[发明专利]一种应用于无线传感网的无误差累积的时钟同步系统

权利要求书

1.一种应用于无线传感网的无误差累积的时钟同步系统，其特征在于：包括时钟同步算法和智能体设备，所述智能体设备是所述时钟同步算法运行的载体，所述时钟同步算法运行于所述智能体设备中；

所述时钟同步算法包括：

相对斜率估计算法，根据数据包的时间戳计算智能体设备本地时钟之间的相对斜率量，并对其进行低通滤波处理；

斜率补偿算法，计算所述智能体设备的本地时钟所需的斜率补偿量；

相位补偿算法，计算所述智能体设备的虚拟时钟所需的相位补偿量；

时延补偿算法，根据反馈的相位补偿量斜率信息计算时延补偿量；

虚拟时钟产生算法，把所述智能体设备的本地时钟转换成虚拟时钟；

所述智能体设备包括：

数据收发模块，该模块是发送和接收数据包的执行机构，所述智能体设备之间通过这一模块建立通信连接；

收发时间戳标记模块，标记所述数据收发模块发送和接收数据包时所对应的本地时钟；

内核控制模块，控制数据收发模块的发送和接收，协同所述收发时间戳标记模块完成接收时间戳的标记，解析接收的数据包并完成数据的处理；

算法计算模块，在所述智能体设备的硬件芯片中，编程计算所述时钟同步算法的各中间变量，这个模块与时钟同步算法对应；

同步授时模块，计算和预测每次系统时钟上升沿到来时的虚拟时钟，并根据得到的虚拟时钟产生同步秒脉冲和同步虚拟时间，以完成同步授时。

2.根据权利要求1所述的一种应用于无线传感网的无误差累积的时钟同步系统，其特征在于：所述时钟同步算法中的相对斜率估计算法具体为：智能体设备以伪周期形式广播自己的数据包，以智能体设备j和智能体设备i为例，当智能体设备j接收到邻居智能体设备i发送的数据包后，按照如下公式计算智能体设备j的相对斜率量

1)如果及τ_j(l_id)-τ_j(0_id)-g_ji＞0，

2)其它情况

其中g_ji及h_j是可人为取值的正常量，g_ji≥M_jiα_j，M_ji表示智能体设备i发送数据包到智能体设备j的传输时延的上确界，α_j表示智能体设备j的本地时钟的斜率，h_j0，l表示智能体设备i所发数据包的序号，τ_i(l_i)和τ_i(0_i)分别表示智能体设备i第l次和初次发送数据包时所标记的发送时间戳，τ_j(l_id)和τ_j(0_id)分别表示智能体设备j接收到智能体设备i发送的第l次和初次数据包时所记录的接收时间戳；

为降低测量噪声的影响，当智能体设备j在计算得到相对斜率量之后，按如下公式对其进行低通滤波处理，

其中增益ρ_e为常数，ρ_e∈(0,1)，η_ij(l)为相对斜率低通滤波后的量，η_ij(0)＝1，为η_ij(l)的倒数，为的倒数。

3.根据权利要求2所述的一种应用于无线传感网的无误差累积的时钟同步系统，其特征在于：所述数据包包括斜率补偿量、相位补偿量和发送时间戳；所述智能体设备一次发送数据包的内容包括上述三个量，或者从上述三个量中选取一部分量。

4.根据权利要求2所述的一种应用于无线传感网的无误差累积的时钟同步系统，其特征在于：所述时钟同步算法中的斜率补偿算法具体为：当智能体设备j对相对斜率量完成低通滤波处理后，按照如下公式计算斜率补偿量

其中为η_ij(l)的倒数，增益ρ_α为常数，ρ_α∈(0,1)，k为智能体设备j数据更新的次数，k≥l；对于所述智能体设备j，在所述斜率补偿算法、所述相位补偿算法和所述时延补偿算法中，计数器k均一样。