[实用新型]无线传感器网络时间同步测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感器网络的技术领域，特别涉及一种无线传感器网络时间同步测量装置。

背景技术

从20世纪90年代开始，时间同步的相关研究呈不断上升趋势，最近几年更是成为各研究机构竞相研究的热点。作为无线传感器网络的一项重要支撑技术，时间同步得到了广泛应用，如无线传输调度、标记数据采集时间、节能监测、节点定位、目标追踪等都需要网络中节点的时钟保持同步。

无线传感器网络时间同步的目标是全网节点的时钟保持一致。但由于目前绝大多数无线传感器节点采用价格低廉的晶体振荡器作为计时设备。而不同厂家的晶振本身的精度以及稳定性问题，造成了时间运行的误差。时间同步就是要消除网络中各节点的时钟偏差，达到全网时间一致的目的。因而，出现了各种时间同步算法和协议，例如：TPSN、RBS、TSS、TDP、DMTS等，它们在同步体制上和同步性能上各有差别。然而，它们都面临着一个共同问题：如何准确地测量时间同步算法的同步性能，尤其是同步精度性能。

目前，常用来对时间同步性能评估的工具包括：软件仿真、示波器及高精度逻辑分析仪。然而采用软件仿真方法对时间同步性能进行评估有诸多问题：（1）软件仿真必须建立精确的仿真模型，包括晶振模型、报文收发延迟模型，而这些模型的建立难度很大；（2）软件仿真不能真正准确地反映网络真实运行中出现的丢包等问题对同步精度性能的影响。采用示波器进行时间同步效果测量存在以下缺陷：（1）一般的示波器只有2个通道或4个通道，而无线传感器网络节点众多；（2）示波器无法完成多个远距离无线设备的时间同步效果测量；（3）使用成本较高。而高精度逻辑分析仪虽然可以拥有16个通道、32个通道、64个通道和上百个通道不等，具备同时进行多通道测试的优势，但其同时存在如下问题：（1）难以实现连续数据存储；（2）事后数据分析，不能实时显示算法的时间同步效果；（3）价格昂贵，使用不便。

由此可见，时间同步的高精度测量工具成为了技术发展的瓶颈，在很大程度上限制了时间同步技术的深入发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高精度的无线传感器网络同步时间测量装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

本发明无线传感器网络时间同步测量装置，包括PC机、可编程逻辑门阵列FPGA和信号放大器，所述信号放大器与可编程逻辑门阵列连接，所述可编程逻辑门阵列与PC机连接。

优选的，所述可编程逻辑门整列包括数据采集模块、用于缓存数据采集模块采集的数据的先入先出缓存模块、用于实时分析处理无线设备和网关时间同步情况的数据处理模块、传输模块和数据存储模块，所述数据采集模块、先入先出缓存模块、数据处理模块和传输模块顺序连接，所述先入先出缓存模块还与数据存储模块连接，所述数据存储模块与传输模块连接。

优选的，所述数据采集模块包括用于完成1-64路电压接入及比较的多路电压比较器和用于调整基准电压阀值的可编程数字电位器，所述可编程数字电位器的输出端与多路电压比较器连接，可编程数字电位器的输入端与先入先出缓存模块连接。

优选的，所述数据处理模块包括CPU单元及与CPU单元连接的复位电路、时钟电路、电源电路和晶振电路。

优选的，所述传输模块为USB2.0接口，所述USB2.0接口直接与数据处理模块对接。

优选的，所述数据存储模块为静态随机存储器SRAM。

优选的，所述PC机包括图形显示模块。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本装置可以同时监控多个无线设备或网关远距离的时间同步情况，不受设备之间距离的影响；

（2）本装置不仅可实现实时数据处理分析，将时间同步的误差及其变化趋势实时显示，同时也可以读取历史数据进行事后分析，协助设计人员评估时间同步算；

（3）本装置继承USB设备的体积小、便于携带、可靠性高，使用灵活而且成本低。

附图说明

图1是本实用新型的无线传感器网络时间同步测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型无线传感器网络时间同步测量装置工作的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例