华苗苗，董利达，傅健丰，徐姗姗

(浙江大学信息与电子工程学系，杭州 310027)

无线HART是第一个正式发布的应用于工业过程自动化和控制系统的无线网络通信协议［1］，为无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Networks)在工业领域的应用提供了保障。时间同步对节点的周期睡眠与唤醒、同步测量、数据融合、节点定位等有很重要的作用［2］。WSN的自组织性、多跳性、动态拓扑性和资源受限性，使时间同步方案有其特殊的需求［3］，而工业无线网络复杂多变的环境，对已有时间同步机制更提出了严峻的考验。根据可查阅的资料，无线HART时间同步方面的研究成果较少且描述相对简单［4－5］。目前常用的 WSN 时间同步方法共三类:基于receiver-receiver的同步算法中最典型的是RBS［6］机制，该机制的实现与无线HART提出的基本机制不符，在此不再作描述；基于pair-wise的同步算法中最典型的是TPSN［7］协议；基于sender-receiver的同步算法中最典型的是 DMTS［8］和 FTSP［9］机制。当同步精度要求较高时，TPSN与DMTS都具有通信量大的缺点。基于TPSN进行时钟斜率的估计［10］虽可估计时钟偏差，但是计算较复杂且存储量大，而FTSP机制实现前提是时钟漂移率在短时间内不发生较大变化，因此当它应用于复杂的无线工业环境时，具有一定的局限性。另有研究［11］结合前两种同步算法，以减少同步分组数量，该方法在无线HART的适用性和环境适应性方面还有待改进。

基于无线HART的应用特点，本文提出了基于闭环调整策略的无线 HART时间同步方法——CATS(Closed-loop Adjusting Strategy for Time Synchronization)。该方法通过测量同步节点之间的时间偏差，获得节点之间同步周期时间偏差对象模型参数，建立内部受控对象模型，从而实现节点之间时间偏差的短周期闭环调整，使节点之间的同步精度始终保持在较高的水平。……