[发明专利]一种基于SFD捕获机制的泛洪式时间同步方法

权利要求书

1.一种基于SFD捕获机制的泛洪式时间同步方法，其特征在于，包含以下过程：预同步阶段与同步阶段；

所述预同步阶段进一步包含：

协调器发送第一个数据包，同时在本地记录SFD信号跳变时的时标T_ia，多个终端节点中的每个终端节点收到第一个数据包后在本地记录SFD信号跳变的时标T_ja；

协调器发送第二个数据包，所述第二个数据包内包含发送第一个数据包时记录的时标T_ia，每个所述终端节点收到第二个数据包后分别根据T_ia和T_ja计算出该终端节点和协调器的时标偏差，

Δ＝T_ia-T_ja

所述多个终端节点中的任意一个终端节点作为参考节点，所述参考节点接收到所述协调器发送的第二个数据包时发送一条验证信息，所述协调器和除所述参考节点之外的其他每个终端节点收到所述验证信息时，分别再次记录本地时标T_ib、T_jb，并且收到验证信息的每个终端节点利用求出的时标偏差Δ调整本地时标且将调整后的本地时标T_j发送给所述协调器,

T_j＝Δ+T_jb

所述协调器对所述每个终端节点调整后的本地时标和协调器的本地时标T_ib分别求取差值，并对得到的差值取平均值作为SFD延迟的值d_SFD；

所述同步阶段进一步包含：

所述协调器每隔设定的间隔时间发送一次同步数据包，发送第一同步数据包时，所述协调器在本地记录SFD信号跳变的时标T_i,1，所述多个终端节点中每个终端节点j收到所述第一同步数据包时记录本地时标T_j1；

所述协调器发送第m同步数据包时，将所述协调器在发送第m-1同步数据包时所计算并记录的时标T_i,m-1，减去值d_SFD得到的结果T_i,m-1-d_SFD嵌入所述第m同步数据包中并发送，并在本地记录SFD信号跳变的时标T_i,m；

所述终端节点j接收到所述第m同步数据包时记录SFD信号跳变的时标T_j,m，其中m范围为2～M+1，M取整数；所述终端节点j在收到第M+1个同步数据包后，得到包含T_j,m和T_i,m的M对时标数据；对所述M对时标数据进行线性拟合，采用最小二乘法估计时标漂移a与时标偏移b，根据得到的时标漂移a和时标偏移b值调整终端节点的本地时标；

根据所述终端节点j采集的(T_j,m,T_i,m)M对数据构造线性观测方程，

令观测向量X＝[Ti₁ Ti₂ … Ti_M]^T，观测矩阵观测噪声向量N＝[n₁ n₂ … n_M]^T，θ＝[a b]^T为待估计量，a与b分别为所述终端节点j时标漂移与时标偏移；

X＝Hθ+N

则最小二乘构造的估计量θ使得估计误差J(θ)达到最小；

J(θ)＝(X-Hθ)^T(X-Hθ)

令J(θ)对θ进行矢量求导，并令结果等于0，求得最优估计量θ为：

θ＝(H^TH)^-1H^TX

式中，

之后接收的终端节点在下一次同步前的时间

T_j,sync＝a×T_j,local+b

式中，T_j,local为当前时刻的本地时间，T_j,sync为所述终端节点j同步后的时间。

2.如权利要求1所述一种基于SFD捕获机制的泛洪式时间同步方法，其特征在于，所述各个终端节点设有型号为CC2530的硬件芯片。