一种水下传感器网络时间同步方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109951248A(43)申请公布日2019.06.28(21)申请号201910119974.4(22)申请日2019.02.18(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人陈凌宇郑韵思施海彬连国景吴泽石(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人刘康平(51)Int.Cl.H04J3/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种水下传感器网络时间同步方法(57)摘要本发明公开了一种水下传感器网络时间同步方法，同步方法是基于多个节点的水下传感器网络实现的，所述节点为水下传感器，所述水下传感器网络包括处理器、水声收发器、换能器、水听器；所述处理器电性连接水声收发器；所述处理器电性连接当前位置及时间信息提供模块，在水下传感器网络中，待同步传感器节点可通过与邻居节点交换数据包的发送/接收钟面时刻，拟合各邻居节点钟面时间与自身钟面时间的线性回归式，不断迭代更新自身钟面时间参数，从而实现传感器节点间的时钟同步；本发明允许的网络节点的时间同步不依赖于某个特殊的节点(时间基准节点)，具有收敛速度较快、抗毁性能较强等特点。CN109951248ACN109951248A权利要求书1/1页1.一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于，同步方法是基于多个节点的水下传感器网络实现的，所述节点为水下传感器，所述水下传感器网络包括处理器(101)、水声收发器(102)、换能器(103)、水听器(104)；所述处理器(101)电性连接水声收发器(102)；所谓处理器(101)电性连接当前位置及时间信息提供模块，所述水声收发器(102)电性连接换能器(103)、水听器(104)，所述换能器(103)、水听器(104)电性连接水声信道；所述处理器(101)用于运行CO-Sync协议，同时用于接收获取的当前位置和时间信息，并将CO-Sync协议运行的日志、收发数据包的信息实时写入并进行一系列的计算分析处理；所述水声收发器(102)用以将电信号发送给换能器(103)进行转换，从水听器(104)接收转换后的电信号；所述换能器(103)将电能转换为声能，由电子振荡器产生电信号激发换能器(103)产生机械振动来推动水介质向水中发射声波；所述水听器(104)负责将水声信号转换为电信号，即声能转换为电能，其在声波的激励下产生振动，从而将声信号转换为电信号；所述同步方法为：在水下传感器网络中，待同步传感器节点可通过与邻居节点交换数据包的发送/接收钟面时刻，拟合各邻居节点钟面时间与自身钟面时间的线性回归式，不断迭代更新自身钟面时间参数，从而实现传感器节点间的时钟同步；具体包括如下步骤：步骤1、初始化传感器网络中所有节点的钟面时间修正系数，同时将迭代计数器数值设置为0；步骤2、每一个节点与周围的邻居节点进行通信，获取双方所有数据包的收发时间，通过比对对方的钟面时间，拟合周围所有邻居节点钟面时间与自身钟面时间的线性回归式进行参数估计，求取本地节点与邻居节点钟面时间之间的关系式系数；步骤3、水下传感器网络中每一个节点根据步骤2求得的与邻居节点钟面时间的关系式系数(估计值)进行钟面时间修正系数的参数更新，更新钟面时间；步骤4、迭代计数器数值m加1，即m＝m+1，跳转至步骤2。2.根据权利要求1所述的一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于：待同步传感器节点之间通过一系列携带发送/接受钟面时刻的数据包进行交互。3.根据权利要求1所述的一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于：在建立水下传感器网络节点的钟面时间和不同形态的网络拓扑模型的情况下，各节点进行多次同步时间信息交互得到系统的观测量，利用一系列交互获得的系统的观测量，进行拟合，求得更新的钟面时间参数，从而实现待同步传感器节点的时钟漂移及偏差的估计值。2CN109951248A说明书1/5页一种水下传感器网络时间同步方法技术领域[0001]本发明涉及水声通信技术领域，具体为一种水下传感器网络时间同步方法。背景技术[0002]随着人类社会的不断发展，海洋在人类的生存活动领域内越发重要，但人们需要在海洋之中布置水声传感器网络，以此来对其进行研究。而随着对海洋战略的日益重视，水下传感器网络得到了广泛的关注。水下传感器网络在海底探测、海洋开发及国家安全上起着关键的作用。网络节点间的时间同步是传感器节点之间协同运作的基础，但由于水下传感器网络采用水声通信方式，与陆地传感器网络特点不同，因此给时间同步算法的研究带来了新的挑战。[0003]在传感器网络中，由于各节点固有的晶体频率，导致各节点的本地时钟不统一。在水声传感器网络的时间同步过程中，需要对时钟漂移率和时钟偏差两个参数