無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步技術(shù)的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)這種由傳感器、微處理器和無(wú)線(xiàn)通信接口組成的，集數(shù)據(jù)采集、融合處理和通信為一體的網(wǎng)絡(luò)，在國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭護(hù)理、空間探索和災(zāi)難拯救等領(lǐng)域都顯示了廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)引起了許多國(guó)家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，成為當(dāng)前國(guó)際上備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。 時(shí)間同步作為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一項(xiàng)支撐技術(shù)，對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都是關(guān)鍵的，而傳統(tǒng)的同步方法

2、NTP和GPS因復(fù)雜度和能量問(wèn)題、代價(jià)以及尺寸因素都不適合傳感器網(wǎng)絡(luò)使用。由于傳感器節(jié)點(diǎn)受到成本、能量和體積的限制，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步遇到了很多新的挑戰(zhàn)，研究適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步方法得到國(guó)內(nèi)外傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。 本文首先對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的同步必要性、同步的基本原理、以及時(shí)間同步的關(guān)鍵性因素進(jìn)行分析。然后對(duì)現(xiàn)有的同步技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，深入研究了一些有代表性的算法以及前沿的同步算法，并對(duì)它們進(jìn)行分析評(píng)價(jià)

3、和比較。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種適合密集網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單又節(jié)能的時(shí)間同步算法，該算法結(jié)合了單向廣播同步機(jī)制和雙向同步機(jī)制以及最小二乘法頻率估計(jì)，使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)單跳廣播域內(nèi)一次同步只有一個(gè)下層節(jié)點(diǎn)與其進(jìn)行雙向成對(duì)同步，并采用在MAC層標(biāo)記時(shí)間戳以及最小二乘法估計(jì)頻率達(dá)到較好的精度和較低的能量。與RBS和TPSN算法相比，該算法大大減少了時(shí)間同步的消息交換開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)約了能量，并具有長(zhǎng)期收斂同步精度高的特性。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，該算法具有較低的消