应用UWB信号的无线传感器网络物理层时间同步方法.pdf

西安电子科技大学
硕士学位论文
应用UWB信号的无线传感器网络物理层时间同步方法
姓名:孟金芳
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:杨克虎
20100101
摘要泶信号的无线传感器网络时间同步方案。这是一种物理层的同步方案,,收发双方轮流互发藕乓分别记录本地时间信息。应用最速下降法逐步对目标节点的频率漂移进行调整,节点的时钟进行调整。所提出的时间同步方案还给出了单节点对在最大同步误差幅度提高了同步精度,在一个由十个传感器节点组成的线性拓扑网络中,所有目时间同步作为一种典型的分布式系统,无线传感器网络中不同的节点都有自己的本地时钟,网络协同工作需要节点间的时间同步。时间同步的目的是为网内部分或全部节点提供统一的时钟。本文研究无线传感器网络时间同步方法。提出了一种新的应用使之收敛到信标节点的频率漂移,然后估计两节点的时间偏移之差,最后对目标约束条件下同步周期的确定方法。我们在上对所提出的时间同步方案进行计算机仿真和性能分析。仿真结果和性能分析表明了该方案的有效性。该方案不仅延长了同步周期,而且大标节点相对于信标节点的同步误差都在纳秒之内。关键词:无线传感器网络超宽带信号
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呈竺:呈:本人签名:耋金基本人签名:盘金垫学位论文独创性葱滦声明西安电子科技大学关于论文使用授权的说明导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后导师签名:秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的明并表示了谢意。生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。日期::
第一章绪论无线传感器网络线网络通信能力的传感器以及由其构成的无线传感器网络琖璉起了人们的极大关注。无线传感器网络【’琌,【,【怯纱罅康牧畚⑿痛ǜ衅鹘诘阕槌桑ü尴通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。如果说钩闪寺呒的信息世界,改变了人与人之间的沟通方式,那么,无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变人类与自然界的交互方式。的报告中,分别将无线传感器网络列为世纪最有影响的项技术和改变世界的大技术之一,无线传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官又被称为全球未来的三大高科技产业?梢栽ぜ疲尴叽ǜ衅魍绲姆⒄购凸惴河τ媒ǘ匀和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域够通过白组织方式组成网络,实现协作地感知、采集和处理覆盖区域内被感知对象的信息,这些信息和数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,经过多跳后到达汇聚节点,最后通过互联网或者卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。无线传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统,它的处理能力、存储能力和通信能力都相对较弱。由于无线传感器节点一般采用电池供电,节点能量受限,并且由于可能工作在恶劣的无人环境而造成电池不能被及时更换,因此无线传感器网络软硬件设计的一个重要原则就是尽可能节省宝贵的电能。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用,其次才考虑节约能源;而无线传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用,这也是无线传感器网络和传统网世纪年代以来,随着嵌入式系统、无线通信、网络及微电子机械系统—甿,燃际醯目焖俜⒄梗哂懈兄!⒓扑愫臀人们可以通过传感网络直接感知客观世界,从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。瓻赋觯何尴叽ǜ衅魍缡兰腿死嘈畔⒀芯苛煊所要面临的主要挑战之一ⅢC拦桃抵芸蚆技术评论在预测未来技术发展们的社会生活和产业革命带来极大的影响和产生巨大的推动。从技术角度来说,无线传感器网络是一种无基础设施的网络,其典型体系结构如图所示。系统通常包括传感器节点⒒憔劢诘内部或附近,能
无线传感器网络时间同步由于受到能量的限制,并考虑到实际应用的需求,不可能用一种时间同步协络的最重要区别之一【】。.奔渫叫枨作为一种典型的分布式系统,无线传感器网络是通过数量众多的传感器节点协作完成任务的,而节点间的时间同步是实现无线传感器网络协同工作的支撑技术之一。需要时