[发明专利]基于声链路测距、测速的水声通信动态时钟同步方法

摘要

本发明涉及水声通信领域，具体涉及基于声链路测距、测速的水声通信动态时钟同步方法。本发明包括：通信节点B根据高精度时钟驱动产生的周期为T的脉冲中断；通信节点A在T₂时刻接收到B节点的同步配置信号a′；B节点在T₄时刻接收到A节点在T₃时刻发送的同步请求信号b′后；A节点在T₆时刻接收到B节点的同步应答信号c′；B节点依据自身计算获得的时钟偏差和A节点计算获得的时钟偏差。本发明利用脉冲对互协方差算法估计节点间的相对运动速度，补偿由于节点间相对运动导致的双程传播时延不对等的情况，提高了运动条件下节点间的时钟同步精度，在相对运动速度在5节的条件下，时钟同步精度可以达到1毫秒以下。

主权项

基于声链路测距、测速的水声通信动态时钟同步方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)通信节点B根据高精度时钟驱动产生的周期为T的脉冲中断，发射同步配置信号a′，同时记录本地发射时刻T₁；其中同步配置信号a′内含有前后联接的两个线性调频信号组成的脉冲对；通信节点B即为B节点；(2)通信节点A在T₂时刻接收到B节点的同步配置信号a′，并求解得到节点间的相对运动速度v；通信节点A即为A节点；A节点在T₃时刻，将含有T₂及T₃两个时刻的信息进行编码后发送同步请求信号b′给B节点，B节点根据测得的脉冲对的频偏f_Δ计算多普勒压缩因子，根据多普勒压缩因子同步请求信号b′进行线性重采样，由B节点将重采样后的信号进行后续的解调及译码，得到含有T₂及T₃两个时刻的信息；(3)B节点在T₄时刻接收到A节点在T₃时刻发送的同步请求信号b′后，在T₅时刻再次发送含有T₄、T₅时刻的信息进行编码后，发送同步应答信号c′给A节点；(4)A节点在T₆时刻接收到B节点的同步应答信号c′，在整个同步过程中节点间的相对运动速度保持不变，声波在水中传播的平均声速为c；设在T₁时刻B节点与A节点的相对距离为L₁，根据B节点获得的四个时刻值T₁、T₂、T₃、T₄及相对运动速度v得到$\left\{\begin{array}{c}{L}_2=\[T_2-(T_1-{\hat{b}}_A)\]v+L_1=\[T_2-(T_1-{\hat{b}}_A)\]c\\ L_4=(T_4-T_1)v+L_1=(T_4-{\hat{b}}_A-T_3)c\end{array}\right.$其中，L₂是T₂时刻B节点与A节点的相对距离，L₄是T₄时刻B节点与A节点的相对距离；为B节点要估计的时钟偏差；求出固定时钟偏差和相对斜距即${\hat{b}}_A=\frac{(T_2-T_4)v-\[(T_2-T_1)-(T_4-T_3)\]c}{2c-v}$${\hat{L}}_1=\frac{(T_4+T_2-T_1-T_3)c-(T_2+T_4-2T_1+{\hat{b}}_A)v}{2}$根据四个时刻值T₃、T₄、T₅、T₆及相对运动速度v，得到A节点的时钟偏差(5)B节点依据自身计算获得的时钟偏差和A节点计算获得的时钟偏差计算两者差值，若差值小于所设门限，则认为该时钟偏差计算正确，A节点能够调整时钟与节点B对齐；否则认为时钟估计有误，返回步骤(1)再次进行同步。