[发明专利]一种水下传感器网络时间同步方法

权利要求书

1.一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于，同步方法是基于多个节点的水下传感器网络实现的，所述节点为水下传感器，所述水下传感器网络包括处理器(101)、水声收发器(102)、换能器(103)、水听器(104)；所述处理器(101)电性连接水声收发器(102)；所谓处理器(101)电性连接当前位置及时间信息提供模块，所述水声收发器(102)电性连接换能器(103)、水听器(104)，所述换能器(103)、水听器(104)电性连接水声信道；

所述处理器(101)用于运行协议，同时用于接收获取的当前位置和时间信息，并将协议运行的日志、收发数据包的信息实时写入并进行一系列的计算分析处理；

所述水声收发器(102)用以将电信号发送给换能器(103)进行转换，从水听器(104)接收转换后的电信号；

所述换能器(103)将电能转换为声能，由电子振荡器产生电信号激发换能器(103)产生机械振动来推动水介质向水中发射声波；

所述水听器(104)负责将水声信号转换为电信号，即声能转换为电能，其在声波的激励下产生振动，从而将声信号转换为电信号；

所述同步方法为：在水下传感器网络中，待同步传感器节点可通过与邻居节点交换数据包的发送/接收钟面时刻，拟合各邻居节点钟面时间与自身钟面时间的线性回归式，不断迭代更新自身钟面时间参数，从而实现传感器节点间的时钟同步；具体包括如下步骤：

步骤1、初始化传感器网络中所有节点的钟面时间修正系数，同时将迭代计数器数值设置为0；

步骤2、每一个节点与周围的邻居节点进行通信，获取双方所有数据包的收发时间，通过比对对方的钟面时间，拟合周围所有邻居节点钟面时间与自身钟面时间的线性回归式进行参数估计，求取本地节点与邻居节点钟面时间之间的关系式系数；

步骤3、水下传感器网络中每一个节点根据步骤2求得的与邻居节点钟面时间的关系式系数进行钟面时间修正系数的参数更新，更新钟面时间；

步骤4、迭代计数器数值m加1，即m＝m+1，跳转至步骤2；

所述线性回归的计算方法如下：

设通信双方为节点i和节点j，并设第m次迭代时，节点i、j的本地钟面时间为T_i^(m)(t)和节点i估计节点j钟面时间与其本地钟面时间关系式为当节点i获取多于两个数据包的收发钟面时间后，利用线性回归可求得相对于T_i^(m)(t)的斜率以及相对于T_i^(m)(t)的纵截距同理节点j也可以求出双方对应的关系式的系数和

每次迭代中，每一个节点i与周围所有邻居节点都进行拟合线性回归式，求取所有的和

所述步骤3中每一个节点按照自身钟面时间参数和步骤2所求的关系式系数之间的关系，更新钟面时间参数，具体关系包含：其中|N_i|代表节点i的邻居节点的个数。

2.根据权利要求1所述的一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于：待同步传感器节点之间通过一系列携带发送/接受钟面时刻的数据包进行交互。

3.根据权利要求1所述的一种水下传感器网络时间同步方法，其特征在于：在建立水下传感器网络节点的钟面时间和不同形态的网络拓扑模型的情况下，各节点进行多次同步时间信息交互得到系统的观测量，利用一系列交互获得的系统的观测量，进行拟合，求得更新的钟面时间参数，从而实现待同步传感器节点的时钟漂移及偏差的估计值。