1、隨著社會(huì)和科技的全面發(fā)展，煤炭工業(yè)逐漸成為我國的支撐性產(chǎn)業(yè)。無線通信技術(shù)的不斷成熟和傳感技術(shù)的日益發(fā)展，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)到國民生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域中。針對我國煤礦分布較為廣泛和開采難度較大的特殊現(xiàn)狀，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的到來將會(huì)對其產(chǎn)生劃時(shí)代的意義。
　　煤礦井下安監(jiān)系統(tǒng)包括多種組成部分，時(shí)間同步作為其中基礎(chǔ)組件技術(shù)之一，彌補(bǔ)了 GPS及其他基礎(chǔ)時(shí)間服務(wù)信號無法為井下工作提供時(shí)間信息的約束，為井下人員的安全和國家資源的保護(hù)提供

2、可靠保障。傳統(tǒng)時(shí)間同步算法雖然可以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的同步精度，但卻存在著同步誤差隨跳距積累、能耗大、容錯(cuò)性低等問題，不適用于煤礦井下的特殊應(yīng)用。因此，在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、井下開采和分布環(huán)境進(jìn)行分析，以及對時(shí)間同步算法研究的基礎(chǔ)上，提出了將煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法研究與實(shí)現(xiàn)作為本文的研究方向。
　　首先，本文針對傳統(tǒng)時(shí)間同步算法雙向交換數(shù)據(jù)包以獲得較高同步精度而導(dǎo)致過大能耗的現(xiàn)象，結(jié)合煤礦井下環(huán)境的特殊結(jié)構(gòu)，在分析雙向

3、成對同步機(jī)制與單向廣播同步機(jī)制的基礎(chǔ)上，利用廣播傳輸特性將兩種算法有效結(jié)合起來，提出一種基于簇狀結(jié)構(gòu)的低功耗雙向時(shí)間同步算法。并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的正確性，確定了該算法解決傳統(tǒng)算法運(yùn)用于煤礦井下能耗過大問題的可行性。
　　其次，本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點(diǎn)在精度、強(qiáng)壯性等方面的要求，結(jié)合傳統(tǒng)時(shí)間同步算法在煤礦井下應(yīng)用過程中對差錯(cuò)冗余度較低的問題，提出一種面向煤礦井下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性時(shí)間同步算法。該算法結(jié)合井下特殊結(jié)構(gòu)，在研究

4、FTSP算法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用動(dòng)態(tài)選舉根節(jié)點(diǎn)以及避免重復(fù)發(fā)送策略使得新加入節(jié)點(diǎn)得以快速收斂；結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有的拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化性、以及通信過程中信道半雙工性等特點(diǎn)，通過概率統(tǒng)計(jì)學(xué)中的殘差分析理論，對線性回歸算法進(jìn)行改進(jìn)和提升，從而利用差錯(cuò)判斷來剔除閾值范圍以外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，減少其對擬合曲線的影響，抑制由異常數(shù)據(jù)點(diǎn)所引起的同步誤差大幅度跳變，并在節(jié)點(diǎn)上對時(shí)鐘漂移和偏移引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，對算法可靠性和容錯(cuò)性方面進(jìn)行相應(yīng)提升。
　　最后，在