水下分布式传感器系统数据同步技术设计

摘要

随着网络技术不断进步与发展，提高测量精度与扩展观测范围的的需求使得传感技术呈现了网络化发展趋势。在无线电领域，分布式探测系统和传感器网络技术已经成为近十年来信息处理领域的研究热点。同样，在水声领域中的分布式系统也处于逐步的发展过程中。在多传感器系统中，数据同步精度是影响信息处理融合的关键要素。这一点，对于水下来说由于声传播速度较慢等特点，水下系统间的时钟同步问题变得更为重要。
　　在无线传感器网络中，时钟同步技术已经形成相关的协议和标准。其中，IEEE1588协议具有低偏差高稳定的时间同步精度受到普遍接受，可在不增加网络负担的情况下改善分系统的时间精度。本文论文目的在于测试该协议在水下节点内有线传感器数据同步中应用的可行性，探讨在水下不同节点之间的无线传感器的数据同步中如何提高数据间的时钟同步精度的方法。
　　论文研究内容包括三方面内容，首先针对水下节点内部不同传感器之间的数据同步技术需求分析，对IEEE1588协议的同步模型、同步原理和同步算法进行了分析；其次，给出了基于迈瑞公司的KSZ8463芯片为核心的IEEE1588协议实现的有线数据同步系统的设计，该系统包括模拟接收模块和主控模块，可实现数据采集、时钟同步、数据传输等功能。在实际传感器系统进行了测试，结果表明，该同步系统能够较好的实现高精度的数据同步对时钟同步的需求；最后，对水下无线传感器网络数据同步需求，对多种数据同步算法进行比较，仿真试验结果验证了多普勒辅助的时间同步算法对水下网络时钟同步精度的改善的适用性。

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第1章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.2 时间同步方法分析综述

1.3 时间同步的发展现状

1.4 论文工作安排

第2章 IEEE1588协议分析

2.1 PTP协议的总体结构

2.2 PTP时钟同步模型及原理

2.3 IEEE1588_v2协议对于透明时钟的使用以及仿真

2.4 本章小结

第3章 有线传感器数据同步系统设计

3.1 硬件设计

3.2软件设计

3.3本章小结

第4章 有线传感器数据同步系统测试

4.1信号调理板测试

4.2 AD采样电路测试

4.3以太网连接测试

4.4时钟同步测试

4.5本章小结

第5章 水下无线传感器网络数据同步技术

5.1 水下传感器网络时间同步技术关键因素

5.2 现有的无线传感器同步方法

5.3 利用多普勒估计速度辅助时钟同步的方案：DA-Sync

5.4 水下时钟同步算法的仿真实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢