时间敏感网络（Time-Sensitive Network,TSN）为新一代实时通信网络数据传输提供了解决方案。在多元化通信设备、海量数据传输需求的复杂网络环境中,如何在提高网络时间同步精度,减少节点同步过程导致的能量损耗,是目前TSN时间同步算法研究的难点与热点。同时,有线主网+无线子网的TSN结构为一种分布式通信网络模型,适用于信息物理系统的实时数据传输。本文针对TSN时间同步中时钟频率偏移、同步随机误差等因素带来的同步精度差问题,以及因同步过程中造成能量消耗过大的问题,分别提出改进卡尔曼滤波（Kalman filtering,KF）的高精度时间同步算法和TSN低能耗时间同步算法,用于提高网络同步精度和降低网络同步能耗。本文主要工作如下:（1）针对工业控制网络中设备间时间同步精准性差、信息传输延时大等问题,研究一种改进KF的TSN时间同步优化算法。首先,引入时钟频率因子建立精确时间偏差机制,降低因时钟偏移带来的同步误差,解决网络从节点的时钟偏差;其次,构建卡尔曼自适应神经滤波过程,提高时间同步精度、减少持续性误差。最后,通过仿真实验与传统的同步方法进行多维度对比,在大于3层的网络层级中本文所提算法提高了 100ns的同步精度,同时在50轮同步后算法稳定性提升了1倍。仿真结果表明本文所提算法能有效提高网络设备节点间的时间同步精度与稳定性。（2）针对TSN时间同步过程造成的网络能耗问题,提出一种低能耗时间同步优化算法。把网络分成有线主网和无线子网,并在子网中建立多Sink节点优化路由结构;针对有线主网提出了一种周期动态优化算法;对于多Sink节点网络,选用分层同步算法,其主、次网络分别采用参数估计优化算法以及单双向混合同步算法完成时间同步。在仿真实验中,有线网络在控制1μs同步精度下,牺牲同步精度可减少近50%的同步资源损耗;在无线子网中,当增加100节点时,时间同步算法的节能性提高了 9.2%。仿真结果表明,所提算法不仅具有较好的同步精度,更在路由和同步两个过程中降低了网络能耗。（3）TSN时间同步算法的精度和能耗实验验证。选用两块FET1028开发板、20个CC2530传感器节点搭载TSN时间同步网络模型,分别在实验室和操场环境下进行同步精度和同步能耗参数测量,通过在有线主网和无线子网搭载改进算法进行对比实验验证。实验结果表明,本文所提改进算法在实际实时通信网络中是可行的,并在同步效果上表现出了很好的性能。图[42]表[5]参[68]