無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，具體采用在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間使用分布式的方式進(jìn)行時(shí)間標(biāo)簽同步，并且只有參與信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行時(shí)間同步，而對(duì)于視頻監(jiān)測節(jié)點(diǎn)來說，與傳統(tǒng)的先進(jìn)行全局時(shí)間同步再進(jìn)行事件監(jiān)測相比，時(shí)間同步過程在事件監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)傳輸之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)敏數(shù)據(jù)的快速采集，減少預(yù)先同步導(dǎo)致的開銷和延遲，并且實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和視頻數(shù)據(jù)報(bào)文的通信過程完全獨(dú)立，在信息處理中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文的節(jié)點(diǎn)ID將時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和視頻信息報(bào)文合并成一個(gè)完整的接收?qǐng)?bào)文，因此本發(fā)明的方法能夠?qū)Υ笠?guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)敏數(shù)據(jù)的快速采集，減少預(yù)先同步導(dǎo)致的開銷和延遲。
【專利說明】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用后發(fā)時(shí)間同步對(duì)時(shí)敏數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中，通常是在事件檢測節(jié)點(diǎn)檢測到事件發(fā)生后，啟動(dòng)事件檢測節(jié)點(diǎn)與信息處理中心節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，再啟動(dòng)事件采集節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)信息，通過多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚砉?jié)點(diǎn)進(jìn)行信息分析處理。但是在多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和信息處理中心節(jié)點(diǎn)的傳輸距離一般都比較遠(yuǎn)，預(yù)先進(jìn)行兩者之間的時(shí)間同步造成的事件監(jiān)測延遲較大，影響視頻采集的準(zhǔn)確性；并且對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)信息采集系統(tǒng)來說，實(shí)時(shí)性和記錄時(shí)間的準(zhǔn)確性要求非常嚴(yán)格，因此網(wǎng)絡(luò)延遲成為一個(gè)急需改善的問題，例如在入侵檢測應(yīng)用中，需要對(duì)入侵事件的具體時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，但是使用傳統(tǒng)的先時(shí)間同步再事件監(jiān)測，尤其是在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中，增加了事件監(jiān)測延遲、增大通信開銷、降低監(jiān)測時(shí)間準(zhǔn)確性。
[0003]2010 年 IEEE 國際會(huì)議公開了一篇論文 “Wei Nuo, Guo Qiang, Fu Yong, MingleiShuj A cluster based on demand time synchronization In wireless sensornetworks.3th IEEE International Conference on Computer Science and InformationTechnology, 2010, 204-207”該方法按需啟動(dòng)事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行事件采集，提出了基站節(jié)點(diǎn)先和集群中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步，再采集事件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊褐行?，這種按需啟動(dòng)采集節(jié)點(diǎn)的方法節(jié)省了基站節(jié)點(diǎn)電量，也實(shí)現(xiàn)采集信息的同步傳輸，但是先進(jìn)行時(shí)間同步的方法增加了事件監(jiān)測的時(shí)間，尤其是當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加時(shí)，事件監(jiān)測的延遲隨之增加，監(jiān)測時(shí)間準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)在采集時(shí)間敏感數(shù)據(jù)之前預(yù)先進(jìn)行全局時(shí)間同步，從而導(dǎo)致的事件監(jiān)測延遲和開銷的問題，提出了:一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，具體包括如下步驟:
[0006]步驟一:采用本地時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)敏數(shù)據(jù)快速采集:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)在未監(jiān)測到事件發(fā)生時(shí)處于休眠模式，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測到事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，從休眠中激活，進(jìn)行事件監(jiān)測并采集事件數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)事件監(jiān)測時(shí)刻的本地時(shí)鐘時(shí)間建立時(shí)間標(biāo)簽；每個(gè)本地節(jié)點(diǎn)維護(hù)獨(dú)立的本地時(shí)鐘步進(jìn)節(jié)奏，事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)簽采用本地時(shí)鐘時(shí)間，通過本地節(jié)點(diǎn)ID和本地時(shí)鐘時(shí)間構(gòu)建時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文，通過本地節(jié)點(diǎn)ID和視頻信息構(gòu)建數(shù)據(jù)報(bào)文，并向下一相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送；
[0007]步驟二:傳輸時(shí)敏數(shù)據(jù)到信息處理中心并逐跳校正時(shí)間信息，具體過程如下:[0008]根據(jù)路由算法選擇最佳路徑逐跳傳輸信息報(bào)文:事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過路由算法選擇最佳路由傳輸信息報(bào)文，信息報(bào)文包括時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文；時(shí)間標(biāo)簽同步過程與事件數(shù)據(jù)通信過程完全獨(dú)立，時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文分別使用路由算法經(jīng)不同傳輸路徑達(dá)到信息處理中心節(jié)點(diǎn)；事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)將信息報(bào)文直接傳輸?shù)较乱幌噜徆?jié)點(diǎn)，由相鄰節(jié)點(diǎn)根據(jù)從時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文中提取的時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行本地同步計(jì)算；所述時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文包括時(shí)鐘時(shí)間和事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻；
[0009]時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)傳輸中逐跳校正時(shí)間信息:本地節(jié)點(diǎn)i接收來自上一相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文，從該報(bào)文中提取時(shí)鐘時(shí)間Ir從時(shí)間列表中得到本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du，如果時(shí)鐘差異Du在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，則表示本地節(jié)點(diǎn)i和上一相鄰節(jié)點(diǎn)j是保持時(shí)間同步的，如果時(shí)鐘差異Du超過預(yù)設(shè)閾值，表示本地節(jié)點(diǎn)i和上一相鄰節(jié)點(diǎn)j時(shí)間不同步，則需更新時(shí)間列表，根據(jù)上一相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘時(shí)間Tj與本地節(jié)點(diǎn)i相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du，完成本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間同步；
[0010]根據(jù)本地節(jié)點(diǎn)i從時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文中提取事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻T/與本地節(jié)點(diǎn)i相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du得到本地節(jié)點(diǎn)i的事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻；
[0011]本地節(jié)點(diǎn)i時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文傳遞給下一節(jié)點(diǎn)，采用相同的方式逐跳校正報(bào)文中的時(shí)間信息，直到傳遞到信息處理中心節(jié)點(diǎn)；
[0012]步驟三:在信息處理中心進(jìn)行時(shí)敏數(shù)據(jù)融合:在信息處理中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收?qǐng)?bào)文中節(jié)點(diǎn)ID將時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文合并成完整的接受報(bào)文,完成時(shí)敏數(shù)據(jù)和其采集時(shí)間的融合。
[0013]進(jìn)一步的，步驟二中的本地節(jié)點(diǎn)i和鄰居節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du是由多次測量值通過線性預(yù)測的方法對(duì)未來值進(jìn)行預(yù)測得到。
[0014]進(jìn)一步的，步驟二所述的本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間同步的具體計(jì)算方法為:
[0015]本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘時(shí)間Ti和L的關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，其特征在于，具體包括如下步驟: 步驟一:采用本地時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)敏數(shù)據(jù)快速采集:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)在未監(jiān)測到事件發(fā)生時(shí)處于休眠模式，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測到事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，從休眠中激活，進(jìn)行事件監(jiān)測并采集事件數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)事件監(jiān)測時(shí)刻的本地時(shí)鐘時(shí)間建立時(shí)間標(biāo)簽；每個(gè)本地節(jié)點(diǎn)維護(hù)獨(dú)立的本地時(shí)鐘步進(jìn)節(jié)奏，事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)簽采用本地時(shí)鐘時(shí)間,通過本地節(jié)點(diǎn)ID和本地時(shí)鐘時(shí)間構(gòu)建時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文，通過本地節(jié)點(diǎn)ID和視頻信息構(gòu)建數(shù)據(jù)報(bào)文，并向下一相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送； 步驟二:傳輸時(shí)敏數(shù)據(jù)到信息處理中心并逐跳校正時(shí)間信息，具體過程如下: 根據(jù)路由算法選擇最佳路徑逐跳傳輸信息報(bào)文:事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過路由算法選擇最佳路由傳輸信息報(bào)文，信息報(bào)文包括時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文；時(shí)間標(biāo)簽同步過程與事件數(shù)據(jù)通信過程完全獨(dú)立，時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文分別使用路由算法經(jīng)不同傳輸路徑達(dá)到信息處理中心節(jié)點(diǎn)；事件監(jiān)測節(jié)點(diǎn)將信息報(bào)文直接傳輸?shù)较乱幌噜徆?jié)點(diǎn)，由相鄰節(jié)點(diǎn)根據(jù)從時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文中提取的時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行本地同步計(jì)算；所述時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文包括時(shí)鐘時(shí)間和事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻； 時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)傳輸 中逐跳校正時(shí)間信息:本地節(jié)點(diǎn)i接收來自上一相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文，從該報(bào)文中提取時(shí)鐘時(shí)間Ir從時(shí)間列表中得到本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du，如果時(shí)鐘差異Du在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，則表示本地節(jié)點(diǎn)i和上一相鄰節(jié)點(diǎn)j是保持時(shí)間同步的，如果時(shí)鐘差異Du超過預(yù)設(shè)閾值，表示本地節(jié)點(diǎn)i和上一相鄰節(jié)點(diǎn)j時(shí)間不同步，則需更新時(shí)間列表，根據(jù)上一相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘時(shí)間Tj與本地節(jié)點(diǎn)i相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du，完成本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間同步； 根據(jù)本地節(jié)點(diǎn)i從時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文中提取事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻T/與本地節(jié)點(diǎn)i相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du得到本地節(jié)點(diǎn)i的事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻； 本地節(jié)點(diǎn)i時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文傳遞給下一節(jié)點(diǎn)，采用相同的方式逐跳校正報(bào)文中的時(shí)間信息，直到傳遞到信息處理中心節(jié)點(diǎn)； 步驟三:在信息處理中心進(jìn)行時(shí)敏數(shù)據(jù)融合:在信息處理中心節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收?qǐng)?bào)文中節(jié)點(diǎn)ID將時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文合并成完整的接受報(bào)文,完成時(shí)敏數(shù)據(jù)和其采集時(shí)間的融合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，其特征在于，步驟二中的本地節(jié)點(diǎn)i和鄰居節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘差異Du是由多次測量值通過線性預(yù)測的方法對(duì)未來值進(jìn)行預(yù)測得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，其特征在于，步驟二所述的本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間同步的具體計(jì)算方法為: 本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘時(shí)間Ti和L的關(guān)系為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，其特征在于，當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)j的時(shí)鐘頻率一致時(shí)，則節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率漂移參數(shù)也相等，則本地節(jié)點(diǎn)i和相鄰節(jié)點(diǎn)j對(duì)應(yīng)的本地時(shí)鐘時(shí)間為Ti和L的同步關(guān)系可以簡化為:TfTj-Dijtl
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中事件時(shí)間標(biāo)簽的后時(shí)間同步方法，其特征在于，步驟二所述的得到的本地節(jié)點(diǎn)i的事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻具體計(jì)算過程為:本地節(jié)點(diǎn)i從時(shí)間標(biāo)簽報(bào)文中提取事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻T/減去節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘差異Du得到的時(shí)間T/即為本地節(jié)點(diǎn)i的`事件檢測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集的時(shí)刻。
【文檔編號(hào)】H04W56/00GK103747516SQ201310653204
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】李龍江, 陳紅英, 李力 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)