无线传感器网络TPSN-RBS联合时间同步算法.pdf

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1、2016年第35卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)149DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)01--0149-04无线传感器网络TPSN-RBS联合时间同步算法姜帆，郑霖(1．无线宽带与信号处理重点实验室，广西桂林541004；2．桂林电子科技大学信息与通信学院。广西桂林541004)摘要：针对大规模多跳传感器网络节点间所存在的同步误差及其累积误差问题，提出了一种基于加权最小二乘法的TPSN—RBS联合时间同步算法。该算法充分利用可监听到的消息，通过加权最小二乘法估计得到节点逻辑时钟

2、的时间偏移和频率偏移的最优解。用Cram6r—Rao下界对本算法进行性能分析，同时与TPSN算法进行仿真对比，结果表明：该算法提高了节点间的同步精度，且在节点密集的大规模无线传感器网络中，在保证较低通信量的同时降低了累积误差。关键词：无线传感器网络；时间同步；加权最小二乘法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)01-0149-04TPSN-RBSjointtimesynchr0nizati0nalgorithmforwirelesssensornetworksJIANGFan，_．ZHENGLin，。(1．KeyLaboratory

3、ofWirelessWidebandCommunicationandSignalProcessing，Guilin541004，China；2．SchoolofInformationandCommunicationEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China)Abstract：ATPSN—RBSjointtimesynchronizationalgorithmbasedonweightedleastsquaremethodisproposed，aimingatsynchroni

4、zationerorsanditscalculativeerrorsexistingbetweenmassivemultiplehopssensornetworknodes．Theoptimalsolutionforthetimeoffsetand~equeneyoffsetoflogicalclockofnodeisobtainedbyweightedleastsquaremethod，usingmessagesthatcanbeheard．TheCram6r—Raolowerboundisusedforperformanceanalysis，andcomparedw

5、iththeTPSNalgorithm，thesimulationresuhsshowthat，thesynchronizationprecisionbetweennodesiSimproved．andinlarge—scalewirelesssensornetworkswithdensenodes．assurelowercommunicationtraffic，atthesometimecumulativeerrorsarereduced．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；timesynchronization；weighte

6、dleastsquaremethod0引言以扩展到大规模高密度无线传感器网络。针对上述问题，时间同步是无线传感器网络(WSNs)的一项重要支撑研究者分别从两方面对时间同步算法进行改进：一是在成技术，时间同步在很多方面都有广泛的应用。从目前的研对节点间将最优融合估计引入到时间偏移和相位偏移的估究成果来看，无线传感的网络中的时间同步技术主要可以计中，如最大似然估计]、最dx-乘估计’以及卡尔曼分为基于发送者一接收者的同步(sender—receiversynchroni．滤波；二是改进全网时间同步协议，“来达到提高时zation，SRS)机制⋯，这种算法单跳同步精度比较高，

7、但是间同步性能的目的。需要多次的时间信息收发，因此，需要较大的通信量和存储常用最优融合估计的有：最小二乘估计、线性最小方差空间。基于接收者的同步(receiver—onlysynchronization，估计、极大后验估计、Bayes估计以及极大似然估计等。ROS)E2]，以及基于接收者一接收者的同步(receiver—recei—最小二乘估计使用的最优指标是使两侧估计的精度达到最vetsynchronization，RRS)机制，这些算法很难做到同时兼佳，估计中不必使用与被估计量有关的动态信息与统计信顾同步精度和能耗，且这些算法的同步误