时间同步是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的一项重要支撑技术。无线传感器网络自身协议的运行(如数据融合、TDMA调度、协调睡眠等)都要求节点间保持精确的同步。由于传感器节点能耗、体积等方面的约束,使得传统的时间同步机制无法适用于无线传感器网络,因此,需要设计适合无线传感器网络的时间同步机制。目前单跳同步的研究比较成熟,多跳网络的能耗与累积误差是时间同步研究的热点。
　　本文围绕无线传感器网络时间同步算法展开研究。首先分析了时间同步的基本原理、影响时间同步的主要原因以及设计要素,然后对现有的时间同步算法进行分类并对其优缺点进行了分析和比较。
　　为了提高时间同步的精度,针对消息传递过程中的时延分布具有规律性,本文在STSP算法的基础上提出了一种基于最大似然估计的时间同步优化算法,对时钟偏移量进行估计并修正。仿真分析表明优化算法能有效减小不确定时延的影响,并能获得更高的同步精度和稳定性。
　　能耗是衡量无线传感器网络时间同步性能的重要指标之一。为了进一步减少能量消耗,本文提出了一种基于距离的部分广播时间同步算法,利用节点间的距离信息,通过实验找到最优的广播限制距离,在 STSP算法层发现阶段限制部分节点广播,减少广播消息的发送次数。仿真实验说明改进后的算法能有效减少消息交换的次数,降低能耗。