网络随机指数噪声环境下时钟同步与定位的联合研究.pdf

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1、研究与开发网络随机指数噪声环境下时钟同步与定位的联合研究赵响’一，林基明(1．西安电子科技大学通信工程学院西安710071；2．桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004)摘要：在无线传感器网络中，基于消息到达时间的时钟同步与定位联合研究是一项重要的研究课题。网络的随机时延一般用指数分布描述。基于消息到达时间的测量值，推出了在指数随机噪声条件下同步与定位的联合最大似然估计(JMLE)算法以及联合最佳线性无偏估计(JBLUE)算法。仿真表明，与已有的联合算法相比，提出的JMLE算法与JBLUE算法估计精度较高。关键词：联合最大似然估计；联合最佳线

2、性无偏估计；指数分布；定位；同步doi：10．39690．issn．1000-0801．2014．10．O15JointResearchonClockSynchronizationandLocalizationinWirelessSensorNetworkwith,StochasticExp0nentiallyDistributedNoiseZhaoXiang，LinJiming~(1．SchoolofTelecommunicationsEngineering，XidianUniversity，Xi’an710071，China；2．School0

3、fInformationandCommunication，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin5410o4，China)Abstract：Jointclocksynchronizationandlocalizationbasedonthetimeofarrival(TOA)measurementsisaveryimportantresearchtopicformanywirelesssensornetworkapplications．Theexponentiallydistributedlink

4、delayisusuallyusedtodescribethepracticalnetworklinkcondition．Thejointmaximumlikelihoodestimation(JMLE)onclocksynchronizationandlocalizationproblemwasfirstproposedbasedontheTOAmeasurements．JMLEoptimalonlyforGaussiandelay，asfortheexponentiallydistributeddelay，thejointbestlinearu

5、nbiasedestimation(JBLUE)wasthenproposed．Theresultisderivedviasimulation：JMLEandJBLUEarealwayssuperiortothelatestjointalgorithm，withthehighestestimationaccuracy．Keywords：jointmaximumlikelihoodestimation，jointbestlinearunbiasedestimation，exponentiallydistributed，localization，syn

6、chronization一时间上运行。传统的时钟同步主要从协议设计角度进行1引言研究，如已经提出的典型协议ll】：传感器网络时间同步协议在无线传感器网络(wsN)~应用中，很多情况下既需(TPSN)、洪泛时钟同步协议(VISP)、参考广播同步要知道传感器节点所处位置，又需要这些节点的时钟在同(RBS)协议、时间扩散同步协议(TDP)；而定位闭主要从国家自然科学基金资助项目(No．61261017，No．61172054，No．61362006，No．61371107)l研究与开畿信号处理的角度进行研究，如基于消息到达角(AOA)、·基于TOA测量值

7、．推导出未知节点时钟相偏与到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、接收信号强度位置参数的联合最大似然估计(JMLE)算法。(RSS)以及TOA／AOA组合、TOA／RSS组合、TOA／TDOA·因为只有当随机噪声为高斯噪声时。最大似然估计组合的相关定位算法。WSN节点的时钟同步与定位问才是最优估计；当随机噪声为非高斯分布时，最大题已经分别被研究了很长一段时问。事实上。同步与定似然估计是次优估计。针对随机指数噪声，基于位有非常紧密的联系，在很多方面都有共同点。而且，TOA测量值的阶数统计．推导出联合最佳线性无偏时间同步的精确性是基于时间定位的一个

8、中心问题，估计(JBLUE)算法。如IEEE802．15．4a标准的基于TOA双向测距定位。因·利用MATLAB构建WSN