發(fā)布時(shí)間：2021-04-18 13:43

　　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中,很多應(yīng)用都依賴于節(jié)點(diǎn)間的時(shí)鐘同步。針對(duì)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘偏移率導(dǎo)致的時(shí)鐘不同步的問(wèn)題,提出了一種基于卡爾曼濾波的TPSN時(shí)鐘同步算法。該算法利用卡爾曼濾波算法對(duì)TPSN時(shí)鐘同步協(xié)議中的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘偏移率進(jìn)行估計(jì),使用該估計(jì)值對(duì)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘進(jìn)行修正。該算法可有效消除時(shí)鐘偏差的測(cè)量噪聲、補(bǔ)償時(shí)鐘偏差,使得節(jié)點(diǎn)得到更精確的時(shí)鐘同步。仿真結(jié)果表明,較傳統(tǒng)的TPSN時(shí)鐘同步算法,所提算法的時(shí)鐘同步精度更高,性能更好。 

【文章來(lái)源】：電子測(cè)量技術(shù). 2020,43(18)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

TPSN時(shí)鐘同步算法原理

首先進(jìn)行基于卡爾曼濾波的TPSN時(shí)鐘同步算法可行性與優(yōu)越性的驗(yàn)證仿真。主從時(shí)鐘的工作頻率設(shè)置為50 MHz,同步周期為1 s。分別在無(wú)時(shí)鐘同步、使用傳統(tǒng)TPSN時(shí)鐘同步算法和使用本文算法3種情況下,觀察時(shí)間同步誤差,如圖2所示。圖2中,未經(jīng)時(shí)鐘同步算法的主從節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘誤差大致在10.2 μs;經(jīng)過(guò)了傳統(tǒng)的TPSN時(shí)鐘同步算法調(diào)整之后,同步節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘誤差被降到5.8 μs左右;而引入本文提出的基于卡爾曼濾波的TPSN時(shí)鐘同步算法后,經(jīng)過(guò)多次對(duì)時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘偏移率的觀測(cè)值進(jìn)行迭代補(bǔ)償和修正,兩者之間的時(shí)鐘誤差之間被降到4 μs以下,由此可好基于卡爾曼濾波的TPSNS時(shí)鐘同步算法在降低時(shí)鐘誤差方面的優(yōu)越性。

接著進(jìn)行時(shí)鐘同步誤差和同步周期之間關(guān)系的仿真實(shí)驗(yàn)。時(shí)鐘誤差是由時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘偏移率在時(shí)間上積累造成的,因此,同步周期越長(zhǎng),時(shí)鐘誤差就越大。設(shè)置同步周期從1～10 s變化,在每個(gè)時(shí)鐘同步周期下,分別使用傳統(tǒng)TPSN時(shí)鐘同步算法和本文提出的算法進(jìn)行時(shí)鐘同步,得到時(shí)鐘同步誤差和同步周期之間的關(guān)系,如圖3所示。由圖3可看出,隨著時(shí)鐘同步周期的增大,主從時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差會(huì)逐漸的增大,并且經(jīng)基于卡爾曼濾波的TPSN時(shí)鐘同步算法調(diào)整后的時(shí)鐘誤差明顯低于經(jīng)傳統(tǒng)的TPSN時(shí)鐘同步算法調(diào)整后的時(shí)鐘誤差。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于編碼的洪泛時(shí)間同步協(xié)議的研究[J]. 黃剛,陳為剛.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2019(11)
[2]時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)分布式時(shí)鐘同步一致性研究[J]. 湯雪乾,李峭.  電子測(cè)量技術(shù). 2019(21)
[3]自適應(yīng)溫度補(bǔ)償無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步方法[J]. 孫宇嘉,于紀(jì)言,王曉鳴.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2019(01)
[4]高精度時(shí)鐘同步系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)策略[J]. 王延年,宋小偉.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2018(03)
[5]基于卡爾曼濾波估計(jì)的一致性時(shí)鐘同步算法[J]. 游路瑤,黃慶卿,段斯靜.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2017(08)
[6]無(wú)線傳感網(wǎng)時(shí)間同步技術(shù)綜述[J]. 龐泳,李盛,鞏慶超.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2016(12)
[7]自適應(yīng)梯度下降觀測(cè)矩陣優(yōu)化算法[J]. 蔣伊琳,佟岐,張榮兵,王海艷,汲清波.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2017(07)
[8]基于信息融合的分布式時(shí)間同步算法[J]. 唐波,吳爽爽,彭力,孫超.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2016(06)
[9]一種多跳無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步方法[J]. 鄧雪峰,孫瑞志,聶娟,張永瀚.  太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[10]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)TPSN-RBS聯(lián)合時(shí)間同步算法[J]. 姜帆,鄭霖.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(01)



本文編號(hào)：3145574