基于无线HART网络的时钟同步算法研究

无线HART是一种适用于过程自动化领域的TDMA无线通信网络,全网节点的时钟同步是通信安全、可靠、无冲突的前提。本文首先分析了无线HART通信协议以及IEEE STD 802.15.4标准,并在其基础上设计并实现适用于无线HART通信网络的时钟同步算法。     

基于Bootstrap采样粒子滤波的WirelessHART时间同步算法﹡

针对无线HART传感器网络时间同步精度较低、能耗过大等问题,提出了一种基于Bootstrap采样的粒子滤波时间同步算法。在未知网络延迟分布的情况下,为了减少观测次数,对发送端和接收端的时间戳观测值进行Bootstrap采样,采用混合粒子滤波算法,获得精确的时钟偏移,从而不仅降低了无线HART传感网络时间同步误差,而且使能耗减小。最后,实验表明,对于无线HART网状分层网络,当观测量达到10以上时,粒子滤波算法获得的时间偏差的均方误差约是最大似然估计算法的50%,而基于Bootstrap采样的粒子滤波算法获得的时间偏差的均方误差约是最大似然估计算法的35%,仿真的结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于最优时钟偏差的无线传感器网络同步算法

针对无线传感器网络固有的时钟偏移和时钟漂移问题,研究了不同的时间同步方法对同步精度的影响。以簇形网络结构时钟同步原理为依据提出最优时钟偏差算法,应用卡尔曼滤波方法,以最优化递归方式对成员节点的时钟偏差进行最小调整。与一般簇形同步算法进行比较发现,该算法不仅可以提高同步精度,还可以减少节点能耗。仿真结果也表明,该算法能准确地描述同步精度问题,是一种有效的时钟同步算法。     

无线传感器网络层次参考时间同步算法的研究

无线传感器在网络应用中要求节点间保持时间同步,但现存的经典时间同步算法,因节点的接收时间受时钟偏差和传输延迟的影响,其同步精度不高。为提高网络时间同步精度,均衡节点能耗,提出了一种改进的层次参考时间同步算法（Improved Hierarchy Referencing Time Synchronization,IHRTS）。该算法基于节点在层次结构中唯一物理位置的时间特性,采用贝叶斯估计对节点接收时间进行估算,缩小时间偏差的误差范围,获得比较精确的同步偏移量,从而改善时间同步精度;同时采用无线信道的广播特性与双向同步机制的同步思想,最小化了通信负载,均衡了节点能耗。通过仿真结果表明将贝叶斯估计方法应用到时间同步算法中,在均衡节点能量消耗同时有效地提高了网络同步精度。     

能量有效的无线传感器网络时间同步算法

针对无线传感器网络时间同步能耗问题,提出一种能量有效的时间同步算法。该算法结合了TPSN协议和RBS协议的特点,利用无线信道的广播特性,在两个参考节点广播域里的所有节点通过监听参考节点之间的数据包交换而达到同步。并提出一种同步节点选择方法,将该同步算法扩展到多跳网络。实验结果表明,该算法在保持同步精度的同时降低了能量消耗。     

基于虚拟时间戳的WSN时间同步算法

通过对无线传感器网络时间同步算法的研究,提出了一种基于虚拟时间戳的时间同步算法——VTSP算法。VTSP算法中,各节点维护自身的虚拟时间戳,父节点发送一个周期性的信标信号,子节点根据该信标信号进行时间同步调整和刷新操作,从而达到节点之间的同步性。数据通信往往是子节点与父节点之间的直接通信,因此只要同类子节点之间能够达到同步性就能够保证数据通信的稳定可靠。实验结果表明,VTSP算法具有良好的时间同步精度和数据通信效率。     

可变周期的无线传感器时间同步算法

时间同步技术是无线传感器网络应用中的一项关键技术.介绍了几种无线传感器网络的主流同步算法.通过对比,总结了各种算法的优点和限制条件.最后提出了可变周期的无线传感器时间同步算法,该算法利用改进的参考广播同步协议估计时间偏差和速率偏差,并通过估计出来的偏差值动态调整下次同步的周期,达到减少同步次数,节约能量的目的.     

基于无线短程网络的HART协议概述

首先介绍了无线短程网络的意义和特点,并在着重介绍无线HART的基本网络技术-时间同步Mesh协议TSMP特点的基础上,讲述了无线HART应用以及发展前景。     

低功耗无线传感器网络时间同步方法

综合考虑了无线传感器网络中时间同步过程中时间误差的来源,为了解决一般同步方法中普遍存在的信息开销量大的问题,提出了一种基于一次信息交换,通过簇头对各节点进行时间补偿来维持整个簇内节点同步的方法。该方法在簇头与各簇内节点进行一次成对同步之后,通过簇头对各节点时间偏差进行有效估计后进行补偿来维持同步时间精度。通过仿真实验,该方法在信息开销和同步精度上具有良好的性能。     

基于能量感知的工业无线网络时间同步协议

时间同步技术是工业无线网络的关键技术,节能和延长网络生存时间也是无线传感器网络研究领域的热点问题。该文综合考虑网络中节点的剩余能量和工业应用对时间同步精度的要求,通过优化传统的泛洪时间同步协议,提出了基于能量感知的、高可靠性工业无线网络时间同步协议。仿真分析表明,该文提出的时间同步协议,与传统协议相比,可以降低节点用于时间同步的能耗,延长网络生存时间。并且,该协议符合W IA-PA工业无线网络国家标准。     

基于冗余时钟源的工业无线网络时钟同步方法

所有设备的时钟同步是大规模工业无线网络系统的重要问题.为了提高同步精度,提出了通过基于TPSN算法的冗余主时钟同步偏差线性反馈算法,实现在多次同步过程的累积误差反馈补偿.理论分析与实验结果均表明,该算法对工业无线网络时钟同步精度的提高有明显作用.     

一种异构传感器网络时间同步的安全性研究

分布式时间同步技术是无线传感器网络（WSNs）应用中的一项重要支撑技术,保证时间同步的安全性至关重要。针对敌对异构网络环境,通过利用存储有高能量的高级传感器,提出了一种高效的异构WSNs时间同步安全方案。Tmote传感器节点实验表明：该方案比现有的同步方案更能有效提高同步精度,减少通信开销和抵御网络的多种攻击。     

一种低功耗无线传感器网络时间同步算法

间同步对无线传感器网络的应用至关重要,为提高同步精度,多数算法都以较多的消息交换或复杂的计算为代价来达到这一目的,因而能耗较大.为减少时间同步的消息交换开销,节约节点能量,提出了一种简单低功耗时间同步算法,该算法结合了单向广播同步机制和双向成对同步机制,有效利用网络中节点的广播信息,使网络中节点单跳广播域内只有一个下层节点与之进行双向成对同步,从而达到了减少消息开销和节约能量的目的.最后通过仿真验证了该算法的性能.     

移动式脉冲耦合振荡器实现动态WSN时间同步

针对无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）中移动式传感器的广泛应用,考虑到传统时间同步模型受运动方向、速度和通信距离等因素的限制,提出将移动式脉冲耦合振荡器（MPCOs）模型应用到二维动态的相互交互平面WSN当中,研究一种动态WSN的时间同步方法。为提高时间同步方法的收敛速度,分析传感器节点数、耦合强度、速度、通信半径对所提时间同步方法收敛速度的影响,得出收敛速度与传感器节点数、耦合强度、速度、通信半径成正比的结论。通过得到最优参数实现网络最优化使同步收敛时间最快,达到降低能耗和信息损耗。通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

多层动态分簇的WSN时间同步算法

无线传感器网络受多跳传输延迟和节点中的晶振准确度的影响,造成时间同步误差较大.为了减小同步误差,传统解决方法提高了同步算法的频率,这使得算法面临两个问题:①通信能耗较高;②精度与能耗之间的不平衡.针对以上问题,结合单向广播机制和双向成对机制,提出一种多层动态分簇的无线传感器网络时间同步算法.采用节点分层策略减少了同步通信开销;采用同步误差补偿机制降低了算法同步误差的影响,使用时钟补偿机制减少了传感器节点运行的累积误差.实验测试表明:在保证精度的前提下,本算法降低了同步次数,减少了同步通信开销,从而延长了网络的生命周期.     

基于运动预测与动态通信能量调整的移动WSN路由选择算法

针对移动无线传感器网络中,大量节点随机运动导致的网络拓扑结构复杂且拓扑变化频繁而引发的通信效率低、网络寿命下降等问题,在分析WSN节点通信模型的基础上,得到不同节点间存在优化能量转发节点的限定条件,确定了节点间本地通信转发的触发范围,提出了一种用于移动WSN的基于节点运动判断的路由选择算法NMEBRP,算法通过对邻居节...     

基于无线传感器网络及GPRS的水质监测系统设计

提出了一种基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的多参数远程实时水质监测系统;无线传感器网络以CC2430通信模块为核心,传感器节点采集到的数据经路由节点汇总至协调器节点,通过GPRS模块及时远传至监控中心,设计信号调理电路,将传感器电极输出的微弱电信号进行放大、滤波,采用时间同步机制实现网络节点的同步唤醒,大幅提高网络的稳定性;对系统进行了多天连续测试,通信距离为100m时,网络的平均丢包率低于1%,pH值、溶氧度的平均相对偏差低于1%;测试结果表明,系统具有灵活、实时性好、准确性高、稳定可靠等优点,具有很强的实用价值。     

医院无线网络信息节点安全性度量方法研究

为了提高医院无线网络信息节点安全性,确保医院无线网络通信的畅通,提出一种基于传感器量化融合跟踪检测的医院无线网络信息节点安全性度量方法。构建医院无线网络信息节点的自适应转发控制模型,采用节点剩余能量融合识别方法进行节点的自适应调度,在物联网环境下实现医院无线网络信息节点的优化定位部署,构建节点的路由探测协议,利用医院无线网络信息节点自身的存活度进行无线传感网络模式下的节点转发链路均衡处理,采用传感器量化融合跟踪测试方法实现医院无线网络信息节点的安全性度量。仿真测试结果表明,采用该方法进行医院无线网络信息节点安全性度量的准确性较高,节点的能量开销较小,提高了节点数据转发的准确率。