水声传感节点数据低时延传输的时钟同步算法

发布时间：2021-09-07 00:23

　　传统的时钟同步算法是在不同网络层延时假设一致的情况下进行的,导致误差补偿过大、误差消除效果不够理想。提出水声传感节点数据低时延传输的时钟同步算法。首先通过时钟同步原理,分析误差产生原因,将正确预测链路的传播延迟作为时钟同步算法的核心;其次,对不同传感器节点时钟值采样,实现子样空间越大,同步精准率越高;然后记录并传输时间戳,获取本地时钟与参考时钟差值,计算时钟同步的累计误差,最后利用自回归积分滑动控制算法对同步累计误差补偿,从而实现低时延传输的时钟同步。仿真结果表明,所提时钟同步算法可以降低水下传感网络的延时性、提高通信效率,符合水下通信要求。 

【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(12)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

节点时钟漂移图

在对时钟同步误差进行计算之前,需要获取节点之间数据包记载时间戳的差值。在时钟同步过程中,上层节点每隔一定时间就会持续传输5个数据包,下层节点会产生相对的5个时间戳对。由于时间戳的差值是动态变换的,且存在一些误差较大的飞点,将这些冗余点进行过滤处理,之后利用获得的时间戳差值减去延时值,获取时钟近似值,将该值作为误差补偿的修正值。为更好的体现所提同步算法的优势,将本文实验结果与文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行对比,对比结果如图2所示。由图2可知,本文所提算法对时钟误差进行补偿后的结果为通信延时率低于其它两种算法,其延时率保持在0-20%之间,说明可及时获得并输出水下传感信号数据,将其应用于实际。

本文将水声传感网络时钟同步误差补偿目标函数转换为向量形式,完成水声传感节点数据低时延传输的时钟同步误差补偿,为验证最后的优化结果,将本文实验结果与文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行对比,求得最终通信效率对比结果如图3所示。根据图3可知,且经过多次试验证明,该方法的通信效率均高于文献[1]、文献[2]和文献[3]方法,最终通信效率最高为98%,高于同实验次数的其它文献方法8%、16%和19%,说明补偿效果较好,通信效率较高。


本文编号：3388481