无线传感器网络的分布式时钟同步算法
发布时间：2021-02-18 09:32
无线传感器网络（WSNs）是传感器节点通过无线通信方式组建的分布式网络系统,具有大规模、高精度、自组网等特点,近年来广泛应用于远程监控、目标跟踪以及工业自动化等领域。在无线传感器网络中,数据融合是基本的操作。不同传感器节点在数据融合的过程需要交换带有时间戳的信息,这要求无线传感器网络中每个节点有一个共同的时钟作为参考。然而,受本地计算、通信带宽、能量供给以及环境因素等方面的影响,低成本无线传感器网络实现分布式高精度时钟同步是一个极具挑战性的课题。近年来,基于一致性的分布式协同控制理论逐步应用到无线传感器网络的时钟同步算法设计中,在本地资源和通信受限的大规模无线传感器网络系统中具有很高的应用价值。本文综述了国内外关于无线传感器网络时钟同步算法的最新研究进展,考虑了传感器节点的时钟速率参数缓慢时变的特性,设计了基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法和基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法,在时钟同步算法的精度和能耗方面展开较为系统和深入的研究。本文的主要内容如下:1.考虑本地时钟速率缓慢时变的特性,提出了基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法（以下简称EBP）。EBP算法通过动态跟踪本地时钟速...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写、符号清单、术语表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 无线传感器网络
1.1.2 无线传感器网络中的时钟同步
1.1.3 时钟同步面临的主要挑战
1.2 时钟同步算法的研究进展
1.2.1 传统时钟同步算法
1.2.2 基于特定网络结构的时钟同步算法
1.2.3 分布式时钟同步算法
1.2.4 时钟同步的安全性问题
1.3 本论文的主要研究工作及组织结构
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
1.4 本章小结
第二章 时钟同步以及分布式协同控制
2.1 时钟同步
2.1.1 本地物理时钟模型
2.1.2 本地物理时钟的积分时钟模型
2.2 多智能体协同控制
2.2.1 多智能体系统
2.2.2 代数图论
2.2.3 静态一致性协同控制
2.2.4 基于比例积分估计器的动态一致性协同控制
2.3 时钟同步问题描述
2.4 基于分布式协同控制的时钟同步算法
2.5 本章小结
第三章 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法
3.1 引言
3.2 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法
3.2.1 问题描述
3.2.2 相对速率估计算法
3.2.3 时钟速率补偿算法
3.2.4 虚拟时钟读数补偿
3.2.5 伪同步实现
3.3 仿真评估
3.3.1 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法的同步效果
3.3.2 和其他基于协同控制的同步算法的比较
3.3.3 大规模网络下的收敛效果
3.4 本章小结
第四章 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法
4.1 引言
4.2 基于一阶滤波器的一致性算法
4.3 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法
4.3.1 问题描述
4.3.2 时钟速率补偿算法
4.3.3 虚拟时钟读数补偿
4.3.4 伪同步实现
4.4 仿真和实验讨论
4.4.1 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法在时变时钟参数下的收敛特性
4.4.2 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法在时延情况下的收敛特性
4.4.3 和其他基于一致性同步算法的比较
4.4.4 大规模网络下的收敛效果
4.5 本章小结
第五章 时钟同步安全性
5.1 引言
5.2 攻击检测算法
5.2.1 算法思路
5.2.2 基于在线递归最小二乘的攻击检测算法
5.3 仿真评估
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 本文工作展望
参考文献
致谢
作者简历
攻读博士学位期间主要的研究成果及参与的科研项目
【参考文献】：
博士论文
[1]基于一致性的无线传感器网络时钟同步算法研究[D]. 何建平.浙江大学 2013
[2]面向事件检测的无线传感器网络服务质量保障[D]. 李燕君.浙江大学 2009
本文编号：3039376
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写、符号清单、术语表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 无线传感器网络
1.1.2 无线传感器网络中的时钟同步
1.1.3 时钟同步面临的主要挑战
1.2 时钟同步算法的研究进展
1.2.1 传统时钟同步算法
1.2.2 基于特定网络结构的时钟同步算法
1.2.3 分布式时钟同步算法
1.2.4 时钟同步的安全性问题
1.3 本论文的主要研究工作及组织结构
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
1.4 本章小结
第二章 时钟同步以及分布式协同控制
2.1 时钟同步
2.1.1 本地物理时钟模型
2.1.2 本地物理时钟的积分时钟模型
2.2 多智能体协同控制
2.2.1 多智能体系统
2.2.2 代数图论
2.2.3 静态一致性协同控制
2.2.4 基于比例积分估计器的动态一致性协同控制
2.3 时钟同步问题描述
2.4 基于分布式协同控制的时钟同步算法
2.5 本章小结
第三章 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法
3.1 引言
3.2 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法
3.2.1 问题描述
3.2.2 相对速率估计算法
3.2.3 时钟速率补偿算法
3.2.4 虚拟时钟读数补偿
3.2.5 伪同步实现
3.3 仿真评估
3.3.1 基于比例积分估计器的分布式时钟同步算法的同步效果
3.3.2 和其他基于协同控制的同步算法的比较
3.3.3 大规模网络下的收敛效果
3.4 本章小结
第四章 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法
4.1 引言
4.2 基于一阶滤波器的一致性算法
4.3 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法
4.3.1 问题描述
4.3.2 时钟速率补偿算法
4.3.3 虚拟时钟读数补偿
4.3.4 伪同步实现
4.4 仿真和实验讨论
4.4.1 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法在时变时钟参数下的收敛特性
4.4.2 基于一阶滤波器的分布式时钟同步算法在时延情况下的收敛特性
4.4.3 和其他基于一致性同步算法的比较
4.4.4 大规模网络下的收敛效果
4.5 本章小结
第五章 时钟同步安全性
5.1 引言
5.2 攻击检测算法
5.2.1 算法思路
5.2.2 基于在线递归最小二乘的攻击检测算法
5.3 仿真评估
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 本文工作展望
参考文献
致谢
作者简历
攻读博士学位期间主要的研究成果及参与的科研项目
【参考文献】：
博士论文
[1]基于一致性的无线传感器网络时钟同步算法研究[D]. 何建平.浙江大学 2013
[2]面向事件检测的无线传感器网络服务质量保障[D]. 李燕君.浙江大学 2009
本文编号：3039376
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3039376.html
