煤矿井下物联网感知层时间同步技术综述

摘要

时间同步是智能矿山信息精准感知的基础和前提.煤矿井下空间的诸多特性,如地形狭窄冗长、巷道表面不平整等,会造成同步误差累积效应大、信号传输可靠性差,给无线节点间时间同步技术研究带来了很大挑战.介绍了2种基础的时间同步方法:层次型时间同步和分布式时间同步方法.分析了煤矿井下物联网对时间同步方法的特殊需求,即除需考虑收敛性、同步精度等外,还需要考虑同步算法能量有效性、拓扑鲁棒性及可扩展性等指标,应具有较少的通信量、较长的同步周期、一定的拓扑鲁棒性,要能降低网络直径大引起的同步误差累积效应,并适应网络规模改变所带来的影响.分析了煤矿井下物联网感知层时间同步研究现状,得出目前的研究成果主要集中在网络结构、同步精度和同步能耗等方面.对煤矿井下物联网感知层时间同步技术的研究方向进行了展望,指出针对煤矿井下通信环境和空间环境的特殊性,设计一种对拓扑、时延具有一定鲁棒性的时间同步方法,是未来的研究重点:①可从拓扑动态维护角度提高时间同步方法对拓扑的鲁棒性;②可从通信拓扑虚拟构建角度提高一致性时间同步方法的收敛速度;③可从时间戳处理和矩阵补全角度提高时间同步方法对传输时延的鲁棒性.