基于分簇的双簇首水下传感器网络时间同步算法

发布时间：2021-01-23 08:04

　　水下传感器的时间同步会受到节点移动、传播时延、能耗等因素的影响,陆地传感器的时间同步算法无法直接应用于水下环境。综合考虑水下通信的特点,提出一种基于分簇的双簇首辅助时间同步算法。基于节点能耗和深度对其进行分簇,从簇中选取2个最优节点作为主副簇首,引入节点移动模型以减小节点移动性造成的计算误差,并使用移动信标节点完成簇首间的同步。在此基础上,利用双簇首对普通节点进行同步,并考虑声速动态变化对同步性能的影响。仿真结果表明,与TSHL、MU-Sync、multi-hop、D-Sync等算法相比,该算法的能耗较低,同步精度较高。 

【文章来源】：计算机工程. 2020,46(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 分簇后节点的工作过程

AUV在进行时间同步时应尽可能接近每一个待同步簇首,以减少声速变化带来的影响,同时应将运动轨迹设计得尽可能简单、高效。AUV的运动轨迹如图2所示,图中实线为AUV进行同步工作时的主运动轨迹,负责当前层次中各簇首节点的同步工作,保证各节点在AUV通信半径之内,虚线是辅助运动轨迹,帮助AUV潜入更深水域,实现深层次的簇首节点同步工作。以此循环,直至完成所有节点的同步。在同步过程中引入水下节点移动模型,由于节点的移动会造成两节点的相对位置发生变化,因此传播延迟会有所不同,需要考虑节点移动速度对同步过程的影响。文献[18]提出一个权威洋流模型,如式(12)所示。

图3给出详细的同步示意图。根据时钟同步原理,普通节点C的本地时钟与标准时钟的关系为T=λt+β,其中,t代表标准时间,λ代表时钟频偏,β代表时钟相偏[19]。簇首同步的过程分为如下2个阶段:

【参考文献】：
期刊论文
[1]多普勒辅助水下传感器网络时间同步机制研究[J]. 冯晓宁,王卓,朱晓龙,张文.  通信学报. 2017(01)
[2]一种能量均衡的低开销WSN时间同步算法[J]. 魏炬熠,张建军,魏振春.  计算机工程. 2016(12)
[3]基于分簇技术的水下声传感器网络的时钟同步研究[J]. 王飞,王黎明,韩焱.  计算机测量与控制. 2014(12)
[4]水声传感器网络中成簇时间同步协议研究[J]. 徐明,刘广钟.  计算机应用研究. 2013(08)
[5]无线传感器网络的时间同步算法研究[J]. 周贤伟,韦炜,覃伯平.  传感技术学报. 2006(01)

硕士论文
[1]海洋传感器网络时间同步算法研究[D]. 崔海伟.青岛科技大学 2015
[2]水下传感器网络时间同步技术研究[D]. 杨博真.中国海洋大学 2014



本文编号：2994867