[发明专利]一种水听器同步采样系统

说明书

本发明公开了一种水听器同步采样系统，包括同步控制模块、时钟恢复模块和若干水听器，若干水听器通过光纤串联在一起，同步控制模块通过光纤分别连接首尾水听器，同步控制模块包含高精度时钟基准、信号调制单元、信号检测单元、逻辑控制单元，高精度时钟基准连接信号调制单元。时钟恢复模块包括第一光电转换单元，第一光电转换单元接收光纤输入信号，第一光电转换单元、同步提取单元、复位提取单元和时钟中继单元连接在一起，时钟中继单元分别连接本地时钟、采样时钟和第二光电转换单元，第二光电转换单元通过光纤输出信号。本发明的有益效果是实现所有阵列内水听器长时间持续同步采集，同步效果好，可靠性高。

技术领域

本发明属于水声技术领域，涉及一种水听器同步采样系统。

背景技术

在海洋声信号传播测量中，通常需要从海面到海底布置垂直接收水听器阵列以满足全场布阵，或者在声道轴深度范围内布置垂直接收水听器阵列。在深海应用中，通常要实现几百米甚至上千米的接收阵列，由于模拟信号无法长距离传输，近年来出现了独立采集、独立存储的自容式水听器。自容式水听器独立工作，相互无线缆连接，在深海应用中可以组成大孔径的垂直接收阵列，如图1。然而由于水听器相互独立，深海应用又无法获取GPS或者北斗信号，实现阵元之间的同步采样就成为一个难点。目前实现同步采样的方式有以下几种：

1.采用一种芯片级原子钟作为精确采样时钟，可以满足短时间工作的同步要求。但是，原子钟存在成本高、功耗大、对钟时间长等问题。

2.利用线缆传递同步信号，但是由于海底传输距离长，这种方式存在延时大、干扰强、信号衰减严重等问题，实际应用中容易出现信号中断、失真等状况，因此很难被采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水听器同步采样系统，本发明的有益效果是实现所有阵列内水听器长时间持续同步采集，同步效果好，可靠性高。

本发明所采用的技术方案是包括同步控制模块、时钟恢复模块和若干水听器，若干水听器通过光纤串联在一起，同步控制模块通过光纤分别连接首尾水听器，光纤的光信号为单向传输。

进一步，同步控制模块包含高精度时钟基准、信号调制单元、信号检测单元、逻辑控制单元，高精度时钟基准连接信号调制单元，信号调制单元分别连接逻辑控制单元和光纤输出端，信号检测单元分别连接逻辑控制单元和光纤输入端，通过光纤传输为水听器提供以下几类信号：

复位信号，用于对水听器阵元进行复位操作；

同步信号，用于对水听器阵元进行采样同步启动控制；

时钟信号，用于提供水听器阵元的采样时钟；

高精度时钟基准为提供同步采集时钟信号；信号调制单元按照需求发送响应的时钟信号，不同的信号可以在占空比和频率上进行区分；信号检测单元接收尾部水听器的回传信号，用于判断通讯链路的完整性。

进一步，逻辑控制单元首先发送复位信号，水听器接收到复位信号以后自动复位并确保复位信号透传至下一个水听器，直至信号回传至同步控制模块，逻辑控制单元依据信号检测单元提供的回传信号，判断通讯链路是否完整以及复位操作是否完成，复位完成后所有水听器进入待机休眠状态，逻辑控制单元根据预设逻辑判断是否需要启动采样，如果需要，则先通过信号调制单元发送一个同步信号，并且根据信号检测单元提供的回传信号确保同步信号发送成功；随后，逻辑控制单元通过逻辑控制确保信号调制单元持续发送由高精度时钟基准提供的时钟信号，为所有水听器提供同步采样时钟，直至采样结束；如果在整个工作过程中出现因水听器异常导致的信号中断，逻辑控制单元根据需求随时发送复位信号对水听器进行复位操作。