一種用于無線傳感網(wǎng)的實時時鐘同步校準(zhǔn)方法及傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于無線傳感網(wǎng)的實時時鐘巧eal-TimeClock,簡稱為RTC)同 步校準(zhǔn)方法，同時也設(shè)及相應(yīng)的傳感器，屬于無線傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】 陽00引如圖1所示，無線傳感網(wǎng)通常包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。大量傳感器 節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。其中主要組成部分 是集成有傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊的傳感器節(jié)點，各傳感器 節(jié)點通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)，再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信 息處理中屯、。
[0003] 傳感器節(jié)點在實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用系統(tǒng)時，也存在一些現(xiàn)實約束，例如電源 能量有限，傳感器節(jié)點體積微小，通常攜帶能量十分有限的電池。由于節(jié)點分布區(qū)域廣，環(huán) 境復(fù)雜，靠更換電池來補充節(jié)電能源是不現(xiàn)實的。如何高效使用能量來最大化網(wǎng)絡(luò)生命周 期是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。
[0004] 一般來說，無線傳感網(wǎng)是不對稱性的結(jié)構(gòu)，即匯聚節(jié)點可W被持續(xù)供電工作，無需 考慮功耗問題，而在傳感器節(jié)點中，由電源模塊為節(jié)點提供電量，受節(jié)點體積限制，傳感器 節(jié)點的能量非常有限。因此傳感器節(jié)點，W低功耗、高精度為主要要求，采取一系列有效的 措施來節(jié)省能量。 陽〇化]在傳感器節(jié)點中，無線通信模塊存在發(fā)送、接收、空閑和休眠四種狀態(tài)。無線通信 模塊在空閑狀態(tài)一直監(jiān)聽無線信道的使用情況，檢查是否有數(shù)據(jù)發(fā)送給自己，而在休眠狀 態(tài)則關(guān)閉通信模塊。而無線通信模塊在發(fā)送狀態(tài)的能量消耗最大，在空閑狀態(tài)和接收狀態(tài) 的能量消耗接近，略少于發(fā)送狀態(tài)的能量消耗，在休眠狀態(tài)的能量消耗最少。為了降低傳感 器節(jié)點的功耗，盡可能讓傳感器節(jié)點在沒有業(yè)務(wù)需求時進入休眠狀態(tài)，即傳感器節(jié)點關(guān)閉 除實時時鐘模塊的所有模塊單元。由于傳感器節(jié)點進入了休眠狀態(tài)后，只有實時時鐘模塊 在運行，而實時時鐘模塊內(nèi)部的晶體振蕩器受溫度等因素事物影響較大，造成實時時鐘精 度不高，進而導(dǎo)致傳感器節(jié)點不能準(zhǔn)確地在預(yù)設(shè)的時間被自動喚醒，無法完成與匯聚節(jié)點 的通信業(yè)務(wù)。為了解決運個問題，傳感器節(jié)點必須進行實時時鐘校準(zhǔn)使之與匯聚節(jié)點的時 鐘保持一致。
[0006] 目前，傳感器的實時時鐘校準(zhǔn)一般都是W實時時鐘模塊內(nèi)部的晶體振蕩器受溫度 的影響為前提，計算晶體振蕩器受溫度影響的校準(zhǔn)參數(shù)，由校準(zhǔn)參數(shù)進行實時時鐘校準(zhǔn)的。 大體可W分為兩種方式：
[0007] 一種是由主控制器經(jīng)過測量計算得到實時時鐘的校準(zhǔn)值。不需要另置硬件電路， 只需在原有傳感器的基礎(chǔ)上，增加主控制器的測算實時時鐘校準(zhǔn)參數(shù)的功能，便可實現(xiàn)實 時時鐘在全溫度范圍內(nèi)都具有很好的精度，但它是W增加觸發(fā)CPU外部中斷次數(shù)為代價 的，系統(tǒng)功耗過大。
[0008] 另一種是采用內(nèi)置實時時鐘校準(zhǔn)硬件電路，通過硬件電路校準(zhǔn)實時時鐘的校準(zhǔn)參 數(shù)。通過硬件電路計算實時時鐘的校準(zhǔn)參數(shù)，從而避免觸發(fā)CPU工作，減少CPU的外部中斷 次數(shù)，節(jié)省系統(tǒng)的功耗。但是，它是W增加傳感器的價格和體積的為代價的。
[0009] 除此之外，上述兩種方法共同的缺點是，對于批量生產(chǎn)的傳感器進行實時時鐘校 準(zhǔn)過于耗費人力、物力。而且上述方法基本上只考慮了溫度對實時時鐘的影響，不能充分考 慮傳感器所處環(huán)境的各種其它因素，容易導(dǎo)致已校對好的實時時鐘發(fā)生錯誤，無法進行實 時時鐘校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種用于無線傳 感網(wǎng)的實時時鐘同步校準(zhǔn)方法。
[0011] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供相應(yīng)的傳感器。
[0012] 為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0013] 一種用于無線傳感網(wǎng)的實時時鐘同步校準(zhǔn)方法，所述無線傳感網(wǎng)包括多個傳感器 和匯聚節(jié)點，所述傳感器在通信時間點開始通信，包括如下步驟：
[0014] 所述傳感器在所述通信時間點之前，接收所述匯聚節(jié)點的廣播帖進行實時時鐘校 準(zhǔn)。
[0015] 其中較優(yōu)地，所述傳感器進行所述實時時鐘校準(zhǔn)時，分為粗校準(zhǔn)階段和精校準(zhǔn)階 段，
[0016] 在粗校準(zhǔn)階段，所述傳感器W第一時間間隔進行所述實時時鐘校準(zhǔn)，
[0017] 在精校準(zhǔn)階段，所述傳感器W第二時間間隔進行所述實時時鐘校準(zhǔn)，
[0018] 所述第一時間間隔大于所述第二時間間隔。
[0019] 其中較優(yōu)地，所述第一時間間隔為最大校準(zhǔn)周期，是所述傳感器節(jié)點的實時時鐘 精度W及所述廣播帖的發(fā)送周期的函數(shù)。
[0020] 其中較優(yōu)地，所述第二時間間隔為休眠時長，是所述傳感器節(jié)點的實時時鐘精度 的函數(shù)。
[0021] 其中較優(yōu)地，在粗校準(zhǔn)階段，所述傳感器從開始時間起，W最大校準(zhǔn)周期自動喚醒 并校準(zhǔn)所述傳感器的實時時鐘，直至距離所述通信時間點的時間間隔不大于所述最大校準(zhǔn) 周期。
[0022] 其中較優(yōu)地，在精校準(zhǔn)階段，所述傳感器W休眠時長進行休眠，直至距離所述通信 時間點的時間間隔不大于最短傳輸時長，
[0023] 所述最短傳輸時長為所述匯聚節(jié)點首先向所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)包的傳輸時長。
[0024] 其中較優(yōu)地，在所述精校準(zhǔn)階段，所述傳感器在距離所述通信時間點的時間間隔 不大于所述最短傳輸時長的情況下，等待所述通信時間點的到來。
[0025] 其中較優(yōu)地，所述傳感器根據(jù)所述廣播帖校準(zhǔn)所述傳感器的實時時鐘時，選取在 所述最大校準(zhǔn)周期的范圍內(nèi)的值。
[00%] -種用于實現(xiàn)上述實時時鐘同步校準(zhǔn)方法的傳感器，用在包括匯聚節(jié)點和多個傳 感器的無線傳感網(wǎng)中，其中：
[0027] 所述傳感器在進行通信之前，接收來自所述匯聚節(jié)點的廣播帖進行實時時鐘校 準(zhǔn)。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明在傳感器節(jié)點沒有業(yè)務(wù)需求的時間段內(nèi)使其進入休眠 狀態(tài)，然后通過增加有限次的自動喚醒來實現(xiàn)傳感器節(jié)點的實時時鐘與匯聚節(jié)點的本地同 步校準(zhǔn)，在兼顧時鐘同步校準(zhǔn)的同時也實現(xiàn)了低功耗。
【附圖說明】
[0029] 圖1為無線傳感網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本實時時鐘同步校準(zhǔn)方法的概略流程示意圖；
[0031] 圖3為本實時時鐘同步校準(zhǔn)方法的詳細流程示意圖；
[0032] 圖4為本實時時鐘同步校準(zhǔn)方法中，粗校準(zhǔn)階段的時間關(guān)系示意圖；
[0033]圖5為本實時時鐘同步校準(zhǔn)方法中，精校準(zhǔn)階段的時間關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容展開進一步的說明。
[0035] 本發(fā)明提出了一種基于無線傳感網(wǎng)中匯聚節(jié)點和傳感器節(jié)點的實時時鐘同步校 準(zhǔn)方法。該方法擬棄了W往直接對傳感器節(jié)點內(nèi)部實時時鐘模塊的晶體振蕩器做溫度參數(shù) 補償?shù)姆椒?，而是傳感器?jié)點根據(jù)匯聚節(jié)點的本地時鐘來調(diào)整自己的實時時鐘，W便動態(tài) 地保持傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點的時鐘保持一致。
[0036] 假設(shè)在T。時刻傳感器節(jié)點的實時時鐘和匯聚節(jié)點的時鐘是同步的，且傳感器節(jié)點 與匯聚節(jié)點需要預(yù)設(shè)在經(jīng)過時間L后時間點Tf進行通信。如果傳感器節(jié)點一直處于工作 狀態(tài)，雖能保證在時間Tf與匯聚節(jié)點成功進行通信，但是傳感器節(jié)點的功耗過大；由于傳感 器節(jié)點在Te-Tf時間段內(nèi)沒有業(yè)務(wù)需求，如果傳感器節(jié)點在Te-Tf進入休眠狀態(tài)，雖然可W 節(jié)省功耗，但是由于處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點關(guān)閉了除了實時時鐘模塊外其他的模塊， 而實時時鐘模塊的時鐘受溫度等各種因素的影響產(chǎn)生了時鐘偏差，致使傳感器節(jié)點不能與 匯聚節(jié)點的本地時鐘保持一致，進而會導(dǎo)致傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點不能在預(yù)設(shè)的時間點Tf 進行通信。所W，傳感器節(jié)點如何在保證低功耗的情況下，又能與匯聚節(jié)點在預(yù)設(shè)的時間成 功進行通信是本發(fā)明要解決的問題。
[0037] 假