基于“萤火虫同步”的无线传感器网络分布式时间同步技术研究
[Abstract]:Although the centralized time synchronization technology of wireless sensor test networks has been improved day by day, its scalability, poor survivability and the accumulation of synchronization errors with the increase of hops have always existed, which limits its application scope and flexibility. The emergence of distributed time synchronization method makes it possible to solve the above problems. They do not need to establish the whole network origin to distribute synchronous messages. Instead, the new nodes exchange information with their neighboring nodes only by using the distributed idea. Then the time synchronization of the whole network is realized by multi-point cooperation. The most enlightening research is the application of the theory of "Firefly synchronization" to time synchronization in wireless sensor networks. The difficulties in this process are the complex topology of wireless sensor networks and the existence of random coupling delay. On the basis of reading a lot of literatures about the phenomenon of firefly synchronization and the time synchronization technology of wireless sensor networks, this paper proposes a WRFA mechanism to improve the performance of network synchronization, combining with the famous MS model and RFA synchronization mechanism. The mechanism of variable coupling strength and the measures to deal with the sudden change of transmission delay. In the phase of hardware verification, a synchronous verification method which relies on GPS chip to provide high precision time reference is proposed, which is different from that of serial port, data acquisition card and industrial computer. The main contents of this paper are as follows: 1. The establishment process of synchronous simulation model is described. Firstly, the network model is established according to the random distribution position of network nodes and the communication delay between nodes, and then the basic mathematical model of node synchronization algorithm is established, and the model is discretized according to the hardware situation. Linearize and remove floating-point operations. Finally, test terminal modules are added to the model. The real-time phase information of all nodes in the network and the variation of the maximum phase difference between nodes with simulation time are displayed. 2. In view of the existence of coupling delay and network topology change, the synchronization of the system is reduced. The WRFA mechanism of state fluctuation, At the same time, the mechanism of variable coupling strength to improve synchronization accuracy and synchronization speed and the mechanism to deal with the sudden change of packet transmission delay are proposed. Then combined with the simulation model established in the front, the new mechanism is simulated and verified, which can achieve the desired results. 3. Finally, the hardware verification platform and verification technology are established. Firstly, it is proposed to use the high precision of GPS to provide a unified and accurate time reference for the synchronization method. On the one hand, it can avoid the complicated circuit connection, and on the other hand, it will not introduce too much uncertainty error. Then the composition of each function module of the hardware is introduced. Finally, the synchronization method is preliminarily verified by using the established hardware.
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212.9;TN929.5
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本文编号:2172620
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