[发明专利]一种水下定位系统及方法

权利要求书

1.一种水下定位系统，包括控制中心、用于定位信息处理的处理中心以及声纳装置，控制中心连接处理中心和声纳装置，处理中心连接声纳装置，其特征在于：

所述处理中心为依据参考时钟封装带时间戳的单载波发射信息帧、并将所封装的发射信息帧发送给声纳装置、还将从声纳装置接收到的反射信息帧进行处理以获取相应定位信息的处理中心；

所述声纳装置为用于实现带时间戳的单载波信息帧的水下收发的声纳装置；

所述控制中心为用于控制声纳装置收发信息帧，以及用于控制处理中心封装发射信息帧、分析反射信息帧、计算定位信息的控制中心。

2.根据权利要求1所述的水下定位系统，其特征在于所述处理中心包括：

定位单元，与数据处理单元连接，用于接收数据处理单元提取的反射信息帧中的时间信息，并用于与当前参考时钟比较、信息融合，进而得到相应的定位信息；

数据处理单元，与信息收发单元和定位单元连接，用于依据参考时钟封装带时间戳的单载波发射信息帧以及提取反射信息帧中时间信息；

信息收发单元，与数据处理单元和声纳装置连接，用于依据控制中心的控制指令与数据处理单元进行数据交互，把数据处理单元所封装的发射信息帧发送至声纳装置，以及把从声纳装置接收到的反射信息帧送入数据处理单元。

3.一种根据权利要求1所述系统的水下定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，数据处理单元依据参考时钟连续封装带时间戳的单载波发射信息帧，每帧间隔时间Δt，并对时间戳内容进行计数，计数值为一个等差数列；

步骤2，封装后的单载波信息帧通过信息收发单元，由声纳装置连续发送至水声信道；

步骤3，声纳装置接收水下目标返回的单载波信息帧；再由信息收发单元将单载波反射信息帧送入数据处理单元，提取时间戳，通过时间戳的计数值获取时间信息；

步骤4，在步骤3中所获取的时间信息送入定位单元与当前参考时钟比较，计算信息帧水下定位传输时间，并根据水声速度计算水下目标的相对位置，获取定位信息。

4.根据权利要求3所述的水下定位方法，其特征在于步骤4所述的定位信息为本次定位信息；且所述水下定位方法还包括：

步骤5，将步骤4所述的本次定位信息与先前依次获取的定位信息进行融合处理，获得水下目标的实时定位信息。

5.根据权利要求4所述的水下定位方法，其特征在于：步骤5所述的融合处理指本次定位信息与先前依次获取的定位信息进行数据交互处理。

6.根据权利要求3或4所述的水下定位方法，其特征在于：步骤1所述带时间戳的单载波发射信息帧中，时间戳的前面加入循环前缀UW序列，其中UW序列长度大于水声信道最大时延长度；在步骤3提取时间戳之前，对反射信息帧进行去除循环前缀UW序列、单载波频域均衡、判决处理。

7.根据权利要求6所述的水下定位方法，其特征在于：所述循环前缀UW序列为Frank-Zadoff或Chu序列。

8.根据权利要求3或4所述的水下定位方法，其特征在于：所述计数值为一个公差为1、第一项为0的等差递增数列。