[发明专利]一种能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法

权利要求书

1.一种能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法，其特征在于包括以下步骤：

1)把基准节点称为主节点，把待同步节点称为从节点；从节点以设定频率向主节点发送同步请求信息，发送a次，对每次同步请求信息都打上从节点的本地时间戳T_i,m，其中i为发送信息轮数，m为单轮同步内从节点向主节点发送信息次序数，也是单轮同步内主节点向从节点反馈同步信息次序数；

2)主节点收到同步请求后，对接收到的同步请求信息打上主节点本地时间戳T_i,m+1到T_i,2m；之后主节点在本地时间T_i,m+1过去预设接收发射时间间隔后以预设发射信息间隔向从节点反馈同步信息，并打上主节点本地时间戳T_i,2m+1到T_i,3m，发射a次反馈同步信息之后视为完成一轮同步；从节点收到反馈同步信息后在相同位置上打上时间戳T_i,3m+1到T_i,4m；

3)若单向发送两次，从节点利用时间戳T_i,1到T_i,2m拟合求得时钟频率偏移若单向发送次数大于两次，则利用最小二乘法进行拟合，求得更高精度的时钟频率偏移；对时间戳T_i,2m+1到T_i,4m作同样的拟合运算得到时钟频率偏移α_i,2，计算第i轮的时钟频率偏移α_i＝(α_i,1+α_i,2)/2；从节点利用时间戳T_i,1、T_i,m+1、T_i,2m+1、T_i,3m+1估算出时钟偏移

4)按估算出的时钟频率偏移和时钟偏移对从节点的本地时钟进行补偿，对补偿后的从节点的本地时钟再运用最小二乘进行一次时钟频率偏移的拟合后补偿，完成一轮同步；

5)从至少第3轮开始对本轮的时钟偏移用指数平滑法做预测，β′_i+1＝α_iβ_i+(1-α)β′_i，其中β′_i+1是在第i轮同步中对第i+1轮同步时钟偏移的估计，β_i是第i轮同步的实际时钟偏移，β_i′是第i-1轮同步对第i轮同步时钟偏移的估计值，α是平滑算法的加权系数，α∈[0，1]；用变化率k_i＝(β_i-β_i-1)/t_e每隔若干秒做一次补偿，其中t_e为单轮同步时间；补偿值为变化率乘以补偿的时间点离这一轮同步开始时间。

2.根据权利要求1所述的能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法，其特征在于：所述的步骤1)中，a至少为两次。

3.根据权利要求1所述的能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法，其特征在于：所述的步骤1)中，从节点首次向主节点发送同步请求信息时，单轮内同步消息发送间隔和两轮间消息发送间隔均大于预估的节点间传播时长；从节点再次向主节点发送同步请求信息时，单轮内同步消息发送间隔和两轮间消息发送间隔均大于上一轮信道冲激响应中的直达径与能量最大的非直达径的时间差。

4.根据权利要求1所述的能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法，其特征在于：所述的步骤2)中，单轮同步中主节点向从节点反馈同步信息的消息发送间隔与从节点向主节点发送同步消息的时间间隔保持一致。

5.根据权利要求1所述的能适应信道环境的水下无线网络时间同步方法，其特征在于：所述的步骤2)中，当信道环境发生变化时，调整发送间隔至大于信道冲激响应直达径与最大能量非直达径之间的到达时间差。