[发明专利]一种按需分层无线传感器网络时间同步方法

摘要

一种按需分层无线传感器网络时间同步方法，属于无线传感器网络时间同步方法。分层时间同步方法包括：根据不同的网络层次和网络结构分层应用不同的时间同步方法，在节点内部建立缓存区，缓存样本数据；设定窗口长度参数，并对在窗口内的样本进行最大似然估计，得出时钟偏差和链路延迟均值；分层时间同步方法分为三个阶段，一是层次发现阶段，在该阶段建立无线传感器网络节点的层次结构，及设定算法标志位；二是算法决定阶段，根据算法标志位决定所使用的算法并设立相应的缓冲区；三是时间同步阶段，按照不同层次使用不同的时间同步算法以进行全网内的节点时钟的同步。优点：提高了时间同步的精度；降低了能量消耗；增加了灵活性和可扩展性。

主权项

1.一种按需分层无线传感器网络时间同步方法，其特征在于：分层时间同步方法包括：根据不同的网络层次和网络结构分层应用不同的时间同步方法，在节点内部建立缓存区，缓存样本数据；设定窗口长度参数，并对在窗口内的样本进行最大似然估计，得出时钟偏差和链路延迟均值；分层时间同步方法分为三个阶段，分别为层次发现阶段、算法决定阶段、时间同步阶段；所述的层次发现阶段，需要在所有节点中记录一个算法标志位，仅能取值0或1；所述的标志位的设定方法：根据无线传感器网络应用环境、拓扑结构及同步要求进行更改；在无线传感器网络的中，当网关节点和簇首节点间保持较高精度，对底层网络同步精度要求不高时，终端节点设置算法标志位为1以使用I-RBS算法，主干网络中设置算法标志位为0以使用MLE-TPSN算法；当在局部范围内保持很高精度，在主干网络要求精度不高时，设定终端节点算法标志位为0以使用MLE-TPSN算法，设定网关节点和簇首节点的算法标志位为1以使用I-RBS算法；所述的算法决定阶段，根据标志位设定所需使用的算法；相邻两层节点只要有一层节点为1则使用I-RBS算法；均不为1则采用MLE-TPSN算法，且在使用MLE-TPSN的层次运用下式计算结果：ΦMLE=d^MLEφ^MLEλ^MLE=12M(1)+N(1)M(1)-N(1)M-+N--(M(1)+N(1))---(1)]]>其中，T_1,k、T_2,k、T_3,k、T_4,k为时间戳，M_k＝T_2,k-T_1,k，N_k＝T_4,k-T_3,k，M₍₁₎＝min_1≤i≤nM_(i)，N₍₁₎＝min_1≤i≤nN_(i)，和分别是数据和的样本均值；d为固定部分延迟，X_k'、Y_k'为可变部分延迟，且其分布均为均值为λ的指数分布，φ是节点间的时钟偏移，计算出结果后，由下层节点根据计算参数向上层节点同步；在使用I-RBS的层次运用下式计算结果：需调整值=（T'_1,k-T'_2,k）+（T'_4,k-T'_2,k）   （2）其中，T'_1,k、T'_2,k、T'_3,k和T'_4,k均为时间戳；或者，所述方法的相邻两层只要有一层节点为0则使用I-RBS算法，均不为0则采用MLE-TPSN算法；所述的时间同步阶段，根据一定样本量估计出时间同步时的参数，以便下层节点向上层节点同步。