن برطرف کردن محدودیت های آن، یک جایگزین مناسب تر برای بلوک فیلتر منطبق بر مبنای حسگری فشرده ارایه خواهد شد که در مقایسه با فیلتر منطبق کارایی بهتری دارد و هدف های راداری را با متوسط خطای کمتری نسبت به فیلتر منطبق بازسازی می نماید.
    کلید واژگان: حسگری فشرده, رادار, ماتریس اندازه گیری, فیلتر منطبق, ماتریس Alltop}
    Shahram Samadi, Morteza Valizadeh *, Mehdi Chehel Amirani
    Using of compressive sensing in radar systems caused to eliminate the matched filter from receiver, and to reduce the required receiver analog-to-digital conversion bandwidth in radar systems. One of compressive sensing parameters is measurement matrix. Measurement matrix for radar systems is usually random matrix. Although exact recovery of signal using random matrices is possible with high probability and this matrix is incoherent with every basis matrix but implementation of that is impossible in practice. So it is useful to use deterministic matrices as measurement matrix. One of these matrices is Alltop matrix that obtained from Alltop sequence. There are limitations in use of this matrix for compressive sensing. We not only will resolve These limitations in this article but also will present a suitable alternative for matched filter block based on compressive sensing that has better performance in comparison to matched filter and can reconstruct radar targets with lower error than matched filter.
    Keywords: Compressive Sensing, Radar, Measurement Matrix, Matched Filter, Alltop Matrix}
  • MohammadReza Ghaderi, Vahid Tabataba Vakili*, Mansour Sheikhan

    Wireless sensor network (WSN) is one of the most important components of the Internet of Things (IoT). IoT on the WSN layer, measures different parameters by different sensors embedded in the multi-sensor nodes. The limitation of energy sources in the sensor nodes is one of the most important challenges in exploiting WSNs. Routing and data aggregation are two basic methods to reduce the energy consumption in the WSNs. Compressive sensing (CS) is one of the most effective techniques for data aggregation in WSNs. The most studies related to the use of CS techniques to reduce communication cost in the network are based on the single-sensor node WSNs. So, in this paper, we show that how CS techniques can be applied to the multi-sensor IoT-based WSNs. Given that the sparsity of the environmental data read by multi-sensor nodes is an important parameter for using the CS techniques in WSNs, various different scenarios have been analyzed from the point of view of data sparsity in this study, as well as transmission methods, and data aggregation techniques in a multi-sensor WSN. To evaluate the performance of the CS techniques in a multi-sensor WSN, all investigated scenarios are evaluated for two important techniques of CS named compressive data gathering (CDG) and hybrid compressive sensing (HCS), and in order to show the efficiency of the system in using of the CS, these techniques have been compared to the conventional Non-CS method. We show that the use of HCS technique has a considerable effect on reducing communication costs in a multi-sensor IoT-based WSN.

    Keywords: compressive sensing, hybrid compressive sensing, internet of things, wireless sensor network, multi-sensor}
  • الهام شریفی باغ، محمود محصل فقهی*، توحید یوسفی رضایی
    استفاده از سامانه های چندورودی - چندخروجی علاوه بر افزایش ظرفیت، کاهش تاثیرات مخرب ناشی از پدیده چندمسیری، کاهش تداخل با سایر کاربران و نیز دستیابی به نرخ اطلاعاتی بالاتر را به دنبال خواهد داشت. از طرفی استفاده از فناوری امواج میلیمتری و کار در باندهای فرکانسی بالا می تواند از مسایلی همچون ترافیک و تداخل جلوگیری کرده و موجب افزایش قابل ملاحظه نرخ داده، بازده طیفی و پهنای باند وسیعی شود. MIMO انبوه موج میلیمتری با آرایه آنتن لنز می‏تواند به طور قابل توجهی تعداد زنجیره‏های رادیو فرکانسی را کاهش دهد. در این مقاله، دو الگوریتم جدید برای تخمین کانال MIMO انبوه موج میلیمتری ارایه خواهد شد. در این راستا با استفاده از حسگری فشرده الگوریتمی بر پایه‏ بهینه سازی محدب ارایه می شود تا بتواند در باند فرکانسی موج میلیمتری، تخمین کانال را با دقت مناسب و پیچیدگی کم اجرا کند. سپس الگوریتم تخمین دیگری بر پایه روش های حریصانه ارایه می شود. از مزایای این روش کاهش پیچیدگی و حجم محاسباتی پایین و سرعت بازیابی بالای آن است. در نهایت هر دو الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتم های موجود مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد بهتر الگوریتم های پیشنهادی در مقایسه با سایر الگوریتم ها است.
    کلید واژگان: موج میلیمتری, چندورودی - چندخروجی, تخمین کانال, حسگری فشرده, آرایه آنتن لنز}
    E. Sharifi Bagh, M. Mohassel Feghhi *, T. Yousefi Rezaii
    The use of multi-input multi-output (MIMO) systems in addition to increasing capacity, reducing the destructive effects of multi-path phenomena, reducing interference with other users, will lead to higher data rates. On the other hand, the use of millimeter-wave technology and work in high-frequency bands can prevent issues such as traffic and interference, and can significantly increase the data rates, spectral efficiency and the bandwidth. The millimeter-wave massive MIMO with the lens antenna array can significantly reduce the number of radio-frequency chains. In this paper, two novel algorithms are proposed for channel estimation in millimeter-wave massive MIMO. In this regard, a new algorithm using the compressive sensing based on the convex optimization is presented for channel estimation with high accuracy and low complexity. Then, the second new algorithm based on the greedy methods is provided. One of the benefits of this algorithm is its reduced computational complexity, and its high recovery speed. Finally, both proposed algorithms are compared with other existing algorithms. The simulation results confirm that the proposed algorithms outperform the existing algorithms.
    Keywords: Millimeter wave, Multi-input multi-output, channel estimation, Compressive sensing, Lens antenna array}
  • پریا طاوسی، قاسم عازمی*، پگاه زرجام

    یکی از شایع ترین دلایل مرگ و میر در هنگام تولد نوزاد نقص قلبی است. تشخیص بیماری قلبی نیازمند مشاهده فعالیت قلب است و یکی از مطمئن ترین روش ها برای بررسی سلامت قلب، استخراج فعالیت های الکتریکی قلب یا استخراج الکتروکاردیوگرام است. اما در شرایط خاص مکانی جنین قبل از تولد، استخراج غیر تهاجمی سیگنال الکتروکاردیوگرام چالش برانگیز شده است چرا که علاوه بر قلب جنین، منابع دیگری از قبیل قلب مادر، فعالیت ماهیچه ای مادر و جنین، فعالیت مغزی جنین و نویزهای محیط نیز تاثیر دارند که باعث مخدوش شدن سیگنال قلب جنین می شوند و تحلیل آن را دشوار می کنند. سیگنال قلب مادر به دلیل دامنه زیاد بیشترین تاثیر و سیگنال مغز جنین به دلیل دامنه کم، کمترین تاثیر را در مخدوش شدن سیگنال قلب جنین دارند. این مقاله، روشی جدید برای استخراج الکتروکاردیوگرام جنین از ثبت های شکمی مادر ارائه می دهد. روش پیشنهادی به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی از روش حسگری فشرده و برای تخمین منابع از روش آنالیز سریع مولفه مستقل و همچنین برای نمایش تنک سیگنال ها از دو دیکشنری تبدیل کسینوسی گسسته و تبدیل موجک گسسته استفاده می کند. عملکرد پیاده سازی روش پیشنهادی روی پایگاه داده موجود در چالش 2013 فیزیونت ارزیابی و نتایج به دست آمده با بهترین روش های موجود مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش معرفی شده در این مقاله، با میانگین مربعات خطای 65/171، با دقت بیشتری نسبت به سایر روش های موجود قادر به استخراج سیگنال های قلب جنین می باشد.

    کلید واژگان: آنالیز سریع مولفه مستقل, حسگری فشرده, سیگنال الکتروکاردیوگرام جنین, تبدیل کسینوسی گسسته, تبدیل موجک گسسته}
    Parya Tavoosi

    one of the most prevalent causes for mortality of infants is cardiac failure. Recordings of heart electrical activities by Electrocardiogram (ECG) are a safe method to detect abnormal arrhythmia in time and reduce cardiac failure in newborns. However, the non-invasive extraction of fetal ECG (fECG) from the maternal abdominal is quite challenging, since the fECG signals are often corrupted by some electrical noises from other sources such as: maternal heart activity, uterine contractions, and respiration, in addition to instrumental noises. Among such signals, the maternal heart signal (due to high amplitude) has the most disruptive effect and the fetal brain signal (due to low amplitude) has the least effect on distortion of the fetal heart signal. In this paper, a new method for extracting fECG signals from multichannel abdominal recordings is proposed. The proposed method uses Compressive Sensing (CS)to reduce the computational complexity and fast Independent Component Analysis (fICA) algorithm to estimate the sources. Also, for finding sparse representations of the acquired ECG signals, two dictionaries namely: discrete cosine transformation and discrete wavelet transform are deployed here. The proposed method is then implemented and its performance is tested using the well-known and publicly available database used in 2013 Physionet Challenge. The performance results are compared with that of the best performing existing methods. The results show that the proposed method based on CS and ICA outperforms the existing detection methods with a Mean Minimum Square Error (MMSE) of 171.65, and therefore can be used for non-invasive and reliable extraction fECG from abdominal recordings.

    Keywords: Fast independent component analysis, compressive sensing, fetal electrocardiogram signal, discrete cosine transformation, discrete wavelet transform}
  • S. Mavaddati *
    In this paper, face detection problem is considered using the concepts of compressive sensing technique. This technique includes dictionary learning procedure and sparse coding method to represent the structural content of input images. In the proposed method, dictionaries are learned in such a way that the trained models have the least degree of coherence to each other. The novelty of the proposed method involves the learning of comprehensive models with atoms that have the highest atom/data coherence with the training data and the lowest within-class and between-class coherence parameters. Each of these goals can be achieved through the proposed procedures. In order to achieve the desired results, a variety of features are extracted from the images and used to learn the characteristics of face and non-face images. Also, the results of the proposed classifier based on the incoherent dictionary learning technique are compared with the results obtained from the other common classifiers such as neural network and support vector machine. Simulation results, along with a significance statistical test show that the proposed method based on the incoherent models learned by the combinational features is able to detect the face regions with high accuracy rate.
    Keywords: Face detection, Compressive sensing, Incoherence dictionary learning, Neural network, Statistical test}
  • یعثوب اقبالی، احمد عطایی، محمود فردوسی زاده *

    در این مقاله، یک روش جدید برای تخمین زاویه ورود با استفاده از ساختار آرایه خطی غیریکنواخت و مدل سازی ماتریس اندازه گیری        به صورت ماتریس DFT ارائه شده است. به منظور تخمین دقیق زاویه ورود با روش حسگری فشرده، فضای زاویه ای پیوسته باید با گام های کوچک تقسیم بندی شود. تقسیم بندی فضای زاویه ای پیوسته با گام های کوچک، منجر به افزایش همدوسی بین ستون های ماتریس اندازه گیری شده و تخمین زاویه ورود امکان پذیر نخواهد بود. برای حل مشکل بیان شده، در این مقاله یک روش جدید برای مدل سازی ماتریس اندازه گیری به صورت ماتریس DFT پیشنهاد می شود. برای افزایش دقت تخمین، لازم است که ابعاد ماتریس DFT یا به عبارتی دیگر تعداد آنتن های آرایه زیاد باشد. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه موجب پیچیده شدن سیستم می شود. یک راه کار برای کاهش تعداد آنتن های آرایه، استفاده از آرایه خطی غیریکنواخت و تشکیل یک آرایه خطی یکنواخت به صورت مجازی است. آرایه مجازی خطی یکنواخت، با  برداری کردن ماتریس همبستگی سیگنال های دریافتی یک آرایه خطی غیریکنواخت به دست می آید. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه مجازی منجر به افزایش ابعاد ماتریس DFT خواهد شد، بنابراین، تخمین زاویه های ورود منابع با دقت بالاتری صورت خواهد گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تخمین زاویه ورود با استفاده از مدل سازی ماتریس اندازه گیری با ماتریس DFT عملکرد مناسبی دارد.

    کلید واژگان: تخمین زاویه ی ورود, حسگری فشرده, ماتریس DFT, آرایه خطی یکنواخت مجازی}
    Yasoub Eghbali, Ahmad Ataee, Mahmoud Ferdosizade *

    In this paper, a new method is proposed to estimate the direction of arrival (DOA) using non-uniform linear array structure and modeling the measurement matrix as a DFT matrix. In order to estimate the DOA using compressive sensing (CS), continuous angle space should be divided into a discrete set using small steps. This division, leads to the increment of mutual coherence between columns of the measurement matrix and performance of the sparse recovery algorithms is degraded. To solve this problem, we propose a new method in which DFT matrix with mutual coherence of zero is used as the measurement matrix. In order to increase the accuracy of estimation, the size of DFT matrix or the number of antennas should be increased. Implementation of an array with large number of antennas is complex and expensive. A solution to decrease the number of antennas is using a non-uniform linear array and constructing a virtual uniform linear array. A virtual uniform linear array can be constructed by vectorizing the correlation matrix of the received signal of a non-uniform linear array. Increasing the number of antennas in the virtual array will increase the size of DFT matrix. Therefore, the accuracy of DOA estimation will be increased. Simulation results show that DOA estimation using compressive sensing, based on DFT measurement matrix, has a good performance in terms of mean square error of estimation.

    Keywords: Direction of Arrival Estimation, Compressive Sensing, DFT Matrix, Virtual Uniform Linear Array}
  • Mohammad Ghaderi, Vahid Tabataba Vakili *, Mansour Sheikhan
    Routing and data aggregation are two important techniques for reducing communication cost of wireless sensor networks (WSNs). To minimize communication cost, routing methods can be merged with data aggregation techniques. Compressive sensing (CS) is one of the effective techniques for aggregating network data, which can reduce the cost of communication by reducing the amount of routed data to the sink. Spatio-temporal CS (STCS), with the use of spatial and temporal correlation of sensor readings, can increase the compression rate in WSNs, thereby reducing the cost of communication. In this paper, a new method of STCS technique based on the geographic adaptive fidelity (GAF) protocol is proposed which can effectively reduce the communication cost and energy consumption in WSNs. In the proposed method, temporal data is obtained from random selection of temporal readings of cluster head (CH) sensors located in virtual cells in the clustered sensors area and spatial data will be formed from the data readings of CHs located on the routes. Accordingly, a new structure of sensing matrix will be created. The results show that the proposed method as compared to the method proposed in [29], which is the most similar method in the literature, reduces energy consumption in the range of 22% to 43% in various scenarios which were implemented based on the number of required measurements at the sink (M) and the number of measurements in the routes (m_r).
    Keywords: Compressive sensing, GAF protocol, Spatio-temporal, Wireless sensor network}
  • Hasan Abbasi, Zahra Kavehvash, Mahdi Shabany
    A novel CT imaging structure based on compressive sensing (CS) is proposed. The main goal is to mitigate the CT imaging time and thus x-ray radiation dosage without compromising the image quality. The utilized compressive sensing approach is based on radial Fourier sampling. Thanks to the intrinsic relation between captured radon samples in a CT imaging process and the radial Fourier samples, partial Fourier sampling could be implemented systematically. This systematic compressive sampling helps in better control of required conditions such as incoherence and sparsity to guarantee adequate image quality in comparison to previous CS based CT imaging structures. Simulation results prove the superior quality of the proposed approach (about 4% better PSNR), achieving the smallest CT scan time and the best image quality.
    Keywords: Computerized Tomography, Compressive Sensing, Partial Fourier, Systematic Sampling}
  • محمدحسن آقابابایی، محمدفرزان صباحی*، امیررضا فروزان
    رادارهای فرکانس پله ای به دلیل تامین قدرت تفکیک برد بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. روش مرسوم پردازش در این رادارها استفاده ازمعکوس تبدیل فوریه سریع یاIDFT است. این روش برای تشخیص اهداف متحرک با مشکل انتقال و گستردگی برد روبروست که باعث کم شدن دامنه هدف، از دست دادن دقت فاصله سنجی و کاهش قدرت تفکیک برد می شود. برای غلبه بر این مشکل در این رادارها از روش خنثی سازی سرعت استفاده می شود. از آنجاکه سرعت هدف نامشخص است مجبوریم سیگنال دریافتی را به ازای تمام سرعت های ممکن خنثی کنیم و سپس سیگنالی که بزرگترین و تیزترین خروجی IDFT را می دهد انتخاب کنیم. در این مقاله با استفاده از ایده های حسگری فشرده، روشی جدید برای استخراج برد و سرعت اهداف در رادارهای فرکانس پله ای ارائه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارائه شده مشکل انتقال و گستردگی برد را ندارد و همچنین کارایی آن از روش های دیگر مبتنی بر حسگری فشرده بهتر است. مفهوم پردازش همدوس را نیز در رادارهای حسگری فشرده مورد بررسی قرار می دهیم. شبیه سازی ها نشان می دهد که می توان با استفاده از پردازش همدوس، کارایی آشکارسازهای راداری مبتنی بر حسگری فشرده را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
    کلید واژگان: حسگری فشرده, رادار فرکانس پله ای, قدرت تفکیک بالا}
    M. H. Aghababaee, M. F. Sabahi*, A. R. Forouzan
    Stepped frequency radars attract many attentions due to their high range resolution. Conventional processing technique in these radars is based on the IDFT. In detecting moving targets, the IDFT has the problems of range shifting and range spreading, which result in degrading target amplitude, loss of range accuracy and range resolution. To overcome these problems, the velocity compensation method is used. Since the target velocity is unknown, one should compensate the received signal with all possible velocities and choose the one with the highest and sharpest IDFT output. In this paper, by using the compressive sensing based algorithms, a new method for determining the range and the velocity of moving targets in the stepped frequency radar is proposed. The results show that the proposed method does not have any problem with range shifting and range spreading, and has a better performance compared with other methods in literature. Coherent processing concept is also investigated. Simulations show that using the coherent processing, the performance of compressive sensing based radar detectors is considerably improved.
    Keywords: Compressive Sensing, Stepped Frequency Radar, High Resolution Radar}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال