[發明專利]一種無線傳感器網絡快速收斂的一致性時間同步方法

有效

• 申請號: 202010118658.8
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111385825B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 陳維興;劉清濤
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種無線傳感器網絡快速收斂的一致性時間同步方法，其特征在于：所述的無線傳感器網絡快速收斂的一致性時間同步方法包括按順序進行的下列步驟：

步驟1：初始化無線傳感器網絡中任意一個節點i初始時刻的邏輯時鐘偏斜為1，邏輯時鐘偏移為0，節點間的相對時鐘偏斜α_ij為1，令節點的廣播周期為T；

步驟2：節點i在時刻τ_i(t)＝lT,l∈N⁺，即在第l個廣播周期T內，廣播包括其本地時鐘τ_i(t_l)、邏輯時鐘偏斜和邏輯時鐘偏移在內的時鐘信息，并記錄下當前節點間的相對時鐘偏斜α_ij(t_l)；

步驟3：當鄰居節點j，j∈N_i接收到上述時鐘信息后，生成其本身的時鐘信息并記錄下當前節點間的相對時鐘偏斜α_ji(t_l)，然后將鄰居節點j和節點i的時鐘信息組合成新的組合時鐘信息并廣播給其鄰居節點；

步驟4：當節點i接收到鄰居節點的時鐘信息后，此時的信息中包含節點i的鄰居節點j的時鐘信息和兩跳鄰居節點k，k∈N_j的時鐘信息此時節點i的時鐘信息為當前節點間的相對時鐘偏斜為α_ij(t_l)，其上一時刻的時鐘信息為節點間的相對時鐘偏斜為α_ij(t_l-1)；然后根據節點i接收到的鄰居節點的時鐘信息對節點i、鄰居節點j和兩跳鄰居節點k間的相對時鐘偏斜α_ij、邏輯時鐘偏斜及邏輯時鐘偏移進行估計；

步驟5：根據上述相對時鐘偏斜α_ij、邏輯時鐘偏斜及邏輯時鐘偏移的估計結果，節點i刪除并更新上一時刻的時鐘信息將更新后的時鐘信息導入，待下一步調用；

步驟6：跳轉到步驟2循環執行一致性同步；

在步驟4中，所述的對節點i、鄰居節點j和兩跳鄰居節點k間的相對時鐘偏斜α_ij、邏輯時鐘偏斜及邏輯時鐘偏移進行估計的方法是：

S1：相對時鐘偏斜估計：

在無延遲的情況下，節點i,j間的相對時鐘偏斜α_ij的更新公式為：

在考慮有界延遲情況下，對于單跳鄰居節點延遲為對于兩跳鄰居節點，由于需要中間節點中繼，所以需要兩步才能完成同步時鐘信息的傳輸，這里忽略中間節點的處理時間Td，所以其延遲為：

節點間延遲主要影響相對時鐘偏斜，從而影響邏輯時鐘偏斜估計，所以為了避免應用式(1)使同步過程發散，需要對其相對時鐘偏斜補償，采用加權平均的方式對所有相對時鐘偏斜取加權平均，其更新公式為：

S2：邏輯時鐘偏斜估計：

其中，ρ_α為收斂梯度系數，α_ij為相對時鐘偏斜；

S3：邏輯時鐘偏移估計：

其中ρ_b為收斂梯度系數。