[發明專利]一種基于博弈論的無線傳感器時間同步方法

有效

• 申請號: 201611152731.3
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106604387B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王一歌;符哲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種基于博弈論的無線傳感器時間同步方法，主要針對傳統無線傳感器網絡RBS時間同步算法，在一個同步周期內，將參考節點發送的同步廣播信令儲存，每n個信令到達時間信息合并一次與傳感器同步時間點，本發明在兩個同步周期之間設定靜默間隔周期，在此周期內不進行時間同步操作，以此達到將更多能量分配給性能差的傳感器的目的。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡、UWB超寬帶及博弈協商決策策略領域，具體涉及一種基于博弈論的無線傳感器時間同步方法。

背景技術

隨著微型機械電子系統，數字電子系統，無線通信技術，和分布式系統及多媒體信息處理技術的飛速進展，無線傳感器技術在許多應用場景得到了廣泛地推廣，這些傳感器具有多功能，低能耗，低成本等特點，能夠承擔傳感，處理及無線通信等功能模塊。無線傳感器網絡由部署在一定范圍內的無線傳感器節點組成，其目的是協作完成對某些物理量的感知和采集、處理并匯總。由于其高度靈活性，最早由美國軍方提出對WSN的理論及應用進行研究，并由軍事領域拓展至民用領域，如工業機械，人體健康監測，家庭電器控制，生物化學監測等等。因為其廣泛的應用前景，業界已將其視為未來通信的基本構架之一。

做為無線傳感器網絡的骨干支撐技術，時間同步對多節點間的數據整合，鏈路層協議設計，測距定位等有著至關重要的意義。目前，絕大部分無線傳感器節點因為受成本及能耗等因素制約，只能采用低廉的晶體振蕩器作為其自身的時鐘計時設備。不同廠家在晶振器制作工藝上的差別，以及晶振器本身振蕩頻率受溫度，電壓，老化程度等的影響，使得晶振器在使用過程中或多或少產生頻率漂移，從而導致時間的不一致。時間同步技術可有效降低這種誤差，確保網絡中時間框架的穩定性，保證網絡各項功能的質量。

目前，時間同步技術已經發展出相當多的時間同步算法，這些算法的側重方向主要針對兩個方面：第一是針對不同模型，運用多種估計方法，提高同步的精度；第二是利用不同的信息交換機制，降低能耗的要求。在時間同步技術中，精度與能耗是兩個難以兼顧的要素，提高精度往往意味著消耗更多資源，為了降低能量的耗費，往往又會帶來精度的限制。針對現有時間同步算法，業界提出多種劃分方式，常見的如基于發射接收機制的分類。第一種為接收機——發射機同步，以DMTS(Delay Measurement Time Synchronization)為代表；第二種為接收機——接收機同步，典型算法如RBS(Reference BroadcastSynchronization)；第三種為成雙同對同步TPSN(Time-sync Protocol for SensorNetworks)即為此類型算法。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種基于博弈論的無線傳感器時間同步方法。

本發明采用如下技術方案：

一種基于博弈論的無線傳感器時間同步方法，包括如下步驟：

步驟1隨機挑選參考節點，開始第T個同步周期；

步驟2參考節點等間隔廣播同步信令；

步驟3同步節點收到廣播信令，記錄到達時間T_i,k，并記錄廣播數K；

步驟4當K≤X時，執行現有RSB算法操作即交換時間點T_i,k，返回步驟2，否則進行步驟5；

步驟5如果X+(T-1)*n<K<X+T*n，T＝1,2,3……記錄信令到達時間并儲存，但不交換時間點信息，返回步驟2；

步驟6如果K＝X+T*n，記錄第k個信令到達時間并儲存，執行現有RSB算法，即交換第X+(T-1)*n至X+T*n個廣播信令到達時間點，返回步驟2；

步驟7如果廣播是第T個同步周期的最后一個廣播，則與同步傳感器交換時間點，進入下一個步驟；