基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法，属于无线传感器网络技术领域。该方法面向服从任意分布的有界随机通信时延场景，建立节点间时钟信息和时延的关系模型，充分考虑节点接收到的来自邻居的所有时钟信息，构建时钟参数估计模型和基于最小二乘原则的成本函数，采用序列最小二乘方法迭代估计节点间的相对时钟频率偏移，并利用一致性的时钟同步方法来更新节点的逻辑时钟参数，使得网络中全部节点以完全分布式的方式实现全局时钟的一致。本发明专利技术提高了相对频率偏移估计的精度，有效降低了节点的存储开销，提高了一致性同步算法对通信时延的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法
本专利技术属于无线传感器网络
，涉及一种基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法。
技术介绍
无线传感器网络是一种典型的分布式无线通信网络，由于具备信息采集、数据处理和无线通信等功能，它在环境监测、医疗健康、工业生产以及危险环境等领域有非常重要的理论意义和应用价值。时间同步是无线传感器网络得以有效应用的重要前提，协议运行、TDMA调度、能量管理、目标定位等多种应用都需要在网络中节点时间保持同步的基础上运行。一致性同步协议作为多代理系统协同控制的研究核心，是解决分布式网络协同控制问题的有效方法。将一致性理论引入无线传感器网络时钟同步能提高同步方法的鲁棒性和扩展性，因此，研究基于一致性的时钟同步方法以解决分布式同步问题具有良好的发展前景。在实际的无线传感器网络场景中，时钟同步过程中的随机通信时延通常是无法避免的。针对不同的应用场合，随机通信时延可被建模为高斯分布、指数分布、伽马分布等。在考虑通信时延存在的情况下，早期提出的忽略了时延影响的一致性时钟同步方法不能够有效保证网络节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：/nS1：面向服从任意分布的有界随机通信时延场景，建立节点间时钟信息和时延关系模型；/nS2：根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系；/nS3：根据时钟信息的相对关系，构建时钟参数估计模型和基于最小二乘原则的成本函数；/nS4：采用序列最小二乘法迭代估计节点间的相对时钟频率偏移，然后利用一致性的时钟同步法来更新节点的逻辑时钟参数，估计出节点间的相对频偏后，周期性重复相对频偏估计以及逻辑时钟参数更新操作，直到整个网络节点的逻辑时钟达到同步的效果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于序列最小二乘的一致性时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：面向服从任意分布的有界随机通信时延场景，建立节点间时钟信息和时延关系模型；
S2：根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系；
S3：根据时钟信息的相对关系，构建时钟参数估计模型和基于最小二乘原则的成本函数；
S4：采用序列最小二乘法迭代估计节点间的相对时钟频率偏移，然后利用一致性的时钟同步法来更新节点的逻辑时钟参数，估计出节点间的相对频偏后，周期性重复相对频偏估计以及逻辑时钟参数更新操作，直到整个网络节点的逻辑时钟达到同步的效果。


2.根据权利要求1所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，步骤S1中，建立的节点间时钟信息和时延关系模型，具体包括：假设网络中的任意传感器节点i都以间隔T周期性广播本地时钟以及相关同步时钟信息，其邻居节点j接收并且记录接收时刻自身的本地时钟得到在真实时间刻度下节点间的通信时延关系：



其中，表示服从任意分布的、非负的、上界为常数Dd的随机通信时延。


3.根据权利要求2所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，步骤S2中，根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系，具体包括：邻居节点j收到n+1个来自节点i的同步时钟信息后，它将获得n+1组本地时钟观测值根据通信时延关系建立任意一组本地时钟信息的相对关系：



其中，αij和βij分别表示节点i相对于节点j的相对频率偏移和相对相位偏移，αj表示节点j的本地时钟频率偏移。


4.根据权利要求3所述的一致性时钟同步频率偏移估计方法，其特征在于，步骤S3中，构建时钟参数估计模型和基于最...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，龚鹏飞，王平，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50