[发明专利]适用于多跳无线传感器网络的时钟同步频率偏移估计方法

摘要

本发明涉及一种适用于多跳无线传感器网络的时钟同步频率偏移估计方法，属于无线传感器网络技术领域。在本方法中，根据节点对同步精度的需求分为转发法和透传法两种：A、转发法，中间层节点在每次校正时间后，间隔同等的时间再发起向下一层次节点的同步交互；B、透传法，将中间层节点的处理时间视为额外引入的固定时延和随机时延，节点直接与根节点建立同步关系。本发明所提供的估计方法，在每次同步消息交互过程中，节点能够校正本地时钟，使节点的同步精度误差始终维持在较低水平，从而克服同步参数估计过程中同步精度不可控的问题。

主权项

1.一种适用于多跳无线传感器网络的时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于：在该方法中，根据节点对同步精度的需求分为转发法和透传法两种，在节点对同步精度要求较高时，采用转发法，而节点对同步精度要求一般时，则采用透传法；具体如下：转发法：多跳分层同步网络中的时间消息由根节点依次逐级向下传播，中间层节点既作为待同步节点与上一级节点进行同步，每次交互后都利用两个时间戳的差值作为节点时间的调整量校正自己的本地时钟，其中分别为相邻节点A_L‑1的发送时间戳和A_L的接收时间戳，间隔固定的时间后，又作为源节点参与下一级节点的同步，直到扩散至待同步节点，重复以上过程，经过多个同步周期后利用统计信号处理的方法估计出节点的相对频率偏移；透传法：在多跳分层同步网络中，把中间层次节点的处理时间视为额外引入的固定时延和随机时延即将中间节点的消息传递过程看成透明的，直至待同步节点获得根节点的再同步时间并利用两个时间戳的差值完成校正，重复以上过程，经过多个周期后，估计出相对频率偏移；所述采用转发法，当网络中第L级节点AL需要与源节点实现时间同步时，源节点A作为时钟源参考节点，第L级节点AL是待同步节点，其同步步骤包括：1)网络中的时间消息由源节点依次逐级传播，子节点接收来自其父节点发送的数据帧，获得发送时间戳和本地的接收时间戳，其分别为与2)节点A_L根据公式得到调整量并在随后的一个时间调整自己的本地时间，即用当前本地时间减去调整量作为节点A_L新的时间；3)从第N(N＞1)个周期开始，多跳网络中的各个子节点在新的周期会更新本地时钟，因此需要加入一个补偿量μi，假定节点从接收父节点的数据帧开始到向下一级子节点发送数据帧这段时间X为固定值，令其为t'，则有4)重复步骤1)、2)，利用数组存入时间戳，N个周期后，估计出相对频率偏移，公式如下：估计出节点A₂相对于节点A₁的频率偏移其中N为时间同步的周期数。