基于Kalman一致濾波的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集信息采集、傳輸和處理技術(shù)于一體,被認(rèn)為是21世紀(jì)最有影響力的技術(shù)之一,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。時間同步對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要,是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中許多通信協(xié)議和功能實(shí)現(xiàn)的前提,如低功耗的MAC協(xié)議運(yùn)行、可靠的數(shù)據(jù)融合、精確的目標(biāo)跟蹤和定位等都需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)保持時間同步。目前,集中式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法需要在網(wǎng)絡(luò)中選取參考節(jié)點(diǎn)和劃分網(wǎng)絡(luò)層次,極易受到節(jié)點(diǎn)失效等特殊狀況影響,可擴(kuò)展性較差,同時存在多跳誤差累積嚴(yán)重的問題

2、。而分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法因具有良好的可擴(kuò)展性和對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性而越來越受到關(guān)注。本文重點(diǎn)研究基于分組耦合的網(wǎng)絡(luò)層分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法。
　　首先,論文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳盡的總結(jié)和分析,介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步基本要求和算法設(shè)計(jì)的基本思路,并對當(dāng)前典型的分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法進(jìn)行了闡述和分析。
　　其次,論文提出了一種基于Kalman一致濾波的網(wǎng)絡(luò)層分布式

3、時間同步算法。該算法不需要將網(wǎng)絡(luò)分層,每個節(jié)點(diǎn)都和它的相鄰節(jié)點(diǎn)交換時間消息,通過分布式Kalman一致濾波器估計(jì)本節(jié)點(diǎn)的時鐘偏移和頻率偏移,使得全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的虛擬全局時鐘逐漸收斂一致。該算法將隨機(jī)傳輸時延對同步的影響等效于觀測噪聲,避免了時間延遲對算法收斂性的影響,同時通過Kalman一致性濾波器的最優(yōu)估計(jì),減小了傳輸時延對同步精度的影響。仿真實(shí)驗(yàn)表明,提出的算法在多跳網(wǎng)絡(luò)中誤差累積較小,具有較高的同步精度,具有良好的可擴(kuò)展性。