無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,很多應(yīng)用都依賴于節(jié)點間的時鐘同步。針對節(jié)點的時鐘偏移和時鐘偏移率導(dǎo)致的時鐘不同步的問題,提出了一種基于卡爾曼濾波的TPSN時鐘同步算法。該算法利用卡爾曼濾波算法對TPSN時鐘同步協(xié)議中的時鐘偏移和時鐘偏移率進行估計,使用該估計值對節(jié)點的時鐘進行修正。該算法可有效消除時鐘偏差的測量噪聲、補償時鐘偏差,使得節(jié)點得到更精確的時鐘同步。仿真結(jié)果表明,較傳統(tǒng)的TPSN時鐘同步算法,所提算法的時鐘同步精度更高,性能更好。 

【文章來源】：電子測量技術(shù). 2020,43(18)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

TPSN時鐘同步算法原理

首先進行基于卡爾曼濾波的TPSN時鐘同步算法可行性與優(yōu)越性的驗證仿真。主從時鐘的工作頻率設(shè)置為50 MHz,同步周期為1 s。分別在無時鐘同步、使用傳統(tǒng)TPSN時鐘同步算法和使用本文算法3種情況下,觀察時間同步誤差,如圖2所示。圖2中,未經(jīng)時鐘同步算法的主從節(jié)點之間的時鐘誤差大致在10.2 μs;經(jīng)過了傳統(tǒng)的TPSN時鐘同步算法調(diào)整之后,同步節(jié)點與接收節(jié)點之間的時鐘誤差被降到5.8 μs左右;而引入本文提出的基于卡爾曼濾波的TPSN時鐘同步算法后,經(jīng)過多次對時鐘偏移和時鐘偏移率的觀測值進行迭代補償和修正,兩者之間的時鐘誤差之間被降到4 μs以下,由此可好基于卡爾曼濾波的TPSNS時鐘同步算法在降低時鐘誤差方面的優(yōu)越性。

接著進行時鐘同步誤差和同步周期之間關(guān)系的仿真實驗。時鐘誤差是由時鐘偏移和時鐘偏移率在時間上積累造成的,因此,同步周期越長,時鐘誤差就越大。設(shè)置同步周期從1～10 s變化,在每個時鐘同步周期下,分別使用傳統(tǒng)TPSN時鐘同步算法和本文提出的算法進行時鐘同步,得到時鐘同步誤差和同步周期之間的關(guān)系,如圖3所示。由圖3可看出,隨著時鐘同步周期的增大,主從時鐘之間的時鐘誤差會逐漸的增大,并且經(jīng)基于卡爾曼濾波的TPSN時鐘同步算法調(diào)整后的時鐘誤差明顯低于經(jīng)傳統(tǒng)的TPSN時鐘同步算法調(diào)整后的時鐘誤差。

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本文編號：3145574