[发明专利]基于误差统计的无线传感器网络时间同步方法及装置

权利要求书

1、一种基于误差统计的无线传感器网络时间同步方法，包括如下步骤：

1)利用同步命令消息的洪泛过程在短时间内达到网络低精度时间同步，同时建立网络树状层次结构；

2)利用洪泛消息传播的单向性，根据网络的实际部署情况，动态选取部分或全部网络边缘节点作为延迟统计节点；

3)延迟统计节点利用网络树状层次结构，通过向汇聚节点发送延迟统计消息，统计同步命令消息从汇聚节点到延迟统计节点、以及延迟统计消息从延迟统计节点到汇聚节点路径上的传播延迟；

4)根据收到的延迟统计消息，汇聚节点计算网络平均每跳传播延迟；

5)利用延迟补偿消息的洪泛过程，节点根据网络平均每跳传播延迟和距离汇聚节点的跳数，对同步精度进行补偿，达到网络高精度时间同步。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的同步命令消息包括以下信息：发送该消息的节点距离汇聚节点的跳数、发送该消息的节点编号、发送该消息指定字节时节点的本地时间、同步过程中的传播累积延迟。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网络边缘节点是这样确定的：传感器节点仅对收到的第一个同步命令消息进行处理并转发，在转发该消息后，启动一个定时器，如果在定时器超时的时候没有收到其它节点转发的同步命令消息，则认为自己是网络边缘节点。

4、一种基于误差统计的无线传感器网络，包括汇聚节点和传感器节点，网络中所有的节点以汇聚节点为根节点组成树状结构，其中，传感器节点用于采集各种感知数据、转发其它节点采集的数据；汇聚节点用于收集传感器节点采集的数据；

所述传感器节点和汇聚节点包括消息的发送和接收模块、系统时间模块和时间戳模块；所述消息的发送和接收模块，用于发送和接收各种同步消息；所述系统时间模块，用于维持节点的本地时钟；所述时间戳模块，用于为各种同步消息添加时间信息，所述的时间戳模块通过系统时间模块获取消息发送时的系统时间；

所述汇聚节点还包括时间同步的启动模块、计算网络平均每跳延迟的模块及误差补偿的启动模块，所述时间同步的启动模块，用于通过发送同步命令消息启动网络的同步过程；所述计算网络平均每跳延迟的模块，用于通过消息的发送和接收模块接收延迟统计节点发送来的延迟统计消息，根据消息中的延迟统计字段和消息经过的跳数计算消息的平均每跳传播延迟；所述误差补偿的启动模块，用于通过消息的发送和接收模块向网络中洪泛延迟补偿消息，延迟补偿消息中含有网络的平均每跳传播延迟，启动误差补偿过程；

所述传感器节点还包括时间同步模块、定时器模块、网络平均每跳延迟的统计模块和同步精度的补偿模块；所述时间同步模块，用于接收同步命令消息并完成同消息发送节点的时间同步；所述定时器模块，用于协助判断节点是否是延迟统计节点；所述网络平均每跳延迟的统计模块，用于处理和转发延迟统计消息；所述同步精度的补偿模块，用于接收和转发误差补偿消息，对本节点的同步精度进行补偿。