[发明专利]基于模型预测控制的时钟同步方法

说明书

本发明提供一种基于模型预测控制的时钟同步方法，包括步骤S1：配置系统参数；步骤S2：设置系统初始值；步骤S3：待同步传感器的节点与参考传感器的节点进行时间戳交换，获得新的量测值；步骤S4：根据新的量测值更新待同步传感器的估计时钟状态；步骤S5：判断待同步传感器当前的真实时钟状态和估计时钟状态是否满足预设条件，如果满足，根据当前传感器的估计时钟状态求解最优控制，否则重新设置估计时钟状态，使重新设置的估计时钟状态满足预设条件；步骤S6：通过实施最优控制更新待同步传感器的真实时钟状态，以驱动所有的待同步传感器的时钟参数同步为参考传感器的真实时钟状态。本发明利用模型预测控制的优势，加速传感器时钟同步的收敛速度。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，更为具体地，涉及一种基于模型预测控制的时钟同步方法。

背景技术

WSN(Wireless SensorNetwork，无线传感器网络)被用来监测使用有线设备很难或者不方便监测的数据，这些应用包括：环境监测、公共管理、工业过程监控等，这些应用中的大部分要求在一组同步的传感器之间的分布式任务协作执行，甚至数据融合、电源管理、传输调度、定位和追踪要求所有的传感器节点运行在一个共同的时间框架下。然而，在WSN中的每一个传感器都有自己的时钟，随着时间的推移，由于不完美的晶振器电路，不同的时钟发生漂移，这就需要一个时钟同步算法来取得和维持全网络时钟同步。

目前主要的时钟同步算法是协议补偿和一致性算法，协议补偿缺点在于时钟同步精度低，以及需要频繁执行同步算法，而一致性算法的缺点在于需要大量的信息交换，同步收敛慢。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于模型预测控制的时钟同步方法，以解决现有同步算法收敛慢的问题。

本发明提供的基于模型预测控制的时钟同步方法，包括：

步骤S1：配置系统参数；

步骤S2：设置系统初始值；

步骤S3：待同步传感器的节点与参考传感器的节点进行时间戳交换，获得新的量测值；

步骤S4：根据新的量测值更新待同步传感器的估计时钟状态；

步骤S5：判断待同步传感器当前的真实时钟状态和估计时钟状态是否满足预设条件，如果满足，根据当前传感器的估计时钟状态求解最优控制，否则重新设置估计时钟状态，使重新设置的估计时钟状态满足预设条件；

步骤S6：通过实施最优控制更新待同步传感器的真实时钟状态，以驱动所有的待同步传感器的时钟参数同步为参考传感器的真实时钟状态。

本发明提供的基于模型预测控制的时钟同步方法，利用模型预测控制的优势，加速传感器时钟同步的收敛速度。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的基于模型预测控制的时钟同步方法中求解最优控制的流程示意图。

具体实施方式

本发明的整体思路为：由于每个传感器的时钟参数不可以直接得到，所以通过龙伯格观测器获得时钟参数的估计值，然后通过求解一个最优问题获得最优控制，最终实施最优控制来更新待同步传感器的真实时钟状态，以驱动所有的待同步传感器的时钟参数同步为参考传感器的真实时钟状态，来实现全网同步。