无线传感器网络的时间同步方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102625428102625428B(45)授权公告日2015.01.07(21)申请号201210122062.0KR100686241B1,2007.02.22,YutakaUchimura等.Timesynchronized(22)申请日2012.04.24wirelesssensornetworkanditsapplication(73)专利权人苏州摩多物联科技有限公司tobuildingvibrationmeasurement《.The33rd地址215347江苏省苏州市昆山市玉山镇苇AnnualConferenceoftheIEEEIndustrial城南路1699号7层702室ElectronicsSociety(IECON)》.2007,(72)发明人李鸿韩永朋安勇赵伟光审查员张迎新阎跃鹏牟荣增(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人常亮(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)H04W56/00(2009.01)H04W84/18(2009.01)(56)对比文件US2010177708A1,2010.07.15,CN101227242A,2008.07.23,权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图2页附图2页(54)发明名称无线传感器网络的时间同步方法(57)摘要本发明公开了一种无线传感器网络的时间同步方法，属于无线传感器网络技术领域。本发明的技术方案概述如下：主节点接收不同从节点的监测数据，同时统计接收数据的失败率以调整同步周期时间，并且统计相邻工作周期接收到不同从节点数据的平均时间差值以计算从节点时钟需要调整的步长；在整个工作周期结束后，主节点向从节点广播校准同步信息，从节点根据接收到的信息将自己的本地相对时钟同步到主节点，并且在下一轮工作周期，校准自己的时钟计数。与现有技术相比，本发明采用极低的时间复杂度算法，大幅度降低了时间同步的频率，从而有效地降低了节点的能耗。CN102625428BCN1026548BCN102625428B权利要求书1/2页1.一种无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，包括：正常工作模式下，从节点以一定的工作周期向主节点发送监测数据，主节点接收并处理来自多个从节点的数据；各节点在同步周期结束后，进入时间同步模式；时间同步模式下，主节点向从节点广播校准同步信息，从节点接收到校准同步信息后，将本地相对时钟同步到主节点时钟，并利用信息中的校准步长，校准自己的时钟计数；节点时间同步过程结束，则进入正常工作模式，所述正常工作模式下，主节点在单个工作周期内，若没有接收到系统中所有从节点的监测数据，则认为接收失败，记录一个同步周期内主节点接收失败的次数Rx_Fail_Cnt，并根据该次数调整下一个同步周期TSYN_PER的大小，在所述同步周期的最后一个工作周期，计算接收失败率Rx_Fail_Ratio＝Rx_Fail_Cnt/TSYN_PER，并根据所述接收失败率动态调整同步周期TSYN_PER，其计算公式如下，其中，RFR为接收失败率Rx_Fail_Ratio，RFR_Max为系统允许的最大接收失败率，RFR_Min为系统可达到的最小接收失败率，TSPMax是系统的最大同步周期，TSPMin是系统的最小同步周期。2.根据权利要求1所述的无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，所述正常工作模式下，从节点向主节点发送的监测数据帧包括前导码、主节点物理地址、从节点自身物理地址、采集的数据以及保留字节。3.根据权利要求1所述的无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，所述时间同步模式下，主节点向从节点广播的校准同步信息帧格式包括前导码、广播地址、同步周期、从节点校准字节以及主节点载波侦听时间。4.根据权利要求3所述的无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，所述时间同步模式下，利用所述主节点载波侦听时间，并通过数据速率估算主节点广播的校准同步信息的传输时间，即可估算从节点的本地相对时钟。5.根据权利要求1所述的无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，所述正常工作模式下，主节点计算相邻工作周期接收到同一从节点监测数据的平均时间差值TAVE_ERR，进而计算该从节点时钟的校准步长Calib_Step，2CN102625428B权利要求书2/2页其中TERR_1、TERR_2、TERR_3与TERR_MAX为时间差值区间的判定临界值。6.根据权利要求5所述的无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，在正常工作模式中的每个工作周期，从节点的时钟计数在原基础上减少所述校准步长Calib_Step分辨率时间。3CN102625428B说明书1/6页无