无线传感器网络中精确鲁棒的时间重构算法研究与实现

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu_da_shi
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在无线传感器网络中,数据包时间的重构具有重要的作用。在以往的研究中,数据包时间的重构主要是通过在传感网中运行全网时间同步协议来获得的。然而,在全网节点上运行时间同步协议要求网络中的节点发送一定数量的控制包,给通信资源极度受限的无线传感器网络节点带来较大的通信开销。本文提出了一种名为ART的方法来完成数据包时间的重构。ART方法基于多跳时间戳机制避免了发送同步控制包的开销,同时利用时间戳的一致性来精确鲁棒的重构数据包时间,该方法主要包括三部分内容:用于获得数据包发送时间的多跳时间戳机制,用于识别数据包中正确时间戳的高鲁棒性识别算法和用于恢复数据包中错误时间戳的高精度恢复算法。  论文的主要贡献:  (1)提出了一种无线传感器网络中多跳时间戳机制,用于在多跳网络中对齐节点之间的时间。该机制累积数据包在网络中的传输延迟并将其值记录在数据包末尾,通过数据包的传递实现发送节点和接收节点时间对齐的目的。由于该机制利用数据包收发中的SFD来对齐收发节点并计算单跳的传输延迟,在实现高精度的同时也容易出现错误。  (2)提出了一种鲁棒的错误时间识别算法,用于识别时间戳机制中出错的时间。该算法利用正确时间之间具有的一致性构建一个最大团,不在最大团中的时间即为错误的时间。由于一致性定义中考虑了时钟偏移的影响,ART识别算法相比于基于阈值的算法具有高鲁棒性。  (3)提出了一种精确的错误时间恢复算法,用于恢复错误的时间戳。该算法利用硬件时钟偏移的上限推导正确时间的范围,根据该范围估算错误时间戳的正确值。由于已经考虑了时钟偏移的影响,ART恢复算法能达到平均2毫秒的恢复精度。
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