无线传感器网络低累积误差同步算法研究

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统一同步的节点时钟是多数无线传感器网络应用的基础,数据融合、功率管理及传输调度等都离不开多节点间的时钟同步。因此,时钟同步技术是无线传感器网络的重要支撑技术之一。无线传感器网络中的同步有别于通常意义下通信系统中的同步,本文重点研究无线传感器网络中的分布式全网时钟同步算法。  首先阐述了时钟同步的基本原理及其面临的技术问题,对当前几种典型的时钟同步算法进行了分析和比较。无线传感器网同步时钟在多跳分发中不可避免地引入累积误差,增加了同步后端节点的同步时钟误差。针对时钟分发过程中随机延迟所造成的误差累积问题,提出一种多跳时钟同步算法,该算法通过将同步应答与下一跳时钟同步相合并,结合TPSN和RBS的优点,消除了时钟同步信息在中间节点转发过程中引入的发送端随机时延误差,并对接收端随机时延进行1/2的削弱,有效降低多跳过程中同步误差累积速度,并理论分析了该算法协议模型的累积误差。  为了进一步降低接收端随机时延的影响,将反馈控制的思想与该算法模型相结合,提出基于闭环反馈的改进算法,采用平均反馈的方式,补偿每跳节点所引入的随机时延误差,使得同步精度获得进一步的提高。  最后采用OMNeT++仿真平台,在多节点及网络仿真环境中验证和比较了其有效性。仿真结果显示本文提出的算法及其改进算法确实有效降低了多跳同步累积误差,从而提高了全网同步精度。
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