无线传感器网络时间同步技术进展

无线传感器网络是由大量部署在无线环境中的传感器设备构成的网络,无线节点间的协同操作要求网络节点维护共同的时间,时间同步是无线传感器网络支撑技术;针对传统分类方法中不能有效体现时间同步算法特点的问题,从信息交换是否存在反馈角度对现有时间同步算法进行了重新分类,同时对同步算法的进展情况作了详细描述;新的分类方法能够有效体现算法同步精度和同步能耗等特性:反馈式时间同步机制在同步精度和同步能耗上都要高于非反馈式时间同步机制;最后总结了现有时间同步算法的缺陷并展望了未来时间同步技术的发展方向。     

煤矿井下WSN容错性时间同步算法的实现

为了提高井下时间同步精度,针对无线传感器网络对节点同步精度要求高、鲁棒性强以及时间同步协议普遍容错性较低的特点,提出一种面向煤矿井下的无线传感器网络容错性时间同步算法。该算法结合煤矿井下结构的特殊性,采用动态选举时间基准节点和避免重复发送策略,增强了网络的可扩展性,对于新加入节点可迅速收敛。在洪泛时间同步协议算法的基础上,利用概率统计学中的残差分析理论改进线性回归算法并进行差错判断,剔除井下异常数据点对拟合曲线的影响,抑制由异常数据导致同步误差的大幅度跳变,提升无线传感器网络(WSN)同步算法的容错性和可靠性。实验证明,该算法可在网络拓扑不断变化的情况下达到一定的同步精度,可保持网络稳定性,满足井下同步精度需求。     

结合Chirp信号的单向广播机制水下无线传感器网络时间同步算法

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs)的时间同步主要面临两大挑战,分别是水声传播时延较长和节点的移动性.针对水下无线传感器网络时间同步问题,提出了一种结合Chirp信号的单向广播机制的跨层时间同步(Chirp-based broadcasting time synchronization, CB-Sync)算法. CB-Sync算法在物理层利用Chirp扩频信号的时钟频偏与相偏来减少因节点移动性带来的误差.此外, CB-Sync算法采用周期性的单向广播机制来同步邻居节点,邻居节点根据收到的广播信息,通过两次线性回归得到时钟的初始频偏与相偏,最后利用最小梯度下降算法来减少多普勒频移带来的误差,以提高最终的时间同步精度.仿真实验结果表明, CB-Sync算法具有更为高效的能量利用效率和时间同步精度.     

一种基于超帧机制的Zigbee时间同步算法研究与实现

对于几乎所有无线传感器网络应用来说,时间同步是非常重要的.由于无线传感器网络的多节点、低功耗等特点,一种合适的时间同步算法的实现尤为关键.以自主研发的硬件平台为基础,设计并实现了一种适用于Zigbee无线通信协议的单跳和多跳网络的时间同步算法,并给出了详细的算法分析及实现流程.实验结果表明所提出的时间同步算法在Zigbee单跳及多跳信标网络中均有良好的性能表现,满足了Zigbee协议低功耗、高同步精度的要求,在实现Zigbee休眠节能机制的同时,算法达到了较高的时间同步精度.     

基于无线传感节点到达时间差的定位算法设计

针对无线传感器网络节点定位的问题,深入研究了基于节点信号到达时间差的定位算法,为了提高定位的精度采用基于多点的极大似然估计算法实现无线传感器节点精确定位的需求．重点对无线传感器节点定位过程中各节点的时间同步问题进行了详细设计,给出了一种基于无线传感节点到达时间差的定位算法详细设计方案,经仿真测试表明,设计的无线传感节点定位精度在96．7％以上．     

基于分簇的无线传感器网络时间同步方法

对传统的无线传感器网络的时间同步协议进行分析,结合无线传感器网络能量使用要求高的特点,设计一种适合WSN的时间同步算法.在分簇的基础上在簇内建立一个回路,回路上节点顺序单向同步,簇头可以实时监控同步的进行,以实现能量节省的、健壮的协作同步模式.对比实验结果表明,该算法在保证同步精度的前提下可以有效减少通信开销,节省了节点能量.     

一种自适应的无线传感器网络时间同步技术

简要分析了无线传感器网络中时间同步技术的作用,提出一种自适应的无线传感器网络时间同步技术,该技术通过传感器节点之间时间基准的相互交换和相互控制,实现整个网络节点的同步。这种同步方式避免了由某个传感器节点提供时间基准所造成的瓶颈效应,提高了网络运行的可靠性。     

基于最大互邻集合的无线传感器网络单向时间同步

时间同步是无线传感器网络的一项关键技术。针对目前时间同步算法能耗较大等问题,通过单向同步技术建立全网同步数学模型,提出一种基于最大互邻集合的同步算法。在层次发现阶段生成同层节点的最大互邻集合,利用有限的消息交互分布式地保留尽量少的广播节点,并加入子节点注册、低层节点监听和时序控制等策略提高算法效率。在NS2软件平台进行了仿真,并与相关文献算法对比,结果表明所提出的算法在达到相同同步精度前提下,可显著降低同步阶段的消息开销,提高成功同步节点比例。     

萤火虫模型在水下传感器网络时间同步中的新应用

时间同步是传感器网络的基本需求,但在复杂的水下环境中,水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSNs)的时间同步面临着两大挑战:长传播时延和节点的移动性.将萤火虫同步算法模型应用于水下,提出了水下萤火虫算法机制,利用其良好的相位补偿特点,结合新的动态分簇机制,有效地提高了同步效率,缩短了同步时间.同时,巧妙结合Chirp扩频信号具有较强抗多普勒能力的特点,进一步提高了水下无线传感器网络的同步精度.通过仿真实验,验证了水下萤火虫同步算法的优异性能.     

节点分簇和最佳距离相融合的传感器网络路由算法

针对当前路由算法由于无线传感器网络节点分布不均匀、 节点能耗过快等因素严重影响其生存时间的问题, 提出一种传感器节点分簇与最佳距离相融合的无线传感器网络路由算法. 该算法先模拟生物细胞的连接过程实现传感器网络节点的分簇, 再权衡网络生存时间和能量消耗间的关系, 根据簇首与基站间的距离确定数据路由 的最优路径, 最后采用MATLAB R2014b工具箱编程实现路由算法. 将该算法与其他算法进行对比实验, 结果表明, 该算法可以延长整个传感器网络的生存时间, 有效减少网络能耗, 提高了能量的利用率.