基于異構(gòu)分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法及其應(yīng)用研究.pdf

1、分布式時(shí)間同步技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)許多應(yīng)用中的一項(xiàng)重要支撐技術(shù),保證節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用至關(guān)重要。由于傳統(tǒng)分布式時(shí)間同步算法需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)包交換或時(shí)間信息的廣播,將易導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)計(jì)算復(fù)雜度和能量開銷增加、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、容錯(cuò)性以及安全性低等問題,這使得傳統(tǒng)時(shí)間同步協(xié)議受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從而設(shè)計(jì)一個(gè)更加有效的時(shí)間同步協(xié)議成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重點(diǎn)。
　　本文重點(diǎn)對一種基于異構(gòu)分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步算法及其應(yīng)

2、用展開研究。首先從時(shí)間同步的基本原理、算法的性能指標(biāo)以及設(shè)計(jì)要求入手,分析和比較了現(xiàn)有的幾種典型時(shí)間同步協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)、能量消耗以及同步精度。借鑒國內(nèi)外研究人員在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議設(shè)計(jì)方面的優(yōu)秀思想,以提高同步精度、降低同步通信開銷以及提高網(wǎng)絡(luò)同步的安全性為目標(biāo),在基于分布式離散脈沖耦合時(shí)間同步算法的基礎(chǔ)上,針對異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的頻率異步時(shí)鐘、傳播遲延、高斯噪聲和有限次數(shù)脈沖對時(shí)間同步算法的影響,通過采用時(shí)間誤差檢測機(jī)制對同步

3、算法進(jìn)行綜合改進(jìn)。同時(shí)對異構(gòu)系統(tǒng)的同步收斂性以及算法的容錯(cuò)性進(jìn)行了分析。并在改進(jìn)的同步算法基礎(chǔ)上,針對敵對異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,通過利用存儲有高能量的高級傳感器節(jié)點(diǎn),提出一種基于異構(gòu)分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型(HSNs)的高效安全時(shí)間同步方案。
　　最后,詳細(xì)分析了改進(jìn)后的時(shí)間同步算法在MAC層的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。主要針對基本ALOHA與時(shí)隙ALOHA兩種MAC協(xié)議,提出了一種基于異構(gòu)分簇的數(shù)據(jù)采集模型。通過對一簇隨機(jī)定位的普通傳感器節(jié)