【摘要】：時間同步問題是無線傳感網(wǎng)中非常關鍵的一個問題。傳統(tǒng)的時間同步方法如GPS和NTP已經(jīng)非常成熟,但是高能耗、高復雜度和苛刻的環(huán)境要求使得它們在無線傳感網(wǎng)的應用中存在一定的不足。為了彌補這些不足,本文基于FM報時信號,提出了一種適用于無線傳感網(wǎng)的低功耗高精度時間同步方法并設計時間同步硬件系統(tǒng)驗證該方法的有效性與可行性。本文所設計基于FM報時信號的時間同步系統(tǒng),在FM報時信號到達前被喚醒,喚醒后接收FM廣播信號,經(jīng)解調(diào)電路解調(diào)為FM音頻信號,運用數(shù)字信號處理的方法從FM音頻信號中甄別FM報時信號,輸出時間同步信號。該時間同步系統(tǒng)具有自主喚醒和休眠的功能,在FM報時信號前喚醒,時間同步結束后休眠。通過測試,本文所設計的時間同步方法平均精度可達1毫秒,時間同步年功耗為117毫安時,該方法已經(jīng)應用在實際的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)中。本文首先對FM報時信號進行提取,分析設計難點,針對存在的難點設計出時間同步方法,并用軟件仿真的方式進行驗證;然后設計了針對FM報時信號的休眠機制,解決系統(tǒng)功耗問題;最后設計了時間同步硬件系統(tǒng)的基本時間模塊、信號處理與控制模塊和時間同步模塊,詳細介紹了設計方案,尤其在時間同步模塊第一版的基礎上設計了更加穩(wěn)定的數(shù)字化時間同步模塊。最后搭建時間同步系統(tǒng)測試平臺,對時間同步系統(tǒng)的有效性、時間同步精度和功耗進行測試。
[Abstract]:Time synchronization is a very key problem in wireless sensor networks. Traditional time synchronization methods such as GPS and NTP have been very mature, but high energy consumption, high complexity and harsh environmental requirements make them have some shortcomings in the application of wireless sensing networks. In order to make up for these shortcomings, based on FM time signal, a low power consumption and high precision time synchronization method for wireless sensor networks is proposed in this paper, and a time synchronization hardware system is designed to verify the effectiveness and feasibility of the method. The time synchronization system based on FM time signal is designed in this paper. the time synchronization system is awakened before the FM time signal arrives, receives the FM broadcast signal after awakening, and Demodulate it into FM audio signal. The FM time signal is screened from the FM audio signal by digital signal processing, and the time synchronization signal is output. The time synchronization system has the functions of autonomous wake-up and dormancy. It wakes up before the FM time signal and sleeps after the time synchronization ends. Through the test, the average accuracy of the time synchronization method designed in this paper can reach 1 millisecond, and the annual power consumption of time synchronization is 117 Ma. This method has been applied to the actual wireless sensor network system. In this paper, the FM time signal is extracted, the design difficulties are analyzed, and the time synchronization method is designed according to the existing difficulties, and verified by software simulation. Then the dormancy mechanism of FM timing signal is designed to solve the problem of system power consumption. Finally, the basic time module, signal processing and control module and time synchronization module of the time synchronization hardware system are designed, and the design scheme is introduced in detail. Especially on the basis of the first edition of the time synchronization module, a more stable digital time synchronization module is designed. Finally, the test platform of time synchronization system is built to test the effectiveness, time synchronization accuracy and power consumption of time synchronization system.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻】

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本文編號：2496443