[发明专利]无线传感器网络的平均时钟同步方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，涉及一种平均时钟同步方法，该方法可用于解决无线传感器网络通信中，如何使网络节点分布式的快速的达到时间同步，提高网络的可扩展性，有效减少能源损耗和延长无线传感器网络寿命的问题。

背景技术

在当今信息技术飞速发展的时代，微电子技术、计算技术和无线通信技术等的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)就是由部署在检测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。人们可以通过传感网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。WSN的应用前景非常广阔，能够广泛应用于军事、环境检测和预报，健康护理，智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全检测等领域。随着传感器网络的深入研究和广泛应用，传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域。

传感器节点由一些低功耗设备组成，所以不像传统网络，WSN有它自己的资源约束，包括有限的能源，小的通信范围，低带宽和每个节点有限的处理和存储能力；同时WSN还有设计约束，即基于监测的环境和对于应用依赖性。传感器网络中多数节点是无人值守的，每个节点电池组仅携带少量有限的能量，是传感器节点的主要能源，即使是进行侦听通信也会消耗大量能量。由于上述的那些局限性，使得能量的消耗成为问题，在复杂的环境里不能轻易更换电池或传感器节点，当电量耗尽时，传感器节点就无法进行正常工作，会影响网络的寿命，所以能量的保存有很重要的作用。

在无线传感器网络中节点时钟同步是一个公开的研究课题，这对于路由发送和节能是非常重要的。当信号冲突和重复传送都很少时可以节省能量，节点是间歇性工作时也可以节省能量。传感器所获得的数据必须具有准确的时间和位置信息，否则采集的信息也是不完整的。此外，传感器节点的数据融合、时分多址TDMA的定时、休眠周期的同步等都要求传感器节点具有统一的时间。全局时间同步允许节点间协作并按预定时间顺序传送数据。在节点间时间同步的基础上，用时间序列的目标位置检测可以估计目标的运行速度和方向，通过测量声音的传播时间能够确定节点到声源的距离或声源的位置。