[发明专利]一种基于分布式水声网络被动定位系统中的声同步方法

摘要

本发明公开了一种基于声学通信方式的分布式网络节点间的同步方法，属于水声通信领域。本发明通过网络固定节点间的声通信过程来获取固定节点间的声传播时延，以网络中主节点的时钟为基准，主节点的同步信号为对准信号，同步信号中携带有当前信号发射时刻距定位信号发射时刻的时间差信息，子节点收到同步信号后，解调出其中的时间信息，该时间减去主节点与子节点间的传播时延，即可得到子节点发射定位信号的时刻，从而达到整个网络中定位信号同步发射的目的。具有定位过程中整个系统的实时高精度同步，功耗小，成本低的特点。

主权项

1.一种基于分布式水声网络被动定位系统中的声同步方法，其特征在于，通过确定固定节点间的声通信过程来去的固定节点间的声学传播时延，通过固定节点与每一个子节点间的通信计算出每个节点间的通信时延差，再以某一固定节点为基准点，以基准点的定位信号为基准信号，通过每一个子节点的定位信号与计算出的时延差叠加进行时钟补偿，使得每个信号与基准信号的时钟统一，实现整个网络的同步过程；整个过程中在确定基准点后，各节点与基准点进行时间校准，以保证信号发射过程中网络节点间时间同步，具体包含以下步骤：步骤一：在系统开始工作之前，在布放固定节点A,B,C时，首先利用GPS设备记录各个固定节点的GPS经纬度；步骤二：声速测量过程：固定点之间依次向B，C节发送信号，测量子节点自身到主节点的声传播时间，根据声传播时间和步骤一得到的距离解算各个从节点到主节点的声速值；步骤三：时延测量过程：A节点点上电后进入待机状态，开始等待B节点发射同步请求；B节点上电后，主动发射测时延信号“BA”，并记录下发送的时刻T_sendBA，然后进入等待状态，等待A节点的回应；A节点收到“BA”后，记录收到的时刻T_recvBA，然后发送响应信号“AB”，并记录发送时刻T_sendAB，同时将T_sendAB‑T_recvBA的值作为参数一起发送；T_sendAB‑T_recvBA其实是从A节点从接收“BA”到发送“AB+时间差T₁”的处理时间则将进行扩频调制并发送；当B节点收到A节点的返回信号“AB+时间差T₁”后，记录收到的时刻T_recvAB，则可计算出自身与A节点之间的传播时延T_AB；步骤四：重复步骤三测量C节点到主节点间时延，为了避免B,C节点的测量时延信号在A点处发生叠加，C节点发射测时延信号应与B节点错开一段时间；步骤五：声同步过程：主节点发送一个带有时延信息的校准信号，其余从节点接收到主节点发射的校准信号后，得到信号里的时延信息，时延值减去步骤三得到的声程时间，即得到各个从节点距离发送定位信号的时间差，各个从节点就在此时间差之后发送定位信号；步骤六：将步骤一得到的各个固定节点的GPS信息，步骤二得到的声速信息输入移动节点，移动节点自主完成坐标系建立；步骤七：声定位过程：移动节点接收到固定节点同时发射的定位信号以后，根据信号之间到达的时间差，以及建立的坐标系，根据定位算法，解算出移动节点自身在坐标系中的坐标位置。