面向光纜制造的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速的發(fā)展，使工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越智能化、信息化。在傳統(tǒng)光纜制造車(chē)間內(nèi)需要大量操作人員，這樣需要消耗大量人力、財(cái)力等成本。通過(guò)在光纜制造車(chē)間內(nèi)布置傳感器節(jié)點(diǎn)使得數(shù)據(jù)采集越來(lái)越方便、高效。光纜制造監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、融合、處理等都是建立時(shí)間同步的基礎(chǔ)上，因此時(shí)間同步是一項(xiàng)重要的技術(shù)支持。由于光纜制造是在室內(nèi)進(jìn)行的，成熟的GPS無(wú)法精確的獲取全球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC。將經(jīng)典時(shí)間同步算法應(yīng)用在室內(nèi)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間進(jìn)行同步雖然可行，但經(jīng)典算法

2、隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)、誤差積累等問(wèn)題不適應(yīng)用于環(huán)境復(fù)雜的光纜制造網(wǎng)絡(luò)，因此本文提出移動(dòng)式線性頻率互異脈沖耦合振蕩器算法。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　介紹光纜制造環(huán)境下使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)支持，進(jìn)而引出關(guān)鍵的時(shí)間同步技術(shù)以及時(shí)間同步問(wèn)題。分析了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步原理和一些經(jīng)典的時(shí)間同步算法，由于經(jīng)典時(shí)間同步算法存在不足，則提出脈沖耦合振蕩器算法(Pulse coupled oscillator algorith

3、m,PCOs)。
　　通過(guò)對(duì)PCOs算法進(jìn)行分析研究，因PCOs算法是非線性且會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，從而提出線性PCOs算法。由于在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器晶振頻率不相同且隨時(shí)間推移晶振溫度升高造成漂移現(xiàn)象，利用最小二乘法曲線擬合(least-squarescurve fitting，LSCF)能有效解決晶振頻率問(wèn)題提高同步時(shí)間精度。為全方位監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出移動(dòng)式線性頻率互異PCOs算法。通過(guò)Matlab軟件仿真驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)最后能較好地達(dá)

4、到同步，同時(shí)比較了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)速度v、耦合強(qiáng)度ε、節(jié)點(diǎn)n在相對(duì)區(qū)間內(nèi)與同步時(shí)間收斂速度成正比。在硬件系統(tǒng)中主要采用嵌入式芯片STM32F051作為控制中心以及CC2530開(kāi)發(fā)套件作為傳感節(jié)點(diǎn)硬件;在軟件系統(tǒng)中應(yīng)用IAR對(duì)程序進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。
　　通過(guò)驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的算法能使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步誤差值在[0，10]us區(qū)間內(nèi)，表明網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)間能有效達(dá)到同步。從而可以得出將移動(dòng)式線性頻率互異PCOs算法應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中更能有效解決光纜制造中無(wú)