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专利号: 2015102125665
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于WIA-PA网络的时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

101、工业无线传感器网络WIA-PA中的子节点P通过接收时间源设备A周期性广播的(A)信标帧,从接收到的信标帧中获得时间源设备A发送信标帧的时刻T1,i 和子节点P接收信(P) (P) (A)标帧的时刻T2,i ,计算两者的差值△Ti=T2,i -T1,i 作为时间调整量,并在随后的一个(P)时间T5,i 减去时间调整量△Ti作为子节点P新的本地时间;重复上述过程,经过N个同步周期后,采用频率偏移估计公式单独估计本地时钟相对于时间源的频率偏移

102、当需要上报时间时,子节点P利用估计出的相对频率偏移 根据公式将本地时间转换为节点P的当前时间,并以节点P的当前时间上报。

2.根据权利要求1所述的一种适用于WIA-PA网络的时钟同步频率偏移估计方法,其特征在于,当步骤101中的时间源设备A和子节点P要实现时间同步,时间源设备A作为时间参考节点,子节点P是待同步节点,所述时间同步步骤包括:A0、节点A的MAC层生成信标帧,在信标帧中预留发送时间戳位置,在节点A发送信标帧到定界符SFD时,产生中断,把发送时间戳加入到信标帧中预留的发送时间戳位置;节点A通过无线接口周期性地广播信标帧;

(P)

A1、子节点P的MAC层接收信标帧,在SFD中断记录下接收时间戳并赋值到变量T2,i(P)上,T2,i 表示子节点P接收该信标帧的时刻,解析出信标帧得到发送时间戳并赋值到变量(A) (A)T1,i 上,T1,i 表示时间源设备A发送信标帧的时刻;

(P) (A)

A2、节点P的应用层根据公式△Ti=T2,i -T1,i 计算时间调整量△Ti,并在随后的一(P)个时间T5,i 调整自己的本地时间,即在当前本地时间上减去调整量△Ti作为新的时间;

(A) (P)

A3、重复步骤A1、A2,并将点(T1,i ,T2,i )保存到相应数组中,经过N个周期后,节点P的应用层根据频率偏移估计公式(A)

估计出节点P相对于节点A的频率偏移 式中,T1,i 为节点A发送第i个信标帧的时刻,T2,i(P)为节点P接收到第i个信标帧的时刻,T2,i-1(P)为节点P接收到第i-1个信标帧的时刻,N为时间同步的次数。

3.根据权利要求2所述的适用于WIA-PA网络的频率偏移估计方法,其特征在于,步骤A0中所述的信标帧通过广播的方式发送,信标帧的源地址为节点A的地址,信标帧时间同步机制为单向报文时间同步。

4.根据权利要求2所述的适用于WIA-PA网络的频率偏移估计方法,其特征在于,步骤

101中的N为1即对于第一个同步周期时,T2,1(P)可表示为:T2,1(P)=T1,1(A)+θt0(AP)+ρ(AP)(T1,1(A)-t0)+d(AP)+X1(AP)+ρ(AP)(d(AP)+X1(AP))其中,ρ(AP)和 分别为相对频率偏移和t0时刻的初始时钟偏移,信标帧收发过程中(AP) (AP) (AP) (AP) (AP)的固定延迟为d ,随机延迟为Xi ,ρ (d +X1 )表示的是信标帧收发过程中由于频(P)率偏移而积累的同步误差,节点P在随后的一个时间T5,i 利用两个时间戳的差值△T1=(P) (A) (P)*(T2,1 -T1,1 )来调整本地时间,节点P调整后的时间可用T5,1 来表示,则有(P)* (P) (P) (A)T5,1 =T5,1 +T2,1 -T1,1 (2)(A)

在t0到T5,1 时间内,节点A和节点P之间产生的真实的时钟偏移量△Ttrue,1为(AP) (AP) (P)△Ttrue,1=θt0 +ρ (T5,1 -t0) (3)(3)-(1)得到节点P调整后的新的时钟偏移量

(P)* (A)*

设T5,1 时刻对应的节点A的时间为T5,1 ,此时由于节点P的本地时间刚刚进行了(P)* (A)*调整,节点A和节点P的时间非常接近,因此可设T5,1 =T5,1 ,则有代入(2)、(4)得

T2,2(P)-T1,2(A)=ρ(AP)(T1,2(A)-T2,1(P)+X2(AP)-X1(AP))+X2(AP)-X1(AP)。