共有Ncj次采样次数，因此网络上一共有NTs⑴Ncj个节点，因此，T s(i, j)对于 在一个采集周期内中不同采样周期时间内的节点为：
[0063]
[0064] (j :0到，表示节点序号；i为常数，表示某个信道）
[0065]因此，多个信道上的所有叶子节点的Tsendfirst是不同的，每个信道上所有节点的 Tsendfirst形成的集合为：
[0066]
[(
[(
[(
[0070] 其余发包时刻是以T^d^iod为发送周期进行的，T^d^iod是叶子节点第一次发包 后周期发包的时间，其值为采集周期Tpkt，即T^dwiod = TPkt。
[0071] 因此，对于叶子节点的发包时间是一个分段函数，对于第i个信道而言，该信道上 的所有叶子节点发送时间为分段函数为：
[0072]
[0073] 6、管理节点同步包不定周期发送机制是第一次发包时刻Tsynrfirst是在第二个发送 包形成的最后一次采样时间内，该值设置为STpkt-to+ti+t^第N次(N>1)同步标签与第N+1次 同步标签发送时隙T syncpericid，该时隙为采集周期TPkt的整数倍，即CTPkt，C的取值与同步精度 有关。如果同步精度是Kus，那么需要K/10秒进行同步一次。因此C的取值为K/10T Pkt，如图8 所示。
[0074] 因此，管理节点不定长发包分段函数为： Γ η τ, f 27]^ - + A + ?4，/ e (0,1 ] iJ；w [ CTPkli re[2,+①]
[0076] 7、叶子节点收到网络启动命令后，初始化定时器和AD，并根据节点自身的分配的 序列号来设置第一次发送时间T se3ndflrst和对应的周期触发数据包的发送间隔Tsdpmod，然 后启动AD和定时器。当定时触发时间到达后，节点将发送数据包。在发送过程的间隙中节点 收到同步命令后记录下同步包里面的管理节点的时间标签，同时记录下当前自己的时间标 签，然后不断修正发送时间tick和采集时间tick，从而达到修正节点自身的同步误差，如图 9(a)和图9(b)所示。
[0077] 8、管理节点初始化系统和定时器后，设置第一次同步间隔时间TsyncfirsdP周期同 步间隔时间Tsync^riod，然后启动定时器。当以间隔时间T synrfirst为基准的第一次同步触发来 临时，管理节点不断切换信道并在每个信道上记录下时间戳并发送给叶子节点。当第一次 同步完成后，进入以间隔时间T syncperlcid为基准的周期同步触发中，同理，管理节点不断切换 信道并在每个信道上记录下时间戳并发送给叶子节点，如图1〇所示。
[0078] 综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0079] (1)第一采集周期只采集数据不发送数据同时在最后一个采样时间接收同步包； 其余各采集周期内叶子节点在第一采样时间发送上一周期采集封装的数据包并在最后一 个采用时间接收同步包，叶子节点在一个采集周期内将所有叶子节点在上一采集周期内采 集的数据发送给基站，保证了数据的生产和消费平衡；
[0080] (2)采用双定时器机制实现采集时钟和发送时钟的同步调节；
[0081] (3)采样周期的时间至少大于一次数据发包的时间，在保证数据生产和消费平衡 的同时实现数据生产和消费的循环；
[0082] (4)每个节点之间发包过程中留有一定的时间间隙，采样周期内所有叶子节点的 发包时间与各叶子节点间的发包间隙总和小于一个采样周期时间，叶子节点不定周期发送 数据包避免了节点在调节同步时发生发包冲突，保证了一个信道内的节点有序无冲突地将 数据包发送出去；
[0083] (5)管理节点不定周期地在每个采集周期最后一个采样时间向各信道叶子节点发 送同步包，既可以改善晶振温度漂移带来的同步误差问题又可以保证每一次同步包到达每 个节点时不落在该节点的发送时间从而降低同步包的丢包率。
【主权项】
1. 无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特征在于， 第一采集周期:各信道上的叶子节点收到管理节点发送的启动命令包后延时触发采集 时钟开始采样，初始化第一次发送数据包时刻以及数据包发送周期，管理节点在该采集周 期的最后一次采样时间内向各信道上的叶子节点发送同步包以触发第二采集周期； 第二采集周期:各信道上的叶子节点在该采集周期的第一次采样时间将上一采集周期 内采集的数据封装为数据包待发送时钟触发后发送给网关节点，各信道上的叶子节点不定 周期发送数据包，网关节点上报接收到的数据至监控中心，管理节点在该采集周期的最后 一次采样时间内向各信道上的叶子节点发送同步包以触发第三次采集周期，管理节点不定 周期发送同步包； 第三及其以后的采集周期:各信道上的叶子节点与在第二采样周期一样周而复始地发 送数据包、接收同步包。2. 根据权利要求1所述的无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特征 在于，采用双定时器运行机制调节来自同一时钟源的采集时钟和发送时钟同步，具体为： 采集时钟在叶子节点收到启动命令包后在采样间隔到来时触发叶子节点采样，同时， 发送时钟在发包间隔到来时触发叶子节点发包，叶子节点在发包过程中收到同步包时 比较其当前时间戳和同步包时间戳并在时间戳之差超出同步误差范围时修正采集时钟和 发送时钟的t i ck数。3. 根据权利要求1或2所述的无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特 征在于，各信道上的叶子节点不定周期发送数据包的方法为:经过本次采样周期中每个采 样时间内叶子节点开始发包的时刻距离本次采集周期起始时刻的时间差后，触发发送时钟 进行第一数据包的发送，此后每经过一个采集周期触发一次发送时钟进行其余数据包的发 送。4. 根据权利要求3所述的无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特征 在于，在第二及其以后的采样周期内所有叶子节点的发包时间与各叶子节点间的发包时隙 总和小于一个采样周期时间，其中， 所述各叶子节点间的发包时隙为:一采样时间内第一叶子节点的发包开始时刻距离本 次采样结束时刻的时间，或者， 除第一个叶子节点以及最后一个叶子节点以外的其它任意叶子节点的发包结束时刻 距离下一叶子节点发包开始时刻的时间，或者， 一米样时间内最后一个叶子节点的发包结束时刻距离下一米样开始时刻的时间，或 者， 形成数据包的最后一次采样时间内最后一个叶子节点的发包结束时刻距离下一采集 周期开始时刻的时间。5. 根据权利要求1或2所述的无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特 征在于，管理节点不定周期发送同步包的方法为:第一同步包发包时刻在第一采样周期的 最后一次采样时间内触发发送时钟进行第一同步包的发送，此后在经过整数倍采集周期时 触发一次发送时钟进行其余同步包的发送。6. 根据权利要求5所述的无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，其特征 在于，在各采样周期内管理节点在各信道上发同步包的时间与管理节点向各信道发同步包 的时隙总和小于一个采样周期时间，其中， 所述管理节点向各信道发同步包的时隙为:采样时间内的第一信道同步包收包开始时 刻距离本次采样结束时刻的时间，或者， 除第一个信道和最后一个信道以外的任意信道同步包收包结束时刻距离下一个信道 同步包收包开始时刻的时间，或者， 一个采样时间内的最后一个信道同步包收包结束时刻距离下一次采样开始时刻的时 间。
【专利摘要】本发明公开了无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法，属于无线传感网的技术领域。所述方法将每一采集周期的最后一个采样时间预留给叶子节点接收管理节点发送的同步包，叶子接点在采集周期的第一采样时间将上一采集周期采集的数据发给基站；采用双定时器机制实现采集时钟和发送时钟的同步调节；叶子节点不定周期发送数据包避免了节点在调节同步时发生发包冲突，保证了一个信道内的节点有序无冲突地将数据包发送出去；管理节点不定周期地在每个采集周期最后一个采样时间向各信道叶子节点发送同步包，既可以改善晶振温度漂移带来的同步误差问题又可以保证每一次同步包到达每个节点时不落在该节点的发送时间从而降低同步包的丢包率。
【IPC分类】H04W24/08, H04W56/00, H04W84/18
【公开号】CN105530664
【申请号】CN201610011759
【发明人】高尚, 孙建成, 史兴娟, 陈滨, 范孟豹, 陈笑天
【申请人】高尚
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月8日