
自控实验报告,包含时间同步技术及Matlab代码。
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简介:
一、时间同步技术
1. 时间同步技术:旨在将 WSN 网络内的各个节点整合到同一事件的时间框架内。对于传感器融合而言,时间关系至关重要。物理时间本身就蕴含着信息,例如目标方向的估计以及防火应用。由于时钟偏差的存在,本地节点通常需要定期同步到准确的全局时钟。
2. 分布式系统中的时间同步技术
1) 同步技术的分类:根据不同的标准,可以分为绝对与相对、局部与全局、外与内这几类。
2) 传统同步方法:包括网络时间协议(NTP)、全球定位系统(BDS/GPS/GALILEO/GLONASS)。
3) WSN 中的同步技术
· 应用:多传感器数据融合(通过时间戳判断事件的一致性)、低功耗 MAC 协议、路由协议(同步休眠、TDMA)、位置相关服务(LBS,包括测距和定位)以及一致性要求(如数据库查询和安全加密)。
· 考虑因素:成本、体积和功耗的限制,同时强调可扩展性和健壮性。在满足局部最优和全局最优的情况下,考虑到无线带宽的有限性、稳定性差以及广播特性等因素。
· 同步挑战:
i. 低端时钟晶体的局限性导致时钟漂移明显且时钟抖动频繁发生。
ii. 通信链路中的噪声干扰使得部分节点的时钟不再保持同步。
iii. 节点失效的情况较为普遍,因此不能仅仅依赖单个节点作为主时钟。
4) 影响因素:温度(可能导致时钟加速或减速)、相位噪声(硬件接口访问波动、操作系统中断响应变化以及延迟抖动等)、频率噪声(晶体频谱在相邻频段内存在较大的边带)以及非对称延迟(不同方向路径延时的差异)。此外,还需考虑时钟故障的可能性,即硬件或软件异常可能导致时间突然跳跃。
5. 时钟同步错误的原因分析
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