基于无线传感器网络的同步数据采集方法

摘要

本发明公开了一种基于无线传感器网络的同步数据采集方法，主要解决由于GPS授时误差而导致的检测、定位误差等问题。本发明采用PPS和GPS授时信息的三次协调同步完成各感知节点时间同步，用加窗方法判定PPS状态合法性确保时间同步，用高速时钟对本地时标维护，实时判断是否对当前时标修正，每40分自动更新；FPGA解析管理中心要求的采集时间点，若此点超前当前时标，上报时间溢出错误，告知管理中心重新下指令；若滞后当前时标，等待采集时间点的前一秒关闭接收机；在管理中心要求的时间点，打开接收机采集数据。本发明有效的提高了无线传感器网络中感知节点GPS授时的准确性以及鲁棒性，可用于无线传感器网络各节点的协作信号检测以及定位数据采集等方面。

主权项

一种基于无线传感器网络的同步数据采集方法，其特征在于：为无线传感器网络中的感知节点配备时标同步模块、时标维护模块、时标修正模块和自更新模块，同步数据采集包括如下步骤：(1)各感知节点自带的GPS接收模块接收授时信息，将GPS授时信息赋给本地时标，时标同步模块开始工作；(2)时标同步模块对PPS(秒脉冲)和GPS授时信息进行三次协调同步，实现本地时标与GPS同步，若未完成三次协调同步，则继续执行步骤(2)，若完成三次协调同步则继续下一步；(3)感知节点的时标同步模块完成三次协调同步后，认定本地时标为该节点的当前时标，并进行下一步，同时时标维护模块以60MHz的计时频率对当前时标进行维护，并且该节点的自更新模块开始计时，感知节点在同步状态下正常工作40分钟后执行一次自更新，自更新即返回步骤(1)；(4)时标修正模块对再次收到的GPS授时信息和当前时标进行对比，若时间信息一致，则进行下一步，同时本地时标维护模块继续对当前时标进行维护；若时间信息不一致，则返回步骤(1)；(5)完成三次协调同步的感知节点将同步信息上传至管理中心，告知管理中心可以下发数据采集指令；(6)管理中心下发数据采集指令，网关节点广播管理中心指令，感知节点无线接收该指令，并通过SPI口转发至FPGA；(7)FPGA解析数据采集指令，得到管理中心要求的数据采集时间点；(8)比较该时间点与各感知节点当前时标的先后顺序，若采集时间点超前于当前时标，则上报时间溢出错误，并返回步骤(6)；若采集时间点滞后于当前时标，则等待至采集时间点的前一秒，关闭接收机；(9)等待下一次PPS的到来，并判断PPS状态的合法性，若合法则打开接收机，采集数据，若不合法则返回步骤(1)；(10)感知节点存储采集数据至指定空间，并发送中断告知ARM。