基于簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有感知、計算和無線通信能力的傳感器節(jié)點通過自組織形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有實用性強、應(yīng)用范圍廣、使用靈活等特點，也是多學科高度交叉的前沿研究課題，其關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)是當前研究領(lǐng)域的熱點，時間同步技術(shù)便是其中之一。
　　 目前，對單跳時間同步算法的研究已趨于成熟，而對多跳時間同步算法的研究還相對比較薄弱，并且由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點以及應(yīng)用環(huán)境的變化莫測，現(xiàn)有的算法并不能較好的滿足其在實際應(yīng)用中的需求?；?/p>

2、于此，本文在進行誤差分析的基礎(chǔ)上，將分簇的思想融入到高密度、大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中，提出了一種新的時間同步協(xié)議。
　　 本文首先介紹了時間同步技術(shù)的國內(nèi)外研究動態(tài)和基本理論，然后分析和比較了現(xiàn)有的幾種典型算法，在此基礎(chǔ)上，說明了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的時間同步協(xié)議不適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的原因和現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法的不足之處。隨后對時間同步協(xié)議TPSN進行了誤差分析，指出了影響同步誤差的因素，建立了同步誤差的數(shù)學模型，得到了單跳

3、同步誤差服從正態(tài)分布的結(jié)論，同時還得到了多跳同步最大誤差的隨機過程模型及其期望、方差和上、下限，仿真實驗表明了結(jié)果的正確性。在誤差分析的基礎(chǔ)上，本文利用非均勻簇頭競選方法選擇簇頭、廣度優(yōu)先生成樹拓撲結(jié)構(gòu)選擇簇成員節(jié)點，將成對同步技術(shù)和運用概率論參數(shù)估計法對漂移和偏移進行補償?shù)闹笖?shù)時延同步技術(shù)相結(jié)合，提出了一種基于指數(shù)時延的簇狀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議(EBCS)。同步分為基站與簇頭同步和簇內(nèi)同步兩個階段。前一階段采用成對同步技術(shù);而在