= (χι(2),χ2(2)) = (Τ,θ) = (〇. 305193799475126,0.161301631709953)*1.0e-004
[0101] 对于第3个同步后的节点：
[0102] χ(3) = (χι(3),χ2(3)) = (Τ,θ) = (〇. 305194604190248,0.161746791025858)*1.0e-004
[0103] 对三个节点的系统时钟的振荡周期T和初始相位Θ进行对比，可知它们的同步精度 存在微小的误差，测量精度较高。
[0104] 接着，根据以上所述方法对时间同步的性能进行评估。具体的，若得到的各节点的 系统同步的振荡周期及初始相位均相同，则表明所有节点达到完全同步;若得到的各节点 的系统同步的振荡周期及初始相位之间存在偏差，则对该偏差进行分析，偏差较小者，同步 性能较好。
[0105] 实施例二
[0106] 本发明还提供一种无线传感器网络时间同步性能评估系统的【具体实施方式】，由于 本发明提供的无线传感器网络时间同步性能评估系统与前述无线传感器网络时间同步性 能评估方法的【具体实施方式】相对应，该无线传感器网络时间同步性能评估系统可以通过执 行上述方法【具体实施方式】中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述无线传感器网络时 间同步性能评估方法【具体实施方式】中的解释说明，也适用于本发明提供的无线传感器网络 时间同步性能评估系统的【具体实施方式】，在本发明以下的【具体实施方式】中将不再赘述。
[0107] 参看图5所示，本发明实施例还提供一种无线传感器网络时间同步性能评估系统， 包括:多个节点和外部评估单元，其中，各节点分别与所述外部评估单元相连；
[0108] 节点101，用于在收到外部评估单元的请求后，节点中的微处理器立刻计算自身的 内部存储的系统时间，并送到外部评估单元；
[0109] 外部评估单元102,用于向节点发送请求，请求节点的内部系统时间，该内部时间 是同步后的系统时间。
[0110] 本发明实施例所述的无线传感器网络时间同步性能评估系统，在多个已知精确时 钟值的评估时刻，外部评估单元向各节点发出请求;各节点在收到请求后，经历一段较短且 无法避免和难以准确测量的响应延时后，对外部评估单元响应该节点当前的系统时钟计数 值，并由外部评估单元收集各节点的响应再通过本发明实施例提供的无线传感器网络时间 同步性能评估方法对各节点同步后的时钟性能进行测量评价，其中，所述外部评估单元包 括:一个精度远高于节点时钟精度的时钟源。
[0111]在前述无线传感器网络时间同步性能评估系统的【具体实施方式】中，进一步地，所 述节点包括：
[0112] 射频模块，用于发送与接收无线射频信号；
[0113] 主控模块，用于控制射频信号的收发、内部系统时间的读取以及控制数据的传输； [0114]扩展模块，用于将节点的测试信号通过扩展插槽外接出来，以与外部评估单元进 行连接，其中，测试信号包括：内部系统时间。
[0115]在前述无线传感器网络时间同步性能评估系统的【具体实施方式】中，进一步地，所 述外部评估单元包括：
[0116]可编程模块，用于对测试数据进行实时采集处理，其中，测试数据包括:节点的内 部系统时间、外部评估单元的时钟源的时钟值；
[0117] 传输模块，用于将可编程模块采集到的数据传输到PC机；
[0118] 扩展模块，用于将外部评估单元的请求信号接口及数据采集接口通过扩展插槽外 接出来，以与节点进行连接。
[0119] 本发明实施例中，由PC机通过本发明实施例提供的无线传感器网络时间同步性能 评估方法对各节点同步后的时钟性能进行测量评价。
[0120] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种无线传感器网络时间同步性能评估方法，其特征在于，包括： 获取不同评估时刻各节点的系统时钟的计数值； 根据不同评估时刻各节点的系统时钟的计数值，利用数学规划手段对节点同步后的系 统时钟的振荡周期及初始相位进行约束，得到各节点的系统同步的振荡周期及初始相位的 最优估计； 根据得到的系统同步的振荡周期及初始相位的最优估计，对各节点的时间同步性能进 行评估。2. 根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步性能评估方法，其特征在于，所述获 取不同评估时刻各节点的系统时钟的计数值包括： 接收读指示信号，读取各节点的系统时钟的计数值； 获取各节点的评估时间，所述各节点的评估时间表示为： tj = h⑴+(nj⑴T⑴+Θ⑴） 式中，i表示节点的编号，j表示通信次数的编号，k表示第j次通信的评估时间，表 示第i节点第j次从请求时刻到节点取得内部系统时间时刻之间的响应延时，r^(1)表示第i 节点第j次系统时钟的计数值，1^(1)是节点用于表示系统时间的整数值，T(1)表示第i节点的 系统时钟的振荡周期，θ (1)表示第i节点的系统时钟的初始相位，是n取〇时节点获得的系 统时间对应的外部基准时间。3. 根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步性能评估方法，其特征在于，所述根 据不同评估时刻各节点的系统时钟的计数值，利用数学规划手段对节点同步后的系统时钟 的振荡周期及初始相位进行约束，得到各节点的系统同步的振荡周期及初始相位的最优估 计包括： 根据获取到的不同评估时刻各节点的系统时钟的计数值，确定求解各节点的系统时钟 的振荡周期及初始相位的最优估计的目标函数及所述目标函数的约束条件； 在各节点的目标函数取最小值时，对每个节点的系统时钟的振荡周期及初始相位不断 进行约束，将系统时钟的振荡周期及初始相位的变化范围约束在预设范围内，得到各节点 的系统时钟的振荡周期及初始相位的最优估计。4. 根据权利要求3所述的无线传感器网络时间同步性能评估方法，其特征在于，所述目 标函数为： 所述目标函数的约束条件为：式中，i表示节点的编号，j表示通信次数的编号，k表示第j次通信的评估时间，表 示第i节点第j次从请求时刻到节点取得内部系统时间时刻之间的响应延时，r^(1)表示第i 节点第j次系统时钟的计数值，ιυ(1)是节点用于表示系统时间的整数值，T(1)表示第i节点的 系统时钟的振荡周期，θ (1)表示第i节点的系统时钟的初始相位，是n取〇时节点获得的系 统时间对应的外部基准时间。5. 根据权利要求1所述的无线传感器网络时间同步性能评估方法，其特征在于，所述根 据得到的各节点的系统同步的振荡周期及初始相位的最优估计，对各节点的时间同步性能 进行评估包括： 若得到的各节点的系统同步的振荡周期及初始相位均相同，则表明所有节点达到完全 同步； 若得到的各节点的系统同步的振荡周期及初始相位之间存在偏差，则对该偏差进行分 析，对各节点的时间同步性能进行评估。6. -种无线传感器网络时间同步性能评估系统，其特征在于，包括:多个节点和外部评 估单元，其中，各节点分别与所述外部评估单元相连； 节点，用于在收到外部评估单元的请求后，节点中的微处理器立刻计算自身的内部存 储的系统时间，并送到外部评估单元； 外部评估单元，用于向节点发送请求，请求节点的内部系统时间，该内部时间是同步后 的系统时间。7. 根据权利要求6所述的无线传感器网络时间同步性能评估系统，其特征在于，所述节 点包括： 射频模块，用于发送与接收无线射频信号； 主控模块，用于控制射频信号的收发、内部系统时间的读取以及控制数据的传输； 扩展模块，用于将读取的内部系统时间通过扩展插槽外接出来，以与外部评估单元进 行连接。8. 根据权利要求6所述的无线传感器网络时间同步性能评估系统，其特征在于，所述外 部评估单元包括： 可编程模块，用于对测试数据进行实时采集处理； 传输模块，用于将可编程模块采集到的数据传输到PC机； 扩展模块，用于将外部评估单元的请求信号接口及数据采集接口通过扩展插槽外接出 来，以与节点进行连接。
【专利摘要】本发明提供一种无线传感器网络时间同步性能评估方法及系统，能够对各节点的时间同步过程所获取的系统时钟的准确性进行评估。方法包括：根据获取到的各节点的系统时钟的计数值，对节点同步后的系统时钟的振荡周期及初始相位进行约束，得到各节点的系统同步的振荡周期及初始相位的最优估计；根据得到的振荡周期及初始相位的最优估计，对各节点的时间同步性能进行评估。系统包括：多个节点和外部评估单元；由外部评估单元向各节点发出请求；各节点在收到请求后，经历一段较短且无法避免和难以准确测量的响应延时后，由外部评估单元收集各节点的响应并利用该时间同步性能评估方法对各节点同步后的时钟性能进行评价。本发明适用于通信技术领域。
【IPC分类】H04W24/00, H04W56/00
【公开号】CN105530656
【申请号】CN201610017813
【发明人】皇甫伟, 徐川, 吕闫, 张燕, 张中山
【申请人】北京科技大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月12日