[发明专利]一种基于北斗的水下激光授时系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于北斗的水下激光授时系统及方法，基于北斗的水下激光授时系统包括无人机移动基站，接收北斗卫星发射的导航信号和授时信息t，根据所述导航信号进行导航，移动至水下授时接收装置的上方；根据所述授时信息t获取精准时间，生成包括精准时间的激光信号，并发射至水下授时接收装置；水下授时接收装置，接收激光信号，解析获得无人机移动基站的标准时间，还检测出其所在位置的深度信息h₂，结合该水域的折射率n，对高度信息h₁、激光发射角度信息θ、深度信息h₂和折射率n进行数据处理，生成传输时延τ，结合授时信息t和传输时延τ得授时时间T。相对现有技术，本发明能减小信号传输所造成的传输时延，增强抗干扰能力，提高水下授时的精准度。

技术领域

本发明涉及水下授时技术领域，特别涉及一种基于北斗的水下激光授时系统及方法。

背景技术

水下定位导航技术在海洋监测、海洋勘探、水下考古、水下施工、水下安保及军事国防等领域有非常重要的应用价值，而精确的时间基准对于水下应用系统而言都是非常重要的，在水下通信网络中，它是系统同步的基础；精确、统一的时间系统已成为现代科学的一个重要组成部分。

高频的电磁波信号在海水中衰减迅速，无法远距离传播，因此传统的无线电授时在水下难以正常工作。

目前采取较多的是水下声波授时。这种方式一般要求采用若干己知精确时间、位置的基站(简称:服务器)，通过与需要时间校准的水下授时装置(简称:用户)进行水声信息交互，实现对用户时钟误差的测量，进而实现授时功能，但声通信延迟较大，在浅水区域存在复杂的时变和空变特征，带宽很难超过50kHz，利用多载波调制技术，能达到1～20kbit/s，然而多数情况下通信速率在1kbit/s附近。难以满足包括潜水员、自动潜航器；等水下活动单位间的信息交换，以及水下监测节点、传感网络与水面及陆上中转平台的数据交换需求。

现有技术中的水下授时技术中，水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、传输的时延大等缺陷，抗干扰能力弱，易受海水温度和盐度影响等特点；从而导致水下授时的误差大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于北斗的水下激光授时系统及方法，所要解决的技术问题是：水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、传输的时延大等缺陷，抗干扰能力弱，易受海水温度和盐度影响等特点；从而导致水下授时的误差大。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于北斗的水下激光授时系统，包括无人机移动基站和水下授时接收装置；

无人机移动基站，用于接收北斗卫星发射的导航信号和授时信息t，根据所述导航信号进行导航，移动至水下授时接收装置的上方；根据所述授时信息t获取精准时间，生成包括精准时间的激光信号，并发射至水下授时接收装置；

水下授时接收装置，用于接收激光信号，解析获得无人机移动基站的标准时间，还用于检测出其所在位置的深度信息h₂，结合该水域的折射率n，对高度信息h₁、激光发射角度信息θ、深度信息h₂和折射率n进行数据处理，生成传输时延τ，结合授时信息t和传输时延τ得授时时间T。

本发明的有益效果是：通过北斗卫星、无人机移动基站和水下授时接收装置协调运作，通过水下授时接收装置对传输时延的计算，将传输时延与授时信息t相加构成授时时间T，能减小信号传输所造成的传输时延，增强抗干扰能力，提高水下授时的精准度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述无人机移动基站包括无人机本体、气压计、导航接收机、激光发射机和第一控制器，所述气压计和导航接收机均固定置于所述无人机本体上，所述激光发射机置于所述无人机本体的下端；所述第一控制器置于所述无人机本体内，所述气压计和导航接收机、激光发射机均与所述第一控制器通过线路连接；