[发明专利]ZigBee网络控制系统及其网络诱导延时计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种ZigBee网络控制系统及其网络诱导延时计算方法。

背景技术

网络控制系统（Networked Control Systems,NCSs）的概念起于上世纪90年代，是指在某个区域内一些现场检测控制及操作设备和通信线路的集合，用以提供设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的设备和用户实现资源共享和协调操作。在网络控制系统中，由于在各个控制回路中引入了通信网络，每个控制回路内的传感器节点、控制器节点和执行器节点之间的信息传送要分时占用网络通信线路，而网络的承载和通信带宽有限，因此系统节点太多必然造成信息的冲撞、重传等现象的发生，采样、量化、编码与解码、等待、传递的时间使得网络控制系统的信息在传输时产生时延。

在实际过程中，网络控制系统的延时是一个随机量，目前针对基于ZigBee（一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议）的网络控制系统而言，其网络诱导延时的计算是采用一个伪定义的节点接受网络内所有的通信请求，建立起全网的时钟同步，然后，再根据时间戳就可以直接计算出网络诱导延时；也有广播时间信标的方法，即节点以自己的时钟记录事情，随后用第三方广播的基准时间加以校正，最后根据时间戳计算网络诱导延时；也可考虑将NTP或GPS协议，移植到传感器网络中，再计算网络诱导延时。

本申请的发明人分析该实现方式发现：上述方法需要不断地定期进行时钟同步，对控制网络会增加额外的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种ZigBee网络控制系统及其网络诱导延时计算方法，无需时钟同步即可实现网络诱导延时的计算，可有效降低网络负担。

本发明提供了一种ZigBee网络控制系统网络诱导延时计算方法，所述方法包括：

在所述ZigBee网络控制系统中某回路的第k（k≥2且为正整数）轮询周期内：

记录所述回路中传感器节点SN开始向所述回路中的个人局域网协调器PANCo发送数据帧的开始时刻t_1,i(k)和所述PANCo接收完毕所述SN发送的数据帧的时刻t_2,i(k)；

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期的所述SN上传数据至所述PANCo的网络诱导延时τ_sp(k-1)和所述SN与所述PANCo之间时间差△τ_sp(k-1)；

根据式：τ_sp(k)=τ_sp(k-1)+((t_2,i(k)-t_1,i(k))-△τ_sp(k-1))，计算所述回路在所述第轮询周期内所述SN上传数据到PANCo的网络诱导延时τ_sp(k)。

进一步，在记录所述t_1,i(k)和t_2,i(k)之后，所述方法还包括：根据式：△τ_sp(k)=t_2,i(k)-t_1,i(k)，计算所述回路在第k轮询周期内所述SN与所述PANCo之间的时间差△τ_sp(k)；

在计算所述τ_sp(k)和△τ_sp(k)之后，所述方法还包括：保存所述τ_sp(k)和△τ_sp(k)。

进一步，所述方法还包括：

在所述回路的第k轮询周期内：

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期内的所述SN向所述PANCo发送数据帧的开始时刻t_1,i(k-1)；

根据式：τ_bd(k)=t_1,i(k)-t_1,i(k-1)-T，计算所述回路在第k轮询周期内其它回路对本回路的影响延时τ_bd(k)，其中T为轮询周期;

保存所述t_1,i(k)。

进一步，所述方法还包括：

在所述回路的第k轮询周期内：

记录所述C/AN向所述PANCo发送数据请求帧的起始时刻t_1,j(k)，所述C/AN接收完毕所述PANCo根据所述数据请求帧向所述C/AN返回数据帧的时刻t_3,j(k)；