CN107396437A - 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置 - Google Patents

一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107396437A
CN107396437A CN201710667230.7A CN201710667230A CN107396437A CN 107396437 A CN107396437 A CN 107396437A CN 201710667230 A CN201710667230 A CN 201710667230A CN 107396437 A CN107396437 A CN 107396437A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase value
coupling
stiffness
phase
present node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710667230.7A
Other languages
English (en)
Inventor
雷斌
李看
郑超学
高旭敏
王翰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Wuhan University of Science and Technology WHUST
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN201710667230.7A priority Critical patent/CN107396437A/zh
Publication of CN107396437A publication Critical patent/CN107396437A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置。包括步骤1对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；2相位按设定的增长速度增长；3判断网络中当前节点是否接受到触发信号，若是，则进入步骤4，否则，回到步骤2；4判断当前相位值是否小于强度阈值，若是，则进入步骤5，否则，进入步骤6；5耦合强度为负耦合强度，然后进入步骤7；6耦合强度为正耦合强度，然后进入步骤7；7相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；8判断相位值是否小于1，若是，则回到步骤2，否，则进入步骤9；9相位值变为0，发出触发信号。本发明在大规模无线传感器网络下具有较好的实用性和算法优异性。

Description

一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置
技术领域
本发明涉及无线传感器网络领域，特别是涉及一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置。
背景技术
时间同步是需要协同工作的无线传感器网络(WSN)的一个关键机制，其目的是使网络中所有或部分节点拥有相同的时间基准。传统的时间同步方法属于集中式同步方法，例如：NTP协议。他们都是依靠根节点向次级节点一级级通讯，逐层实现同步。在大规模无线传感器网络中，集中式时间同步方法存在以下缺陷：同步误差累积大、可扩展性差、抗毁性差。而最近兴起的算法中，萤火虫时间同步算法属于分布式算法，其在提高大规模的无线传感器网络的准确性、鲁棒性、可扩展性等方面有很大的优势。但是，该算法的实际应用仍存在一些问题：如耦合系数过大，出现分组同步；耦合系数过小，同步费时过长；随着节点数目的增加，通讯时延急剧增大。因此，提出一种能实际应用的萤火虫时间同步方法是很有必要的。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题，提出一种无分组现象、可快速同步、易于实现的基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置，本方法结合视觉感知，减少了传统方法采用报文通讯所带来的耦合延迟，避免了使用消息错开机制在同步后期时出现的无线通讯堵塞的情况；同时采用双变耦合强度，保证了在快速同步不出现分组现象的前提下，极大地提高同步效率，所以，本方法在大规模无线传感器网络下具有较好的实用性和算法优异性。
本发明的技术方案如下：
一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，包括如下步骤：
S1、对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；
S2、当前节点的相位按设定的增长速度增长；
S3、判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入步骤S4，否则，回到步骤S2；
S4、判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；
S5、耦合强度为负耦合强度，然后进入步骤S7；
S6、耦合强度为正耦合强度，然后进入步骤S7；
S7、当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
S8、判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到步骤S2，否，则进入步骤S9；
S9、相位值变为0，当前节点发出触发信号。
其中，所述步骤S1中的初始相位值以及按照相位增长速度增长后的相位值的范围在[0,1],所述相位增长速度为：
Δφ＝k*Δt，k＝0.3
其中，Δt表示增加的单位时间，Δφ表示单位时间Δt内相位增加的值。
其中，所述步骤S3中接收触发信号的方式为采用摄像头捕捉周围邻居节点的发光信号。
其中，所述步骤S4中的预设的强度阈值为0.5。
其中，所述步骤S5，负耦合强度的计算方法为：
ε＝(0-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
其中，所述步骤S6，正耦合强度的计算方法为：
ε＝(1-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
其中，所述εmax＝0.4。
其中，所述步骤S7，当前节点的相位值按照以下方式调整：
φ2＝φ1+ε。
其中，φ2表示调整后的相位值，φ1表示调整前的相位值，ε表示计算出的耦合强度值。
其中，所述步骤S8中的触发阈值为1。
一种采用上述所述的基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法的装置，包括：
设置单元，用于对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；
相位增长单元，用于使当前节点的相位按设定的增长速度增长；
第一判断单元，用于判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入第二判断单元，否则，回到相位增长单元；
第二判断单元，用于判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入第一给定单元，否则，进入第二给定单元；
第一给定单元，用于给定耦合强度为负耦合强度，然后进入调整单元；
第二给定单元，用于给定耦合强度为正耦合强度，然后进入调整单元；
调整单元，用于使当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
第三判断单元，用于判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到相位增长单元，否，则进入触发单元；
触发单元，用于将相位值变为0，当前节点发出触发信号。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明是一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，利用视觉感知，减少了传统方法采用报文通讯所带来的耦合延迟，避免了使用消息错开机制在同步后期时出现的无线通讯堵塞的情况；同时采用双变耦合强度，保证了在快速同步不出现分组现象的前提下，极大地提高同步效率。所以，本方法在大规模无线传感器网络下具有较好的实用性和算法优异性。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法流程图。
图2是本发明提供优选实施例基于视觉的萤火虫感知式时间同步装置的组成图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详尽、细致地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，包括以下步骤：
S1、对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；
S2、当前节点的相位按设定的增长速度增长；
S3、判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入步骤S4，否则，回到步骤S2；
S4、判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；
S5、耦合强度为负耦合强度，然后进入步骤S7；
S6、耦合强度为正耦合强度，然后进入步骤S7；
S7、当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
S8、判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到步骤S2，否，则进入步骤S9；
S9、相位值变为0，当前节点发出触发信号。
进一步地，所述步骤S1中的初始相位值以及按照相位增长速度增长后的相位值的范围在[0,1],所述相位增长速度为：
Δφ＝k*Δt，k＝0.3
其中，Δt表示增加的单位时间，Δφ表示单位时间Δt内相位增加的值。
进一步地，所述步骤S3中接收触发信号的方式为采用摄像头捕捉周围邻居节点的发光信号。
优选地，所述步骤S4中的预设的强度阈值为0.5。
进一步地，所述步骤S5，负耦合强度的计算方法为：
ε＝(0-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
进一步地，所述步骤S6，正耦合强度的计算方法为：
ε＝(1-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
优选地，所述εmax＝0.4。
进一步地，所述步骤S7，当前节点的相位值按照以下方式调整：
φ2＝φ1+ε。
其中，φ2表示调整后的相位值，φ1表示调整前的相位值，ε表示计算出的耦合强度值。
优选地，所述步骤S8中的触发阈值为1。
实施例2：
本实施例2是装置实施例，上述实施例1是方法实施例.本实施例与上述实施例属于同一技术构思，在本实施例中未详尽描述的内容，请参见方法实施例1.
如图2所示，一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步装置，包括：
设置单元，用于对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；
相位增长单元，用于使当前节点的相位按设定的增长速度增长；
第一判断单元，用于判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入第二判断单元，否则，回到相位增长单元；
第二判断单元，用于判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入第一给定单元，否则，进入第二给定单元；
第一给定单元，用于给定耦合强度为负耦合强度，然后进入调整单元；
第二给定单元，用于给定耦合强度为正耦合强度，然后进入调整单元；
调整单元，用于使当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
第三判断单元，用于判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到相位增长单元，否，则进入触发单元；
触发单元，用于将相位值变为0，当前节点发出触发信号。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；S2、当前节点的相位按设定的增长速度增长；
S3、判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入步骤S4，否则，回到步骤S2；
S4、判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；
S5、耦合强度为负耦合强度，然后进入步骤S7；
S6、耦合强度为正耦合强度，然后进入步骤S7；
S7、当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
S8、判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到步骤S2，否，则进入步骤S9；
S9、相位值变为0，当前节点发出触发信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S1中的初始相位值以及按照相位增长速度增长后的相位值的范围在[0,1],所述相位增长速度为：
Δφ＝k*Δt，k＝0.3
其中，Δt表示增加的单位时间，Δφ表示单位时间Δt内相位增加的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S3中接收触发信号的方式为采用摄像头捕捉周围邻居节点的发光信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S4中的预设的强度阈值为0.5。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S5，负耦合强度的计算方法为：
ε＝(0-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S6，正耦合强度的计算方法为：
ε＝(1-φ)/0.5*εmax
其中，φ为当前相位值，εmax为当前相位值φ为0.5时，耦合强度的最大的绝对值，εmax为[0.35,0.45]。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述εmax＝0.4。
8.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S7，当前节点的相位值按照以下方式调整：
φ2＝φ1+ε；
其中，φ2表示调整后的相位值，φ1表示调整前的相位值，ε表示计算出的耦合强度值。
9.根据权利要求1所述的一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法，其特征在于，所述步骤S8中的触发阈值为1。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法的装置，其特征在于，包括：
设置单元，用于对节点进行初始化，给当前节点分配一个随机的初始相位值并设定相位增长速度；
相位增长单元，用于使当前节点的相位按设定的增长速度增长；
第一判断单元，用于判断网络中当前节点是否接收到触发信号，若是，则进入第二判断单元，否则，回到相位增长单元；
第二判断单元，用于判断当前节点的当前相位值是否小于预设的强度阈值，若是，则进入第一给定单元，否则，进入第二给定单元；
第一给定单元，用于给定耦合强度为负耦合强度，然后进入调整单元；
第二给定单元，用于给定耦合强度为正耦合强度，然后进入调整单元；
调整单元，用于使当前节点的相位值依据耦合强度进行调整，得到新的相位值；
第三判断单元，用于判断调整后的相位值是否小于触发阈值，若是，则回到相位增长单元，否，则进入触发单元；
触发单元，用于将相位值变为0，当前节点发出触发信号。
CN201710667230.7A 2017-08-07 2017-08-07 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置 Pending CN107396437A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710667230.7A CN107396437A (zh) 2017-08-07 2017-08-07 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710667230.7A CN107396437A (zh) 2017-08-07 2017-08-07 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107396437A true CN107396437A (zh) 2017-11-24

Family

ID=60344758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710667230.7A Pending CN107396437A (zh) 2017-08-07 2017-08-07 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107396437A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110267295A (zh) * 2019-06-25 2019-09-20 内蒙古科技大学 基于萤火虫同步的脉冲耦合振荡器时间同步模型及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102811480A (zh) * 2012-06-19 2012-12-05 中国科学院计算技术研究所 基于物理脉冲耦合的无线传感器网络时间同步方法
CN103475539A (zh) * 2013-09-01 2013-12-25 西安电子科技大学 基于振荡器相位同步的符号网络社区检测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102811480A (zh) * 2012-06-19 2012-12-05 中国科学院计算技术研究所 基于物理脉冲耦合的无线传感器网络时间同步方法
CN103475539A (zh) * 2013-09-01 2013-12-25 西安电子科技大学 基于振荡器相位同步的符号网络社区检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马威: "水下传感网络同步机制的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110267295A (zh) * 2019-06-25 2019-09-20 内蒙古科技大学 基于萤火虫同步的脉冲耦合振荡器时间同步模型及方法
CN110267295B (zh) * 2019-06-25 2022-06-07 内蒙古科技大学 基于萤火虫同步的脉冲耦合振荡器时间同步模型及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109818993B (zh) 一种高效的区块链共识与交换系统
CN106358276B (zh) 基于id包的通信方法
CN101562489A (zh) 一种无线传感器网络时间同步方法
WO2007144822A3 (en) Method of communicating data in communication systems
CN103796273A (zh) 一种基于能量均衡的无线传感网络分簇路由策略
CN105636183A (zh) 一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法
WO2017028205A1 (zh) 一种锚主节点am管理的方法及节点
CN105306190A (zh) 基于累积正反馈的闭环式相位同步方法及分布式通信系统
CN108632989B (zh) 一种无线传感器网络一致性分布式时间同步方法
CN107396437A (zh) 一种基于视觉的萤火虫感知式时间同步方法及装置
CN106571991A (zh) 一种数据传输方法及装置
CN107395308A (zh) 一种低内存开销的分布式无线传感网络时间同步方法
CN105430736B (zh) 一种自组织网络时间同步方法及装置
CN104597878A (zh) 工业控制系统的控制器时间同步方法
CN105050077B (zh) 一种分簇链式无线传感网数据传输方法
CN105491656A (zh) 一种面向大规模自组网的轻量级时间同步方法
Wang et al. A survey of time synchronization algorithms for wireless sensor networks
CN106933093A (zh) 一种基于zigbee通信和北斗双模授时的无线校时系统
CN103813437B (zh) 一种基于时域窄脉冲的移动无线自组网时钟同步方法
CN102769870A (zh) 一种低能耗的无线传感网的时间同步方法
CN103298099A (zh) 一种基于双模时钟频率估计的时间同步方法
CN212723685U (zh) 一种多关节时间同步装置
CN104411010A (zh) 一种低开销的无线传感网络时间同步方法
Liu et al. An improved LEACH protocol in wireless sensor networks
CN107995681A (zh) 一种无线传感网时间同步方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171124