无线传感器网络作为典型的分布式网络,具有自组织、部署灵活、成本低等优势,但其最大的弱点是系统的稳定性和可靠性较差。无线通信自身固有的随机性易导致信道可靠性降低,信道共享引发数据包冲突,降低吞吐量,造成节点能源浪费,使得网络性能低,生命周期缩短。时间同步是解决无线传感器网络系统稳定性和可靠性难题的关键技术之一。此外,无线传感器网络众多应用和通信协议要求时间同步为前提,特别是对时间敏感的工业系统,其通信网络的实时性和可靠性要求远远高于普通家庭和商业网络。因此,获取高精度的时间同步,改善同步性能,是无线传感器网络相关领域的研究热点和难点。本研究分析了针对工业有线网络环境,基于同步信息包交换的IEEE1588精确时间同步协议(Precision Time Protocol, PTP)同步误差产生的机制,从动力学角度出发,将时间作为动态系统的状态变量,进而将时间同步转化成动态系统的状态估计,在所建状态空间模型的基础上运用Kalman滤波器实现无线传感器网络环境下的精确时间同步。论文主要贡献如下：1)基于对IEEE1588精确时间同步协议(PTP)机制及特点的分析,论证并尝试将其应用于无线传感器网络。2)基于无线传感器网络节点时钟硬件特征及其数学模型,对IEEE1588精确时间同步协议(PTP)同步信息包交换的动态行为特征进行建模,并应用卡尔曼滤波技术对其进行优化。3)基于MATLAB/SIMULINK平台,搭建无线传感器网络环境下IEEE1588精确时间同步协议(PTP)的仿真框架。仿真实验结果显示：相对于无卡尔曼滤波器优化的精确时间同步协议,基于卡尔曼滤波器优化的精确时间同步协议在同步精度和稳定性上均表现出显著优势。