海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及應(yīng)用需求的日益拓新，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸被人們所熟知。對(duì)于像我國(guó)這樣擁有遼闊海岸線的海洋大國(guó)，在對(duì)海洋進(jìn)行漁業(yè)資源調(diào)研、生物信息采集、海底礦產(chǎn)勘測(cè)、海洋軍事偵察等各種應(yīng)用時(shí)，都需要借助于海洋無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)海洋無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究具有重大的學(xué)術(shù)意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　時(shí)間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)，通過(guò)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間，節(jié)點(diǎn)才能協(xié)同的完成各項(xiàng)任務(wù)。由于海洋中采用水聲通信，傳播時(shí)延

2、高且節(jié)點(diǎn)做多普勒頻移，導(dǎo)致許多成熟的使用射頻通信的陸上時(shí)間同步算法無(wú)法直接應(yīng)用于水下，因此海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法應(yīng)該考慮海洋環(huán)境中傳播時(shí)延和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性對(duì)同步精度的影響，這是本文算法主要的研究?jī)?nèi)容之一。
　　本文主要提出了兩種不同應(yīng)用環(huán)境下的時(shí)間同步算法。第一，對(duì)于規(guī)模適中但對(duì)同步精度要求較高的海洋網(wǎng)絡(luò)，提出了基于能量衰減的時(shí)間同步算法(EnergyAttenuation-based Time Synchronization A

3、lgorithm，Ea-Sync)，從同步信息能量衰減的角度分析節(jié)點(diǎn)移動(dòng)和傳播時(shí)延的關(guān)系，在移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的輔助下，經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)間的兩輪信息交換，完成待同步節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，并利用水聲速率的層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)軌跡，減少了聲速變化對(duì)同步精度的影響。第二，對(duì)于規(guī)模比較大的海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了信標(biāo)節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的基于靜態(tài)信標(biāo)同步算法(Beacon Node-based Clock Synchronization，B-Sync)，而在信標(biāo)

4、節(jié)點(diǎn)無(wú)法覆蓋的范圍內(nèi)，采用經(jīng)過(guò)同步的普通節(jié)點(diǎn)作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的方式，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)輔助的同步算法(Dynamic Node assisted Clock Synchronization，D-Sync)，并為了減少聲速變化的影響，提出了分層時(shí)間同步算法(Layering Clock Synchronization，L-Sync)。通過(guò)模擬與仿真，將這兩種算法分別與其它時(shí)間同步算法進(jìn)行比較，從同步精度、初始時(shí)鐘漂移率、節(jié)點(diǎn)間距離、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率和