1.一种基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
S1:面向服从任意分布的有界随机通信时延场景,建立节点间时钟信息和时延关系模型;
S2:根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系;
S3:根据时钟信息的相对关系,构建时钟参数估计模型和基于最小二乘原则的成本函数;
S4:采用序列最小二乘法迭代估计节点间的相对时钟频率偏移,然后利用一致性的时钟同步法来更新节点的逻辑时钟参数,估计出节点间的相对频偏后,周期性重复相对频偏估计以及逻辑时钟参数更新操作,直到整个网络节点的逻辑时钟达到同步的效果。
2.根据权利要求1所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,步骤S1中,建立的节点间时钟信息和时延关系模型,具体包括:假设网络中的任意传感器节点i都以间隔T周期性广播本地时钟 以及相关同步时钟信息,其邻居节点j接收并且记录接收时刻自身的本地时钟 得到在真实时间刻度下节点间的通信时延关系:其中, 表示服从任意分布的、非负的、上界为常数Dd的随机通信时延。
3.根据权利要求2所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,步骤S2中,根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系,具体包括:邻居节点j收到n+1个来自节点i的同步时钟信息后,它将获得n+1组本地时钟观测值 根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系:其中,αij和βij分别表示节点i相对于节点j的相对频率偏移和相对相位偏移,αj表示节点j的本地时钟频率偏移。
4.根据权利要求3所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,步骤S3中,构建时钟参数估计模型和基于最小二乘原则的成本函数,具体包括:根据时钟信息的相对关系,对通信时延项进行处理,将本地时钟信息的相对关系式中时延部分考虑为一个误差函数:
扩展误差函数到所有本地时钟观测,然后应用最小二乘原理来处理误差,得到以下包含时钟参数αij和βij的成本函数J(αij,βij):通过最小化成本函数来获取相对相位偏移估计和相对频率偏移估计。
5.根据权利要求4所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,步骤S4中,采用序列最小二乘法迭代估计节点间的相对时钟频率偏移,具体包括以下步骤:S41:在第一轮同步中,节点j接收并存储两组时钟信息 和直接使用标准最小二乘方法来获取第一轮同步过程中的估计值 和此外,为了开始时钟参数迭代估计过程,第一轮同步过程中的协方差矩阵被设定为:T ‑1
Σ(1)=(H(1)H(1))T
其中,H(1)=[h(0) h(1)],S42:对于第m(m=2,3,4,...,n)轮同步过程,节点j只需要存储当前轮接收到的时钟信息 前一轮计算得到的时钟参数估计值 和 以及前一轮迭代产生的协方差矩阵Σ(m‑1),然后采用序列最小二乘方法,迭代估计此轮同步过程中的相对时钟频偏和相对时钟相偏;
估计更新:
增益更新:
T
协方差更新:Σ(m)=(I2‑K(m)h(m))Σ(m‑1)其中, 表示第m轮时钟参数估计值,即 K(m)表示第m轮的增益矩阵,Σ(m)表示第m轮参数估计的协方差矩阵,I2是二阶单位矩阵。
6.根据权利要求1所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,步骤S4中,所述的逻辑时钟参数包括:逻辑频偏补偿和逻辑相偏补偿。