[发明专利]基于无线传感器网络的同步数据采集方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的同步数据采集方法，其特征在于：为无线传感器网络中的感知节点配备时标同步模块、时标维护模块、时标修正模块和自更新模块，同步数据采集包括如下步骤：

(1)各感知节点自带的GPS接收模块接收授时信息，将GPS授时信息赋给本地时标，时标同步模块开始工作；

(2)时标同步模块对PPS(秒脉冲)和GPS授时信息进行三次协调同步，实现本地时标与GPS同步，若未完成三次协调同步，则继续执行步骤(2)，若完成三次协调同步则继续下一步；

(3)感知节点的时标同步模块完成三次协调同步后，认定本地时标为该节点的当前时标，并进行下一步，同时时标维护模块以60MHz的计时频率对当前时标进行维护，并且该节点的自更新模块开始计时，感知节点在同步状态下正常工作40分钟后执行一次自更新，自更新即返回步骤(1)；

(4)时标修正模块对再次收到的GPS授时信息和当前时标进行对比，若时间信息一致，则进行下一步，同时本地时标维护模块继续对当前时标进行维护；若时间信息不一致，则返回步骤(1)；

(5)完成三次协调同步的感知节点将同步信息上传至管理中心，告知管理中心可以下发数据采集指令；

(6)管理中心下发数据采集指令，网关节点广播管理中心指令，感知节点无线接收该指令，并通过SPI口转发至FPGA；

(7)FPGA解析数据采集指令，得到管理中心要求的数据采集时间点；

(8)比较该时间点与各感知节点当前时标的先后顺序，若采集时间点超前于当前时标，则上报时间溢出错误，并返回步骤(6)；若采集时间点滞后于当前时标，则等待至采集时间点的前一秒，关闭接收机；

(9)等待下一次PPS的到来，并判断PPS状态的合法性，若合法则打开接收机，采集数据，若不合法则返回步骤(1)；

(10)感知节点存储采集数据至指定空间，并发送中断告知ARM。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络中的同步数据采集方法，其特征在于：步骤(2)中所采用的PPS和GPS授时信息的三次协调同步的方法，其具体协调同步方法如下：

2.1)在PPS到来时，判定PPS状态的合法性，在允许的时间窗长范围内收到PPS，则PPS状态合法，PPS和GPS授时信息完成一次协调同步，计数器加1，执行步骤2.2)；若PPS状态不合法，则等待下一次PPS到来，计数器归零，再次执行步骤2.1)；

2.2)对计数器的数值进行判定，当其值为3时，则认为PPS与GPS授时信息三次协调同步，并认为已完成三次协调同步的各节点时间同步，继续下一步即认定本地时标为该节点的当前时标；当其数值不为3时，返回执行步骤2.1)。

3.根据权利要求1所述的无线传感器网络中的同步数据采集方法，其特征在于：步骤(2)、步骤(9)中在判定PPS状态合法性时采用加窗处理方法，其具体判定步骤包括：

a、设定首次收到PPS的时间点为时间基准点T；

b、以T+1的时间点为中心，向左向右加长度相等的时段形成时间窗；

c、判定下一次PPS的到来时间点是否在该时间窗内，若下一次PPS的到来时间点不在该窗内则不合法，再以此次PPS到来的时间点为时间基准点T，返回步骤b执行加窗操作；若在该窗内则认定PPS状态合法；

d、对T+2的时间点返回步骤b，执行步骤b中的加窗操作，依次类推实现对T+3、T+4…T+n时间点的PPS状态合法性判定。