[发明专利]一种高精度、低开销的无线传感器网络时钟同步方法

权利要求书

1.一种高精度、低开销的无线传感器网络时钟同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.同步发起节点S在发起时钟同步前，在其应用层APL的内存上动态分配长度为N个字节的内存空间用于存储同步请求消息SYNC_REQ；

S2.同步发起节点S从应用层APL开始逐层组建封装同步请求消息SYNC_REQ；当同步请求消息SYNC_REQ到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送同步请求消息SYNC_REQ；当射频芯片发送到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^S-＞R1；

S3.同步接受节点R逐Bit接受同步请求消息SYNC_REQ，当接收到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步接受节点R当前定时器T2的时钟值T_N^S-＞R2；

S4.同步接受节点R接收并处理完同步请求消息SYNC_REQ后，在其应用层上动态分配长度为(N-5)的内存空间用于存储T_N^S-＞R2；

S5.同步接受节点R在应用层APL上将T_N^S-＞R2封装成响应消息SYNC_RSP，当响应消息SYNC_RSP到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送响应消息SYNC_RSP；当射频芯片发送到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步接受节点R的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^R-＞S3，将T_N^R-＞S3封装在响应消息SYNC_RSP的后5个字节中，然后通过射频芯片进行发送；

S6.同步发起节点S逐Bit接受响应消息SYNC_RSP，当接收到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^R-＞S4；

S7.同步发起节点S接收并解析处理完响应消息SYNC_RSP后，得到T_N^R-＞S3和T_N^S-＞R2；

S8.同步发起节点S计算同步发起节点S与同步接受节点R之间的时钟偏差Δ_N^S-＞R：

S9.同步发起节点S广播消息SYNC_NOTIFY，消息SYNC_NOTIFY包含有Δ_N^S-＞R；

S10.同步接受节点R接收并解析消息SYNC_NOTIFY中的Δ_N^S-＞R，然后根据Δ_N^S-＞R同步其时钟；

若无线传感器网络中还包括有一跳范围内的监听节点LR需要进行时钟同步，则时钟同步方法具体包括有以下步骤：

S11.同步发起节点S在发起时钟同步前，在其应用层APL的内存上动态分配长度为N个字节的内存空间用于存储同步请求消息SYNC_REQ；

S12.同步发起节点S从应用层APL开始逐层组建封装同步请求消息SYNC_REQ；当同步请求消息SYNC_REQ到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送同步请求消息SYNC_REQ；当射频芯片发送到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^S-＞R1；

S13.同步接受节点R逐Bit接受同步请求消息SYNC_REQ，当接收到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步接受节点R当前定时器T2的时钟值T_N^S-＞R2；监听节点LR逐Bit接受同步请求消息SYNC_REQ，当接收到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取监听节点LR当前定时器T2的时钟值T_N^S→LRn2；

S14.同步接受节点R接收并处理完同步请求消息SYNC_REQ后，在其应用层上动态分配长度为(N-5)的内存空间用于存储T_N^S-＞R2；

S15.同步接受节点R在应用层APL上将T_N^S-＞R2封装成响应消息SYNC_RSP，当响应消息SYNC_RSP到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送响应消息SYNC_RSP；当射频芯片发送到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步接受节点R的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^R-＞S3，将T_N^R-＞S3封装在响应消息SYNC_RSP的后5个字节中，然后通过射频芯片进行发送；

S16.同步发起节点S逐Bit接受响应消息SYNC_RSP，当接收到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值T_N^R-＞S4；

S17.同步发起节点S接收并解析处理完响应消息SYNC_RSP后，得到T_N^R-＞S3和T_N^S-＞R2；

S18.同步发起节点S计算同步发起节点S与同步接受节点R之间的时钟偏差Δ_N^S-＞R：

S19.同步发起节点S依据公式Δ_N^S→LRn＝(T_N^S→R2-T_N^S→LRn2)+Δ_N^S-＞R计算同步发起节点S与监听节点LR之间的时钟偏差Δ_N^S→LRn；

S20.同步发起节点S广播消息SYNC_NOTIFY，消息SYNC_NOTIFY包含有Δ_N^S-＞R、Δ_N^S→LRn和T_N^S→R2；

S21.同步接受节点R接收并解析消息SYNC_NOTIFY中的Δ_N^S-＞R，然后根据Δ_N^S-＞R同步其时钟；监听节点接收并解析消息SYNC_NOTIFY中的Δ_N^S→LRn和T_N^S→R2，然后根据Δ_N^S→LRn和T_N^S→R2同步其时钟。