1.一种基于无线网络分簇拓扑的矩阵模型估计时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：部署网络节点，构建簇状拓扑结构，分析节点不同晶振频率工作模式下的状态，根据节点的本地时钟，建立矩阵估计的逻辑时钟模型；

S2：根据簇状拓扑结构，分为簇间同步和簇内同步，簇间各节点以高晶振频率进行数据包传输，簇内节点则根据数据传输周期频率的高低，选择高晶振频率模式或低晶振频率模式，分别以不同晶振频率建立的状态函数估计时钟漂移相对参量和时钟偏移相对参量；

S3：网络中的每个节点都在周期性的广播时钟消息，且以双向数据交换过程进行传输，通过估计的时钟漂移相对参量和时钟偏移相对参量采用最大似然估计分别对高低晶振频率模式的时钟漂移和时钟偏移进行估计，并周期性补偿，使网络中节点的逻辑时钟达到全网同步；

步骤S1中，包括以下内容：

无线传感器节点的本地时钟是根据晶体振荡器的期望频率进行设置，使得第i个节点的本地时钟函数为Ci(t)＝t，其中t表示参考时间；由于晶体振荡器受外界因素影响，即成员节点的本地时钟函数表示为：其中，f0表示晶体振荡器的标准频率，fi(t)表示成员节点的晶体振荡器在t时刻的实际频率，Ci(t0)表示成员节点i在t0时刻的时钟时间；

将本地时钟函数进行泰勒级数展开，简化成线性模式形成逻辑时钟，单节点时钟频率模型经简化得：Ci(t)＝ωijCj(t)+φij其中 表示两个节点的相对时钟偏移， 表示两个节点的相对漂移；

假设节点处于不同晶振频率模式下，逻辑时钟表示为：w w v v

Ci(t)＝(ωijCj(t)+φij)+(ωijCj(t)+φij)其中 表示节点在高晶振频率状态下的时钟漂移， 表示节点在高晶振频率状态下的时钟偏移， 表示节点在低晶振频率状态下的时钟漂移， 表示节点在低晶振频率状态下的时钟偏移；通过估计，由上式将逻辑时钟模型表示为矩阵模型：所述步骤S2中具体包括以下步骤：

S21：根据逻辑时钟模型，将低晶振频率状态逻辑时钟 切换到高晶振频率状态时钟模型 得到状态函数：

其中， 表示节点i在高晶振频率状态下的相对漂移参数， 表示节点i在高晶振频率状态下的相对偏移参数， 表示节点i在低晶振频率状态下的相对漂移参数， 表示节点iw w v在低晶振频率状态下的相对偏移参数，ω＝ssω表示高晶振频率状态下的逻辑时钟相对w w w v w于实际的漂移量，φ＝s (sφ+o)+o表示高晶振频率状态下的逻辑时钟相对于实际的偏移量；

节点i和节点j进行数据包传输时，两节点逻辑时钟的相对漂移量为：其中n表示第n个节点；

当节点与第r个节点数据传输时，漂移参数为：根据状态函数知，节点i的偏移参数表示为：S22：节点在低晶振频率状态时，节点处于簇内的地周期频率数据包传输状态，高晶振频率向低晶振频率切换过程中会导致一定的漂移和偏移；据此表示此状态下逻辑时钟：v v v v v

其中ω ＝sω表示为低晶振频率状态下的逻辑时钟漂移量，φ ＝s φ+o 表示为低晶振频率状态下的逻辑时钟偏移量；得到两节点的相对漂移量和偏移量，状态函数为：根据节点间时钟漂移相对参数的平均值 得漂移参数为：其中，ρ′s∈(0,1)为权值参数；

节点的偏移量状态函数为：

其中 表示为逻辑时钟的漂移量， 表示为逻辑时钟的偏移量；

根据节点间逻辑时钟相对参数的平均值 得到偏移参数为：其中，ρ′o∈(0,1)为权值参数；

根据不同晶振频率的状态函数分析出节点时钟漂移和时钟偏移的相对参量，在双向信息交互过程中，通过记录的时间戳信息，再利用相对参量对不同晶振频率工作模式下的时钟漂移值和时钟偏移值进行估计所述步骤S3中，网络节点均是以双向数据交换形式进行传输，根据高低晶振频率模式的状态函数，簇间同步和簇内同步形式不同，即以不同模式对时钟漂移和时钟偏移进行最大似然估计并补偿，具体包括以下步骤：S31：节点根据周期频率在低晶振频率模式时，网络中无线节点之间周期性广播本地时钟信息，相邻节点间进行信息交换时节点记录时间戳报文{T1,n，T2,n，T3,n，T4,n}，n＝1,2,…,K，且在数据包传输时产生固定时延d和随机时延Gn和Hn：其中d表示节点报文延迟的固定时延，包括传输时间，传播时间和接收时间；Gn和Hn分别表示上行链路和下行链路中报文延迟的随机延迟，包括不同时钟频率切换时产生的延迟，经过N轮同步周期，整理得：经过N轮同步周期，用矩阵表示为：

其中 x3＝d；

随机延迟Gn和Hn服从均值μ＝0，方差 的高斯分布，上式表示为：其中，TA，TB和X由矩阵模型定义，对于给定的一组时间戳，对X求微分得X的最大似然估计为：S32：节点根据周期频率在高晶振频率模式时，节点间进行N次报文的双向交换，并且获得N组时间戳数据S33：节点根据S31保存的N组时间戳消息，以 为时间基准点，定义其中，d与Gn，Hn分别代表同步请求和同步应答报文传递过程中R

的固定部分和随机部分；φ 表示绝对时钟偏差，φ在 时刻相对时钟偏差，ω表示相对时钟漂移，根据本地时钟模型公式表示：w w

T2,n＝(1+ω)(T1,n+d+Gn)+φ同理得：

w w

T3,n＝(1+ω)(T4,n‑d‑Hn)+φS34：将T2,N，T2,1相减，将T4,N，T4,1相减：w

T4,N‑T4,1＝T3,N‑T3,1+HN‑H1‑ω(T4,N‑T4,1‑(HN‑H1))2

现假设GN，G1，HN，H1是均值为μ，方差为σ的独立同分布的高斯随机变量，经过变换，整理得到最大似然函数为：其中，D(k)＝Tk,N‑Tk,1,k＝1,2,3,4； 对函数取自然对数，w′ w′

并对ω 求一阶偏导数后，令公式右侧为0，得ω 的最大似然估计：w

即得到漂移ω的最大似然估计：

w

同理得偏差φ的最大似然函数为：

w

其中， φ的最大似然估计

值：

通过计算得到节点偏移 和漂移 校正本地时钟完成与节点的时间同步。