基于間歇性觀測的水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法.pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人類對海洋資源及其環(huán)境的認(rèn)識有了進一步的提高，水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)也引起學(xué)術(shù)、工業(yè)、軍事等各方面越來越多的關(guān)注。而在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)水下定位、環(huán)境監(jiān)測、海底探測、目標(biāo)識別、通信等諸多應(yīng)用都需要水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步技術(shù)的支持，因此水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要支撐。
　　水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和陸上傳感器網(wǎng)絡(luò)差別很大，比如水下傳輸時延比較大，能量受到限制。這些都使得陸上的時鐘同步算法不能直接移植到水下環(huán)境之中，因此

2、我們需要研究新的節(jié)能性好的水聲時鐘同步算法來解決水下環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)。
　　在此基礎(chǔ)之上本文提出了高效節(jié)能的水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法和基于間歇性觀測的水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法，基于間歇性觀測的同步算法是基于高效節(jié)能同步算法的基礎(chǔ)之上提出的。高效節(jié)能的水聲同步算法分成兩個步驟，第一步是錨節(jié)點向待同步節(jié)點發(fā)送消息包，然后利用最小二乘法估計得到時鐘的頻率漂移。第二步由錨節(jié)點發(fā)送自己的位置和時間信息給待同步節(jié)點，待同步節(jié)點根據(jù)這些信息估計出本地的時

3、間偏差，整個過程待同步節(jié)點都只需要接收消息包，而不需要發(fā)送，因此能耗很低?；陂g歇性觀測的時鐘同步算法中待同步節(jié)點采用休眠模式，在沒有觀測值的時候我們用間歇性觀測的卡爾曼濾波器來估計時鐘的頻率漂移和時間偏差。這樣得到結(jié)果更為精確，也避免了時鐘的頻繁同步，因此在一定程度上也降低了時鐘同步算法的能耗。
　　同時我們用誤差分析和仿真結(jié)果來證明兩種時鐘同步算法的高效和節(jié)能。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下所示：
　?。?）提出了高效節(jié)

4、能的水聲網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法，該算法采用兩次最小二乘來對參數(shù)進行估計，使得估計結(jié)果更為精確，也避免了頻繁的再同步問題，一定程度上降低了節(jié)點的能耗，并且待同步節(jié)點只需要接收同步包，而不需要發(fā)送，使得算法的能耗較低。
　　（2）在高效節(jié)能的算法基礎(chǔ)上又提出了基于間歇性觀測的時鐘同步算法，該算法中節(jié)點采用休眠機制，算法將得到的間歇性觀測信息用卡爾曼濾波器進行迭代，對頻率漂移和時鐘偏差進行更新。由于采用了休眠機制以及間歇性觀測，使得算法在估計