孙力，邹德财，韩涛

基于卡尔曼滤波的Ad Hoc网络节点间时间同步算法研究

孙力1,2,3，邹德财1,2,4，韩涛5

（1. 中国科学院 国家授时中心，西安 710600；2. 中国科学院 精密导航定位与定时技术重点实验室，西安 710600；3. 中国科学院大学，北京 100049；4. 中国科学院大学 天文与空间科学学院，北京 101048；5.西安理工大学 理学院，西安 713300）

本文建立了Ad Hoc网络节点的时钟模型，设计了适用于网络节点时钟模型的Kalman滤波算法，利用时差噪声的分形特征估计Kalman滤波的协方差矩阵，并对时钟噪声序列特征进行分析。仿真结果表明，该算法不仅提高了滤波算法效率，同时能明显降低网络节点间的时钟偏差，实现了Ad Hoc网络节点间的高精度时间同步，同步精度优于25ns。

Ad Hoc；网络节点；分形特性；Kalman滤波

0 引言

近年来，无线通信技术取得了快速发展，传统的无线移动通信网络已不能满足某些特殊场合，如军事、救灾抢险等对自主定位的需求。在这一背景下，Ad Hoc网络[1]应运而生，在网络部署方面比较灵活，可以在一些没有通信基础设施的地区自由组网。Ad Hoc网络所有节点都可以随意进入或退出，各节点之间的地位和功能是平等的[2]。但由于缺少标准时钟为网络中的节点提供时间参考，各个网络节点时钟不同步，其时间差异很有可能导致整个网络架构不能正常运行，自主定位功能无法实现。因此，网络节点间的时间同步是整个网络系统有效运行的重要保证。

Ad Hoc网络架构如图1所示。Ad Hoc网络不依赖基础网络设施的建立，避免了基础设施网络的故障影响到整个网络系统通信的问题，它是一个没有中心的网络节点，所有的网络节点都是平等的，没有优先级之分。……