[发明专利]一种基于动态路径和变周期的无线传感器网络同步方法

摘要

本发明公开了一种基于动态路径和变周期的无线传感器网络同步方法，包括分簇、簇头节点同步、簇内节点同步和网络扩展等步骤，利用分簇的拓扑结构，从整体上减少节点的最大跳数，提高节点精度；簇间多跳时，采用动态路径机制，选择跳数小、时钟频率稳定的邻居簇头节点作为参考节点，有效抑制了同步误差的累积；在簇内同步阶段，协议采用变周期的机制，能够消除时钟频率变化对同步精度带来的影响，并且能够在保证精度情况下节省能量。本发明参考节点选取等待时间、网络容许最大同步误差值、同步周期界限值等可根据实际应用中对同步精度、能耗以及收敛性等要求进行调整，以便适应不同应用场景下的需求。

主权项

1.一种基于动态路径和变周期的无线传感器网络同步方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：分簇；根节点首先发送分簇数据包，节点按照自己的地理位置确定自己的所属的簇，簇内节点相互交换信息，所述信息为剩余能量和节点ID号，选举剩余能量最大的节点为簇头节点，簇头节点广播信息进行声明，直到所有的节点加入簇型结构，分簇完成；步骤S2：簇头节点同步；根节点发送同步数据包，簇头节点监听邻居簇头节点发来的同步包，收到第一个数据包后，如果是时间同步数据包，则设置定时器开始参考节点优选过程，在定时器到时之前，节点持续接收其他同步数据包到来，比较收到的数据包的性能参数STD，最终选取最优时间性能的节点为同步参考节点，然后利用双向同步消息交换与参考节点进行同步；步骤S3：簇内节点同步；簇头节点广播同步消息，簇内节点根据收到的同步包计算相偏、频偏和频偏变化率，并把频偏变化率反馈给簇头节点，簇头节点只保留最大的频偏变化率，根据给定的最大同步误差边界值得到下一次同步间隔；步骤S4：网络扩展；当有新的节点加入到已经运行的网络中时，发送请求包加入最近的簇接收同步消息；当有节点失效时，失效节点为簇内节点对网络没有什么影响，失效节点为簇头节点时，需要在区域内重新选举簇头节点，下一跳的簇头节点可以在接收到的同步信息中筛选其他性能好的同步簇头节点作为参考节点。