一种水下授时方法及系统

本说明书的一个或多个实施例涉及水声通信，特别的涉及一种水下授时方法及系统。

背景技术：

1、海洋是国防的屏障、资源的宝藏以及贸易的通道。海洋安全与海洋权益维护、人类生存和可持续发展、油气与金属矿产等战略性资源保障全局性、重大性和长久性问题休戚相关。海洋资源的开发利用和海洋环境安全一直是世界各国特别是海洋大国竞争的焦点。随着人们海洋活动空间维度增加，水下航行器及水下作战平台运行、水下武器发射、深海工作站建设与维护、海底测绘、深海探测、资源勘探等活动将对水下授时服务能力提出越来越迫切的要求。

2、精确的时间基准对于很多水下应用系统而言都是非常重要的。在水声通信网络中，它是系统同步的基础；在海洋环境数据采集、海洋勘探、污染监测、灾难预警中，它是数据有效性的保证；在水下导航定位系统中，它是影响定位精度的重要参数之一。然而，现有的水下实时授时及同步技术还存在着某些缺陷。由于高频的电磁波信号在海水中迅速衰减，无法远距离传播，因此传统的无线电授时在水下难以正常工作。

技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例描述了一种水下授时方法及系统，能够解决传统无线电在水下授时困难的问题。

2、第一方面，本说明书实施例提供了一种水下授时方法，包括：

3、接收浮标发送的授时信号，所述授时信号包括浮标授时发送时间；

4、基于浮标授时发送时间和声传播时间之和，计算潜标实际接收授时信号的时间；

5、基于潜标实际接收授时信号的时间和潜标在其守时系统计时下的接收授时信号的时间的差值，计算漂移值；

6、基于漂移值，修正潜标的守时系统，完成水下授时。

7、在一些实施例中，所述授时信号还包括浮标位置，所述声传播时间通过如下过程计算获得：

8、基于潜标位置和浮标位置，确定潜标与浮标之间的距离；其中，所述潜标位置在潜标被定位系统授时、同步后沉入海底确定；

9、对照声传播时间表，基于潜标与浮标之间的距离，确定声速；其中，所述声传播时间表存储有与声速对应的潜标与浮标之间的距离；

10、基于潜标与浮标之间的距离和声速，计算声传播时间。

11、在一些实施例中，在接收浮标发送的授时信号前，方法还包括：

12、在潜标下水前，潜标通过定位系统进行授时和同步，以在其守时系统下计时工作；

13、潜标沉入海底后，潜标同步发射定位信号给定位系统，以使定位系统解算定位信号，获得潜标位置；

14、接收定位系统发送的潜标位置。

15、在一些实施例中，所述授时信号还包括秒脉冲；所述授时信号按照秒脉冲、浮标授时发送时间、浮标位置的顺序由浮标发送。

16、在一些实施例中，所述秒脉冲为线性调频信号。

17、在一些实施例中，所述漂移值的计算过程，利用时延差估计算法计算实现。

18、在一些实施例中，所述时延差估计算法的计算过程如下：

19、对潜标实际接收授时信号的时间信号进行采样，得到采样时间信号；

20、将所述采样时间信号与参考信号进行相关运算，得到自相关信号；其中，所述参考信号为潜标在其守时系统计时下的接收授时信号的时间信号；

21、对自相关信号求取包络，基于包络的峰值确定时延的估计值，所述时延的估计值为漂移值。

22、第二方面，本说明书实施例提供了一种水下授时系统，包括潜标、浮标；其特征在于，所述浮标发送授时信号给所述潜标，所述授时信号包括浮标授时发送时间；所述潜标基于浮标授时发送时间和声传播时间之和，计算潜标实际接收授时信号的时间；所述潜标还基于潜标实际接收授时信号的时间和潜标在其守时系统计时下的接收授时信号的时间的差值，计算漂移值；所述潜标还基于漂移值，修正潜标的守时系统，完成水下授时。

23、在一些实施例中，系统还包括定位系统；所述定位系统包括导航系统、时间同步系统、定位测量系统；在潜标下水前，所述导航系统和所述时间同步系统对潜标进行授时和同步，以使得所述潜标在其守时系统下计时工作；潜标沉入海底后，所述定位测量系统收到所述潜标同步发射的定位信号并进行解算，获得潜标位置，之后将潜标位置发送给潜标。

24、在一些实施例中，所述浮标包括导航系统、时间同步系统、水声通信系统；所述导航系统用于定位所述浮标位置；所述时间同步系统用于下发浮标授时发送时间；所述水声通信系统用于将浮标授时发送时间和浮标位置打包在授时信号内发送给所述潜标。

25、本说明书一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

26、在本说明书一个或多个实施例中，基于浮标的位置和浮标授时发送时间，对潜标进行水下重新授时，解决了传统无线电授时在水下难以正常工作的问题。

技术特征：

1.一种水下授时方法，执行于潜标端，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述授时信号还包括浮标位置，所述声传播时间通过如下过程计算获得：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接收浮标发送的授时信号前，还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述授时信号还包括秒脉冲；所述授时信号按照秒脉冲、浮标授时发送时间、浮标位置的顺序由浮标发送。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述秒脉冲为线性调频信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漂移值的计算过程，利用时延差估计算法计算实现。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述时延差估计算法的计算过程如下：

8.一种水下授时系统，包括潜标、浮标；其特征在于，所述浮标发送授时信号给所述潜标，所述授时信号包括浮标授时发送时间；所述潜标基于浮标授时发送时间和声传播时间之和，计算潜标实际接收授时信号的时间；所述潜标还基于潜标实际接收授时信号的时间和潜标在其守时系统计时下的接收授时信号的时间的差值，计算漂移值；所述潜标还基于漂移值，修正潜标的守时系统，完成水下授时。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括定位系统；所述定位系统包括导航系统、时间同步系统、定位测量系统；在潜标下水前，所述导航系统和所述时间同步系统对潜标进行授时和同步，以使得所述潜标在其守时系统下计时工作；潜标沉入海底后，所述定位测量系统收到所述潜标同步发射的定位信号并进行解算，获得潜标位置，之后将潜标位置发送给潜标。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述浮标包括导航系统、时间同步系统、水声通信系统；所述导航系统用于定位所述浮标位置；所述时间同步系统用于下发浮标授时发送时间；所述水声通信系统用于将浮标授时发送时间和浮标位置打包在授时信号内发送给所述潜标。

技术总结本说明书实施例公开了一种水下授时方法及系统。该方法由潜标端执行，包括：接收浮标发送的授时信号，授时信号包括浮标授时发送时间；基于浮标授时发送时间和声传播时间之和，计算潜标实际接收授时信号的时间；基于潜标实际接收授时信号的时间和潜标在其守时系统计时下的接收授时信号的时间的差值，计算漂移值；基于漂移值，修正潜标的守时系统，完成水下授时。系统基于上述方法实现。本说明书实施例基于浮标的位置和浮标授时发送时间，对潜标进行水下重新授时。技术研发人员：尹飞星,陈惠芳,薛睿,付奇受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15