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本文主要研究工业实时通信的几项关键技术及嵌入式网关的设计,本文第一章为绪论部分,重点介绍本文的研究背景与意义、工业无线网络通信的发展、无线嵌入式网关技术研究现状、时间同步技术研究现状、本文的研究内容等;本文第二章为相关概念介绍,重点介绍时间同步、嵌入式系统、路由协议及无线局域网通信的相关概念;本文第三章为嵌入式无线网关的设计,主要从时间同步方案、实时通信资源的分配设计和簇状树形拓扑模型设计等三个方面进行论述;本文第四章为无线网关功能测试,主要对无线网关的时间同步功能,资源分配结果和路由协议仿真结果进行测试;本第五章为结论与展望,对全文进行了总结并得出了实验结论。本文设计了一种基于WSN目标定位的FTSP算法,由于线性回归需要一定的样本空间,样本空间越大,线性回归的准确度就越高,但是WSN的计算能力和存储空间都有限,所以FTSP算法只采用8个参考点做线性回归,这样线性回归算法易受异常数据点影响,拟合出的回归曲线可能引入更大的误差,引起更大的精度偏差,造成不必要的计算,因此提出改进方案是修正时间漂移率a,提高准确度;本文提出了对缓存放置策略和带宽分配进行联合优化来最小化系统的中断概率的LRT优化算法;本文设定的网络部署在一个正方形区域中,其中边长为L,Sink节点位于网络正中心(L/2,L/2),且Sink节点的位置固定不变,所有的传感器节点随机的分散在正方形区域内,每个节点的最大传输范围为R,若节点A与节点B的距离不大于R,则两个节点可以相互传输数据;若节点之间大于R,两个节点的传输只能依靠中间节点来进行。对改进算法的仿真实验结果表明:(1)时间同步方面,两个节点单跳平均误差,FTSP为1.68μs,改进FTSP为1.61μs,两者的差距在4.2%;但是到了7跳的时候,两个节点的平均误差,FTSP为11.7μs,改进FTSP为10.25μs,两者的差距在12.4%,改进FTSP算法在多跳网络中的同步误差精度有比较显著地提升,在各跳平均误差差值更小,稳定性更好。(2)通信资源分配方面,首个时隙只有网关能够广播数据包,其子节点无法对这个时隙内的资源进行应用,如此就导致第二个信道没有节点能够进行应用,然而针对规模相对较大的工业无线网络而言,资源浪费是难以彻底规避的。除此之外,第14个时隙、第二个信道都不存在调度的情况,这很大程度上是拓扑结构导致的。另外,节点13不存在任何兄弟节点,而且其父节点9也不具有兄弟节点,如此就导致数据包汇聚的时候形成一定的浪费。(3)路由协议方面,WMDSR对应的路由开销比原协议的开销大大减少。WMDSR协议的时延比DSR协议的时延低。此外,WMDSR在实际过程中能够表现出比较理想的时间同步性能。故WMDSR能够在无线工业网络中进行有效应用。