论文部分内容阅读
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式感知网络。本论文是基于地磁异常的隐蔽目标定位系统的一个子课题,整个系统有多个无线传感器网络节点构成,各节点间采用ZigBee网络协议进行通信。监测节点需要对磁性目标在三维空间产生的磁场进行高速、同步的数据采集,以保证每个监测节点采集到的磁场信号具有零相位差,那么研究一种适用于ZigBee网络的时间同步方案就显得十分重要。本文主要是设计一套WSN测控系统——Nebula星云测控系统。该系统中的节点以STM32W为核心的EMZ3018无线传感器网络开发套件为基础进行构建,对开发套件的系统时钟部分进行了改进,提高了节点自身的定时精度,以满足高精度时间同步算法研究的需要。本文的时间同步算法设计以IEEE1588协议为基础,对协议原本的交互次数和每次交互的数据量进行了精简,以适用于低数据传输速率、低功耗的ZigBee网络。此外,论文还设计了传感器网络节点软件平台的支撑性功能：设计了传感器网络中监测节点的定时系统,利用一个16位的通用定时器实现微秒级的精确定时,将其与一个32位软件变量相结合构成了精度扩展的UTC时间定时器作为监测节点的系统时钟；对星云测控系统的时间同步算法进行实现并进行了误差分析；并且实现了传感器节点的休眠与唤醒,完成了节点唤醒后的任务调度设计。基于已搭建好的硬件平台在IAR EWARM嵌入式系统集成开发环境中用C语言编程实现了上述功能,通过J-Link硬件仿真器实现用户系统的实时在线仿真调试。借助串口调试器SSCOM32和泰克TDS2024数字示波器,观察组网、通信、采集数据和节点时钟、节点间的时间同步情况。论文对设计的无线传感器网络进行实验,测试无线传感器网络的时间同步性能,根据数据和现象进行分析,论文中无线传感器网络节点间实现的同步精度可达到10us左右上,整个网络的时间同步精度可以满足目前应用的误差精度要求。