[實用新型]無線傳感器網絡時間同步測量裝置

有效

• 申請號: 201320306477.3
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN203243527U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 肖金超;程海梅;林煒嵐;鄧龍輝;曾鵬
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所
• 主分類號: H04W24/08
• 分類號: H04W24/08;H04W56/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本實用新型涉及無線傳感器網絡的技術領域，特別涉及一種無線傳感器網絡時間同步測量裝置。

背景技術

從20世紀90年代開始，時間同步的相關研究呈不斷上升趨勢，最近幾年更是成為各研究機構競相研究的熱點。作為無線傳感器網絡的一項重要支撐技術，時間同步得到了廣泛應用，如無線傳輸調度、標記數據采集時間、節能監測、節點定位、目標追蹤等都需要網絡中節點的時鐘保持同步。

無線傳感器網絡時間同步的目標是全網節點的時鐘保持一致。但由于目前絕大多數無線傳感器節點采用價格低廉的晶體振蕩器作為計時設備。而不同廠家的晶振本身的精度以及穩定性問題，造成了時間運行的誤差。時間同步就是要消除網絡中各節點的時鐘偏差，達到全網時間一致的目的。因而，出現了各種時間同步算法和協議，例如：TPSN、RBS、TSS、TDP、DMTS等，它們在同步體制上和同步性能上各有差別。然而，它們都面臨著一個共同問題：如何準確地測量時間同步算法的同步性能，尤其是同步精度性能。

目前，常用來對時間同步性能評估的工具包括：軟件仿真、示波器及高精度邏輯分析儀。然而采用軟件仿真方法對時間同步性能進行評估有諸多問題：（1）軟件仿真必須建立精確的仿真模型，包括晶振模型、報文收發延遲模型，而這些模型的建立難度很大；（2）軟件仿真不能真正準確地反映網絡真實運行中出現的丟包等問題對同步精度性能的影響。采用示波器進行時間同步效果測量存在以下缺陷：（1）一般的示波器只有2個通道或4個通道，而無線傳感器網絡節點眾多；（2）示波器無法完成多個遠距離無線設備的時間同步效果測量；（3）使用成本較高。而高精度邏輯分析儀雖然可以擁有16個通道、32個通道、64個通道和上百個通道不等，具備同時進行多通道測試的優勢，但其同時存在如下問題：（1）難以實現連續數據存儲；（2）事后數據分析，不能實時顯示算法的時間同步效果；（3）價格昂貴，使用不便。

由此可見，時間同步的高精度測量工具成為了技術發展的瓶頸，在很大程度上限制了時間同步技術的深入發展。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種高精度的無線傳感器網絡同步時間測量裝置。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：

本發明無線傳感器網絡時間同步測量裝置，包括PC機、可編程邏輯門陣列FPGA和信號放大器，所述信號放大器與可編程邏輯門陣列連接，所述可編程邏輯門陣列與PC機連接。

優選的，所述可編程邏輯門整列包括數據采集模塊、用于緩存數據采集模塊采集的數據的先入先出緩存模塊、用于實時分析處理無線設備和網關時間同步情況的數據處理模塊、傳輸模塊和數據存儲模塊，所述數據采集模塊、先入先出緩存模塊、數據處理模塊和傳輸模塊順序連接，所述先入先出緩存模塊還與數據存儲模塊連接，所述數據存儲模塊與傳輸模塊連接。

優選的，所述數據采集模塊包括用于完成1-64路電壓接入及比較的多路電壓比較器和用于調整基準電壓閥值的可編程數字電位器，所述可編程數字電位器的輸出端與多路電壓比較器連接，可編程數字電位器的輸入端與先入先出緩存模塊連接。

優選的，所述數據處理模塊包括CPU單元及與CPU單元連接的復位電路、時鐘電路、電源電路和晶振電路。

優選的，所述傳輸模塊為USB2.0接口，所述USB2.0接口直接與數據處理模塊對接。

優選的，所述數據存儲模塊為靜態隨機存儲器SRAM。

優選的，所述PC機包括圖形顯示模塊。

本實用新型相對于現有技術具有如下的優點及效果：

（1）本裝置可以同時監控多個無線設備或網關遠距離的時間同步情況，不受設備之間距離的影響；

（2）本裝置不僅可實現實時數據處理分析，將時間同步的誤差及其變化趨勢實時顯示，同時也可以讀取歷史數據進行事后分析，協助設計人員評估時間同步算；

（3）本裝置繼承USB設備的體積小、便于攜帶、可靠性高，使用靈活而且成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型的無線傳感器網絡時間同步測量裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型無線傳感器網絡時間同步測量裝置工作的流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例