无线传感器网络高精度硬件时钟同步方法

为实现无线传感器网络高精度的时间同步功能,提出一种基于Zigbee技术的硬件时钟同步方法。采用跨层思想提取接收信号强度指示值信号作为同步触发信号,设计复杂可编程逻辑器件的硬件电路时钟模块实现计时,并配合软件算法完成整个网络的时间同步,在保证低能耗和复杂度的基础上,提高时间同步精度。对同步精度进行理论研究和测试分析,结果表明,该方法可使系统节点间达到10μs级的时钟同步精度,满足多数无线传感器网络要求。     

基于GPS与无线电的时间同步系统设计

在水中漂浮式传感器阵列铡试系统中,为了对被测对象进行准确的测试,多传感器数据融合非常重要,而时间同步是实现多传感器数据融合的必备条件之一;为了提高时间同步精度,利用单片机Atmega162和Xilinx公司的Coolrunner2系列的CPLDXC2C256作为控制核心,RSB-4H模块接收GPS信号,NRF905进行无线数据收发,通过软件、硬件设计,开发出基于GPS和无线电的时间同步系统;实验结果表明,各传感器节点之间的事件同步触发误差达到了微秒级,并具有很高的可靠性,可以广泛使用.     

移动无线传感器网络基于扩散的时钟同步

研究了移动无线传感器网络中基于扩散的时钟同步方法,针对当前移动无线传感器网络时钟同步速度较慢 的问题,对影响时钟同步性能的要素进行了分析,并做出了两点改进以提高同步速度。通过仿真的方法,说明移动无 线传感器网络的同步运算轮次、网络节点数目、节点通信范围和运动速度都对同步速度有影响,通过改变节点参与同 步运算的概率可以在不增加总计算量的同时提高同步速度。仿真结果证明,与其他同步方法相比,基于扩散的时钟同 步可以充分利用移动无线传感器网络中节点移动的特性,并且改进方法可以进一步提高网络的同步速度。     

一种超低功耗无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中,节点间精确地同步和超低的休眠功耗能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此,提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议:允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置,在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗,在工作时采用外部晶振以保证射频性能,同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题,提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802.15.4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试,结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制,低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点上能够极大地减少休眠功耗并显著地节约同步的时间,从而大大延长节点寿命。     

无线传感器网络中同步补偿机制的研究与应用

在由事件触发、部分节点同步的无线传感器网络应用中,传统时间同步算法周期性全网同步存在不必要的能耗问题。通过分析现有的时间同步机制,提出一种基于事件触发的时间同步补偿算法,该算法通过分别统计出沿途的累计处理时延并补偿传输延时的方式实现部分节点同步。实验结果表明,在兴趣节点数量较少和事件发生频率较低的情况下该算法具有良好的同步效果和节能性。     

爆炸场地面压力测试的Wi-Fi无线传感器网络实现

针对爆炸场地面动态压力测试,研究了基于Wi-Fi技术的无线传感器网络。设计了基于事件触发的地面测试无线传感器节点,分布式节点在系统监控和数据传输时自动连入网络,可降低功耗。通过定向微带天线和增益放大器改善地面效应对天线性能的影响,实现远距离的无线通信。爆炸现场试验结果表明:此无线传感器网络实现了2 Msps信号采集、16 Mbyte单节点数据存储,1 Mbps无线通信速率和300 m的网络覆盖。     

无线传感器网络时钟同步的研究

在无线传感器网络中,时钟同步是十分必要的．有限的电池能量,存储以及带宽限制等传感器固有的特性的存在,导致传统的时钟同步算法不适合无线传感器网络．本文阐述了时钟同步问题和时钟同步的必要性,介绍了一些传感器网络的时钟同步算法,并深入研究了在考虑节点移动的情况下,利用节点的移动来传递时钟信息的思想,模拟证明我们的算法性能良好。     

无线传感器网络时间同步综述

无线传感器在网络应用时要求传感器节点保持时间同步,但传统的时间同步方法并不适用于无线传感器网络。为此,指出设计时间同步协议所面临的问题,对现有无线传感器网络时间同步算法进行总结,分析典型算法对时钟偏差和时钟漂移的处理,并给出进一步的研究方向。     

无线传感器网络时间同步综述

时间同步是无线传感器网络技术研究的一个新热点,很多无线传感器网络应用都要求传感器节点的时钟保持同步;由于无线传感器网络自身的特点,它在同步范围、能量消耗以及同步精度上都有特殊的要求,这使传统的时间同步方法并不适合无线传感器网络,对目前典型的无线传感器网络时间同步算法进行了论述,并指出了进一步的研究方向。     

一种基于时分多址原理的新型无线采集网络

根据时分多址原理设计了一个用于小范围、大容量、低成本、低功耗等应用场景的无线采集网络.该网络通过主节点的广播信号进行全网校时,并由该广播信号触发数据的采集流程.每个节点设备在各自的通信时段内进行数据传输,互不干扰.节点设备通过自身的RX8025T实时时钟芯片在全温区进行时钟校正,保证节点设备时钟在不同温度下的时钟精度.     

基于局域网的混合总线ATS研究与设计

针对武器装备试验测试设备的现状和新型武器装备试验测试的需要,研究了网络化测试技术与混合总线测试技术在靶场中的应用;重点对基于局域网的混合总线ATS构建过程中涉及的测试设备组网、时钟同步等关键技术进行了研究,提出了基于LAN的混合总线ATS设计方案;系统基于局域网和混合总线技术进行设计,整合了GPIB、VXI和PXI总线测试仪器/设备功能;采用GPS时钟和LXT触发总线触发相结合的方法,实现了同步方式的灵活选择;具有灵活性强、构建成本低等特点,满足了多型武器装备试验测试的需要.     

基于PC104总线技术和EVC软件平台的分布式测试系统开发

介绍了一种应用于万吨编组列车综合试验的分布式测试系统,主要包括:采用PC104总线技术的嵌入式微型计算机技术,基于GPS卫星信号的时钟同步技术,基于GPRS无线通讯网络的数据传输技术,蓄电池和传感器工作状态的自我谤断技术.     

基于时钟相位补偿的同步触发信号产生技术

触发信号时间抖动和延时调节分辨率是同步系统的重要参数,提出一种同步触发信号产生技术,通过测量基准触发信号与系统时钟信号间的相位差,对系统时钟相位进行补偿,减小同步触发信号与基准触发信号间的时间抖动,同时利用计数器结合可编程数字延时方案,提高同步触发信号延时调节分辨率,实现了20通道的同步触发信号输出。实验结果表明,输出的同步触发信号与输入的基准触发信号的时间抖动峰峰值小于500ps,延时调节分辨率达到250ps,满足需要精密时序控制的系统对同步触发信号的要求。     

分布式无线地震数据采集同步技术研究

针对目前分布式无线地震数据采集中由于采集节点增多、无线传输延时等因素导致的各采集节点间数据采集同步精度不高的问题,研究并设计了一种针对分布式无线数据同步采集中各个节点同步授时以及对采集数据包进行精确时间标记的方案。采用GPS(Global Positioning System)授时技术对各个采集节点时钟进行授时,同时利用GPS精准的秒脉冲对本地压控晶振器频率误差进行实时修正。采用在地震采集数据包中加入精确的时间戳信息的方法,保证了各个节点间同步误差限制在0.1ms以内。即使在GPS失效的情况下,压控晶振器和计数器联合作用仍可保证各节点同步采集稳定工作6小时。     

低真空管道磁浮系统环境测试与数据处理

针对低真空管道磁浮交通运输试验台搭建了数据采集系统,采用了GPS信号授时与IEEE1588以太网时钟同步的方式实现了分布式数据采集系统的时钟同步网络;对试验台的多传感器进行了低真空和电磁场环境的影响测试,发现低真空环境下激光位移传感器产生了测量值减小的现象;同时以激光位移传感器为例,对比低真空环境下不同数据降噪方法对添加了不同信噪比的高斯噪声进行滤波处理,得出了不同信噪比下不同降噪方法的处理效果,以此为依据在工程实际情况选出最合适的降噪方法来得到更好的降噪效果;最后采用了基于不同降噪方法差值的数据异常值处理方法,与普通的区间估计异常值处理方法对比,从跳点去除效果和总去除个数证明了基于小波降噪的差值处理法对异常值处理的有效性,满足了实际工程的需要。     

GPS时钟同步在水下定位系统中的应用

由于对海上搜救快速性的要求日渐提高,研制水下失事声信标快速定位系统。本文介绍了GPS高精度时钟在定位系统中的应用,包括对无线通信链路的同步和水声信号时间测量的同步。详细介绍了GPS时钟同步在Windows和DSP两种不同平台上的具体实现方法。     

Fault-tolerant cluster-wise clock synchronization for wireless sensor networks

Wireless sensor networks have received a lot of attention recently due to their wide applications, such as target tracking, environment monitoring, and scientific exploration in dangerous environments. It is usually necessary to have a cluster of sensor nodes share a common view of a local clock time, so that all these nodes can coordinate in some important applications, such as time slotted MAC protocols, power-saving protocols with sleep/listen modes, etc. However, all the clock synchronization techniques proposed for sensor networks assume benign environments; they cannot survive malicious attacks in hostile environments. Fault-tolerant clock synchronization techniques are potential candidates to address this problem. However, existing approaches are all resource consuming and suffer from message collisions in most of cases. This paper presents a novel fault-tolerant clock synchronization scheme for clusters of nodes in sensor networks, where the nodes in each cluster can communicate through broadcast. The proposed scheme guarantees an upper bound of clock difference between any nonfaulty nodes in a cluster, provided that the malicious nodes are no more than one third of the cluster. Unlike the traditional fault-tolerant clock synchronization approaches, the proposed technique does not introduce collisions between synchronization messages, nor does it require costly digital signatures.     

一种无线传感网中微秒级时钟同步设计

基于IEEE 1588时钟同步原理的思想,提出了一种星形无线传感网中各节点的时钟同步方法,具体介绍了两节点间同步过程的实现原理,分析了影响同步精度的关键因素,在此基础上设计了一种以物理层时间戳标记为关键技术的实现方式。利用FPGA和无线模块nRF24L01构建了系统的测试平台,通过对测试结果的分析得出时钟同步精度可以达到1 μs,总体设计简单并具有较高的实用价值。     

Low-complexity time synchronization for energy-constrained wireless sensor networks: Dual-Clock delayed-message approach

Due to the ability of sensor nodes to collaborate, time synchronization is essential for many sensor network operations. With the aid of hardware capabilities, this work presents a novel time synchronization method, which employs a dual-clock delayed-message approach, for energy-constrained wireless sensor networks (WSNs). To conserve WSN energy, this study adopts the flooding time synchronization scheme based on one-way timing messages. Via the proposed approach, the maximum-likelihood (ML) estimation of time parameters, such as clock skew and clock offset, can be obtained for time synchronization. Additionally, with the proposed scheme, the clock skew and offset estimation problem will be transformed into a problem independent of random delay and propagation delay. The ML estimation of link propagation delay, which can be used for localization systems in the proposed scenario, is also obtained. In addition to good performance, the proposed method has low complexity.