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基于无迹卡尔曼滤波估计的无线传感器网络时钟分辨率优化

本站小编 Free考研考试/2022-01-03

何灏,,
易卫东,
陈永锐,
王喆
中国科学院大学电子电气与通信工程学院 ??北京 ??100041
基金项目:国家科技支撑计划(Y2140161A5),国家863计划(O812041A04)

详细信息
作者简介:何灏:男,1987年生,博士生,研究方向为无线传感器网络、图像处理
易卫东:男,1959年生,教授,研究方向为物联网技术
陈永锐:男,1978年生,副教授,研究方向为无线传感器网络、跨技术通信
王喆:女,1992年生,硕士生,研究方向为无线传感器网络
通讯作者:何灏 hehao_12@163.com
中图分类号:TN393

计量

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PDF下载量:33
被引次数:0
出版历程

收稿日期:2017-11-13
修回日期:2018-12-19
网络出版日期:2018-12-24
刊出日期:2019-03-01

WSN Timer Resolution Adjustment Based on UKF Approach

Hao HE,,
Weidong YI,
Yongrui CHEN,
Zhe WANG
School of Electronic, Electrical and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100041, China
Funds:The National Science and Technology Support Program (Y2140161A5), The National 863 Program of China (O812041A04)


摘要
摘要:在无线传感器网络(WSN)节点的无线电关闭期间,用以维护系统时钟的硬件定时器中断请求(IRQ)是微控制单元(MCU)能耗的重要来源,此时中断频率对WSN节点总能耗影响较大。该文提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)估计的时钟分辨率优化方法,根据协议的时间特性来切换中断高低频率。在休眠期间切换到低分辨率,需要唤醒时先通过UKF获得高分辨率计时开始时间的最优估计,再通过分辨率渐变的定时器中断的线性组合来进入高分辨率计时。对Tmote平台的ContikiMAC协议进行的仿真实验中,在无线电占空比(RDC)为0.53%的情况下,所提方法比原始协议总能耗下降28.85%。
关键词:无线传感器网络/
无线电占空比/
定时器中断请求/
能量节约/
无迹卡尔曼滤波
Abstract:During the radio-off periods of Wireless Sensor Network (WSN) node, the timer Interrupt ReQuest (IRQ) which used to maintain the system clock become an important energy consumption source of Micro Controller Unit (MCU), thus the IRQ frequency has a great influence on WSN node total energy consumption. A timer resolution adjustment method based on Unscented Kalman Filter (UKF) approach is proposed, which switches high and low IRQ frequencies according to the characteristics of the protocol. Being at a low frequency during sleep period, if a node needs to switch to wake-up period, it will first obtain the optimal estimation of the start time of high resolution timing period by UKF, then enter the high resolution timing period after a linear combination of a group of gradual-changing resolution timer IRQ. The simulations of ContikiMAC protocol on the Tmote platform are conducted. When the Radio Duty Cycle (RDC) is 0.53%, the proposed method reduces the total power consumption by 28.85% compared to the original protocol.
Key words:Wireless Sensor Network (WSN)/
Radio Duty Cycle (RDC)/
Timer Interrupt ReQuest (IRQ)/
Energy conservation/
Unscented Kalman Filter (UKF)



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https://jeit.ac.cn/article/exportPdf?id=66611164-e676-40cf-84c9-5b4a906ea6f9
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