海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及應(yīng)用需求的日益拓新，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸被人們所熟知。對于像我國這樣擁有遼闊海岸線的海洋大國，在對海洋進行漁業(yè)資源調(diào)研、生物信息采集、海底礦產(chǎn)勘測、海洋軍事偵察等各種應(yīng)用時，都需要借助于海洋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，因此，對海洋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究具有重大的學(xué)術(shù)意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　時間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)，通過統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的本地時間，節(jié)點才能協(xié)同的完成各項任務(wù)。由于海洋中采用水聲通信，傳播時延

2、高且節(jié)點做多普勒頻移，導(dǎo)致許多成熟的使用射頻通信的陸上時間同步算法無法直接應(yīng)用于水下，因此海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法應(yīng)該考慮海洋環(huán)境中傳播時延和節(jié)點移動性對同步精度的影響，這是本文算法主要的研究內(nèi)容之一。
　　本文主要提出了兩種不同應(yīng)用環(huán)境下的時間同步算法。第一，對于規(guī)模適中但對同步精度要求較高的海洋網(wǎng)絡(luò)，提出了基于能量衰減的時間同步算法(EnergyAttenuation-based Time Synchronization A

3、lgorithm，Ea-Sync)，從同步信息能量衰減的角度分析節(jié)點移動和傳播時延的關(guān)系，在移動信標節(jié)點的輔助下，經(jīng)過節(jié)點間的兩輪信息交換，完成待同步節(jié)點的時間同步，并利用水聲速率的層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計了信標節(jié)點的移動軌跡，減少了聲速變化對同步精度的影響。第二，對于規(guī)模比較大的海洋傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了信標節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)的基于靜態(tài)信標同步算法(Beacon Node-based Clock Synchronization，B-Sync)，而在信標

4、節(jié)點無法覆蓋的范圍內(nèi)，采用經(jīng)過同步的普通節(jié)點作為信標節(jié)點的方式，設(shè)計了動態(tài)節(jié)點輔助的同步算法(Dynamic Node assisted Clock Synchronization，D-Sync)，并為了減少聲速變化的影響，提出了分層時間同步算法(Layering Clock Synchronization，L-Sync)。通過模擬與仿真，將這兩種算法分別與其它時間同步算法進行比較，從同步精度、初始時鐘漂移率、節(jié)點間距離、節(jié)點移動速率和