本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微機(jī)電系統(tǒng)、片上傳感器、無線通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步推動了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的興起。作為其支撐技術(shù)之一的時間同步機(jī)制也受到廣泛關(guān)注,成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法的不足,本論文在基于簇的多用戶網(wǎng)絡(luò)的可變精度時間同步算法設(shè)計(jì)、分布式一致時間同步的加速算法設(shè)計(jì)以及層次型一致性時間同步算法設(shè)計(jì)三方面開展了研究工作。 針對固定精度時間同步算法無法高能效地服務(wù)于多用戶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的問題,提出了一種輕量級的可變精度時間同步算法。首先通過對簇內(nèi)同步誤差進(jìn)行分解和建模得到了同步誤差與同步周期的近似正比例關(guān)系,以及使該比例關(guān)系成立的條件;然后設(shè)計(jì)了保證誤差-周期比例關(guān)系成立的基本時間同步算法,并在其基礎(chǔ)上加入自適應(yīng)同步周期調(diào)整機(jī)制以實(shí)現(xiàn)可變精度時間同步,其搜索到目標(biāo)同步周期的速度和準(zhǔn)確性都高于現(xiàn)有的自適應(yīng)時間同步算法。 平面型、分布式一致時間同步算法具有良好的魯棒性和可擴(kuò)展性,但是它收斂速度慢,不利于在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。通過將分布式一致時間同步的迭代過程映射到馬爾可夫域,分析了其在循環(huán)網(wǎng)和類均勻網(wǎng)中的收斂速度與節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)分布以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上提出了基于鄰居數(shù)分布調(diào)整的分布式一致時間同步加速算法,并討論了加速算法的鄰居數(shù)選擇策略以平衡算法的加速效果和節(jié)點(diǎn)通信功耗。 針對平面型、分布式一致時間同步算法通信開銷大的問題,提出了基于簇樹混合結(jié)構(gòu)和基于被動分簇的兩種層次型一致性時間同步算法,通過把節(jié)點(diǎn)劃分為多個簇,并以簇為單位進(jìn)行一致性同步,極大地降低了平面型、分布式一致時間同步算法的同步通信開銷。同時,被動分簇可以縮短一致性同步路由關(guān)鍵路徑的長度,有利于減小全網(wǎng)同步誤差和加速一致性同步的收斂,因此基于被動分簇的層次型一致性時間同步算法還獲得了優(yōu)于平面型、分布式一致時間同步算法的同步精度和收斂速度性能。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 時間同步 可變精度 一致性 分簇
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-22
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述10-14
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景10-11
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)11-13
• 1.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)13-14
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步14-18
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步需求14-15
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步的技術(shù)挑戰(zhàn)15-16
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步的性能指標(biāo)16
• 1.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文的研究目的18-19
• 1.4 論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)劃分19-22
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步相關(guān)理論和技術(shù)22-33
• 2.1 概述22
• 2.2 本地時間戳標(biāo)記22-25
• 2.2.1 消息傳輸延遲分析23-25
• 2.2.2 延遲不確定性的減小和排除技術(shù)25
• 2.3 同步消息交換25-27
• 2.4 參考時間估計(jì)27-32
• 2.4.1 時鐘模型27-28
• 2.4.2 參考時間轉(zhuǎn)換模型28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 輕量級可變精度時間同步算法33-52
• 3.1 概述33-34
• 3.2 網(wǎng)絡(luò)模型34
• 3.3 簇內(nèi)同步誤差建模和分析34-36
• 3.4 輕量級可變精度時間同步算法36-44
• 3.4.1 基本時間同步37-41
• 3.4.2 自適應(yīng)同步周期調(diào)整41-44
• 3.5 性能分析44-50
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)平臺和參數(shù)設(shè)置44-45
• 3.5.2 ATS算法的同步性能45-47
• 3.5.3 自適應(yīng)ATS算法的同步性能47-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 分布式一致時間同步的加速算法52-71
• 4.1 概述52-55
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)模型55-56
• 4.3 迭代更新模型56-57
• 4.4 收斂分析57-62
• 4.4.1 收斂性分析58
• 4.4.2 收斂速度分析58-62
• 4.5 加速算法設(shè)計(jì)62-66
• 4.5.1 算法描述63-65
• 4.5.2 有效加速鄰居比65-66
• 4.6 性能分析66-69
• 4.6.1 加速效果67-68
• 4.6.2 規(guī)則類均勻網(wǎng)的有效加速鄰居比68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-71
• 第5章 層次型一致性時間同步算法71-91
• 5.1 概述71
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)模型71-72
• 5.3 一致性時間同步模型72-74
• 5.4 基于簇樹混合結(jié)構(gòu)的AC-CTS算法74-79
• 5.4.1 拓?fù)浣㈦A段74-75
• 5.4.2 時間同步階段75-79
• 5.5 基于被動分簇的PC-CTS算法79-83
• 5.5.1 拓?fù)浣㈦A段79-81
• 5.5.2 時間同步階段81-83
• 5.6 性能分析83-90
• 5.6.1 同步誤差83-86
• 5.6.2 收斂速度86-87
• 5.6.3 同步通信開銷87-90
• 5.7 本章小結(jié)90-91
• 第6章 總結(jié)和展望91-94
• 6.1 本文的主要貢獻(xiàn)91-92
• 6.2 進(jìn)一步的研究工作92-94
• 參考文獻(xiàn)94-102
• 致謝102-104
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果104

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1 汪付強(qiáng);曾鵬;于海斌;;一種低開銷的雙向時間同步算法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2011年06期

2 居金娟;姚弘;成行潔;;一種基于分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步技術(shù)[J];南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

3 曹方;;構(gòu)筑全球無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J];上海信息化;2011年08期

4 李明濤;;基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在油田的應(yīng)用研究[J];信息系統(tǒng)工程;2011年08期

5 徐世武;王平;黃f^;施文灶;徐雄偉;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時間同步技術(shù)的綜述[J];微計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2011年05期

6 ;什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)[J];軟件;2010年09期

7 Iboun Taimiya Sylla;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò):一種低功耗、無線型應(yīng)用[J];今日電子;2011年09期

8 呂曉峰;;無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用分析[J];價(jià)值工程;2011年21期

9 黃理;張晉;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件組成綜述[J];電腦知識與技術(shù);2011年16期

10 馬新華;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[J];科技信息;2011年18期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭旭斌;葉長城;王憶文;李輝;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位系統(tǒng)[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

2 徐久強(qiáng);盧鎖;趙海;崔行兵;劉大鵬;;基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究[A];第八屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 駱吉安;柴利;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的滾動時域狀態(tài)估計(jì)方法[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 曹芳菲;何文麟;陳紅;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的Top-k監(jiān)測(英文)[A];第二十五屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（一）[C];2008年

5 龍昭華;李景中;蔣貴全;張林;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普適計(jì)算研究[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計(jì)算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

6 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一種能量高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)傳輸方法[A];中國自動化學(xué)會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

7 劉陽;楊曉春;王斌;于戈;李斌陽;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種基于歷史數(shù)據(jù)分組的感知查詢技術(shù)[A];第二十四屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（研究報(bào)告篇）[C];2007年

8 馬禮;唐長茂;;一種基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)[A];2010年第16屆全國信息存儲技術(shù)大會（IST2010）論文集[C];2010年

9 梁(韋華);于海斌;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議的研究現(xiàn)狀[A];中國儀器儀表學(xué)會第六屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

10 袁蕊;;基于礦井節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究[A];煤礦自動化與信息化——第20屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第2屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電獲新援[N];計(jì)算機(jī)世界;2004年

2 溫雅路;利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測能力[N];人民郵電;2008年

3 賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級咨詢師 王坤;國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究進(jìn)展[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2009年

4 本報(bào)記者 姚傳富;科學(xué)準(zhǔn)確地認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)[N];人民郵電;2009年

5 美國專利律師 譚文曄　薛之揚(yáng);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利分析[N];科技日報(bào);2010年

6 沈建苗　編譯;理智部署無線傳感網(wǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 卞 輯;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測平臺投入應(yīng)用[N];中國氣象報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 趙建國;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)改變未來世界[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào);2011年

9 羅清岳;讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)走入生活[N];電子資訊時報(bào);2007年

10 記者 陸成鋼　通訊員 尚曉天;以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)打造智能化城市[N];嘉興日報(bào);2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜宇;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 趙寶康;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 周彥;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于量化信息的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)與融合[D];上海交通大學(xué);2010年

4 谷雨;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)覆蓋的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 馬永波;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精確動態(tài)定位及其安全性問題研究[D];吉林大學(xué);2010年

6 羅丹彥;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效組建關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

7 畢嘉娜;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效安全路由協(xié)議研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

8 李哲濤;多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干算法研究[D];湖南大學(xué);2010年

9 李玉凱;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高能效可靠數(shù)據(jù)傳輸理論及應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

10 丁英強(qiáng);基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位和跟蹤算法研究[D];天津大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳喬;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法的研究與應(yīng)用[D];西安理工大學(xué);2010年

2 艾治雄;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低能耗時間同步算法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

3 李桂青;基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法研究[D];曲阜師范大學(xué);2011年

4 薛亮;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時間同步技術(shù)的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2010年

5 倪澤宇;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時間同步算法的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

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7 蔡殷;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的光強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2009年

8 黃衍璽;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

9 張濤;基于北斗系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位算法研究[D];東北大學(xué);2008年

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  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：346142