CN107015201A - 一种超短基线定位系统应急对钟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超短基线定位系统应急对钟方法及系统，所述应急对钟方法包括：获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；根据所述超短基线定位系统的测量深度、测量水平距离及潜水器的真实深度，确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；根据所述定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，可确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；通过增加信号源对水面支持母船的同步时钟输出的同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差，从而确保超短基线定位系统的正常工作，实现对潜水器的精确定位。

Description

一种超短基线定位系统应急对钟方法及系统

技术领域

本发明涉及载人潜水器超短基线定位系统技术领域，特别是涉及一种适用于载人潜水器超短基线定位系统应急对钟方法及系统。

背景技术

当超短基线定位系统用于对潜水器进行水下定位时，它工作在同步触发模式。水面支持母船和潜水器上都安装了高精度的同步时钟，每次下潜作业前，都要对两同步时钟进行对钟，以保证在整个下潜任务期间触发时刻严格一致。

然而，由于载人舱内空间非常狭小，而且同步时钟的触发按钮裸露在外面，一定程度上增加了同步时钟误触发的风险。一旦下潜人员不小心碰触了同步时钟触发按钮，则潜水器同步时钟的触发时刻重新开始，导致水面支持母船和潜水器上的两同步时钟的触发时刻不再一致，即两同步时钟存在时延差，使得超短基线定位系统无法对潜水器进行正确定位，从而无法确保潜水器的水下作业的安全性。

因此，一旦发生两同步时钟不同步导致超短基线定位系统无法正常工作时，必须第一时间估计出两同步时钟的时延差，并采取相应的补偿措施。然而，在潜水器下潜作业过程中，因同步时钟误触发导致超短基线定位系统无法正常工作，需要估计两同步时钟时延差的问题，不同于一般意义上的时延估计。因此急需一种超短基线定位系统应急对钟方法及系统来解决这一技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超短基线定位系统应急对钟方法，可准确确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差并进行补偿。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超短基线定位系统应急对钟方法，所述超短基线定位系统应急对钟方法包括：

获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；

根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；

根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；

通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

可选的，所述确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，具体包括：基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的测量深度，L_USBL为超短基线定位系统的测量水平距离；

基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形，且所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

可选的，所述确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，具体包括：

根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速；

根据所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。

可选的，所述声速c取值为1500m/s。

可选的，所述获取潜水器的真实深度具体包括：通过高精度深度计测量得到所述潜水器的真实深度，并通过数字水声通信机上传至水面支持母船，从所述水面支持母船中获取潜水器的真实深度的数值。

可选的，所述数字水声通信机在潜水器升沉速度为0时上传所述潜水器的真实深度。

可选的，所述超短基线定位系统应急对钟方法还包括：

根据所述超短基线定位系统的测量深度与潜水器的真实深度之间的差值，通过所述信号源上的调整所述差值的旋转钮，对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明超短基线定位系统应急对钟方法在潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间存在时延差时，通过超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，进而可根据超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距准确确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，并通过在现有设备基础上需要增加一台信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，确保超短基线定位系统的正常工作，实现对潜水器的精确定位。

本发明的目的是提供一种超短基线定位系统应急对钟系统，可准确确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差并进行补偿。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超短基线定位系统应急对钟系统，所述超短基线定位系统应急对钟系统包括：

获取单元，用于获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；

斜距确定单元，用于根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；

时延差确定单元，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；

时延补偿单元，用于通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

可选的，所述斜距确定单元包括：

第一斜距确定模块，基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的测量深度，L_USBL为超短基线定位系统的测量水平距离；

第二斜距确定模块，基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形，且所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

可选的，所述时延差确定单元包括：

第一时刻确定模块，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速；

第二时刻确定模块，用于根据所述潜水器的定位斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

时延差确定模块，用于根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明超短基线定位系统应急对钟系统通过设置获取单元、斜距确定单元及时延差确定单元，在潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟存在时延差时，通过超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，进而可根据超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距准确确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，并通过在现有设备基础上需要增加一台信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，从而超短基线定位系统的正常工作，实现对潜水器的精确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例超短基线定位系统应急对钟方法的流程图；

图2为本发明实施例中第一直角三角形与第二直角三角形的相似图；

图3为本发明实施例中某潜次应急对钟前后超短基线定位系统的定位结果对比图；

图4为本发明实施例中某潜次应急对钟前后超短基线定位系统的定位深度与深度计测量深度的对比；

图5为本发明实施例超短基线定位系统应急对钟系统的模块结构示意图。

符号说明：

获取单元—1，斜距确定单元—2，第一斜距确定模块—21，第二斜距确定模块—22，时延差确定单元—3，第一时刻确定模块—31，第二时刻确定模块—32，时延差确定模块—33，时延补偿单元—4，时延粗调模块—41，延精调模块—42。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种超短基线定位系统应急对钟方法，在潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间存在时延差时，通过超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，进而可根据超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距准确确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，并通过在现有设备基础上需要增加一台信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，从而确保超短基线定位系统的正常工作，实现对潜水器的精确定位。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明一种超短基线定位系统应急对钟方法包括：

步骤100：获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；

步骤200：根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；

步骤300：根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；

步骤400：通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

其中，在步骤100中，所述获取潜水器的深度具体包括：通过高精度深度计测量得到所述潜水器的真实深度，并通过数字水声通信机上传至水面支持母船，从所述水面支持母船中获取潜水器的真实深度的数值。优选的，所述数字水声通信机在潜水器升沉速度为0时上传所述潜水器的真实深度，这样可以避免由于数字水声通信延时造成上传潜水器真实深度值的延迟，从而提高两同步时钟时延差的计算精确度。

如图2所示(A点表示水面支持母船、B表示潜水器的真实位置、C表示超短基线定位系统测量的潜水器位置)，在步骤200中，所述确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，具体包括：

基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的测量深度，L_USBL为超短基线定位系统的测量水平距离。

基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形。潜水器的同步时钟和水面支持母船的同步时钟之间时延差估计的基本原理是：当两同步时钟存在时延差时，超短基线定位系统的时延估计是错误的(存在固定偏差)，而角度估计是正确的，则所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

在步骤300中，所述确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，具体包括：

根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速。在本实施例中，所述声速c取值为1500m/s。

根据所述潜水器的定位斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real---------公式(5)。

下面以一具体实施例为例进行说明。在当地时间下午14：00左右，超短基线定位系统结果严重偏离真实情况。经初步判断，是由于两同步时钟同步出来故障。后经查看舱内视频和水声通信计记录，确定舱内同步时钟被无意中碰到，而发生了偏移。

通过高精度深度计测量得到所述潜水器的真实深度，为了更好的估计两同步时钟时延差，在潜水器升沉速度为0时上传所述潜水器真实深度数据至水面支持母船，这样可以避免由于数字水声通信延时造成上传潜水器真实深度值的延迟。

获取的数据分别为：超短基线定位系统的测量深度H_USBL＝8643m、超短基线定位系统的测量水平距离L_USBL＝4918m、潜水器的真实深度H_real＝2691m；将上述三个已知量带入公式(1)至公式(5)，可以得到：超短基线定位系统的定位斜距R_USBL＝9944.3m、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离L_real＝1531.2m、潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real＝3096.1m、超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL＝6.6295s、声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real＝2.0641s、潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT＝4.5654s。

在步骤400中，所述通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差，具体包括：

将用于外触发的信号通过同轴电缆连接到位于信号源面板后面的Ext Trig/Gate/FSK/Burst同步接口上；选择所需输出信号通道。其中，根据信号源确定对应的通道，在本实施例中，选择第一通道。

所述第一通道输出的信号为脉冲信号，其具体参数为：频率：1Hz、幅度：5Vpp、脉宽：10ms、Output:选择On。

正常不需要应急对钟的情况下，有一根同轴电缆(两端BNC头)，其两端分别连接水面同步时钟和超短基线定位系统的同步时钟，这样同步信号就可以由同步时钟发送给超短基线定位系统。

在应急对钟时，将超短基线定位系统一端的同轴电缆拔下，插到信号源面板后面的同步接口上；另外需要一根同轴电缆，分别连接信号源前面板的通道和超短基线定位系统。

触发的设置：首先按Burst键，然后选择On；按Trigger按钮，然后在面板将Source选择成Ext；最后选择需要的延时：按面板的Trigger Setup>Delay设置成需要的时延；然后按下Done键完成，时延可以通过此处根据需要调整。在本实施例中，需要的时延设置为4.5654s，

此外，本发明超短基线定位系统应急对钟方法还包括：根据所述超短基线定位系统的测量深度与潜水器的真实深度之间的差值，通过所述信号源上的调整所述差值的旋转钮，对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。

例如，可通过人为观察超短基线定位系统的测量深度与潜水器的真实深度之间的差值，手动旋转所述外接的信号源上的旋转钮对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。

具体的精细调节步骤包括：通过信号源面板上的旋转钮增大或减小Delay中的数值(即ΔT)。至于是通过旋转钮增大还是减小Delay中的数值，则是通过比较超短基线定位系统的测量深度H_USBL和潜水器的真实深度H_real之间的差值。如果增大Delay中的数值，两深度差也增大，那么应减小Delay中的值，反之亦然。这样通过信号源面板上的旋转钮缓慢调节Delay中的数值，直到两者尽可能接近，从而实现对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。在本实施例中，直到调至两深度差小于1m即可。

图3为本发明实施例中某潜次应急对钟前后超短基线定位系统的定位结果对比图；定位结果分为三部分：本地时间14：06之前同步时钟无偏差时的定位结果、本地时间14：06～14：40同步时钟存在偏差时的定位结果、本地时间14：40之后同步时钟应急对钟后的定位结果。由图可见，同步时钟存在偏差时，超短基线定位系统的定位结果在水平面内存在很大偏差，明显偏离潜水器轨迹；同步时钟应急对钟后，超短基线定位系统的定位结果与同步时钟无偏差时保持了较好的一致性。

图4为本发明实施例中某潜次应急对钟前后超短基线定位系统的定位深度与深度计测量深度的对比；图中对同步时钟存在偏差前后的深度结果进行了局部放大，其中散点表示超短基线定位系统的定位深度，实线表示深度计测量深度。由图可见，同步时钟存在偏差时，超短基线定位系统的定位深度在8000～10000米之间，严重偏离深度计测量值；局部放大图清晰表明了时延差补偿的两个环节，即时延粗调和时延精调：(1)时延粗调时(14：40～14：52)，超短基线定位系统的定位深度与深度计测量值相差50米左右；(2)时延精调时(14：52以后)，超短基线定位系统的定位深度与深度计测量值相差几米，与同步时钟无偏差时基本一致。

此外，本发明还提供一种所述超短基线定位系统应急对钟系统，可准确确定信号源延时差。具体的，如图5所示，本发明所述超短基线定位系统应急对钟系统包括获取单元1、斜距确定单元2、时延差确定单元3及时延补偿单元4。其中，所述获取单元1用于获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；所述斜距确定单元2与所述获取单元1连接，用于根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；所述时延差确定单元3与所述斜距确定单元2连接，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；所述时延补偿单元4与所述时延差确定单元3连接，用于通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

具体的，所述斜距确定单元2包括第一斜距确定模块21及第二斜距确定模块22。

所述第一斜距确定模块21与所述获取单元1连接，基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的深度，L_USBL为超短基线定位系统的水平距离。

所述第二斜距确定模块22分别与所述获取单元1及第一斜距确定模块21连接，基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形。潜水器的同步时钟和水面支持母船的同步时钟之间时延差估计的基本原理是：当两同步时钟存在时延差时，超短基线定位系统的时延估计是错误的(存在固定偏差)，而角度估计是正确的，则所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

所述时延差确定单元3包括第一时刻确定模块31、第二时刻确定模块32及时延差确定模块33。

其中，所述第一时刻确定模块31与所述第一斜距确定模块21连接，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速。

所述第二时刻确定模块32与所述第二斜距确定模块22连接，用于根据所述潜水器的定位斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

所述时延差确定模块33分别与所述第一时刻确定模块31和第二时刻确定模块32连接，用于根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。

其中，所述时延补偿单元4包括所述时延粗调模块41，通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差，具体为：

通过外触发的信号通过同轴电缆连接到位于信号源面板后面的Ext Trig/Gate/FSK/Burst同步接口上；选择所需输出信号通道。其中，根据信号源确定对应的通道，在本实施例中，选择第一通道。

所述第一通道输出的信号为脉冲信号，其具体参数为：频率：1Hz、幅度：5Vpp、脉宽：10ms、Output:选择On。

正常不需要应急对钟的情况下，有一根同轴电缆(两端BNC头)，其两端分别连接水面同步时钟和超短基线定位系统的同步时钟，这样同步信号就可以由同步时钟发送给超短基线定位系统。

在应急对钟时，将超短基线定位系统一端的同轴电缆拔下，插到信号源面板后面的同步接口上；另外需要一根同轴电缆，分别连接信号源前面板的通道和超短基线定位系统。

触发的设置：首先按Burst键，然后选择On；按Trigger按钮，然后在面板将Source选择成Ext；最后选择需要的延时：按面板的Trigger Setup>Delay设置成需要的时延；然后按下Done键完成，时延可以通过此处根据需要调整。在本实施例中，需要的时延设置为4.5654s，

此外，本发明超短基线定位系统应急对钟系统还包括时延精调模块42，所述时延精调模块42与所述时延粗调模块41连接，根据所述超短基线定位系统的测量深度与潜水器的真实深度之间的差值，通过所述信号源上的调整所述差值的旋转钮，对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。

具体的，通过信号源面板上的旋转钮增大或减小Delay中的数值(即ΔT)。至于是通过旋转钮增大还是减小Delay中的数值，则是通过比较超短基线定位系统的测量深度H_USBL和潜水器的真实深度H_real之间的差值。如果增大Delay中的数值，两深度差也增大，那么应减小Delay中的值，反之亦然。这样通过信号源面板上的旋转钮缓慢调节Delay中的数值，直到两者尽可能接近，从而实现对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。在本实施例中，直到调至两深度差小于1m即可。

相对于现有技术，本发明超短基线定位系统应急对钟系统与上述超短基线定位系统应急对钟方法的有益效果相同，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述超短基线定位系统应急对钟方法包括：

获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；

根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；

根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；

通过增加信号源对水面支持母船的同步时钟输出的同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

2.根据权利要求1所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距，具体包括：基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的测量深度，L_USBL为超短基线定位系统的测量水平距离；

基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形，且所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

3.根据权利要求1所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差，具体包括：

根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速；

根据所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。

4.根据权利要求3所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述声速c取值为1500m/s。

5.根据权利要求1所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述获取潜水器的真实深度具体包括：通过高精度深度计测量得到所述潜水器的真实深度，并通过数字水声通信机上传至水面支持母船，从所述水面支持母船中获取潜水器的真实深度的数值。

6.根据权利要求5所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述数字水声通信机在潜水器升沉速度为0时上传所述潜水器的真实深度。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的超短基线定位系统应急对钟方法，其特征在于，所述超短基线定位系统应急对钟方法还包括：

根据所述超短基线定位系统的测量深度与潜水器的真实深度之间的差值，通过所述信号源上的调整所述差值的旋转钮，对潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差进行精调。

8.一种超短基线定位系统应急对钟系统，其特征在于，所述超短基线定位系统应急对钟系统包括：

获取单元，用于获取超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度；

斜距确定单元，用于根据所述超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及潜水器的真实深度确定超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距；

时延差确定单元，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距及潜水器距离水面支持母船的真实斜距确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差；

时延补偿单元，用于通过信号源对水面支持母船的同步时钟输出同步信号进行延迟处理，以补偿潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的所述时延差。

9.根据权利要求8所述的超短基线定位系统应急对钟系统，其特征在于，所述斜距确定单元包括：

第一斜距确定模块，基于由超短基线定位系统的测量深度、超短基线定位系统的测量水平距离及超短基线定位系统的定位斜距形成的第一直角三角形，确定所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL：

其中，H_USBL为超短基线定位系统的测量深度，L_USBL为超短基线定位系统的测量水平距离；

第二斜距确定模块，基于由潜水器的真实深度、潜水器距离水面支持母船的真实水平距离及潜水器距离水面支持母船的真实斜距形成第二直角三角形，且所述第一直角三角形与第二直角三角形相似，确定所述潜水器距离水面支持母船的真实斜距R_real：

其中，H_real为潜水器的真实深度，L_real为潜水器距离水面支持母船的真实水平距离。

10.根据权利要求8所述的超短基线定位系统应急对钟系统，其特征在于，所述时延差确定单元包括：

第一时刻确定模块，用于根据所述超短基线定位系统的定位斜距R_USBL确定超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL：

其中，c表示声速；

第二时刻确定模块，用于根据所述潜水器的定位斜距R_real确定声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real：

时延差确定模块，用于根据所述超短基线定位系统中使用的传播时间T_USBL及声波由潜水器上的声学信标传播至水面支持母船上的超短基线定位系统换能器阵的真实传播时间T_real确定潜水器的同步时钟与水面支持母船的同步时钟之间的时延差ΔT：

ΔT＝T_USBL-T_real。