[发明专利]基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步系统及方法

权利要求书

1.一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步系统，其特征在于：包括包塑钢缆和具有感应耦合功能的水下仪器，水下仪器耦合在包塑钢缆上，在包塑钢缆上设置有浮球组，包塑钢缆的底端通过声学释放器与重力锚相连；所述水下仪器被设置为1台具有发送和接收时间信号功能的主机，以及若干台不具有发送时间信号功能但具有接收时间信号功能的从机。

2.根据权利要求1所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步系统，其特征在于：所述主机包括第一实时时钟数据记录器、第一振荡器时钟、第一微处理器和第一感应耦合调节器，第一实时时钟数据记录器与第一振荡器时钟连接，第一振荡器时钟与第一微处理器连接，第一微处理器与第一感应耦合调节器连接，第一感应耦合调节器上配置有第一感应耦合磁环；所述从机包括第二感应耦合调节器、第二微处理器、第二振荡器时钟和第二实时时钟数据记录器，第二感应耦合调节器上配置有第二感应耦合磁环，包塑钢缆从第一感应耦合磁环和第二感应耦合磁环中穿过，第二感应耦合调节器与第二微处理器连接，第二微处理器与第二振荡器时钟连接，第二振荡器时钟连接第二实时时钟数据记录器。

3.根据权利要求1所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步系统，其特征在于：所述水下仪器包括水听器和温盐深仪。

4.一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，采用如权利要求1-3中任一权利要求所述的系统，其特征在于步骤如下：

包塑钢缆穿过主机和从机的磁环，其两端有一部分裸露在海水中，与海水形成一个闭合回路；主机发送时间信号通过载波加到主机磁环的初级绕组上，则在包塑钢缆与海水串联构成的回路中感应出电流，电流通过包塑钢缆传输到从机处，从机磁环上的次级绕组感应出电动势，并输送到从机进行解调以获得主机传输的时间信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于：

主机将内部时钟时间传输给第一微处理器，第一微处理器将时间信号传输给第一感应耦合调节器，并通过包塑钢缆感应耦合方式传输到从机；

从机接收到信号后，内部第二微处理器利用主机传递的时间信号对从机的时钟进行调整。

6.根据权利要求4所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于：主机通过接收GPS时间信号进行校准。

7.根据权利要求4所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于，具体采用如下步骤进行：

当系统入水后，主机每隔24小时向从机发送一次时间校准信号，用于从机时间校准；主机内部的第一感应耦合调节器通过包塑钢缆以1s的间隔向从机连续发送一个精确的1-PPS信号序列；由于时间信号在传输过程中会受噪音干扰，为了准确区分有效时间信号和噪音信号，从机自动寻访来自主机的第三个有效的连续信号；当信号周期偏离1-PPS信号的0.8％区间，则认为接收到的整个脉冲信号序列是无效信号；当接收到的脉冲信号序列和主机的1-PPS信号序列完全匹配，则认为该信号是有效的时间校准信号；

从机接收到有效的时间校准信号序列后被唤醒，其内部的第二微处理器将产生占空比为50％的1-PPS信号序列；从机采用这些信号对内部的电子时钟进行修正，其内部的第二实时时钟数据记录器对修正后的电子时钟的1-PPS信号序列进行计算，将其转化成1s的脉冲计数，并通过这些脉冲计数完成从机对时间的校准。

8.根据权利要求7所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于：在系统入水前，通过GPS时间和1-PPS信号对所有水下仪器的内部电子时钟时间进行对时；1-PPS是指GPS秒脉冲信号，定义脉冲的周期是一秒一次，1-PPS等于1HZ。

9.根据权利要求7所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于：通过增加860ms的延迟使从机接收到的脉冲信号序列与主机的1-PPS序列信号匹配。

10.根据权利要求7所述的一种基于感应耦合通讯的水下时间校准和同步方法，其特征在于：水下仪器内部的实时时钟数据记录器将电子时钟接收到的1-PPS信号转为数字信号模式并存储为文件，后期数据处理时，利用该文件进行计算误差修正。