无线传感器网络的多跳时间同步优化算法

通过对无线传感器网络RBS时间同步算法（Reference Broadcast Synchronization,RBS）的研究,针对多跳全网的时间同步问题,提出基于环形网络拓扑的RBS环形算法（References Broadcast Bing Synchronization,RBRS）。该算法在RBS的基础上,采用广播分组和最小平方线性回归的方法实现全网时间同步。从同步误差和开销两方面对该算法和现有的RBS优化算法作理论比较。算法在众多算法中具有一定的优越性,适用于轻型、低功耗的无线传感器网络负载。使用matlab软件进行仿真,实验结果表明优化后的算法和初始算法相比误差累积小、同步开销显著减少,并且能够实现全网络的时间同步。     

无线传感器网络TPSN的优化算法

通过对无线传感器网络时钟同步算法TPSN(传感器网络时间同步协议)的研究,提出一种TPSN的优化算法;在TPSN算法时钟同步的过程中,由于节点时钟的不稳定性以及节点间消息交换延迟会引起同步误差,针对引起同步误差的这两个因素,基于已经存在的TPSN时钟同步算法,利用贝叶斯估计的先验和后验分布对TPSN算法进行优化,来达到减小同步误差的目的;使用NS2仿真软件进行的仿真实验显示优化后的算法比原算法的同步误差明显减小,同步精度显著提高.     

基于WIA-PA传感器网络的能量有效时间同步算法

WIA-PA协议是一种新型工业级无线传感器网络国际标准;当WIA-PA网络内节点数目增多时,传统的参考广播同步算法RBS以及改进型ERBS算法网络开销非常大;针对这一严峻的问题,提出了一种能量有效的局部最优时间同步算法;该算法对相邻的接收节点在多个参考广播消息的条件下求取平均相位偏差,然后对此平均相位偏差进行最大后验估计,最后根据此估计值调整本地时钟;仿真结果表明,所提时间同步算法在同步精度方面比RBS约提高168％,比ERBS约提高24％;同时,同步过程中的网络能耗也大大减少.     

基于分量解耦融合的无线传感网时钟同步算法

无线传感器网络(WSN)时间同步精度的提高通常以增加额外同步能耗为代价,针对时间同步的高精度与低能耗的权衡问题,提出一种基于分量解耦融合的时钟同步算法。该算法结合双向广播同步机制和节点间时钟的相关性,利用分量解耦融合思想计算被同步节点与基准节点间的时钟偏差,同时根据线性无偏最小方差准则估计各个分量加权参数的取值。仿真结果表明,该算法能够在不增加额外同步能耗的条件下,相比PBS、TPSN和RBS算法,20轮同步后同步精度分别提高4.52μs、13.8μs以及25.48μs。     

高精度低功耗无线传感器网络时间同步算法

通过对无线传感器网络参考广播同步（RBS）算法的研究,针对RBS多跳算法网络开销大和不能实现全网同步的问题,在基于环形网络拓扑的参考广播环形同步（RBRS）算法基础上,提出一种改进的RBRS （IRBRS）算法.该算法引入可变周期同步法：根据贝叶斯最大后验估计原理,估算出最大相位偏差来决定同步周期,从而减少节点同步次数,并且采用最小二乘线性回归法,周期性拟合时钟偏移.运用Matlab环境进行仿真,仿真结果表明：IRBRS算法同步精度显著提高,并且能量消耗显著减少,更有利于延长无线传感器网络的寿命.     

一种新的建立在簇结构上的同步点时间同步算法

鉴于目前时间同步算法多数基于分层结构,并且用包交换或复杂计算换取时间同步精度的提高,所以当传感器节点密集时,消息开销过多,功耗较大,同时由于信道争用严重,导致全网时间同步放慢等问题,本文提出基于簇结构的时间同步点同步算法.簇内同步采用改进的基于同步点的RBS方法,有效地减低了消息开销.当节点密度增加,全网同步时,分簇较分层方式有效地提高了信道利用率,缩短了信道争用时间.最后通过仿真实验验证了该算法的性能.     

基于分量解耦融合的无线传感网时钟同步算法

无线传感器网络(WSN)时间同步精度的提高通常以增加额外同步能耗为代价,针对时间同步的高精度与低能耗的权衡问题,提出一种基于分量解耦融合的时钟同步算法。该算法结合双向广播同步机制和节点间时钟的相关性,利用分量解耦融合思想计算被同步节点与基准节点间的时钟偏差,同时根据线性无偏最小方差准则估计各个分量加权参数的取值。仿真结果表明,该算法能够在不增加额外同步能耗的条件下,相比PBS、TPSN和RBS算法,20轮同步后同步精度分别提高4.52μs、13.8μs以及25.48μs。     

无线传感网络低累积误差多跳时钟同步

针对时钟分发过程中随机发送延迟所造成的误差累积进行了研究, 提出一种多跳时钟同步(multi-hop time synchronization, MTS)算法。该算法通过将同步应答与下一跳时钟同步相合并, 结合TPSN和RBS的优点, 消除了时钟同步信息在中间节点转发过程中引入的发送端随机时延误差, 并对接收端随机时延进行1/2的削弱。理论分析了算法协议模型的累积误差, 并在OMNeT++多节点仿真环境中验证和比较了其有效性。     

无线传感器网络中时间同步与测距协同算法

时间同步是传统测距的前提条件,也直接影响测距的精度.为消除测距对时间同步的前提限制和扩大测距的应用范围,提出了时间同步与节点测距混合算法.该算法结合了基于到达时间差的测距机制和网络时间协议中的时钟同步机制,通过逆推时间非同步情况下相互测距的意义,不仅能实现时间同步,还可以实现相对测距甚至绝对测距.理论分析和仿真实验表明该算法较RBS和TPSN在鲁棒性、同步精度和消息交换量方面有较好的效果.     

矿井电网故障检测WSNs分层时间同步算法

结合经典时间同步算法TPSN、RBS的优点,提出了一种能量有效且满足一定精度要求的同步算法RBTP。该算法利用无线通信的广播特性并采用最大似然估计和最小二乘法计算时钟偏移和频偏,进而对时钟进行补偿。仿真结果表明,与TPSN和RBS算法相比,RBTP算法明显减少了节点的能量消耗,提高了同步精度,能够满足井下电网故障定位系统对时间同步的需求。