面向鋼結(jié)構(gòu)探傷的置信加權(quán)時間同步算法研究①

艾青林 夏晗雄 徐巧寧

(浙江工業(yè)大學(xué)特種裝備制造與先進加工技術(shù)教育部/浙江省重點實驗室 杭州 310023)

0 引 言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks，WSNs)由大量具有無線通信功能的傳感器節(jié)點構(gòu)成，各節(jié)點能夠自主感知獲取局部環(huán)境信息，并以多跳傳輸?shù)男问絽R聚至sink節(jié)點，進而實現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合得到全局信息。傳感器節(jié)點自組織不需要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，成本低、體積小、部署方便，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、搶險救災(zāi)等領(lǐng)域[1]。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)安裝維護方便、可靠性好，是目前研究熱點之一[2,3]。本文以探傷機器人編隊為載體，構(gòu)建移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行全方位的損傷檢測。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步是多傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)融合以獲取全局信息的關(guān)鍵支撐技術(shù)，但由于各傳感器節(jié)點的初始時鐘不同步、晶振工藝誤差等因素，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在時間不同步的現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)損傷檢測需要對多個測點同時進行振動信號的采集，若存在較大的時間同步誤差后期進行振動信號分析時會引起頻域曲線的相位偏移，對損傷位置的分析產(chǎn)生顯著的影響[4]。因此面向鋼結(jié)構(gòu)損傷檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具有較高的時間同步精度。

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步問題，Elson等人[5]提出了一種基于Receiver-Receiver機制的參考廣播同步算法 (reference broadcast synchronization,RBS)。RBS算法選取參考節(jié)點發(fā)送同步消息，忽略傳輸時延，假設(shè)其他節(jié)點同時接收到同步消息，通過彼此交換接收時間戳，計算相對時間偏差實現(xiàn)接收節(jié)點間的時間同步。……