一种海洋区域时间同步系统及其建造方法与流程

1.本发明涉及时间同步技术领域，特别是一种海洋区域时间同步系统及其建造方法。背景技术：2.无人潜航器经常被用来在海底进行搜索救援，资源勘测，由于单一无人潜航器的作业范围有限、功能相对单一，所以无人潜航器不断以组队协同的方式开展水下作业；而区域范围内的高精度时间同步是无人潜航器协同开展精密作业的重要前提之一。技术实现要素：3.本发明的目的是提供一种海洋区域时间同步系统及其建造方法，用于实现海洋区域范围内的高精度的时间同步，为无人潜航器协同工作提供必要的时间统一保障。4.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种海洋区域时间同步系统，所述海洋区域时间同步系统包括：5.基准设备，所述基准设备安装于海洋的水面上，所述基准设备包括相互通讯连接的原子钟、第一信号发射/接收装置以及第一时间同步装置；6.水面设备，所述水面设备为多个，多个所述水面设备沿所述基准设备的外周设置，各所述水面设备均包括相互通讯连接的第二信号发射/接收装置、第二时间同步装置以及第一光发射/接收装置和第一时间源，所述第二信号发射/接收装置与所述第一信号发射/接收装置通讯连接；7.水下设备，所述水下设备设置于海洋的水面之下，所述水下设备为多组，多组所述水下设备与多个所述水面设备一一对应地设置，各所述水下设备均包括相互通讯连接的第二光发射/接收装置、第三时间同步装置以及第二时间源，所述第二光发射/接收装置与所述第一光发射/接收装置通讯连接；8.用时设备，所述用时设备为多个，多个所述用时设备与多组所述水下设备一一对应地设置，各所述用时设备均包括相互通讯连接的第三光发射/接收装置、第四时间同步装置以及第三时间源，所述第三光发射/接收装置与所述第二光发射/接收装置通讯连接。9.进一步地，所述第一信号发射/接收装置通过微波无线电信号与所述第二信号发射/接收装置通讯连接。10.进一步地，所述第一光发射/接收装置通过光纤与所述第二光发射/接收装置通讯连接。11.进一步地，所述第二光发射/接收装置通过水下无线激光信号与所述第三光发射/接收装置通讯连接。12.进一步地，所述第一信号发射/接收装置和所述第二信号发射/接收装置均为微波信号发射/接收天线。13.进一步地，所述第一光发射/接收装置和所述第二光发射/接收装置均为光信号发射/接收装置。14.进一步地，所述第三光发射/接收装置为光信号发射/接收装置。15.进一步地，多个所述水面设备围设形成一个圆，所述基准设备位于所述圆的圆心处。16.进一步地，其特征在于，各组所述水下设备包括多个所述水下设备，多个所述水下设备沿海洋的深度方向依次间隔设置。17.另一方面，本发明还提供了一种海洋区域时间同步系统的建造方法，所述建造方法采用上述的海洋区域时间同步系统执行，所述种海洋区域时间同步系统的建造方法包括：18.步骤s1：在海洋的水面上建造所述基准设备，并对所述基准设备进行初始化，进而确立所述的海洋区域时间同步系统的时间基准并利用所述原子钟保持时间基准t0；19.步骤s2：以所述基准设备为圆心在所述基准设备的外周设置多个水面设备，使所述第二信号发射/接收装置与所述第一信号发射/接收装置通讯连接，以建立所述基准设备和所述水面设备之间的时间同步链路，并利用所述基准设备定期向所述水面设备播发所述时间基准t0，使所述水面设备将自身保持时间t1同步到t0；20.步骤s3：在海洋水面以下建立所述水下设备，并使所述第二光发射/接收装置与所述第一光发射/接收装置通讯连接，以建立所述水面设备和所述水下设备的时间同步链路，利用所述水下设备定期向所述水下设备播发所述水面设备的时间t1，使所述水下设备将自身保持时间t2同步到t0；21.步骤s4：使所述用时设备与所述水下设备通讯连接，以建立所述水下设备和所述用时设备之间的时间同步链路，利用所述水下设备向所述用时设备播发时间t2。22.应用本发明的技术方案，当采用本实施例中的海洋区域时间同步系统，用时设备移动到系统区域范围时，第三时间源记录并保持该作用时间，通过第三光发射/接收装置和第二光发射/接收装置建立起的时间同步链路，利用第四时间同步装置同步到水下设备的第二时间源保持的时间；第二时间源将水下设备保持的时间，通过第二光发射/接收装置和第一光发射/接收装置建立起的时间同步链路，利用第三时间同步装置同步到水面设备的第一时间源保持的时间；第一时间源将水面设备保持的时间通过第二信号发射/接收装置和第一信号发射/接收装置建立起的时间同步链路，利用第二时间同步装置同步到基准设备的原子钟保持的时间；如此达到系统的时间同步，为无人潜航器协同工作提供必要的时间统一保障。附图说明23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：24.图1是本实施例公开的海洋区域时间同步系统的结构示意图；25.图2是本实施例公开的海洋区域时间同步系统的建造方法的流程图。26.附图标记说明：27.10、基准设备；11、原子钟；12、第一信号发射/接收装置；13、第一时间同步装置；20、水面设备；21、第二信号发射/接收装置；22、第二时间同步装置；23、第一光发射/接收装置；24、第一时间源；30、水下设备；31、第二光发射/接收装置；32、第三时间同步装置；33、第二时间源；40、用时设备；41、第三光发射/接收装置；42、第四时间同步装置；43、第三时间源；50、微波无线电信号；60、光纤；70、水下无线激光信号。具体实施方式28.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。29.需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。30.参见图1所示，根据本技术的实施例，提供了一种海洋区域时间同步系统。该海洋区域时间同步系统包括基准设备10、水面设备20、水下设备30以及用时设备40。31.其中，基准设备10安装于海洋的水面上，基准设备10包括相互通讯连接的原子钟11、第一信号发射/接收装置12以及第一时间同步装置13；水面设备20为多个，该多个水面设备20沿基准设备10的外周设置，各水面设备20均包括相互通讯连接的第一时间源24、第二信号发射/接收装置21、第二时间同步装置22以及第一光发射/接收装置23，第二信号发射/接收装置21与第一信号发射/接收装置12通讯连接；水下设备30设置于海洋的水面之下，该水下设备30为多组，多组水下设备30与多个水面设备20一一对应地设置，各水下设备30均包括相互通讯连接的第二时间源33、第二光发射/接收装置31以及第三时间同步装置32，第二光发射/接收装置31与第一光发射/接收装置23通讯连接；用时设备40为多个，该多个用时设备40与多组水下设备30一一对应地设置，各用时设备40均包括相互通讯连接的第三时间源43、第三光发射/接收装置41和第四时间同步装置42，第三光发射/接收装置41与第二光发射/接收装置31通讯连接。32.利用本实施例中的海洋区域时间同步系统，可以实现海洋区域范围内的高精度时间同步。具体来说，用时设备40，例如无人潜航器移动到系统区域范围时，第三时间源43记录并保持该作用时间，通过第三光发射/接收装置41和第二光发射/接收装置31建立起的时间同步链路，利用第四时间同步装置42同步到水下设备30的第二时间源33保持的时间；第二时间源33将水下设备30保持的时间，通过第二光发射/接收装置31和第一光发射/接收装置23建立起的时间同步链路，利用第三时间同步装置32同步到水面设备20的第一时间源24保持的时间；第一时间源24将水面设备20保持的时间通过第二信号发射/接收装置21和第一信号发射/接收装置12建立起的时间同步链路，利用第二时间同步装置22同步到基准设备10同步到原子钟11保持的时间；如此达到系统的时间同步，为无人潜航器等用时设备40协同工作提供必要的时间统一保障。33.具体地，第一信号发射/接收装置12通过微波无线电信号50与第二信号发射/接收装置21通讯连接，建立起基准设备10和水面设备20之间的时间同步链路，该第一信号发射/接收装置12既可以发射信号也可以接收第二信号发射/接收装置21的微波。34.具体地，第一光发射/接收装置23通过光纤60与第二光发射/接收装置31通讯连接，建立起水面设备20和水下设备30之间的时间同步链路，该第一光发射/接收装置23既可以发射激光信号也可以接收第二光发射/接收装置31的光信号。35.具体地，第二光发射/接收装置31通过水下无线激光信号70与第三光发射/接收装置41通讯连接，建立起水下设备30和用时设备40之间的时间同步链路，第二光发射/接收装置31既可以发射激光信号也可以接收第三光发射/接收装置41的光信号。36.具体地，第一信号发射/接收装置12和第二信号发射/接收装置21均为微波信号发射/接收天线，微波天线是工作于米波、厘米波、毫米波等波段的发射/接收天线，微波主要靠空间波传播，为增大通信距离，天线架设较高。37.具体地，第一光发射/接收装置23、第二光发射/接收装置31和第三光发射/接收装置41均为光信号发射/接收装置，光信号发射/接收装置通过光纤60交换光信号。38.具体地，多个水面设备20围设形成一个圆，例如3个、4个及以上，具体可以根据的实际的使用需求进行选择和设计，本技术不作具体限定，基准设备10位于圆的圆心处，能够提高本技术中的海洋区域时间同步系统使用过程中的时间同步性。39.进一步地，本技术中的各组水下设备30均包括多个水下设备30，该多个水下设备30沿海洋的深度方向依次间隔设置，用时设备40作业到不同深度的时候会和不同深度上的水下设备30实现通讯连接建立起它们之间的时间同步链路，提高用时设备40反馈的效率。40.可选地，海洋区域时间同步系统支持支持同时向多个用时设备40播发，单个水下设备30根据时分复用原理支持向通过用时设备40播发；同时，多个水下设备30会同时向同一用时设备40播发，形成饱和式时间同步，提高用时设备40反馈的效率；时分复用是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。时分复用就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用。41.具体地，原子钟11和第一时间同步装置13、第一时间源24和第二时间同步装置22、第二时间源33和第三时间同步装置32以及第三时间源43和第四时间同步装置42均通过同轴线缆连接；同轴线缆是带有两部分导体的电缆，即中心导体和外部导体，这两部分导体之间配置有绝缘层；同轴线缆主要用于传输射频能量，在同轴连接系统中，能实现对电阻抗的严格控制，因此可达到卓越的高频性能，同时在遭遇电磁干扰时，具备出色的屏蔽、控制能力。42.可选地，第一时间源24、第二时间源33和第三时间源43可以是晶振，也可以是原子钟11，只要是能为系统提供基本的时间或者时钟信号装置，均在本技术的范围之内。43.具体地，原子钟11用于保持基准时间，原子钟11是一种计时装置，在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具，目前世界上最准确的计时工具就是原子钟11，精度可以达到每2000万年才误差1秒。44.可选地，本技术中的用时设备40为无人潜航器、无人探测器等水下设备；只要是能在水下探测的水下设备，均在本技术的保护范围之内。45.具体地，基准设备10为整个系统提供唯一的时间基准，全天候进行高精度时间播发，并保持高精度自主授时；同一区域中仅需一个基准设备10。46.结合图1至图2所示，本技术的实施例还提供了一种海洋区域时间同步系统的建造方法，该海洋区域时间同步系统的建造方法采用上述实施例中的海洋区域时间同步系统执行。47.具体来说，本实施例中的洋区域时间同步系统的建造方法包括如下步骤：48.步骤s1：在海洋的水面上建造所述基准设备10，并对所述基准设备10进行初始化，进而确立所述的海洋区域时间同步系统的时间基准并利用所述原子钟11保持时间基准t0；49.步骤s2：以所述基准设备10为圆心在所述基准设备10的外周设置多个水面设备20，使所述第二信号发射/接收装置21与所述第一信号发射/接收装置12通讯连接，以建立所述基准设备10和所述水面设备20之间的时间同步链路，并利用所述基准设备10定期向所述水面设备20播发所述时间基准t0，使所述水面设备20将自身保持时间t1同步到t0；50.步骤s3：在海洋水面以下建立所述水下设备30，并使所述第二光发射/接收装置31与所述第一光发射/接收装置23通讯连接，以建立所述水面设备20和所述水下设备30的时间同步链路，利用所述水下设备30定期向所述水下设备30播发所述水面设备20的时间t1，使所述水下设备30将自身保持时间t2同步到t0；51.步骤s4：使所述用时设备40与所述水下设备30通讯连接，以建立所述水下设备30和所述用时设备40之间的时间同步链路，利用所述水下设备30向所述用时设备40播发时间t2。52.根据以上的建造方法可以知道，本实施例中通过设计一种海洋区域时间同步系统的建造方法，可以实现海洋区域范围内的高精度的时间同步，为无人潜航器协同工作提供必要的时间统一保障。53.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：54.1、本发明通过海洋区域时间同步及建造方法，可以实现海洋区域范围内的高精度的时间同步，为无人潜航器协同工作提供必要的时间统一保障。55.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。56.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。57.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。