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专利号: 2012105085238
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-07-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤A:中心节点初始化后,向全网终端节点广播接收自标准源设备的标准源秒脉冲时间信息;终端节点初始化后,接收标准源秒脉冲时间信息;

然后中心节点和终端节点分别执行如下步骤B及步骤C:

步骤B:中心节点标准源秒脉冲预测自校准以更新标准源脉冲时间,并应答终端节点的请求将更新后的标准源脉冲时间向全网终端节点广播;

步骤C:终端节点依次自唤醒预测同步校准。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,步骤B包括如下步骤:步骤B1、当设定的中心节点自校准时间间隔周期已经达到,对当前状态下的中心节点的温度进行测量;

步骤B2、根据温度预测计算时间间隔周期模型,计算出中心节点累积时间偏差tcen,中心节点累积时间偏差tcen的计算方式为:其中,x1,...xk分别为前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内测量的温度,f(x1),...,f(xk)分别为前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内晶体振荡器的频率偏差,Δtcen为一个中心节点自校准时间间隔周期t0cen内的中心节点时间偏差;

步骤B3、判断前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内的中心节点累积时间误差tcen是否在允许的误差范围之内,若超过误差允许范围,则接收标准源秒脉冲时间信息并且中心节点累积时间偏差tcen进行清零;

步骤B4、中心节点在接收到标准源脉冲时间信息后,对自身实时时钟进行一次自校准。

3.根据权利要求1或2所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,步骤C包括如下步骤:步骤C1:当设定的终端节点工作时间间隔周期已经达到,对当前状态下的终端节点的温度进行测量;

步骤C2:根据温度预测计算时间间隔周期模型,计算出终端节点累积时间偏差tter, 终端节点累积时间偏差tter的计算公式为:式中x1′,...xk′分别为前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内测量的温度,f(x1′),...,f(xk′)分别为前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内晶体振荡器的频率偏差,Δtter为一个自唤醒工作时间间隔周期t0ter内的终端节点时间偏差;

步骤C3:判断前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内的累积时间误差tter是否在允许的误差范围之内;

若超过误差允许范围,终端节点经预测计算需要进行时钟校准同步时,在向中心节点发送数据时发送带有需要进行时间校准的时间请求信息;

否则,终端节点经预测计算后仅向中心节点发送测量数据。

4.根据权利要求3所述的无线传感器网络时间同步方法,其中,步骤C3的允许的误差范围Y满足Y≥0.1μS。

5.根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,各个终端节点之间依次自唤醒预测同步校准。

6.根据权利要求5所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,所述终端节点依次执行自唤醒预测同步校准操作的时间间隔周期为t0ter/n,其中n为终端节点的个数,t0ter为自唤醒工作时间间隔周期。

7.根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,步骤B包括如下步骤:步骤1.1、判断是否有来自终端节点的数据信息,若有则向下依次执行,否则转入执行步骤1.5;

步骤1.2:接收终端节点发送的数据信息;

步骤1.3:判断接收到的数据信息中是否包括有终端节点的标准时钟源请求信息,若有则向下依次执行,否则转入执行步骤1.5;

步骤1.4:向网络广播中心节点的标准源秒脉冲时间信息;

步骤1.5:进入外部时钟等待模式;

步骤1.6:判断设定的中心节点自校准时间间隔周期是否达到,若已经达到则向下依次执行,否则转入执行步骤1.1;

步骤1.7:对当前状态下的中心节点的温度进行测量;

步骤1.8:根据温度预测计算时间间隔周期模型,计算出出中心节点累积时间偏差tcen,中心节点累积时间偏差tcen的计算方式为:式中x1,...xk分别为前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内测量的温度f(x1),...,f(xk)分别为前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内晶体振荡器的频率偏差,Δtcen为一个中心节点自校准时间间隔周期t0cen内的中心节点时间偏差;

步骤1.9:判断前k次未进行清零操作的中心节点自校准时间间隔周期t0cen内的中心节点累积时间误差tcen是否在允许的误差范围之内,若超过误差允许范围则向下依次执行,否则转入执行步骤1.1;

步骤1.10:接收标准源秒脉冲时间信息;

步骤1.11:中心节点接收标准源秒脉冲时间信息后,中心节点累积时间偏差tcen进行清零;和步骤1.12:中心节点在接收到标准源信息后,对自身实时时钟进行一次自校准,保证可靠的同步精度,并在自校准结束后转入步骤1.1循环操作。

8.根据权利要求7所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,中心节点标准源秒脉冲预测自校准在步骤1.1之前还包括:接收标准源秒脉冲时间信息;和

根据标准源秒脉冲时间信息校准中心节点实时时钟。

9.根据权利要求1或7所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,步骤C包括如下步骤:步骤2.1:接收中心节点广播的标准源秒脉冲时间信息;

步骤2.2:判断接收是否成功,若接收成功则向下依次执行,否则转入步骤2.5执行;

步骤2.3:终端节点在成功接收到中心节点广播的标准源秒脉冲时间信息后,终端节点累积时间偏差tter进行清零;

步骤2.4:设置时钟校准标志位;

步骤2.5:关断无线模块的工作电源,减少空闲侦听的能耗,增加节点休眠时间;

步骤2.6:判断是否有时钟校准标志位,若有则向下继续执行,否则转入步骤2.8执行;

步骤2.7:终端节点根据接收到的秒脉冲时间信息进行自身实时时钟的校准,保 证与中心节点的实时同步;

步骤2.8:终端节点关断一系列不需要工作的电源,仅运行实时时钟,最大限度的降低节点的能耗;

步骤2.9:终端节点进入休眠模式,等待外部时钟定时中断的到达;

步骤2.10:判断设定的终端节点工作时间间隔周期是否达到,若中断已经到达则向下依次执行,否则转入步骤2.9循环执行;

步骤2.11:终端节点在定时工作时间到达后自唤醒进入工作模式;

步骤2.12:对当前状态下的终端节点的温度进行测量;

步骤2.13:根据温度预测计算时间间隔周期模型,计算出终端节点累积时间偏差tter,终端节点累积时间偏差tter的计算公式为:式中x1′,...xk′分别为前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内测量的温度,f(x1′),...,f(xk′)分别为前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内晶体振荡器的频率偏差,Δtter为一个自唤醒工作时间间隔周期t0ter内的终端节点时间偏差;

步骤2.14:判断前k次未进行清零操作的自唤醒工作时间间隔周期t0ter内的累积时间误差tter是否在允许的误差范围之内,若超过误差允许范围则向下依次执行,否则转入执行步骤2.16;

步骤2.15:终端节点经预测计算需要进行时钟校准同步时,在向中心节点发送数据时发送带有需要进行时间校准的时间请求信息,并在发送结束后转入步骤2.1循环执行;

步骤2.16:终端节点经预测计算后仅向中心节点发送测量数据,并在发送数据结束后转入步骤2.5循环执行。

10.根据权利要求9所述的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于,步骤2.14的允许的误差范围Y满足Y≥0.1μS。