[发明专利]基于TPSN和TSync的家电网络时间同步方法

权利要求书

1.一种基于TPSN和TSync的家电网络时间同步方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、确立根节点：在智能家电增设一个GPS信号接收器，并以此智能家电节点作为时间同步的根节点，设定无线传感网络中有N个节点，获取所有节点的时间，GPS时间T_G，网络服务器时间T_S，本地根节点时间T_B，并确立或者更新根节点；

S2、确定源时间：

设定源时间从(T_G,T_B,T_S)三者中获取；

当T_G有效，则T_G优先级最高，作为源时间；

当T_G无效，T_S有效，则T_S优先级仅次于T_G，作为源时间；

当T_G无效，T_S无效，则选择T_B作为源时间；

S3、选择同步方式：

采用连续同步和按需同步互补方式进行同步；

连续同步采用TSync算法进行时间同步，设置为规定时间内同步一次；

按需同步采用TPSN算法进行时间同步，根据用户自由选择进行时间同步；

步骤S2中GPS时间T_G的有效性判定具体包括以下步骤：

—比较T_G与T_B和T_S之间的误差，取值最大的{abs(T_G-T_S),abs(T_G-T_B)}_max，当最大误差时间大于10min，则认定GPS接收器出现故障，进而判定GPS时间T_G无效；

—当时间服务器出现故障或者网络中断，则判断abs(T_G-T_B)是否大于10min,当abs(T_G-T_B)大于10min，则认为GPS接收器出现故障，进而判定GPS时间T_G无效；

—对最近30min时间的GPS接收到的时间值进行五次差值运算，{T₁,T₂,T₃,T₄……T_max}，其中max相当于30min时间内获取的所有时间点数目，如果GPS信号没有一点时间缺失的话max＝1800，实际以存储的时间数据为准，进行第一次差值运算，获取{T₁₁,T₁₂,T₁₃,T_1i……T_1(max-1)}，其中T_1i＝T_i+1-T_i，i＝(1,2,3,4……max-1)；

进行第二次差值运算，{T₂₁,T₂₂,T₂₃,T_2i……T_2(max-2)}，其中T_2i＝T_1i+1-T_1i，i＝(1,2,3,4……max-2)；

以此类推，第k次差值运算，{T_k1,T_k2,T_k3,T_ki……T_k(max-k)}，其中T_ki＝T_(k-1)i+1-T_(k-1)i，i＝(1,2,3,4……max-k)；

进行到第五次差值所得到的结果{T₅₁,T₅₂,T₅₃,T_5i……T_5(max-5)}_max如果小于1s则认为GPS信号获取的时间T_G有效，否则放弃GPS时间T_G作为时间源；

步骤S2中网络服务器时间T_S的有效性判定：

当断网情况下，端口网络时间无法获得，则网络服务器时间T_S设置为0，T_S无效；

当联网情况下，基于NTP服务地址获取网络时间，

无线网络内部时间确定，

网络层次的发现与建立，具体包括以下步骤：

S21、根节点设置自己的层次号为1；

S22、根节点广播一个信息包，包含根节点的ID以及层次号；

S23、当通信范围内的节点收到信息包，将自己的层次级别设置为信息包中层次号加1；

S24、接收节点广播新的包含自己的ID和层次号的信息包，接收到的节点以同样的方式设置自己的层次号；

S25、重复步骤S24，直到整个网络中的节点都建立自己的层级级别，其中已有层次号的节点再次接收到广播的信息包时，做忽略处理；

S26、假设最后建立的层次为k层，{1,2,3……k}层的节点个数为{n₁,n₂,n₃,……n_k}，总节点个数为N，则计算每一层的概率设置为{p₁,p₂,p₃,……p_k}分别为

S27、根据不同的概率来计算内部节点时间的期望值，每一层选取一个节点，获取它们的时间分别为{T_1i,T_2i,T_3i……T_ki}，此时间下标中{1i≤n₁,2i≤n₂,3i≤n₃,……ki≤n_k}，计算时间期望

S27、无线网络中N个节点的内部时钟{T₁,T₂,T₃……T_N}与时间期望E_T进行差值计算，误差最小的时间{abs(T₁-E_T),abs(T₂-E_T),abs(T₃-E_T),……abs(T_N-E_T)}_min作为无线网络内部时钟的源时间。