1.一种基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:通过预设时钟源节点返回确认帧的本地时间传递部分时间戳信息和响应时间间隔信息,避免时间戳的交互,并针对高斯随机时延和指数随机时延,分别采用最大似然估计方法和最佳线性无偏估计方法同时估计时钟频偏与相偏,实现节点间的同步。
2.根据权利要求1所述的基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:具体包括以下步骤;
S1:待同步节点A以固定的周期T向时钟源节点发送数据包,在第i个通信周期中,待同步节点A发送不包含时间戳的普通数据包给时钟源节点B,并记录发送的本地时间为S2:时钟源节点B接收到数据包后记录接收时刻为 然后等待一段时间,在预设的本地时间 时刻返回不含时间戳信息的确认帧,其中根据关系式 计算返回确认帧的本地时间,ρ是一个大于1且接近于1的已知常数,Di是响应时间间隔补偿,定义为Di=ρ(i‑1)T;
S3:待同步节点A接收到确认帧后记录接收的本地时间 并根据通信周期计算响应时间间隔补偿Di;
S4:判断同步轮次是否达到设定值N,若已达到,待同步节点A根据记录的时间戳和响应时间间隔补偿估计时钟频偏与相偏,反之返回步骤S1继续进行部分时间戳信息交互;
S5:待同步节点A根据估计出的时钟频偏与相偏校正时钟,与时钟源节点B同步。
3.根据权利要求2所述的基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:步骤S3中,所述根据通信周期计算响应时间间隔补偿Di为:获取部分时间戳信息 和响应时间间隔信息 计算:
4.根据权利要求3所述的基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:基于时间戳之间的关系,得到第i个通信周期的时钟参数估计模型;
(AB) (BA) (AB) (AB)
其中,d 和d 分别表示信息在上行链路和下行链路中经历的固定时延;ψ 和θ分别表示待同步节点A相对于时钟源节点B的时钟频偏与相偏; 和 分别表示信息在上行链路和下行链路中经历的随机时延。
5.根据权利要求4所述的基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:在高斯随机时延下,利用最大似然估计方法估计时钟频偏与相偏,步骤如下:(AB) (AB) (AB)
B1:定义α=1/1+ψ ,β=θ /1+ψ ,将时钟参数估计模型转换为线性模型:Λi=‑Diα+(ρ‑1)β+Yi
其中,
(AB)
B2:根据待同步节点A经过N轮信息获取的观测信息 推导时钟频偏ψ(AB)
和时钟相偏θ 的最大似然估计量,计算公式如下:H ‑1 H
ΦA_MLE=(ΜM) ΜΛ
α=[ΦA_MLE]1
β=[ΦA_MLE]2
其中[·]j表示向量[·]的第j个元素。
6.根据权利要求5所述的基于部分时间戳信息的无线传感器网络时间同步方法,其特征在于:在指数时延下,利用最佳线性无偏估计方法估计时钟频偏与相偏,步骤如下:R1:重构待同步节点A的线性时钟参数估计模型:其中,λ是指数随机时延的速率参数;
(AB) (AB)
R2:根据获取的观测信息 推导时钟频偏ψ 和时钟相偏θ 的最佳线性无偏估计量,计算公式如下:
其中, C1是噪声矩阵Z的协方差矩阵。