[發明專利]一種超短基線定位系統應急對鐘方法及系統

有效

• 申請號: 201710432137.8
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107015201B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張同偉;秦升杰;李正光;王向鑫;魯德泉
• 申請（專利權）人: 國家深?；毓芾碇行?/a>
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及載人潛水器超短基線定位系統技術領域，特別是涉及一種適用于載人潛水器超短基線定位系統應急對鐘方法及系統。

背景技術

當超短基線定位系統用于對潛水器進行水下定位時，它工作在同步觸發模式。水面支持母船和潛水器上都安裝了高精度的同步時鐘，每次下潛作業前，都要對兩同步時鐘進行對鐘，以保證在整個下潛任務期間觸發時刻嚴格一致。

然而，由于載人艙內空間非常狹小，而且同步時鐘的觸發按鈕裸露在外面，一定程度上增加了同步時鐘誤觸發的風險。一旦下潛人員不小心碰觸了同步時鐘觸發按鈕，則潛水器同步時鐘的觸發時刻重新開始，導致水面支持母船和潛水器上的兩同步時鐘的觸發時刻不再一致，即兩同步時鐘存在時延差，使得超短基線定位系統無法對潛水器進行正確定位，從而無法確保潛水器的水下作業的安全性。

因此，一旦發生兩同步時鐘不同步導致超短基線定位系統無法正常工作時，必須第一時間估計出兩同步時鐘的時延差，并采取相應的補償措施。然而，在潛水器下潛作業過程中，因同步時鐘誤觸發導致超短基線定位系統無法正常工作，需要估計兩同步時鐘時延差的問題，不同于一般意義上的時延估計。因此急需一種超短基線定位系統應急對鐘方法及系統來解決這一技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種超短基線定位系統應急對鐘方法，可準確確定潛水器的同步時鐘與水面支持母船的同步時鐘之間的時延差并進行補償。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種超短基線定位系統應急對鐘方法，所述超短基線定位系統應急對鐘方法包括：

獲取超短基線定位系統的測量深度、超短基線定位系統的測量水平距離及潛水器的真實深度；

根據所述超短基線定位系統的測量深度、超短基線定位系統的測量水平距離及潛水器的真實深度確定超短基線定位系統的定位斜距及潛水器距離水面支持母船的真實斜距；

根據所述超短基線定位系統的定位斜距及潛水器距離水面支持母船的真實斜距確定潛水器的同步時鐘與水面支持母船的同步時鐘之間的時延差；

通過信號源對水面支持母船的同步時鐘輸出同步信號進行延遲處理，以補償潛水器的同步時鐘與水面支持母船的同步時鐘之間的所述時延差。

可選的，所述確定超短基線定位系統的定位斜距及潛水器距離水面支持母船的真實斜距，具體包括：基于由超短基線定位系統的測量深度、超短基線定位系統的測量水平距離及超短基線定位系統的定位斜距形成的第一直角三角形，確定所述超短基線定位系統的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL為超短基線定位系統的測量深度，L_USBL為超短基線定位系統的測量水平距離；

基于由潛水器的真實深度、潛水器距離水面支持母船的真實水平距離及潛水器距離水面支持母船的真實斜距形成第二直角三角形，且所述第一直角三角形與第二直角三角形相似，確定所述潛水器距離水面支持母船的真實斜距R_real：

其中，H_real為潛水器的真實深度，L_real為潛水器距離水面支持母船的真實水平距離。

可選的，所述確定潛水器的同步時鐘與水面支持母船的同步時鐘之間的時延差，具體包括：

根據所述超短基線定位系統的定位斜距R_USBL確定超短基線定位系統中使用的傳播時間T_USBL：

其中，c表示聲速；

根據所述潛水器距離水面支持母船的真實斜距R_real確定聲波由潛水器上的聲學信標傳播至水面支持母船上的超短基線定位系統換能器陣的真實傳播時間T_real：

根據所述超短基線定位系統中使用的傳播時間T_USBL及聲波由潛水器上的聲學信標傳播至水面支持母船上的超短基線定位系統換能器陣的真實傳播時間T_real確定潛水器的同步時鐘與水面支持母船的同步時鐘之間的時延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。

可選的，所述聲速c取值為1500m/s。

可選的，所述獲取潛水器的真實深度具體包括：通過高精度深度計測量得到所述潛水器的真實深度，并通過數字水聲通信機上傳至水面支持母船，從所述水面支持母船中獲取潛水器的真實深度的數值。