[发明专利]基于部分时间戳信息交互和监听机制的时间同步方法

权利要求书

1.一种基于部分时间戳信息交互和监听机制的时间同步方法，其特征在于：将部分时间戳信息同步机制与监听机制进行结合，隐含节点通过监听活动节点和时钟源节点间的部分时间戳信息交互就能获得足够的同步信息，并针对高斯随机时延和指数随机时延，分别利用最大似然估计方法和最佳线性无偏估计方法，联合估计隐含节点相对于时钟源节点的时钟频偏与相偏，实现节点间的同步；

具体包括以下步骤：

A1：在第i个同步周期中，活动节点A在时刻发送不含时间戳的数据包给时钟源节点B；

A2：时钟源节点B在时刻接收到数据包，并根据关系式计算返回确认帧的时间，其中ρ是一个大于1且接近于1的已知常数，D_i＝ρ(i-1)T是响应时间间隔补偿，T是活动节点A发送数据包的周期；

A3：隐含节点C监听到来自活动节点A的数据包，并记录接收时间为

A4：时钟源节点B等待一段时间之后，在时刻返回不含时间戳的确认帧；

A5：活动节点A在时刻接收到确认帧；

A6：隐含节点C接收到来自时钟源节点B的确认帧，并记录接收时间为同时根据通信周期计算响应时间间隔补偿D_i；

A7：判断同步轮次是否达到设定值N，若已达到，则隐含节点C根据记录的观测信息估计相对于时钟源节点B的时钟频偏与相偏，反之返回步骤A1，继续监听信息交互；

A8：基于计算出的时钟参数值，隐含节点C调整时钟频偏与相偏，与时钟源节点B实现时钟同步；

步骤A6中，根据通信周期计算响应时间间隔补偿D_i，获取部分时间戳信息和响应时间间隔信息计算：

基于时间戳之间的关系，计算得到时钟参数估计模型为：

其中，d^(BC)表示时钟源节点B到隐含节点C链路中的固定时延，d^(AB)表示活动节点A到时钟源节点B链路中的固定时延，d^(AC)表示活动节点A到隐含节点C链路中的固定时延，ψ^(CB)表示隐含节点C相对于时钟源节点B的时钟频偏，θ^(CB)表示隐含节点C相对于时钟源节点B的时钟相偏，表示时钟源节点B到隐含节点C链路中的随机时延，表示活动节点A到时钟源节点B链路中的随机时延，表示活动节点A到隐含节点C链路中的随机时延；

针对高斯随机时延，利用最大似然估计方法估计时钟参数，具体包括：根据监听部分时间戳信息交互过程获得的观测信息推导隐含节点C相对于时钟源节点B的时钟频偏ψ^(CB)和时钟相偏θ^(CB)的估计量，计算公式如下：

Φ_{C_MLE}＝(R^HR)^-1R^HQ

ψ^(CB)＝[Φ_{C_MLE}]₁

θ^(CB)＝[Φ_{C_MLE}]₂

其中，

针对指数随机时延，利用最佳线性无偏估计方法估计时钟参数，具体步骤如下：

B1：重构隐含节点C的时钟参数估计模型为：

其中，λ是指数随机时延的速率参数；

B2：根据监听过程中获得的观测数据计算隐含节点C相对于时钟源节点B的时钟频偏ψ^(CB)和时钟相偏θ^(CB)的估计量，计算公式如下：

是噪声矢量矩阵V的协方差矩阵。