一种无线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*CN101883420A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101883420101883420A(43)申请公布日2010.11.10(21)申请号201010219166.4(22)申请日2010.06.25(71)申请人中国科学院软件研究所地址100190北京市海淀区中关村南四街4号(72)发明人刘燕蒋文涛朱红松孙利民(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所(普通合伙)11200代理人俞达成(51)Int.Cl.H04W56/00(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种无线传感器网络时间同步方法(57)摘要本发明公开了一种无线传感器网络时间同步方法，属于无线传感器网络技术领域。本发明的方法为：1)中心节点以设定的时间间隔向网络广播同步信息，启动同步过程；2)传感器节点收到同步信息后，与该同步信息的来源节点进行时间同步，并在信道空闲时向网络广播自己的同步信息；3)在每一次同步过程结束后，传感器节点采用温特斯法预测自身配置的晶体振荡器在当前周期内的工作频率，并根据预测结果校准自己的逻辑时间，直至下一轮同步过程开始为止。与现有技术相比，本发明可以大幅地延长周期同步的时间间隔，显著地降低同步开销和对无线信道的占用，同时提高了节点之间的同步精度。CN108342ACN101883420ACCNN110188342001883421A权利要求书1/1页1.一种无线传感器网络时间同步方法，其步骤为：1)中心节点以设定的时间间隔向网络广播同步信息，启动同步过程；所述同步信息包含前导码、预告消息和同步报文；2)传感器节点收到同步信息后，与该同步信息的来源节点进行时间同步，并在信道空闲时向网络广播自己的同步信息；3)在每一次同步过程结束后，传感器节点采用温特斯法预测自身配置的晶体振荡器在当前周期内的工作频率，并根据预测结果校准自己的逻辑时间，直至下一轮同步过程开始为止。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述同步报文包括前导码的发送时间、周期同步的时间间隔、本次周期同步的启动时间、同步报文的序列号、发送节点的节点编号。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述同步信息的发送方法为：1)发送节点依次向网络发送前导码、预告消息，并记录发送前导码的时间t1；然后将t1写入同步报文中发送给接收节点；2)接收节点接收完前导码时记录本地时间t2，然后继续接收预告消息和同步报文；3)接收节点从收到的同步报文中提取时间t1，并在t3时刻将自身的逻辑时间修正为t′3＝t3-(t2-t1-nτ)；其中，n为前导码包含的比特位数、τ为发送每个比特位需要的时间；预告消息包括发送节点的序列号、发送节点的节点编号。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述同步信息还包括发送节点的时间级别，所述时间级别用于记录同步的跳数。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于当一个节点收到多个发送节点的同步信息时，该节点选择时间级别低的同步信息修正自己的逻辑时间。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于接收节点收到预告消息后，在设定的时间长度内保持接收状态。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于接收节点接收到的同步报文后，检查同步报文中的节点编号和序列号与预告消息中的节点编号和序列号是否对应一致；如果一致，则接收节点根据同步信息修正自己的逻辑时间；否则丢弃收到的同步信息，继续侦听接收同步信息。8.如权利要求3所述的方法，其特征在于传感器节点在首轮同步后，设置一个与所述同步信息中的周期同步时间间隔相等的定时器。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于如果定时器到时，则节点开始检测信道中的前导码和预告消息；否则节点继续采用温特斯法预测自身配置的晶体振荡器在当前周期内的实际工作频率，并根据预测结果校准自己的逻辑时间。2CCNN110188342001883421A说明书1/5页一种无线传感器网络时间同步方法技术领域[0001]本发明涉及一种时间同步方法，尤其是一种无线传感器网络时间同步方法，属于无线传感器网络技术领域。背景技术[0002]无线传感器网络是由大量传感器节点以自组织方式构成的多跳无线网络系统，其目的是协同地感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内被监测对象的信息，并发送给终端用户。无线传感器网络融合了传感技术、嵌入式技术、无线通信技术和智能信息处理等技术，具有规模大、成本低、组网灵活等特点，已经广泛应用于军事、工业、农业和医疗等领域。[0003]时间同步是无线传感器网络重要的支撑技术之一，在无线传感器网络的整个技术体系中发挥着重要的作用。无线传感器网络中的许多功能和服务是与时间紧密相关的，例如多节点协同跟踪、数据处理与融合、基于TDMA的通信协议、节点休眠调度以