[发明专利]一种同步保持自适应控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种同步保持自适应控制系统和方法，采用对水下同步式声源中进行同步自适应控制，采用较少的连线资源完成声源的同步及同步误差检测。其控制方法为：同步自适应控制器接收上位机发出的同步指令，对待同步设备的返回信号进行周期测量，若周期与预设不符，则利用复用的控制信号进行纠错，确认无误后开始同步，同步完成后对同步误差进行测量并上传上位机，以确保同步的正确无误。本发明用于对水下目标及航行体的同步式跟踪测量。

技术领域

本发明属水声测量领域，适用于同步水声跟踪测量中，能使用少的信号线通过长缆对同步式水声声源进行自适应同步及同步误差检测。

背景技术

在一般的同步水声声源中，对同步声源的同步操作采用单独的同步控制台进行控制。这种方式使用2～3米的专用同步电缆，一般采用TTL或CMOS电平控制。该工作方式适用于同步声源作为独立的系统，同步电缆的芯数不受限制。如果同步声源是一个子系统，其同步电缆芯数受到限制且同步电缆超过十米，此同步方式难以应用。

本发明采用微控制器与可编程逻辑器件联合控制，同步设备处理GPS/北斗信号产生不同周期的同步信号。当接收上位机的同步命令时发出相应周期的同步信号，同时检测待同步设备返回的帧信号的周期，核对无误后进行同步操作与同步测量。该设计方式实际使用了3种信号，采用差分方式使用5根线通过十几米的同步电缆完成同步操作，拓宽了同步设备的应用范围。

发明内容

为了克服现有同步控制存在的不足，本发明提出了一种同步自适应控制方法，该方案所设计的同步控制器采用小型金属方盒的结构，其外部接口有天线、与上位机的通讯口及供电电源以及与待同步设备的同步接口。本发明是这样实现的：

一种同步保持自适应控制系统，具有矩形金属盒、接插件和电子电路组成，核心为电子电路，电子电路包括：差分驱动器、可编程逻辑器件、微控制器、恒温晶振和GPS/北斗模块，其中：

微控制器，与上位机双向串口通讯、与可编程逻辑器件和GPS/北斗模块连接，用于实现同步控制与周期纠错、同步误差检测；

可编程逻辑器件，与恒温晶振和GPS/北斗模块、差分驱动器和微控制器连接，用于联合微控制器产生相应周期的同步信号向待同步设备发送同步信号；并用于对同步信号与返回信号的上升沿的时延值进行逻辑比较，当两路信号的上升沿时延差小于设定门限时产生一个同步指示信号，并发送至微控制器；

差分驱动器实现长缆的信号转换，在向待同步设备发出信号端采用复用方式实现同步与同步周期控制；差分驱动器还用于通过电缆连接至待同步设备，并能接收、返回同步信号至编程逻辑器；

GPS/北斗模块，用于接收卫星信号，分别输出RMC信息与1PPS信号至微控制器和可编程逻辑器件；

恒温晶振产生逻辑时序连接至可编程逻辑器件。

进一步的，微控制器还用于接收处理GPS/北斗信息，以1S的频率向上位机发送卫星数据包与周期值，并接收上位机发出的同步命令；并在完成同步后，检测并计算同步信号与返回信号的上升沿的时延值；微控制器检测到同步指示信号后产生一个周期性的计数器，作为同步状态指示器；并能将卫星RMC数据、发送同步信号周期、同步返回信号周期、同步误差值与同步状态指示器打包发送给上位机；

进一步的，微控制器还用于在收到上位机发出的同步命令后,微控制器检测返回的待同步信号,若该信号周期与预设周期不符,则停止同步操作,向待同步设备发送相应的周期控制信号,直至返回信号周期与预设一致。此时微控制器控制可编程逻辑器件发出同步信号，同步信号持续20个同步周期，在此时间内微控制器停止上传信息。在前8个同步周期时间内，待同步设备检测同步信号并确认，检测无误后在接下来的6个周期时间内进行同步，剩余的6个周期作为缓冲时间，防止同步时序错误。