海底测地中的多脉冲水声授时方法及系统、装置

本发明涉及水声授时，尤其涉及一种海底测地中的水声授时方法及系统、装置。

背景技术：

1、水声授时是水声通信领域中的一项重要的技术，它能够在水中进行时间测量和信息传递，使得水下时间同步成为可能。这项技术在海洋勘探、水下通信和导航等领域发挥着重要作用。

2、在实际应用中，由于水下设备的体积和功耗受到限制，传统的水声授时方法会遇到噪声干扰和多途传播等问题，这些因素会导致授时的正确性和精准性受到影响。

3、为了提高授时的精准性和可靠性，研究人员一直在努力改进相关算法、模型和信号处理技术，以解决干扰和多途传播带来的问题。但是效果不太理想。

技术实现思路

1、本发明提供一种海底测地中的水声授时方法及系统、装置，用以解决水声授时会遇到噪声干扰和多途传播的缺陷，可以提高授时的正确性和精准性。

2、本发明提供一种水声授时方法，包括：

3、发射端发射第一声脉冲信号，接收端接收到第一声脉冲信号后对发射端发出第一响应信号；

4、发射端接收到第一响应信号后，基于第一响应信号计算第一传播时长；

5、发射端发射第二声脉冲信号，接收端接收到第二声脉冲信号后对发射端发出第二响应信号；

6、发射端接收到第二响应信号后，基于第二响应信号计算第二传播时长；

7、基于第二传播时长对第一传播时长进行修正；

8、基于修正后的第一传播时长对发射端进行授时。

9、根据本发明提供的水声授时方法，发射端发射第一声脉冲信号，包括：发射端先后发射两个相同的第一脉冲信号；

10、接收端接收到第一声脉冲信号后对发射端发出第一响应信号，包括：接收端每接收到一个第一脉冲信号，发射一个第一响应信号。

11、根据本发明提供的水声授时方法，基于第一响应信号计算第一传播时长，包括：

12、基于先后接受到的两个第一响应信号计算通信时长；

13、通过如下公式(1)计算第一传播时长，

14、

15、其中t'c为第一传播时长，tt为通信时长，ta为应答延时。

16、根据本发明提供的水声授时方法，发射端发射第二声脉冲信号，包括：

17、发射端接收到第一响应信号后，间隔第一时间发送第二声脉冲信号，第二声脉冲信号中包括发射第二声脉冲信号的时间。

18、根据本发明提供的水声授时方法，接收端接收到第二声脉冲信号后对发射端发出第二响应信号，包括：

19、接收端接收到第二声脉冲信号后立即发出第二响应信号，第二响应信号包括发出第二响应信号的时间。

20、根据本发明提供的水声授时方法，基于第二响应信号计算第二传播时长，包括：

21、通过如下公式(2)计算第二传播时长，

22、

23、其中t'c'为第二传播时长，th为接收到第二响应信号的时间，tf为发射第二声脉冲信号的时间，ta为应答延时。

24、根据本发明提供的水声授时方法，基于第二传播时长对第一传播时长进行修正，包括：

25、计算第一传播时长和第二传播时长差值的绝对值，若小于或者等于时间差门限值，使用第二传播时长对第一传播时长进行修正。

26、根据本发明提供的水声授时方法，基于修正后的第一传播时长对发射端进行授时，包括：

27、基于修正后的第一传播时长和发出第二响应信号的时间，对发射端进行授时。

28、本发明还提供一种水声授时系统，包括：

29、第一发射模块，用于发射端发射第一声脉冲信号，接收端接收到第一声脉冲信号后对发射端发出第一响应信号；

30、第一计算模块，用于发射端接收到第一响应信号后，基于第一响应信号计算第一传播时长；

31、第二发射模块，用于发射端发射第二声脉冲信号，接收端接收到第二声脉冲信号后对发射端发出第二响应信号；

32、第二计算模块，用于发射端接收到第二响应信号后，基于第二响应信号计算第二传播时长；

33、修正模块，用于基于第二传播时长对第一传播时长进行修正；

34、授时模块，用于基于修正后的第一传播时长对发射端进行授时。

35、本发明还提供一种水声授时装置，包括水声通信模块、信号处理模块和时钟模块；

36、水声通信模块用于实现声脉冲信号的发射和接收；

37、信号处理模块用于处理和分析水声通信模块所接收到的脉冲信号；

38、时钟模块用于提供高精度的时间基准。

39、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种水声授时方法。

40、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种水声授时方法。

41、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种水声授时方法。

42、本发明的方案具有如下有益效果：

43、(1)抗干扰能力强：多脉冲信号的发射方式具有抗干扰和抗多途的特性，能够有效减少外界干扰对测时结果的影响，并且能够克服由于信号在水中多次反射造成的多途传播问题；

44、(2)测时精度高：采用阈值检测、多脉冲修正的方式，实现了海底测地设备之间的精准测量，达到了微秒级的测时精度；

45、(3)应用前景广阔：提供了一种适用于水下声学领域的高精度测时方案，将为水声学领域的发展和应用提供重要支持。

技术特征：

1.水声授时方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水声授时方法，其特征在于，所述发射端发射第一声脉冲信号，包括：所述发射端先后发射两个相同的第一脉冲信号；

3.根据权利要求2所述的水声授时方法，其特征在于，所述基于所述第一响应信号计算第一传播时长，包括：

4.根据权利要求1所述的水声授时方法，其特征在于，所述发射端发射第二声脉冲信号，包括：

5.根据权利要求4所述的水声授时方法，其特征在于，所述接收端接收到所述第二声脉冲信号后对所述发射端发出第二响应信号，包括：

6.根据权利要求5所述的水声授时方法，其特征在于，所述基于所述第二响应信号计算第二传播时长，包括：

7.根据权利要求1所述的水声授时方法，其特征在于，所述基于所述第二传播时长对所述第一传播时长进行修正，包括：

8.根据权利要求5所述的水声授时方法，其特征在于，所述基于修正后的所述第一传播时长对所述发射端进行授时，包括：

9.水声授时系统，其特征在于，包括：

10.水声授时装置，其特征在于，包括水声通信模块、信号处理模块和时钟模块；

技术总结本发明涉及水声授时领域，提供一种海底测地中的水声授时方法及系统、装置，水声授时方法包括：发射端发射第一声脉冲信号，接收端接收到第一声脉冲信号后对发射端发出第一响应信号；发射端接收到第一响应信号后，基于第一响应信号计算第一传播时长；发射端发射第二声脉冲信号，接收端接收到第二声脉冲信号后对发射端发出第二响应信号；发射端接收到第二响应信号后，基于第二响应信号计算第二传播时长；基于第二传播时长对第一传播时长进行修正；基于修正后的第一传播时长对发射端进行授时。用以解决水声授时会遇到噪声干扰和多途传播的技术问题，可以提高授时的正确性和精准性。技术研发人员：石扬,郭霖,王姝湘,范君怡,马琳,沈广波受保护的技术使用者：中国科学院声学研究所东海研究站技术研发日：技术公布日：2024/1/15