近年来，随着微机电系统、无线通信和网络技术的快速发展，无线传感器网络受到了国内外学者的广泛关注。作为其主要支撑技术之一的时间同步机制，在目标跟踪、节点定位、数据融合以及同步睡眠调度等方面起到重要作用，成为该领域的研究热点。本论文着眼于提高时间同步精度和降低同步开销，研究了低占空比无线传感网中与同步MAC(Media Access Control)相关的时间同步算法与信标调度机制，通过采用自适应线性预测方法、最优化时间同步间隔以及信标分集方法，在低占空比无线传感网中实现低开销高精度的时间同步。　　本文的主要贡献如下:　　(1)提出了一种基于自适应线性预测的无线传感器网络时间同步算法ALPS（Adaptive Linear Prediction Synchronization）。现有时间同步算法对同步误差的估计大都基于一个特定的先验概率模型，但由于时钟频率的漂移和同步包时延的不确定性，同步误差很难用一个特定的概率模型统一描述。考虑到时间同步误差本身具有很强的短时相关性，本文提出了自适应线性预测同步算法ALPS，通过对同步误差进行线性预测，并根据预测值与实际值之差自适应地调整预测系数，提高了同步精度。实验结果表明，ALPS在保持同步精度不变的情况下，同步开销比RBS和TPSN降低了至少两倍;在保持同步开销不增加的条件下，ALPS相对于DMTS和PulseSync具有更高的同步精度，同步误差的均方差分别下降了41％和24％。　　(2)研究了同步信标间隔的最优化问题，并提出了一种采用最优信标间隔的TDMA-MAC协议(Opt-TDMA)。在低占空比传感网中，信标间隔的长短直接影响同步MAC能量效率的高低。一方面，较短的信标间隔造成频繁的信标同步，导致较高的同步开销;另一方面，由于时钟漂移的影响，较长的信标间隔需要较大的保护时间来接收信标和数据，从而导致空闲侦听能耗的增加。因此，同步开销和空闲侦听这两部分能耗之间存在一个最优折中。本文分析了低占空比无线传感网同步MAC的最优信标间隔问题，提出了采用最优信标间隔的TDMA-MAC协议(Opt-TDMA)。实验表明，Opt-TDMA能降低能耗，提高能量效率。　　(3)提出了一种同步信标分集(Guard Beacon)机制。低占空比传感网中，由于时钟误差的影响，节点间不能同步的唤醒/睡眠，导致信标接收失败。因此，保证信标在恰当的时刻到达接收节点尤为重要。本文分析了信标的接收成功率与能耗之间的关系，提出同步信标分集机制，保证了信标接收的可靠性和能量效率。通过对信标接收成功率和信标收发的能量效率进行联合优化，找到了最优的信标发送数目和发送时间，并给出信标分集的迭代最优解和可实现的解析次优解。实验结果表明，信标分集能更好的保证信标可靠的发送和接收，提高能量效率。