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无线传感器网络是在计算机、互联网以及移动通信之后诞生的一个重要技术。时间同步对于无线传感网络来说是一项重要的支撑技术,时间同步在定位、标记数据采集时间、节能监测、目标追踪等方面有着广泛的应用。从目前的研究成果来看,无线传感网络中的时间同步算法主要有三种。基于发送者-接收者的同步机制(SRS),如传感器网络时间同步协议(TPSN)算法,这种算法单跳同步精度比较高,但是需要多次的时间信息收发,因此对通信开销和存储空间的要求比较高。基于接收者的同步机制(ROS),如泛洪时间同步协议(FTSP)算法,以及基于接收者-接收者的同步机制(RRS)如参考广播同步协议(RBS),这种算法的复杂度低,也不需要耗费较大的储存空间,但是时间同步精度有待提高。这些算法很难做到同时兼顾同步精度和能耗,且这些算法的同步误差随跳距累积,难以扩展到大规模高密度无线传感器网络。针对上述问题研究者分别从两方面对时间同步算法进行改进,一是在成对节点间,将最优融合估计算法引入到时间偏移和相位偏移的估计中,二是改进全网时间同步协议来达到提高时间同步性能的目的。 在本论文中,首先对无线传感器网络中时钟同步技术的研究背景、研究意义以及研究现状进行了简要介绍,详细介绍了无线传感器网络时间同步技术的基本情况,包括时间同步的三种基本同步机制以及性能的评估办法。其次对现存的几种经典时间同步算法的原理以及同步过程进行详细的对比分析,对几种信号融合估计方法进行了简要介绍和对比分析。最后,论文给出了一种基于加权最小二乘法的无线传感器网络TPSN-RBS联合时间同步算法。该算法利用待同步节点与上层邻节点间的时间消息收发以及可监听的同层邻节点时间消息分发,通过加权最小二乘法估计得到节点逻辑时钟的相位偏移和频率偏移的最优解。用Cramér-Rao下界对本算法进行性能分析,同时与TPSN算法和RBS算法进行仿真对比,仿真结果表明,该算法提高了节点间的同步精度,且在节点密集的大规模无线传感器网络中,在保证较低通信开销的同时降低了累积误差。