[发明专利]声信标连续精确对时测距方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种声信标轨迹测量精确度的方法，属于水声工程和声呐信号处理领域，主要用于声信标运动过程中的轨迹测量装置。

背景技术：

水下同步信标轨迹和位置指示系统是水下作业重要辅助设备，通过该系统安装于水下平台上的声信标和单台吊放于水下的声信标测量装置的配合使用，可连续跟踪水下平台的运动过程，实时指示出位置，绘制其二维运动轨迹，并具备对静止平台长期的位置指示功能。目的在于改善对水下平台信息匮乏、入水后“两眼一抹黑”的现状，提高水下设备的安全性。

声信标安装于水下平台无遮挡位置处，入水前由手持式北斗/GPS时钟同步装置同步发射脉冲，并启动声信标信号源工作。产品入水后由声信标自带的压力传感器根据水压启动发射声脉冲信号，水深小于设定深度时，自动关闭声信号发射，以保护发射换能器不受损伤。

发明内容：

要解决的技术问题

对于水下是高速运动目标，若要实现连续准确定位，必须在其运动过程中能够尽量多的得到更多运动轨迹的样本空间，才能实现轨迹的连续稳定跟踪。

在大多数情况下，北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS同步电平可以有效稳定输出，但如果使用地区北斗/GPS信号不稳定，出现北斗/GPS时钟同步装置输出PPS同步电平不连续的状况。水下平台整个航程周期相对时间短，且运动速度高，如果在使用过程中出现PPS同步电平输出不连续的情况，会导致水下同步信标位置指示系统在测量水下运动平台轨迹时丢失多个周期数据，导致最后测量的运动轨迹不能真实反映出运动平台的实际运动轨迹，测量达不到预期效果。本发明正是针对这种情况，提出一种声信标连续精确对时测距方法，以解决北斗/GPS时钟同步装置输出PPS同步电平不连续情况下测量平台运动轨迹不完整的问题。

技术方案：

本发明的技术方案是一种声信标连续精确对时测距方法，包括以下步骤：

步骤1、发送工作命令；

水下同步信标位置指示系统上电后，等待显控系统发送工作指令后开始正式工作；

在显控系统未发出的工作命令时继续步骤1；

若系统上电后首次接收到工作命令进行步骤2；

若系统上电后非首次接收到工作命令进行步骤3；

步骤2、等待北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS同步电平；

该方法采用北斗/GPS时钟同步装置输出PPS同步电平作为两个不同地方使用的系统的统一时间标准，因此在开始周期工作前，北斗/GPS时钟同步装置至少有一次准确的PPS同步电平输出；

在未输出PPS同步电平时继续步骤2；

接收到输出PPS同步电平信号后进行步骤3；

步骤3、DSP时钟计数器清零；

由于水下同步信标轨迹和位置指示系统使用环境和条件未知，如果由于建筑遮挡或者天气等条件影响，会导致北斗/GPS时钟同步装置接收到的北斗/GPS信号不稳定，此时北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS脉冲信号将会出现不连续状况。如果在北斗/GPS信号不稳定的情况下，单独采用北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS同步电平信号作为水下同步信标轨迹和位置指示系统周期开始标志将会导致工作周期不连续的情况出现。

水下接收装置湿端采用DSP对接收信号进行处理，DSP中有自带的时钟系统，本方法利用DSP自带高精度时钟系统对信号接收周期计时，并与北斗/GPS时钟同步装置输出PPS同步电平实时同步后，保证了时钟系统周期计数的精度。将高精度的DSP时钟计数器作为周期开始标志的备用标志信号，从而保证了在北斗/GPS信号不稳定的情况下，水下同步信标轨迹和位置指示系统能够连续按照设定周期工作。

由于北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS同步电平是所有设备的时间基准，因此在DSP判断接收到PPS同步电平后，需要对DSP时钟计数器进行清零操作，并开始新的周期计数，确保DSP时钟计数的周期时间与北斗/GPS时钟同步装置输出的PPS同步电平高度同步；

若DSP在计数周期完成时没收到PPS同步电平，则说明由于外界环境原因导致该周期北斗/GPS时钟同步装置接收到的北斗/GPS信号强度较弱而未能输出PPS同步电平，DSP时钟信号作为备用周期开始标志信号开始执行任务，此时DSP时钟计数器触发系统开始新周期工作，同时对时钟脉冲计数器进行清零操作，并开始新周期计时；

步骤4、AD周期数据采集

DSP在计数器清零后开始进行周期数据采集，接收在该同步接收周期内的水下信号，并对该周期AD数据进行检测。