[發明專利]一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法

在審

• 申請號: 202011311861.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN113079563A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 孫磊;梅永恒;黎洪光;傅綱林;崔世界;王忠鋒;曾鵬;邵帥
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立以網關為中心的層次化網絡拓撲結構；

步驟2，網絡中的節點在每個同步周期，以層為單位更新同步時鐘源；

步驟3，每個節點根據動態選擇的時鐘源，完成與上一層節點的同步；

如此按照步驟2-3重復迭代，實現從網關到最外層節點的全網時間同步。

2.根據權利要求1所述的一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法，其特征在于，所述層次化網絡拓撲結構的建立步驟如下：

步驟1-1，網關上電初始化，向周圍節點發起建立網絡的請求，將自身層數編號設為0；然后周期性廣播同步報文；

步驟1-2，在距離網關一跳范圍內，接收到網關同步報文的節點將節點自身層數編號設為1，然后以相同的周期向下一層節點廣播同步報文；

步驟1-3，下一層節點中，當收到多個節點發出的同步報文時，首先判斷這些節點的層數，以最小層數加1作為自身節點的層數編號，然后繼續廣播同步報文，直至網絡中所有節點依次確定所屬層級，完成網絡拓撲結構的建立。

3.根據權利要求1所述的一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法，其特征在于，所述同步報文中同時包含同步時間信息和自身節點的層信息。

4.根據權利要求1所述的一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法，其特征在于，所述節點更新同步時鐘源的步驟如下：

步驟2-1，節點采集同步信息表，在指定同步窗口下采用線性回歸方法計算節點間的相位偏移和頻率偏移、獲取同步周期誤差，在下一周期到來之前調整同步周期；

步驟2-2，確定同步周期后，節點在每個同步周期監聽網絡同步信息報文；在子節點收到同步信息報文后，首先判斷同步信息報文發送節點所在層次，如果該層次屬于本地節點的父節點層，則可以使用該同步信息報文進行同步操作；

步驟2-3，當子節點同時收到多個父節點的同步信息報文時，根據通信質量依次排序，存入本地節點的時鐘源列表；

步驟2-4，采用線性回歸算法對列表中的時鐘源進行誤差補償，把校正后的時鐘源作為備用時鐘源；

其中，子節點在每個同步周期都按照上述步驟2-2至2-4進行時鐘源列表的更新。

5.根據權利要求1所述的一種基于多時鐘源的無線傳感器網絡同步方法，其特征在于，所述節點動態選擇時鐘源的步驟如下：

步驟3-1，當子節點與父節點處于時鐘源同步狀態后，首先從本地節點的備選時鐘源列表中選擇上一周期通信質量最好的時鐘源作為同步時鐘；

步驟3-2，子節點選擇時鐘源后，如果收到同步報文則更新通信質量排序，沒有收到同步報文則從列表中選擇下一個時鐘源作為同步時鐘，繼續監聽同步報文；

步驟3-3，當子節點通過選擇的時鐘源完成時間同步后，更新時鐘源列表。