[发明专利]一种适用于WIA-PA网络的时钟同步频率偏移估计方法

摘要

本发明请求保护一种适用于WIA‑PA网络的时钟同步频率偏移估计方法,属于工业无线传感器网络技术领域。该方法包括以下步骤A、WIA‑PA网络中的子节点在每个时间同步周期接收由时间源设备广播的信标帧，获得发送时间戳和接收时间戳，然后使用两个时间戳的差值作为时间调整量并用其调整本地时间；重复以上过程，经过多个同步周期后，使用统计信号估计方法对频率偏移进行单独估计；B、当需要节点上报自己的时间时，利用估计出的相对频率偏移对节点时间进行补偿。有效提高了时间同步精度，遏制了同步误差在时间同步周期内的自由增长，延长了同步周期，降低了网络的通信开销以及节点的能耗。

主权项

一种适用于WIA‑PA网络的时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，包括以下步骤：101、工业无线传感器网络WIA‑PA中的子节点P通过接收时间源设备A周期性广播的信标帧，从接收到的信标帧中获得时间源设备A发送信标帧的时刻T1,i(A)和子节点P接收信标帧的时刻T2,i(P)，计算两者的差值ΔTi＝T2,i(P)‑T1,i(A)作为时间调整量，并在随后的一个时间T5,i(P)加上时间调整量ΔTi作为子节点P新的本地时间；重复上述过程，经过N个同步周期后，采用频率偏移估计公式单独估计本地时钟相对于时间源的频率偏移102、当需要上报时间时，子节点P利用估计出的相对频率偏移根据公式将本地时间转换为节点P的当前时间，并以节点P的当前时间上报；当步骤101中的时间源设备A和子节点P要实现时间同步，时间源设备A作为时间参考节点，子节点P是待同步节点，所述时间同步步骤包括：A0、节点A的MAC层生成信标帧，在信标帧中预留发送时间戳位置，在节点A发送信标帧到定界符SFD时，产生中断，把发送时间戳加入到信标帧中预留的发送时间戳位置；节点A通过无线接口周期性地广播信标帧；A1、子节点P的MAC层接收信标帧，在SFD中断记录下接收时间戳并赋值到变量T2,i(P)上，T2,i(P)表示子节点P接收该信标帧的时刻，解析出信标帧得到发送时间戳并赋值到变量T1,i(A)上，T1,i(A)表示时间源设备A发送信标帧的时刻；A2、节点P的应用层根据公式ΔTi＝T2,i(P)‑T1,i(A)计算时间调整量ΔTi，并在随后的一个时间T5,i(P)调整自己的本地时间，即在当前本地时间上加上调整量ΔTi作为新的时间；A3、重复步骤A1、A2，并将点(T1,i(A),T2,i(P))保存到相应数组中，经过N个周期后，节点P的应用层根据频率偏移估计公式ρ^(AP)=Σi=1N[(T2,i(P)-T1,i(A))(T1,i(A)-T2,i-1(P))+(T2,i(P)-T1,i(A))2]Σi=1N[(T1,i(A)-T2,i-1(P))2+(T2,i(P)-T1,i(A))(T1,i(A)-T2,i-1(P))]]]>估计出节点P相对于节点A的频率偏移式中，T1,i(A)为节点A发送第i个信标帧的时刻，T2,i(P)为节点P接收到第i个信标帧的时刻，T2,i‑1(P)为节点P接收到第i‑1个信标帧的时刻，N为时间同步的次数。