无线传感器网络时空一致性方法研究

Wireless Sensor Network(WSN) is a kind of technology that connects the cyber space and the objective world. The percept of the objective world would be meaningful only if it is added with the information of time and space. Compared with the traditional distributed system, the WSN has a stronger demand on the information of time and space. To work together and achieve the same goal, WSN nodes must base on a certain consensus of time and space, therefore, the time and space consensus algorithm is an important research area of WSN. While distributed consensus method has a character of complete distribution and needs less computation and communication, it is suitable to solve the consensus problem of time and space of WSN. This paper focuses on the research of WSN time and space consensus model based on distributed consensus method. And design time synchronization and formation control algorithms by the mentioned model. First, we study the model and prove its convergence, and set up a single model that consider both time and space factors. Second, we analyze the delay and topology of WSN, based on which we design time synchronization and formation control algorithms. Last, we simulate and implement the algorithms, which could be a reference for further practical applications.

无线传感器网络是一种联系计算机世界与客观世界的网络技术，对客观世界的感知只有被附以时空的信息才有意义，相对于传统的分布式系统，无线传感器网络对时间空间信息的需求尤为强烈。无线传感器网络节点要协同工作，通常需要基于一定的时间、空间一致性，故时空一致性算法是无线传感器网络协同的核心研究内容。而分布式一致性方法具有完全分布式的特性，并且具有计算量小、通信量小的特点，因此非常适合用于解决无线传感器网络时空一致性问题。本文着重研究基于分布式一致性方法的无线传感器网络时空一致性模型，并基于此设计时间同步和编队控制算法。首先，研究基于分布式一致性方法的时间和空间一致性模型，证明其收敛性，并研究如何建立时间和空间统一模型；接下来，分析无线传感器网络的延迟、拓扑变化等特性，设计基于上述模型的无线传感器网络时间同步和编队控制算法；最后，对时间同步和编队控制算法进行仿真和实验，为实际应用提供参考。

本课题研究了基于分布式一致性方法的无线传感器网络时空一致性模型，并基于此设计时间同步和编队控制算法。首先,建立了基于分布式一致性方法的时间和空间一致性模型，证明其收敛性，并研究如何将时间和空间统一到一个模型中；接下来，分析了无线传感器网络的延迟、拓扑变化等特性，设计基于上述模型的无线传感器网络时间同步和编队控制算法；最后，对时间同步和编队控制算法进行仿真和实验。分布式一致性方法具有完全分布式的特性，并且具有计算量小、通信量小的特点，因此非常适合用于解决无线传感器网络时空一致性问题。本课题的理论研究成果和工程化实践为无线传感器网络的其他应用提供了有力的支撑，将有助于促进无线传感器网络在更广范围的应用。