一种用于无线传感网的实时时钟同步校准方法及传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于无线传感网的实时时钟巧eal-TimeClock,简称为RTC)同 步校准方法，同时也设及相应的传感器，属于无线传感网技术领域。
【背景技术】 阳00引如图1所示，无线传感网通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器 节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。其中主要组成部分 是集成有传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块的传感器节点，各传感器 节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信 息处理中屯、。
[0003] 传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，也存在一些现实约束，例如电源 能量有限，传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于节点分布区域广，环 境复杂，靠更换电池来补充节电能源是不现实的。如何高效使用能量来最大化网络生命周 期是传感器网络面临的首要挑战。
[0004] 一般来说，无线传感网是不对称性的结构，即汇聚节点可W被持续供电工作，无需 考虑功耗问题，而在传感器节点中，由电源模块为节点提供电量，受节点体积限制，传感器 节点的能量非常有限。因此传感器节点，W低功耗、高精度为主要要求，采取一系列有效的 措施来节省能量。 阳〇化]在传感器节点中，无线通信模块存在发送、接收、空闲和休眠四种状态。无线通信 模块在空闲状态一直监听无线信道的使用情况，检查是否有数据发送给自己，而在休眠状 态则关闭通信模块。而无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲状态和接收状态 的能量消耗接近，略少于发送状态的能量消耗，在休眠状态的能量消耗最少。为了降低传感 器节点的功耗，尽可能让传感器节点在没有业务需求时进入休眠状态，即传感器节点关闭 除实时时钟模块的所有模块单元。由于传感器节点进入了休眠状态后，只有实时时钟模块 在运行，而实时时钟模块内部的晶体振荡器受溫度等因素事物影响较大，造成实时时钟精 度不高，进而导致传感器节点不能准确地在预设的时间被自动唤醒，无法完成与汇聚节点 的通信业务。为了解决运个问题，传感器节点必须进行实时时钟校准使之与汇聚节点的时 钟保持一致。
[0006] 目前，传感器的实时时钟校准一般都是W实时时钟模块内部的晶体振荡器受溫度 的影响为前提，计算晶体振荡器受溫度影响的校准参数，由校准参数进行实时时钟校准的。 大体可W分为两种方式：
[0007] 一种是由主控制器经过测量计算得到实时时钟的校准值。不需要另置硬件电路， 只需在原有传感器的基础上，增加主控制器的测算实时时钟校准参数的功能，便可实现实 时时钟在全溫度范围内都具有很好的精度，但它是W增加触发CPU外部中断次数为代价 的，系统功耗过大。
[0008] 另一种是采用内置实时时钟校准硬件电路，通过硬件电路校准实时时钟的校准参 数。通过硬件电路计算实时时钟的校准参数，从而避免触发CPU工作，减少CPU的外部中断 次数，节省系统的功耗。但是，它是W增加传感器的价格和体积的为代价的。
[0009] 除此之外，上述两种方法共同的缺点是，对于批量生产的传感器进行实时时钟校 准过于耗费人力、物力。而且上述方法基本上只考虑了溫度对实时时钟的影响，不能充分考 虑传感器所处环境的各种其它因素，容易导致已校对好的实时时钟发生错误，无法进行实 时时钟校准。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于无线传 感网的实时时钟同步校准方法。
[0011] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供相应的传感器。
[0012] 为实现上述的发明目的，本发明采用下述技术方案：
[0013] 一种用于无线传感网的实时时钟同步校准方法，所述无线传感网包括多个传感器 和汇聚节点，所述传感器在通信时间点开始通信，包括如下步骤：
[0014] 所述传感器在所述通信时间点之前，接收所述汇聚节点的广播帖进行实时时钟校 准。
[0015] 其中较优地，所述传感器进行所述实时时钟校准时，分为粗校准阶段和精校准阶 段，
[0016] 在粗校准阶段，所述传感器W第一时间间隔进行所述实时时钟校准，
[0017] 在精校准阶段，所述传感器W第二时间间隔进行所述实时时钟校准，
[0018] 所述第一时间间隔大于所述第二时间间隔。
[0019] 其中较优地，所述第一时间间隔为最大校准周期，是所述传感器节点的实时时钟 精度W及所述广播帖的发送周期的函数。
[0020] 其中较优地，所述第二时间间隔为休眠时长，是所述传感器节点的实时时钟精度 的函数。
[0021] 其中较优地，在粗校准阶段，所述传感器从开始时间起，W最大校准周期自动唤醒 并校准所述传感器的实时时钟，直至距离所述通信时间点的时间间隔不大于所述最大校准 周期。
[0022] 其中较优地，在精校准阶段，所述传感器W休眠时长进行休眠，直至距离所述通信 时间点的时间间隔不大于最短传输时长，
[0023] 所述最短传输时长为所述汇聚节点首先向所述传感器发送的数据包的传输时长。
[0024] 其中较优地，在所述精校准阶段，所述传感器在距离所述通信时间点的时间间隔 不大于所述最短传输时长的情况下，等待所述通信时间点的到来。
[0025] 其中较优地，所述传感器根据所述广播帖校准所述传感器的实时时钟时，选取在 所述最大校准周期的范围内的值。
[00%] -种用于实现上述实时时钟同步校准方法的传感器，用在包括汇聚节点和多个传 感器的无线传感网中，其中：
[0027] 所述传感器在进行通信之前，接收来自所述汇聚节点的广播帖进行实时时钟校 准。
[0028]与现有技术相比较，本发明在传感器节点没有业务需求的时间段内使其进入休眠 状态，然后通过增加有限次的自动唤醒来实现传感器节点的实时时钟与汇聚节点的本地同 步校准，在兼顾时钟同步校准的同时也实现了低功耗。
【附图说明】
[0029] 图1为无线传感网的结构示意图；
[0030] 图2为本实时时钟同步校准方法的概略流程示意图；
[0031] 图3为本实时时钟同步校准方法的详细流程示意图；
[0032] 图4为本实时时钟同步校准方法中，粗校准阶段的时间关系示意图；
[0033]图5为本实时时钟同步校准方法中，精校准阶段的时间关系示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容展开进一步的说明。
[0035] 本发明提出了一种基于无线传感网中汇聚节点和传感器节点的实时时钟同步校 准方法。该方法擬弃了W往直接对传感器节点内部实时时钟模块的晶体振荡器做溫度参数 补偿的方法，而是传感器节点根据汇聚节点的本地时钟来调整自己的实时时钟，W便动态 地保持传感器节点和汇聚节点的时钟保持一致。
[0036] 假设在T。时刻传感器节点的实时时钟和汇聚节点的时钟是同步的，且传感器节点 与汇聚节点需要预设在经过时间L后时间点Tf进行通信。如果传感器节点一直处于工作 状态，虽能保证在时间Tf与汇聚节点成功进行通信，但是传感器节点的功耗过大；由于传感 器节点在Te-Tf时间段内没有业务需求，如果传感器节点在Te-Tf进入休眠状态，虽然可W 节省功耗，但是由于处于休眠状态的传感器节点关闭了除了实时时钟模块外其他的模块， 而实时时钟模块的时钟受溫度等各种因素的影响产生了时钟偏差，致使传感器节点不能与 汇聚节点的本地时钟保持一致，进而会导致传感器节点和汇聚节点不能在预设的时间点Tf 进行通信。所W，传感器节点如何在保证低功耗的情况下，又能与汇聚节点在预设的时间成 功进行通信是本发明要解决的问题。
[0037] 假