传感网中的时钟同步与联合测距协议的仿真_通信工程.doc

摘要：无线传感器网络是近年来最有发展前景的技术之一，它集中了微机电技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，是一种全新的信息获取和处理模式，无线传感器网络的发展推动了节点的时钟同步和测距的算法的研究.

节点间的时钟同步和测距是无线传感器网络研究中的基本问题之一，是无线传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提，而且无线传感器网络的某些路由机制、覆盖信息、负载均衡和拓扑控制等都依赖于节点位置信息.

由于传感器节点受体积、成本、能量等因素的限制，而且通常工作在人类难以或不宜接近的场合，因此传统的无线网络定位方式有许多不适合无线传感器网络的地方，需要专门设计适合无线传感器网络的时钟同步与节点测距的方法，让无线传感器网络在周围环境发生变化的情况下，自动完成高效节能的时钟同步和节点测距.本文仿真的时钟同步和节点测距算法是ATPL协议（Asymmetrical Time-Stamping and Passive Listening）.

ATPL协议在减少节点之间主动通信次数的情况下，通过改进对节点时钟和位置信息处理的算法，提高了时钟同步和节点测距的精度，在同等情况下，ATPL协议下的时钟同步与节点测距的精度比其他算法更高，更加接近克莱默.劳下限（CLRB）.

关键词：无线传感器网络；时钟同步；节点测距；ATPL协议

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1课题的背景和意义-1

1.2无线传感器网络的时钟同步和节点测距-1

1.3课题内容及论文-2

第2章 时钟同步与节点测距-5

2.1 时钟同步与节点测距-5

2.1.1 时钟同步与无线传感器网络-5

2.1.2 时钟同步的性能指标-5

2.1.3 时钟同步问题简述-5

2.1.3 常用的时钟同步协议-6

2.1.4 用于传感器网络的时间同步协议-7

2.2 节点测距方法-9

2.2.1 TOA 和TDOA测距-9

2.2.2超声波测距-10

2.2.3 RSSI测距-10

2.2.4 TOF测距-10

2.3克莱默-劳下限（CRLB）-11

第3章 ATPL协议-13

3.1 ATPL协议（Asymmetrical Time-Stamping and Passive Listening）-13

3.1.1 ATPL协议-13

3.1.2 ATPL协议内容-13

3.1.3 ATPL协议计算方法-14

3.2 ATPL协议下的克莱默-劳下限(CRLB)计算方法-16

3.3 蒙特•卡洛仿真-17

3.3.1 蒙特•卡洛(Monte Carlo)仿真-17

3.3.2 蒙特•卡洛(Monte Carlo)方法分类-17

3.3.3 蒙特•卡洛(Monte Carlo)仿真工作过程-17

3.3.4 系统仿真-18

3.3.5 蒙特•卡洛仿真方法的特点-19

第4章 算法仿真与结果分析-20

4.1仿真场景-20

4.2 蒙特•卡洛仿真在本仿真中的应用-20

4.2.1 蒙特•卡洛仿真方法-20

4.2.2 蒙特•卡洛仿真在本仿真中的具体应用-21

4.3仿真结果-21

4.4结果分析-23

第5章 结论与展望-25

5.1结论-25

5.2总结与展望-25

参考文献-26

致  谢-27