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专利号: 201710023622X
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
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:

构建多层无线传感器网络模型,所述无线传感器网络包括父节点、辅助节点和子节点;

根据终端服务器的时间对所述父节点的时间进行校正;所述终端服务器为所有无线传感器网络节点的汇聚节点;

获取所述辅助节点和所述父节点双向通信的时间同步信息,所述时间同步信息包括所述辅助节点发送的时间同步请求和所述父节点发送的时间同步响应信息;

根据所述时间同步信息,采用最大似然估计函数估计所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移;

根据所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移与所述父节点的时间对所述辅助节点的时间进行校正;

根据所述时间同步信息,采用最大似然估计函数估计所述子节点与所述辅助节点的相对时间偏移;

根据所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移和所述子节点与所述辅助节点的相对时间偏移计算所述子节点相对于所述父节点的相对时间偏移;

根据所述子节点相对于所述父节点的相对时间偏移与所述父节点的时间对所述子节点的时间进行校正。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述构建多层无线传感器网络模型具体包括:构建第一层网络:

随机选取任一无线传感器网络节点为父节点,所述父节点为这个无线传感器网络的主节点;

随机选取所述父节点通信范围内的两个节点为辅助节点,所述辅助节点在所述父节点的两侧;

选取所述父节点与所述辅助节点通信范围内的共有节点为子节点;

所述一个父节点、两个辅助节点和若干子节点构成第一层网络;

构建第2到N层网络,N≥2:

选取第N-1层网络的辅助节点或子节点中的任一节点作为第N层网络的父节点;

选取所述第N层网络的父节点的通信范围内的一个节点为第N层网络的辅助节点,所述第N层网络的辅助节点与第N-1层网络的父节点分别在所述第N层网络的父节点的两侧;

选取所述第N层网络的父节点与所述第N层网络的辅助节点通信范围内的共有节点为第N层网络的子节点;

所述一个父节点以及和所述一个父节点相对应的一个辅助节点和若干子节点构成第N层网络中一个单跳小网络,所述第N层网络包括若干单跳小网络。

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述选取所述第N层网络的父节点与所述第N层网络的辅助节点通信范围内的共有节点为第N层网络的子节点具体包括:对于可同时接收到多个同层网络中的单跳小网络的节点信息的共有节点,判断所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级是否相同,得到第一判断结果,所述优先级表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点进行时间同步的先后顺序;

若所述第一判断结果表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级不同,则所述共有节点加入优先级高的父节点所在的单跳小网络;

若所述第一判断结果表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级相同,则判断所述共有节点接收到多个同层网络中的单跳小网络的父节点发送的信息的时间是否相同,得到第二判断结果;

若所述第二判断结果表示所述共有节点接收到多个同层网络中的单跳小网络的父节点发送的信息的时间不同,则所述共有节点加入最快接收到的信息所对应的父节点所在的单跳小网络。

4.一种无线传感器网络时间同步系统,其特征在于,所述系统包括:模型构建模块,用于构建多层无线传感器网络模型,所述无线传感器网络包括父节点、辅助节点和子节点;

第一校正模块,用于根据终端服务器的时间对所述父节点的时间进行校正;所述终端服务器为所有无线传感器网络节点的汇聚节点;

获取模块,用于获取所述辅助节点和所述父节点双向通信的时间同步信息,所述时间同步信息包括所述辅助节点发送的时间同步请求和所述父节点发送的时间同步响应信息;

第一估计模块,用于根据所述时间同步信息,采用最大似然估计函数估计所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移;

第二校正模块,用于根据所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移与所述父节点的时间对所述辅助节点的时间进行校正;

第二估计模块,用于根据所述时间同步信息,采用最大似然估计函数估计子节点与所述辅助节点的相对时间偏移;

计算模块,用于根据所述辅助节点与所述父节点的相对时间偏移和所述子节点与所述辅助节点的相对时间偏移计算所述子节点相对于所述父节点的相对时间偏移;

第三校正模块,用于根据所述子节点相对于所述父节点的相对时间偏移与所述父节点的时间对所述子节点的时间进行校正。

5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述模型构建模块具体包括:第一层网络构建子模块,用于构建第一层网络,所说第一层网络包括一个父节点、两个辅助节点和若干子节点,具体包括:第一父节点选取单元,用于随机选取任一无线传感器网络节点为父节点,所述父节点为这个无线传感器网络的主节点;

第一辅助节点选取单元,用于随机选取所述父节点通信范围内的两个节点为辅助节点,所述辅助节点在所述父节点的两侧;

第一子节点选取单元,选取所述父节点与所述辅助节点通信范围内的共有节点为子节点;

第2到N层网络构建子模块,N≥2,用于构建第2到N层网络,第N层网络包括若干单跳小网络,具体包括:第二父节点选取单元,用于选取第N-1层网络的辅助节点或子节点中的任一节点作为第N层网络的父节点;

第二辅助节点选取单元,用于选取所述第N层网络的父节点的通信范围内的一个节点为第N层网络的辅助节点,所述第N层网络的辅助节点与第N-1层网络的父节点分别在所述第N层网络的父节点的两侧;

第二子节点选取单元,用于选取所述第N层网络的父节点与所述第N层网络的辅助节点通信范围内的共有节点为第N层网络的子节点;

单跳小网络构建单元,用于构建单跳小网络,所述单跳小网络包括一个父节点以及和所述一个父节点相对应的一个辅助节点和若干子节点构成。

6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述第二子节点选取单元具体包括:第一结果判断子单元,用于对于可同时接收到多个同层网络中的单跳小网络的节点信息的共有节点,判断所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级是否相同,所述优先级表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点进行时间同步的先后顺序;

第一加入子单元,用于若第一判断结果表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级不同,则所述共有节点加入优先级高的父节点所在的单跳小网络;

第二结果判断子单元,若所述第一判断结果表示所述多个同层网络中的单跳小网络的父节点的优先级相同,则判断所述共有节点接收到多个同层网络中的单跳小网络的父节点发送的信息的时间是否相同;

第二加入子单元,用于若第二判断结果表示所述共有节点接收到多个同层网络中的单跳小网络的父节点发送的信息的时间不同,则所述共有节点加入最快接收到的信息所对应的父节点所在的单跳小网络。