【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)研究隨著位置監(jiān)測、無線通信、片上系統(tǒng)控制等技術(shù)應(yīng)用的大力發(fā)展逐漸進(jìn)入人們的視野。無線傳感器技術(shù)以其靈活性強(qiáng)、成本低廉、自組網(wǎng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)被研究單位及企業(yè)機(jī)構(gòu)等組織廣泛應(yīng)用于醫(yī)療救助、智能家居、礦震監(jiān)測、災(zāi)害救援等領(lǐng)域。WSNs定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合、場景感知等應(yīng)用中均需要較為準(zhǔn)確時間同步作為進(jìn)一步處理的前提,因此時間同步技術(shù)是眾多WSNs應(yīng)用技術(shù)的有效支撐之一。當(dāng)前時間同步算法多為集中式,同步精度受限于時鐘晶振頻率振動、無線通信信道較為復(fù)雜及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不定等因素,考慮在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境應(yīng)盡量保持算法簡單、分布式等動態(tài)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性的原則,本文選擇分布式時間同步算法作為快速實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)時間同步的方式。主要開展的工作如下:(1)本文在對WSNs時間同步技術(shù)及Gossip算法理論分析基礎(chǔ)上,針對WSNs時間同步算法快速、簡便、無需復(fù)雜路由的需求,研究并分析了基于BGA的時間同步算法。(2)針對大規(guī)模WSNs內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)目多、同步耗時久的問題,本文提出了一種基于RS-BGA的時間同步算法,算法在原來基于BGA的時間同步算法的基礎(chǔ)上,根據(jù)區(qū)域內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目,將區(qū)域動態(tài)分割為幾個子區(qū)域,不同子區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)行BGA時間同步算法,互不干擾。最后通過權(quán)值處理實(shí)現(xiàn)全局節(jié)點(diǎn)時間同步。仿真分析可知,該算法可以提高同步收斂速度,縮短區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時間共識花費(fèi)的時間且能耗較低。(3)針對WSNs中節(jié)點(diǎn)之間時間信息傳輸數(shù)據(jù)量較大的問題,本文提出了一種NA-BGA算法,在原有BGA算法一對多的基礎(chǔ)上,增加多對一及非線性機(jī)制。該算法提高了節(jié)點(diǎn)收斂速度,可收斂至節(jié)點(diǎn)初始狀態(tài)均值。壓縮感知技術(shù)可以有效地減少數(shù)據(jù)傳輸量,因此本文提出一種基于壓縮感知的NA-BGA時間同步算法,并對后續(xù)時間值采用最大似然估計方法。仿真分析表明,時間信號具備可稀疏性并能通過重構(gòu)算法有效重構(gòu),算法在減小數(shù)據(jù)傳輸量的同時提高了時間同步精度。本課題的研究解決了大規(guī)模WSNs內(nèi)節(jié)點(diǎn)時間同步復(fù)雜度高的問題,提高了時間同步收斂速度,使區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)更快實(shí)現(xiàn)時間共識。
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【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2485186