基于Kalman一致濾波的無線傳感器網(wǎng)絡時間同步技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡集信息采集、傳輸和處理技術于一體,被認為是21世紀最有影響力的技術之一,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。時間同步對于無線傳感器網(wǎng)絡至關重要,是無線傳感器網(wǎng)絡中許多通信協(xié)議和功能實現(xiàn)的前提,如低功耗的MAC協(xié)議運行、可靠的數(shù)據(jù)融合、精確的目標跟蹤和定位等都需要網(wǎng)絡中的節(jié)點保持時間同步。目前,集中式無線傳感器網(wǎng)絡時間同步算法需要在網(wǎng)絡中選取參考節(jié)點和劃分網(wǎng)絡層次,極易受到節(jié)點失效等特殊狀況影響,可擴展性較差,同時存在多跳誤差累積嚴重的問題

2、。而分布式無線傳感器網(wǎng)絡時間同步算法因具有良好的可擴展性和對動態(tài)網(wǎng)絡的魯棒性而越來越受到關注。本文重點研究基于分組耦合的網(wǎng)絡層分布式無線傳感器網(wǎng)絡時間同步算法。
　　首先,論文對無線傳感器網(wǎng)絡時間同步技術的研究現(xiàn)狀進行了較為詳盡的總結和分析,介紹了無線傳感器網(wǎng)絡時間同步基本要求和算法設計的基本思路,并對當前典型的分布式無線傳感器網(wǎng)絡時間同步算法進行了闡述和分析。
　　其次,論文提出了一種基于Kalman一致濾波的網(wǎng)絡層分布式

3、時間同步算法。該算法不需要將網(wǎng)絡分層,每個節(jié)點都和它的相鄰節(jié)點交換時間消息,通過分布式Kalman一致濾波器估計本節(jié)點的時鐘偏移和頻率偏移,使得全網(wǎng)所有節(jié)點的虛擬全局時鐘逐漸收斂一致。該算法將隨機傳輸時延對同步的影響等效于觀測噪聲,避免了時間延遲對算法收斂性的影響,同時通過Kalman一致性濾波器的最優(yōu)估計,減小了傳輸時延對同步精度的影響。仿真實驗表明,提出的算法在多跳網(wǎng)絡中誤差累積較小,具有較高的同步精度,具有良好的可擴展性。