[發明專利]基于無線傳感器網絡的同步數據采集方法

有效

• 申請號: 201210064058.3
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102625442A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 司江勃;齊佩漢;李贊;李真;季雷;孫哲;郝本建;高銳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種基于無線傳感器網絡的同步數據采集方法，其特征在于：為無線傳感器網絡中的感知節點配備時標同步模塊、時標維護模塊、時標修正模塊和自更新模塊，同步數據采集包括如下步驟：

(1)各感知節點自帶的GPS接收模塊接收授時信息，將GPS授時信息賦給本地時標，時標同步模塊開始工作；

(2)時標同步模塊對PPS(秒脈沖)和GPS授時信息進行三次協調同步，實現本地時標與GPS同步，若未完成三次協調同步，則繼續執行步驟(2)，若完成三次協調同步則繼續下一步；

(3)感知節點的時標同步模塊完成三次協調同步后，認定本地時標為該節點的當前時標，并進行下一步，同時時標維護模塊以60MHz的計時頻率對當前時標進行維護，并且該節點的自更新模塊開始計時，感知節點在同步狀態下正常工作40分鐘后執行一次自更新，自更新即返回步驟(1)；

(4)時標修正模塊對再次收到的GPS授時信息和當前時標進行對比，若時間信息一致，則進行下一步，同時本地時標維護模塊繼續對當前時標進行維護；若時間信息不一致，則返回步驟(1)；

(5)完成三次協調同步的感知節點將同步信息上傳至管理中心，告知管理中心可以下發數據采集指令；

(6)管理中心下發數據采集指令，網關節點廣播管理中心指令，感知節點無線接收該指令，并通過SPI口轉發至FPGA；

(7)FPGA解析數據采集指令，得到管理中心要求的數據采集時間點；

(8)比較該時間點與各感知節點當前時標的先后順序，若采集時間點超前于當前時標，則上報時間溢出錯誤，并返回步驟(6)；若采集時間點滯后于當前時標，則等待至采集時間點的前一秒，關閉接收機；

(9)等待下一次PPS的到來，并判斷PPS狀態的合法性，若合法則打開接收機，采集數據，若不合法則返回步驟(1)；

(10)感知節點存儲采集數據至指定空間，并發送中斷告知ARM。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡中的同步數據采集方法，其特征在于：步驟(2)中所采用的PPS和GPS授時信息的三次協調同步的方法，其具體協調同步方法如下：

2.1)在PPS到來時，判定PPS狀態的合法性，在允許的時間窗長范圍內收到PPS，則PPS狀態合法，PPS和GPS授時信息完成一次協調同步，計數器加1，執行步驟2.2)；若PPS狀態不合法，則等待下一次PPS到來，計數器歸零，再次執行步驟2.1)；

2.2)對計數器的數值進行判定，當其值為3時，則認為PPS與GPS授時信息三次協調同步，并認為已完成三次協調同步的各節點時間同步，繼續下一步即認定本地時標為該節點的當前時標；當其數值不為3時，返回執行步驟2.1)。

3.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡中的同步數據采集方法，其特征在于：步驟(2)、步驟(9)中在判定PPS狀態合法性時采用加窗處理方法，其具體判定步驟包括：

a、設定首次收到PPS的時間點為時間基準點T；

b、以T+1的時間點為中心，向左向右加長度相等的時段形成時間窗；

c、判定下一次PPS的到來時間點是否在該時間窗內，若下一次PPS的到來時間點不在該窗內則不合法，再以此次PPS到來的時間點為時間基準點T，返回步驟b執行加窗操作；若在該窗內則認定PPS狀態合法；

d、對T+2的時間點返回步驟b，執行步驟b中的加窗操作，依次類推實現對T+3、T+4…T+n時間點的PPS狀態合法性判定。