[发明专利]利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法

说明书

本发明提供了一种利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法。该磁场传感器数据时间同步方法包括：两个接收节点的磁场传感器基于自身的节点时钟，按照相同的采样频率分别采集地磁场信号，得到的地磁场时间序列信号；在两个地磁场时间序列信号中分别截取两段节点时钟时间相同的信号；对截取的两段信号分别预处理，得到相应的信号；对该信号进行互相关运算，得到互相关函数R(l)；以及寻找相关函数R(l)最大值对应的时间偏移指数l，以该时间偏移指数l除以信号采样率得到偏移时间；利用该偏移时间调整第二节点对应的数据采集时间，完成数据时间同步。本发明仅需要相关的低频地磁场数据就可以实现数据时间同步，不需要额外数据和硬件，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明涉及海洋地球物理电磁勘探技术领域，尤其涉及一种利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法。

背景技术

近年来，随着海洋资源开发利用和海洋经济的迅猛发展，海洋环境保护和海洋安全问题日益突出，水下磁场传感器网络研究受到越来越多方面的关注。目前，水下磁场传感器网络已被广泛应用于海洋生态系统的监控、海啸的预警、海洋资源勘测、监测航道运输系统、水下战场的侦查和监测、水下目标跟踪定位以及检测等领域。

数据同步技术是水下传感器网络系统协同工作、实现高精度的勘查、监测、定位等重要功能前提。目前，现有的时钟同步方法主要利用GPS同步方法，但是海水屏蔽GPS信号，水下磁场传感器网络不能简单地利用GPS信号实现同步，而是在传感器节点内装载高精度的时钟源，下水之前通过GPS校准时钟，用来获取全局的参考时间。尽管时钟误差可达到微秒级，但是工作一段时间后节点的本地时钟会产生偏差，长时间时钟偏移误差积累，导致不同传感器节点必然产生数据采集时间误差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法，以减弱或者消除不同传感器节点的数据采集时间误差。

(二)技术方案

本发明利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法包括：

步骤A：两个接收节点的磁场传感器基于自身的节点时钟，按照相同的采样频率分别采集地磁场信号，得到地磁场时间序列信号-B₁(t)，B₂(t)，该两个接收节点中，其中之一作为参考节点，另一个为第二节点；

步骤B：在两个地磁场时间序列信号-B₁(t)，B₂(t)中分别截取两段节点时钟时间相同的信号；

步骤C：对截取的两段信号分别进行去直流及去线性趋势运算，得到交流信号-

步骤D：对交流信号-进行低通滤波得到相应的信号-

步骤E：对信号-进行互相关运算，得到互相关函数：

其中，l为参考节点的偏移指数；以及

步骤F，寻找相关函数R(l)最大值对应的时间偏移指数l，以该时间偏移指数l除以信号采样率得到偏移时间；利用该偏移时间调整第二节点对应的数据采集时间，使该数据采集时间与参考节点的数据采集时间同步。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明利用地磁相关性的磁场传感器数据时间同步方法具有以下有益效果：

(1)无需复杂的硬件，仅需要软件计算即可进行数据时间同步，同步方式结构简单，实现成本低；

(2)仅需要相关的低频地磁场数据就可以实现数据同步，不需要额外数据，不需要对现有的水下磁场传感器网络进行大的改造；