水下传感器网络分布式时间同步方法

Time synchronization is the basis for collaboration across multiple sensor nodes. Underwater sensor networks have different characteristics from the terrestrial wireless sensor networks, where communication is primarily via acoustic signals. A distributed time synchronization method is proposed in this application, which can be used in the absence of the "time reference node". This application intends to carry out study in distributed time synchronization method. It is expected to reveal the relation between effectiveness and measurement error, network topology. Finally, the underwater experiment is conducted to verify the performance of the distributed time synchronization method.

时间同步是传感器节点协同工作的基础。水下传感器网络由于采用水声通信方式，具有不同于陆地无线传感器网络的特点，为时间同步算法的研究带来了新的挑战。本申请提出一种分布式网络时间同步方法，该方法可在没有“时间参考节点”的情况下，完成网络的时间同步。本申请拟对此分布式时间同步方法开展研究，揭示其有效性与网络拓扑、时间测量误差的关系；同时进行水下实验，验证方法的实际性能。

时间同步是传感器节点协同工作的基础。水下传感器网络由于采用水声通信方式，具有不同于陆地无线传感器网络的特点，为时间同步算法的研究带来了新的挑战。本项目取得的成果包括：.（1）提出了一种水下传感器节点时间同步算法K-Sync，它无需多普勒等额外观察量，仅利用多次交互的数据包时间戳信息，即可获得高精度的时钟同步。仿真结果表明，在不同的场景下K-Sync方法的时间同步精度优于传统方法。.（2）提出一种水下传感器网络分布式时钟同步方法CO-Sync，它无需依赖时钟参考节点，即可快速、低开销地实现全局的网络时钟同步。进一步，证明了在全连通网络下CO-Sync方法可以使全网时钟以指数速度收敛至统一值。.（3）设计了水下传感器实物验证平台以及水下传感网的通信协议，在水池环境下对CO-Sync方法的有效性进行验证。实测表明CO-Sync能够有效地实现3个节点的网络同步。