无线传感器网络中时间同步算法的研究
发布时间：2022-07-23 15:04
随着微型传感器、集成电路和无线通信等技术的发展,无线传感器网络在许多领域得到了广泛的应用。由于晶振频率的不同以及环境因素等的影响,无线传感器网络中节点的本地时间存在差异。而对于需要多节点联合完成的任务,必须要同步节点之间的时间。因此,无线传感器网络中的时间同步问题已经成为了当下的研究热点。考虑到节点电池能量有限以及网络拓扑变化等特性,现今时间同步算法的研究主要集中在提高时间同步算法的能效以及鲁棒性等服务性能方面。针对现有时间同步算法的不足,本文在基于帧间信息差的改进TPSN算法设计、基于分簇技术的时间同步算法设计以及基于事件触发的时间同步算法设计等三方面展开了研究工作。（1）针对时间同步消息间的冗余,提出了一种基于帧间信息差的改进TPSN算法。该算法分析了TPSN同步消息帧的内部结构,考虑到时间信息等内容的相关性,利用前后两个同步消息帧之间的信息差值来替代完整的同步消息帧,以此来减少单条同步消息的数据量,降低同步消息带来的通信消耗。仿真结果表明,该算法利用同步消息帧之间的信息冗余减少了同步算法的能耗。（2）为了减小网络规模增大对分布式时间同步算法造成的收敛速度慢和通信量消耗大的影响,提...
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要工作简介
第二章 无线传感器网络时间同步理论和技术基础
2.1 时钟误差的来源
2.2 时间同步算法分类
2.2.1 按消息传递机制分类
2.2.2 按需求不同分类
2.2.3 按网络结构分类
2.3 主要性能指标
2.4 相关数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于帧间信息差的改进TPSN算法
3.1 引言
3.2 传统TPSN算法和能耗模型
3.2.1 传统TPSN算法
3.2.2 节点通信能耗模型
3.3 改进TPSN算法介绍
3.3.1 改进TPSN算法描述
3.3.2 改进TPSN算法能耗分析
3.4 算法仿真
3.5 本章小结
第四章 基于分簇技术的时间同步算法
4.1 引言
4.2 预备知识
4.2.1 分簇技术
4.2.2 网络模型的图论表示
4.2.3 多智能体系统一致性问题
4.2.4 分布式一致性时间同步迭代模型
4.3 分簇时间同步算法介绍
4.3.1 算法原理
4.3.2 虚拟时钟
4.3.3 簇间时间同步阶段
4.3.4 簇内时间同步阶段
4.4 收敛速度分析及仿真实验
4.4.1 簇间时间同步收敛速度
4.4.2 仿真实验
4.5 本章小结
第五章 基于事件触发的时间同步算法
5.1 引言
5.2 事件触发介绍
5.2.1 事件触发在控制系统中的应用
5.2.2 事件触发在多智能体中的应用-集中式
5.2.3 事件触发在多智能体中的应用-分散式
5.3 事件触发在时间同步中的应用
5.3.1 绝对时间更新模型及事件触发函数设计
5.3.2 仿真实验
5.4 本章小节
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于移动模型的水下传感器网络时间同步算法[J]. 王慧强,温秀秀,林俊宇,冯光升,吕宏武. 通信学报. 2016(01)
[2]能量高效的WSN时间同步算法[J]. 刘庆龙,高航. 计算机系统应用. 2014(06)
[3]一种基于多普勒效应的水下无线传感器网络时间同步机制[J]. 王建平,孔德川,陈伟. 传感技术学报. 2014(05)
[4]基于Gossip算法的无线传感器网络时间同步[J]. 师超,仇洪冰,王俊义,李晓艳. 上海交通大学学报. 2014(03)
[5]无线传感器网络的能量估计路由算法[J]. 平安,龚钢军,刘向军. 计算机仿真. 2013(08)
[6]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[7]WSN/WSAN中的时间同步算法研究[J]. 徐焕良,刘佼佼,王浩云,何明. 计算机工程与应用. 2012(31)
[8]EVENT-TRIGGERED AVERAGE-CONSENSUS OF MULTI-AGENT SYSTEMS WITH WEIGHTED AND DIRECT TOPOLOGY[J]. Zhongxin LIU,Zengqiang CHEN,Zhuzhi YUAN. Journal of Systems Science ＆ Complexity. 2012(05)
[9]无线传感器网络能量有效时间同步算法研究[J]. 王义君,钱志鸿,王桂琴,张旭. 电子与信息学报. 2012(09)
[10]一种能量高效的无线传感器网络时间同步算法[J]. 汪付强,曾鹏,于海斌. 信息与控制. 2011(06)
博士论文
[1]无线传感器网络时间同步算法研究[D]. 吴杰.天津大学 2015
[2]无线传感器网络时间同步算法研究[D]. 李立.清华大学 2010
硕士论文
[1]基于事件触发机制的多智能体系统一致性控制设计及实现[D]. 周裕龙.电子科技大学 2015
[2]基于数据压缩的无线传感器网络节能技术研究[D]. 项鹏远.浙江工业大学 2012
本文编号：3665359
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要工作简介
第二章 无线传感器网络时间同步理论和技术基础
2.1 时钟误差的来源
2.2 时间同步算法分类
2.2.1 按消息传递机制分类
2.2.2 按需求不同分类
2.2.3 按网络结构分类
2.3 主要性能指标
2.4 相关数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于帧间信息差的改进TPSN算法
3.1 引言
3.2 传统TPSN算法和能耗模型
3.2.1 传统TPSN算法
3.2.2 节点通信能耗模型
3.3 改进TPSN算法介绍
3.3.1 改进TPSN算法描述
3.3.2 改进TPSN算法能耗分析
3.4 算法仿真
3.5 本章小结
第四章 基于分簇技术的时间同步算法
4.1 引言
4.2 预备知识
4.2.1 分簇技术
4.2.2 网络模型的图论表示
4.2.3 多智能体系统一致性问题
4.2.4 分布式一致性时间同步迭代模型
4.3 分簇时间同步算法介绍
4.3.1 算法原理
4.3.2 虚拟时钟
4.3.3 簇间时间同步阶段
4.3.4 簇内时间同步阶段
4.4 收敛速度分析及仿真实验
4.4.1 簇间时间同步收敛速度
4.4.2 仿真实验
4.5 本章小结
第五章 基于事件触发的时间同步算法
5.1 引言
5.2 事件触发介绍
5.2.1 事件触发在控制系统中的应用
5.2.2 事件触发在多智能体中的应用-集中式
5.2.3 事件触发在多智能体中的应用-分散式
5.3 事件触发在时间同步中的应用
5.3.1 绝对时间更新模型及事件触发函数设计
5.3.2 仿真实验
5.4 本章小节
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于移动模型的水下传感器网络时间同步算法[J]. 王慧强,温秀秀,林俊宇,冯光升,吕宏武. 通信学报. 2016(01)
[2]能量高效的WSN时间同步算法[J]. 刘庆龙,高航. 计算机系统应用. 2014(06)
[3]一种基于多普勒效应的水下无线传感器网络时间同步机制[J]. 王建平,孔德川,陈伟. 传感技术学报. 2014(05)
[4]基于Gossip算法的无线传感器网络时间同步[J]. 师超,仇洪冰,王俊义,李晓艳. 上海交通大学学报. 2014(03)
[5]无线传感器网络的能量估计路由算法[J]. 平安,龚钢军,刘向军. 计算机仿真. 2013(08)
[6]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[7]WSN/WSAN中的时间同步算法研究[J]. 徐焕良,刘佼佼,王浩云,何明. 计算机工程与应用. 2012(31)
[8]EVENT-TRIGGERED AVERAGE-CONSENSUS OF MULTI-AGENT SYSTEMS WITH WEIGHTED AND DIRECT TOPOLOGY[J]. Zhongxin LIU,Zengqiang CHEN,Zhuzhi YUAN. Journal of Systems Science ＆ Complexity. 2012(05)
[9]无线传感器网络能量有效时间同步算法研究[J]. 王义君,钱志鸿,王桂琴,张旭. 电子与信息学报. 2012(09)
[10]一种能量高效的无线传感器网络时间同步算法[J]. 汪付强,曾鹏,于海斌. 信息与控制. 2011(06)
博士论文
[1]无线传感器网络时间同步算法研究[D]. 吴杰.天津大学 2015
[2]无线传感器网络时间同步算法研究[D]. 李立.清华大学 2010
硕士论文
[1]基于事件触发机制的多智能体系统一致性控制设计及实现[D]. 周裕龙.电子科技大学 2015
[2]基于数据压缩的无线传感器网络节能技术研究[D]. 项鹏远.浙江工业大学 2012
本文编号：3665359
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