无线传感器网络时间同步算法研究

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1、硕士学位论文题目:无线传感器网络时间同步算法研究研究生李盛专业控制工程指导教师于长斌教授吴秋轩副教授完成日期2016年3月杭州电子科技大学硕士学位论文无线传感器网络时间同步算法研究研究生：李盛指导教师：于长斌教授吴秋轩副教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchontimesynchronizationalgorithmforWirelessSensorNetworksCandidate:LiShe

2、ngSupervisor:Prof.YuChangbin,AssociateProf.WuQiuxuanMarch,2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明巧使用授权说明原创性声明本人郑重声明：巧呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进斤研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集。体，均已在文中＾心明确方式标明一切相关责任申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担。论文作者签名；曰期：立日

3、年３月曰１；学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容、。（，可Ｗ允许采用影印缩印或其它复制手段保存论文保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名；曰期；＞１１年養月｜＾曰－指导教师签名：曰期：之ｄ年月曰）｜（＾杭州电子科

4、技大学硕士学位论文摘要随着无线传感器网络（WirlessSensorNetworks,简称WSNs）的深入研究，WSNs技术也得到了迅速发展。作为WSNs的支撑技术之一，时间同步技术是节点定位技术、数据融合、节点定期唤醒等众多技术的基础。本文在总结WSNs特点、关键技术和当前经典时间同步算法的基础上，设计了一种基于动态平衡层次树的混合时间同步算法，随后又设计了基于自学习补偿频漂的轻量级时间同步优化算法。本文首先针对当前WSNs中的时间同步算法进行总结和对比，发现传感网时间同步算法（Timing-SyncProtocolfo

5、rSensorNetworks,简称TPSN)和泛洪时间同步算法（FloodingTimeSynchronizationProtocol，简称FTSP）在各自应用场景性能较优。然而，TPSN算法和FTSP算法都有着高级父节点死亡引发大量子节点失效从而需要全网重新初始化的风险，而且这两种算法都无法按需同步。于是本文将FTSP算法的动态拓扑特性应用到层次树拓扑结构中，综合TPSN算法的双向特性，设计了可按需同步的混合时间同步算法。仿真结果表明，该算法减少了FTSP算法可能出现的信道拥塞以及不同路径同步误差的不均衡性，较TPSN

6、算法提高了同步精度和鲁棒性。TPSN时间同步算法是一种应用广泛的全局时间同步算法，其安全性和稳定性优于单向同步算法。但是该类算法无法补偿时钟频漂，较高同步精度下存在同步周期短，同步能耗大的问题。据此提出一种基于自学习的TPSN优化算法，将TPSN算法中的时钟误差看作时间和频漂的函数，通过几何推导得出时钟频漂，进而避免上述问题。仿真结果表明所提出的算法能够补偿因为时钟频漂所产生的误差，从而大幅延长同步间隔。关键词：WSNs时间同步，动态平衡层次树，鲁棒性，频漂补偿I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththei

7、n-depthstudyofwirelesssensornetwork(WSNs),WSNstechnologyhasbeendevelopedrapidly.Asoneofthesupportingtechnologiesinwirelesssensornetworks,timesynchronizationtechnologyisthefoundationofthetechnologyofnodelocalization,datafusion,andnodeperiodicwakeup.Onthebasisofsumm

8、arizingthecharacteristicsofwirelesssensornetwork,keytechnologyandthecurrentclassicaltimesynchronizationalgorithm,ahybridtimesynchronizationalgorithmbase