無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式時鐘同步算法.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)是傳感器節(jié)點通過無線通信方式組建的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有大規(guī)模、高精度、自組網(wǎng)等特點，近年來廣泛應(yīng)用于遠程監(jiān)控、目標跟蹤以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域。
　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)融合是基本的操作。不同傳感器節(jié)點在數(shù)據(jù)融合的過程需要交換帶有時間戳的信息，這要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點有一個共同的時鐘作為參考。然而，受本地計算、通信帶寬、能量供給以及環(huán)境因素等方面的影響，低成本無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分布式高精度時鐘同步是

2、一個極具挑戰(zhàn)性的課題。近年來,基于一致性的分布式協(xié)同控制理論逐步應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步算法設(shè)計中，在本地資源和通信受限的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值。本文綜述了國內(nèi)外關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法的最新研究進展，考慮了傳感器節(jié)點的時鐘速率參數(shù)緩慢時變的特性，設(shè)計了基于比例積分估計器的分布式時鐘同步算法和基于一階濾波器的分布式時鐘同步算法，在時鐘同步算法的精度和能耗方面展開較為系統(tǒng)和深入的研究。本文的主要內(nèi)容如下:

3、
　　1.考慮本地時鐘速率緩慢時變的特性，提出了基于比例積分估計器的分布式時鐘同步算法(以下簡稱EBP)。EBP算法通過動態(tài)跟蹤本地時鐘速率，將網(wǎng)絡(luò)中的虛擬時鐘速率誤差同步到足夠小的范圍內(nèi)，有效提升了算法的同步精度，降低了后續(xù)再同步的頻率。仿真實驗驗證在時鐘速率緩慢時變的情況下，EBP比其他基于一致性的時鐘同步算法具有更高的同步精度。
　　2.考慮本地時鐘速率緩慢時變的特性，提出了基于一階濾波器的分布式時鐘同步算法(以下簡稱

4、FBP)。針對本地時鐘速率受環(huán)境噪音的影響緩慢時變特性，F(xiàn)BP在一致性算法基礎(chǔ)上引入一階濾波器，能夠有效過濾掉環(huán)境噪聲，提升同步精度。相比基于比例積分估計器的EBP算法，F(xiàn)BP算法在精度方面略有下降，但降低了算法每次迭代的運算量，是一種更加節(jié)能的同步策略。
　　3.考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容易遭受各類形式的攻擊，提出了一種基于在線遞歸最小二乘的攻擊檢測算法，該算法與EBP和FBP相結(jié)合，可以在節(jié)點遭受攻擊的情況下有效檢測出消息操縱攻擊行