CN111812693B - 一种长基线时标定位基阵及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种长基线时标定位基阵及其控制方法。所述基阵包括自沉浮抛载机构、第一舱球、第二舱球和底部锚座；所述第一舱球安装于所述第二舱球的上方，所述第一舱球的顶部与所述自沉浮抛载机构连接，所述第二舱球的底部与所述底部锚座连接，所述自沉浮抛载机构与底部锚座连接；所述第一舱球包括水声通讯模块，用于向船载声学装置发送海底应答设备的定位信息；所述第二舱球包括原子钟主控电路和水声发射电路，用于向所述海底应答设备发射时钟同步信号。本申请实施例可以满足大水深、长时间工作需求，并利用自身高精度原子钟为水下设备提供高精度时钟同步信号，解决了水下长时间工作设备由于受环境温度的影响造成内部时钟不稳定引起的时钟偏差。

Description

一种长基线时标定位基阵及其控制方法

技术领域

本申请属于水下定位技术领域，特别涉及一种长基线时标定位基阵及其控制方法。

背景技术

随着科学技术发展和对能源的需求，近年来人们对海洋资源的开发和利用越来越多，水下定位技术为海洋开发和科学研究提供基础保障作用。长基线时标定位基阵由于基线长度可达到100m-6000m、定位精度高、工作范围大等特点被广泛应用于深水定位中。长基线时标定位基阵通常由三台以上的基阵组成基线阵和安装在被定位目标上的声学应答装置构成，在基线阵范围内，通过定位目标与各基阵之间应答的时延差，得到相互距离，最终解算出被定位目标的位置信息。

基阵作为长基线时标定位基阵的重要组成部分，其发展也由单一跟踪定位功能发展到同时具有精密测距、通信、集成释放的功能。然而目前大多数定位基阵只能应用于水下定位导航过程，其功能较为单一，针对长期在水下工作设备如海底地震仪等在水下定位功能相对结束一段时间里，如何让基阵发挥更多的作用来满足水下设备长时间工作的需求是亟待解决的问题。

另一方面由于水下设备无法接收到GPS时钟信号，只能依靠内部时钟进行工作，对于长时间工作的水下设备，为了保证更多的留海时间往往采用恒温晶振作为内部的时钟源。恒温晶振的稳定性随着环境温度和长时间工作，造成时钟不同步的问题。中国专利CN2016112133501公开了一种海底地球物理勘探用仪器的时钟同步设备及方法，提出了利用水声发射装置发射高精度时钟信号作为海底探测仪器用时钟同步方法，利用固定周期发射12kHz的水声脉冲信号作为水声同步信号，但是在实际应用中一方面由于水声信号具有强烈的时变、空变以及海洋环境的复杂性和多径效应等影响，单频信号随着距离增大微弱目标信号经常淹没在混响和噪声中，而且多普勒频移效应明显，信号具有性噪比低、工作距离短等缺点。

发明内容

本申请提供了一种长基线时标定位基阵及其控制方法，旨在至少在一定程度上解决现有基线定位系统无法进行时钟同步，以及水声同步信号性噪比低、工作距离短的技术问题。

为了解决上述问题，本申请提供了如下技术方案：

一种长基线时标定位基阵，包括自沉浮抛载机构、第一舱球、第二舱球和底部锚座；所述第一舱球安装于所述第二舱球的上方，所述第一舱球的顶部与所述自沉浮抛载机构连接，所述第二舱球的底部与所述底部锚座连接，所述自沉浮抛载机构与底部锚座连接；

所述第一舱球包括水声通讯模块；

所述水声通讯模块分别与船载声学装置和海底应答设备信号连接，用于接收所述船载声学装置发送的声学指令，向所述海底应答设备发送基阵定位信息，并将所述海底应答设备返回的水声信号发送至所述船载声学装置，所述船载声学装置根据所述水声信号得到所述海底应答设备的定位信息；

所述第二舱球包括原子钟主控电路和水声发射电路；所述水声发射电路与所述船载声学装置信号连接，得到所述海底应答设备的定位信息后，通过所述原子钟主控电路向所述水声发射电路发送水声信号，并通过所述水声发射电路向所述海底应答设备发射时钟同步信号。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一舱球还包括主控电路模块，所述主控电路模块与水声通讯模块连接；

所述水声通讯模块包括第一换能器、带通滤波器、模拟放大器、模数转换器、第一PWM控制器、第一功率放大器；所述第一换能器、带通滤波器、模拟放大器以及模数转换器依次连接，所述第一PWM控制器与所述第一功率放大器连接，所述第一功率放大器与所述第一换能器连接；

所述第一换能器将所述水声信号转换为电信号，所述带通滤波器对所述电信号进行带通滤波，所述模拟放大器和模数转换器分别对所述电信号进行信号放大及模数转换后，将所述电信号发送给所述主控电路模块进行解码和解算，得到所述海底应答设备的应答信息，所述第一PWM控制器和第一功率放大器分别对所述应答信息进行信号调制和信号放大后，通过所述第一换能器将所述应答信息转换为水声信号并发送至所述船载声学装置。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一舱球还包括回收定位模块，当所述主控电路模块解算得到所述船载声学装置发送的释放回收指令后，所述回收定位模块打开所述自沉浮抛载机构的释放电压，使得所述长基线时标定位基阵脱离所述底部锚座并上浮；

所述回收定位模块还包括GPS接收数传模块，当所述长基线时标定位基阵上浮到水面后，通过所述GPS接收数传模块接收所述长基线时标定位基阵的GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述船载声学装置。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一舱球还包括第一电源模块，所述第一电源模块用于向所述水声通讯模块、主控电路模块和回收定位模块供电。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一舱球还包括第一内舱球和第一保护舱，所述第一内舱球位于所述第一保护舱内，所述水声通讯模块、主控电路模块、回收定位模块以及第一电源模块均设于所述第一内舱球内，且所述第一内舱球内设有一体化电路板，所述水声通讯模块和主控电路模块位于所述一体化电路板的中间位置，所述回收定位模块与第一电源模块分别位于所述一体化电路板的四周，并靠近于所述第一内舱球的外侧内壁。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述水声发射电路包括依次连接的第二PWM控制器、第二功率放大器和第二换能器；接收到所述原子钟主控电路发送的水声信号后，所述第二换能器将水声信号转换为电信号，所述第二PWM控制器和第二功率放大器分别对所述电信号进行信号调制和信号放大后，所述第二换能器将所述电信号转变为水声信号后发送至所述海底应答设备。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第二舱球还包括第二电源模块，所述第二电源模块用于向所述原子钟主控电路和水声发射电路供电。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第二舱球还包括第二内舱球和第二保护舱，所述第二内舱球位于所述第二保护舱内，所述原子钟主控电路、水声发射电路以及第二电源模块均安装于所述第二内舱球的内部。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一保护舱的底部和第二保护舱的顶部还分别设有位置相对应的第一八芯水密接头和第二八芯水密接头，所述第一舱球和第二舱球以所述第一八芯水密接头和第二八芯水密接头作为通讯、充电、调试接口。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一保护舱的顶端还设有四芯水密插头，所述第一舱球通过所述四芯水密插头与所述自沉浮抛载机构固定连接。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述底部锚座为双层钢铁材料，并通过拉紧钢丝与所述自沉浮抛载机构连接。

本申请实施例采取的技术方案还包括：所述第一内舱球和第二内舱球均为玻璃舱球。

本申请实施例采取的另一技术方案为：一种长基线时标定位基阵的控制方法，包括：

步骤a、根据海底应答设备确定时标定位基阵的投放区域以及投放数量；

步骤b、根据所确定的投放区域以及投放数量将所述时标定位基阵投放至海底后，船载声学装置通过走航式定位方式对每个时标定位基阵分别进行应答测距操作，各个时标定位基阵分别向船载声学装置发送测距应答信息；

步骤c、所述船载声学装置根据测距应答信息解算出每个时标定位基阵的位置信息，并向各时标定位基阵分别发射基阵标定指令，各时标定位基阵接收到标定指令后向所述海底应答设备发送基阵定位信息；

步骤d、所述海底应答设备通过接收所述基阵定位信息进行测距应答，所述时标定位基阵将接收到的应答信息发送给船载声学装置，所述船载声学装置根据所述应答信息解算出所述海底应答设备所在的位置信息；

步骤e、完成海底应答设备的定位后，所述船载声学装置向所述时标定位基阵发射工作模式转换指令，所述时标定位基阵接收到指令后向海底应答设备发送水下时钟同步信号；

步骤f、需要回收时标定位基阵时，所述船载声学装置发送释放回收指令，所述自沉浮抛载机构开始熔断释放，所述时标定位基阵脱离底部锚座并上浮至水面，通过所述回收定位模块将所述时标定位基阵的GPS位置信息发送至船载声学装置，所述船载声学装置根据所述GPS位置信息对所述时标定位基阵进行打捞回收。

相对于现有技术，本申请实施例产生的有益效果在于：本申请实施例的长基线时标定位基阵及其控制方法采用成熟度较高的海底地震仪结构设计，上下两个舱球功能相对独立并且具有独立的供电系统，安装简单便于野外的安装调试，在保证高回收率的基础上，提供更大的电池容量和内部空间，满足了大水深、长时间工作需求，并利用自身高精度原子钟作为时钟源为水下设备提供高精度时钟同步信号，解决了水下长时间工作设备由于受环境温度的影响造成内部时钟不稳定引起的时钟偏差。

附图说明

图1是本申请实施例的长基线时标定位基阵的结构示意图；

图2是本申请实施例的第一舱球的内部结构示意图；

图3是本申请实施例的第二舱球的内部结构示意图；

图4是本申请实施例的长基线时标定位基阵的控制方法示意图；

图5是本申请实施例的船载声学装置对时标定位基阵进行应答测距操作示意图；

图6是本申请实施例的时标定位基阵以及海底应答设备的布设示意图；

图7是本申请实施例的海底应答设备与时标定位基阵的测距应答示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，是本申请实施例的长基线时标定位基阵的结构示意图。本申请实施例的长基线时标定位基阵包括自沉浮抛载机构1、第一舱球2、连接件3、第二舱球4和底部锚座5。其中，第一舱球2和第二舱球4通过连接件3固定连接，且第一舱球2和第二舱球4上下垂直；第一舱球2包括第一内舱球(图未示)和第一保护舱(图未示)，第二舱球4包括第二内舱球(图未示)和第二保护舱(图未示)，第一内舱球和第二内舱球分别位于第一保护舱和第二保护舱内；第一保护舱的顶端设有四芯水密插头(图未示)，第一舱球2通过该四芯水密插头与顶部的自沉浮抛载机构1固定连接；底部锚座5安装于第二保护舱的底部，且自沉浮抛载机构1通过连接组件(图未示)与底部锚座5连接，形成本申请实施例的长基线时标定位基阵的主体结构。

本申请实施例中，所述连接组件为多股拉紧钢丝，具体也可以采用其他类型的连接组件，例如不锈钢钢丝绳等。

具体地，请一并参阅图2，是本申请实施例的第一舱球2的内部结构示意图。本申请实施例的第一舱球2为长基线定位基阵舱，用于完成与海底应答设备的水声应答测距、与船载声学装置之间的通讯以及释放回收定位功能；第一舱球2还包括依次连接的水声通讯模块21、主控电路模块22、回收定位模块23以及为第一舱球2供电的第一电源模块24；其中，所述水声通讯模块21、主控电路模块22、回收定位模块23和第一电源模块24均安装于第一内舱球的内部，且第一内舱球内部采用一体化电路设计，水声通讯模块21和主控电路模块22位于电路板中间位置，回收定位模块23与第一电源模块24分别位于电路板四周，并靠近第一内舱球的外侧内壁位置；基于以上结构，便于电池组与第一电源模块24的连接，同时可以保证回收定位模块23在回收定位时更好地接收到GPS信号，并保证水声通讯模块21和主控电路模块22在定位过程中的水声应答测距以及释放回收定位功能。

进一步地，水声通讯模块21与船载声学装置信号连接，用于接收船载声学装置发送的声学指令(包括测距指令、工作模式转换指令和释放回收指令)，主控电路模块22用于对声学指令进行解析，并根据解析结果控制水声通讯模块21和回收定位模块23工作；具体的，当声学指令的解析结果为测距指令时，主控电路模块22驱动水声通讯模块21根据设定的固定周期和频率范围向海底应答设备发送基阵定位信息，并接收海底应答设备返回的时延信息水声信号，将接收到的水声信号转换为电信号后，将电信号发送给主控电路模块22进行解码和相关信息的解算，得到应答信息，并通过水声通讯模块21向船载声学装置返回测距应答信息。

如图2所示，水声通讯模块21包括第一换能器211、带通滤波器212、模拟放大器213、模数转换器214、第一PWM控制器215、第一功率放大器216；其中，第一换能器211、带通滤波器212、模拟放大器213、模数转换器214依次连接，第一PWM控制器215与第一功率放大器216连接，第一功率放大器216与第一换能器211连接。第一换能器211为全向水声换能器，用于与海底应答设备的测距应答通讯；具体为：通过第一换能器211将水声通讯模块21接收到的水声信号转换为电信号，通过带通滤波器212对电信号进行带通滤波，去除有效频带外的干扰，提高可探测声压信号的能力；然后经过模拟放大器213进行信号放大以及模数转换器214进行模数转换后，将电信号发送给主控电路模块22进行解码和相关信息的解算，得到应答信息，并将应答信息发送给第一PWM控制器215进行信号调制以及第一功率放大器216进行信号放大后，再利用第一换能器211将电信号转换为水声信号向船载声学装置发送时延信息，船载声学装置根据接收到的时延信息解算出海底应答设备所在的位置信息，完成海底应答设备的定位。

本申请实施例中，由于复杂的海洋环境和多途效应影响以及水声通讯效率，水声通讯模块21采用8位FSK(二进制数字频率调制)数字编码方式，为了更好提高信号的信噪比，选用本振频率分别为9KHz和11.5KHz的带通滤波器对接收到的信号进行带通滤波，通过对接收到的信号和本振信号的相位检测，控制压控振荡器调节本振频率，当接收到的信号频率与本振频率和相位一致时本振频率锁定，此时编码解调电路输出为高电平，反之为低电平。可以理解，对应的船载声学装置在发射水声信号时，也以9KHz和11.5KHz频率的FSK水声信号作为传输信号。

本申请实施例中，在水声信号传输过程中，为了避免信号的交混回响问题，水声通讯模块21采用首波提取方式进行解码。船载声学装置发送声学指令时，按照预设的第一间隔时间(本申请实施例中优选设置为150ms)间隔发送固定脉冲时长(本申请实施例中优选设置为10ms)的编码频率信号，水声通讯模块21在接收到第一个编码频率信号后，在到达脉冲时长时关闭信号采集并进行信号解调，然后根据预设的第二间隔时间(本申请实施例中优选设置为150ms)打开信号通道再次进行信号解调，在到达脉冲时长后再次关闭信号采集，直到该码字节结束。

本申请实施例中，当时标定位基阵需要与船载声学装置发送通讯信息时，为了适应海上复杂的海洋环境和多途效应影响，发送信号采用Chirp(线性调频信号)和FSK编码联合调制，数据包包括标识码、数据码和校验码三部分，其中标识码采用10KHz和12.5KHz FSK编码，数据码和校验码采用Chirp调频信号，频带为10KHz-14KHz，脉冲时长为10ms，相邻两个脉冲间隔90ms，上调频代表高电平，下调频代表低电平。

进一步地，船载声学装置向时标定位基阵发射释放回收指令时，当主控电路模块22对声学指令的解析结果为释放回收指令时，主控电路模块22驱动回收定位模块23进行释放回收定位功能的控制。

具体的，回收定位模块23还包括GPS接收数传模块231；回收定位模块接收到主控电路模块22解算得到的释放回收指令后，打开自沉浮抛载机构1的释放电压(四芯水密插头)，熔断丝与海水产生电化学腐蚀作用开始熔断，自沉浮抛载机构1与底部锚座5之间连接的钢丝由于熔断丝的断裂而脱落，此时长基线时标定位基阵由于自身浮力脱离底部锚座5进行上浮完成释放；同时，开启GPS接收数传模块231的GPS接收和数传功能，当长基线时标定位基阵上浮到水面后，通过GPS接收数传模块231接收长基线时标定位基阵的GPS位置信息，并将GPS位置信息发送到船载声学装置，船载声学装置根据GPS位置信息对长基线时标定位基阵所在位置进行定位并回收。

进一步地，底部锚座5采用双层钢铁材料制成，并通过耐腐蚀拉紧钢丝与自沉浮抛载机构紧密连接，作为整个长基线时标定位基阵稳定的基座，在长基线时标定位基阵上浮释放后，底部锚座5由于与自沉浮抛载机构231脱离而保留在海底中。

请一并参阅图3，是本申请实施例的第二舱球4的内部结构示意图。第二舱球4为水声时标发射舱，用于完成长基线时标定位基阵在水下的高精度时标信号发射功能。其中，第二舱球4包括相互连接的原子钟主控电路41和水声发射电路42，以及为第二舱球4供电的第二电源模块43，原子钟主控电路41、水声发射电路42以及第二电源模块43均安装于第二内舱球的内部，整个舱球在保证重心在下的基础上进行重量配比，保证在长基线时标定位基阵回收时可以接收到良好的GPS位置信息，提高回收效率。

具体地，原子钟主控电路41入水前通过接收GPS接收数传模块231的PPS(GPS秒脉冲信号)信号进行原子钟的驯服工作。当时标定位基阵完成对海底应答设备的定位后，船载声学装置向时标定位基阵发射工作模式转换指令，当第二舱球4接收到工作模式转换指令后，原子钟主控电路41根据配置信息周期性的将Chirp水声信号发送给水声发射电路42，通过水声发射电路42向海底应答设备发射时标信号，从而为水下的海底应答设备提供高精度时钟同步信号。其中，水声发射电路42针对水声信号在海洋环境的复杂性以及多径效应影响，采用具有大时宽、带宽乘积的线性调频Chirp信号，具有良好的抗扰性和抗多普勒效应。

如图3所示，水声发射电路42包括依次连接的第二PWM控制器421、第二功率放大器422和第二换能器423；接收到原子钟主控电路41发送的水声信号后，通过第二换能器423将水声信号转换为电信号，并通过第二PWM控制器421和第二功率放大器422分别对电信号进行信号调制和信号放大后，再通过第二换能器423将电信号转变为水声信号后发送至海底应答设备。其中，第二换能器423为定向水声换能器，该换能器可以使水声信号能量更为集中的发射到海底，增强水声信号在海底沉积层传输的强度和稳定性。Chirp编码的水声信号时长为10ms，频带为10KHz-14KHz，调频率为4KHz。

本申请实施例中，第一保护舱的底部和第二保护舱的顶部还分别设有位置相对应的第一八芯水密接头(图未示)和第二八芯水密接头(图未示)，所述第一舱球2和第二舱球4之间以所述第一八芯水密接头和第二八芯水密接头作为交互状态信息的通讯或、充电、调试接口。

本申请实施例中，第一内舱球和第二内舱球均为玻璃舱球。

基于上述结构，本申请实施例的长基线时标定位基阵采用成熟度较高的海底地震仪结构设计，第一舱球2和第二舱球4各自采用独立的电源模块进行供电，能够完成独立的功能。由于两个舱球功能相对独立并且具有独立的供电系统，仅通过一根连接线进行状态信息的交互，因此安装相对简单便于野外的安装调试，在保证高回收率的基础上，利用玻璃舱体提供更大的电池容量和内部空间，满足了大水深、长时间工作需求，并利用自身高精度原子钟作为时钟源为水下设备提供高精度时钟同步信号。

请参阅图4，是本申请实施例的长基线时标定位基阵的控制方法示意图。其控制方法具体包括以下步骤：

S1、根据海底应答设备确定定时标定位基阵的投放区域以及投放数量；

S2、将自沉浮抛载机构、第一舱球、第二舱球以及底部锚座进行组合安装，根据定位布阵设计要求设定每个时标定位基阵的参数，并通过GPS信号对每个基阵的内部原子钟进行驯服，使时标定位基阵进入标定工作模式；

S3、根据确定的投放区域以及投放数量将时标定位基阵投放至海底后，船载声学装置通过走航式定位方式对每个时标定位基阵分别进行应答测距操作(如图5所示)，各个时标定位基阵分别向船载声学装置发送测距应答信息；

S4、在完成多次测距应答后(本申请实施例优选次数为三次以上，即根据三次以上的测距应答信息解算每个时标定位基阵的位置信息)，船载声学装置根据时延差和声速解算出每个时标定位基阵的位置信息，并向每个时标定位基阵分别发射完成基阵标定指令，各个时标定位基阵接收到标定指令后，分别基于投放前时分频分的参数信息，根据固定周期和频率范围向海底应答设备发送基阵定位信息；

本申请实施例中，以投放四个时标定位基阵为例，时标定位基阵以及海底应答设备的布设具体如图6所示。

S5、海底应答设备通过接收不同时标定位基阵发射的定位信息进行测距应答(如图7所示)，各个时标定位基阵将接收到的时延信息分别发送给船载声学装置。当船载声学装置接收到不同时标定位基阵对海底应答设备的时延信息后即可解算出海底应答设备所在的位置信息，完成海底应答设备的定位；

S6、完成海底应答设备的定位后，通过船载声学装置向时标定位基阵发射工作模式转换指令，基阵接收到该指令后将工作模式转换为水声时标信号发射模式，时标定位基阵向海底应答设备发送水下时钟同步信号；

S7、当需要回收时标定位基阵时，通过船载声学装置发送释放回收指令，基阵接收到释放回收指令后，自沉浮抛载机构开始熔断释放，底部锚座与时标定位基阵脱离上浮，当基阵上浮到水面后回收定位模块将接收到GPS位置信息发送至船载声学装置，船载声学装置根据该GPS位置信息对时标定位基阵进行打捞回收。

本申请实施例的长基线时标定位基阵及其控制方法采用成熟度较高的海底地震仪结构设计，上下两个舱球功能相对独立并且具有独立的供电系统，安装简单便于野外的安装调试，在保证高回收率的基础上，提供更大的电池容量和内部空间，满足了大水深、长时间工作需求，并利用自身高精度原子钟作为时钟源为水下设备提供高精度时钟同步信号，解决了水下长时间工作设备由于受环境温度的影响造成内部时钟不稳定引起的时钟偏差。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本申请所示的这些实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种长基线时标定位基阵，其特征在于，包括自沉浮抛载机构、第一舱球、第二舱球和底部锚座；所述第一舱球安装于所述第二舱球的上方，所述第一舱球的顶部与所述自沉浮抛载机构连接，所述第二舱球的底部与所述底部锚座连接，所述自沉浮抛载机构与底部锚座连接，所述第一舱球包括第一内舱球和第一保护舱，所述第二舱球包括第二内舱球和第二保护舱，所述第一内舱球和所述第二内舱球分别位于所述第一保护舱和所述第二保护舱内，所述第一保护舱的底部和所述第二保护舱的顶部还分别设有位置相对应的第一八芯水密接头和第二八芯水密接头，所述第一舱球和所述第二舱球之间以所述第一八芯水密接头和所述第二八芯水密接头作为交互状态信息的通讯、充电、调试接口；

所述第一舱球还包括水声通讯模块；

所述水声通讯模块分别与船载声学装置和海底应答设备信号连接，用于接收所述船载声学装置发送的声学指令，向所述海底应答设备发送基阵定位信息，并将所述海底应答设备返回的水声信号发送至所述船载声学装置，所述船载声学装置根据所述水声信号得到所述海底应答设备的定位信息；

所述第二舱球还包括原子钟主控电路和水声发射电路；所述水声发射电路与所述船载声学装置信号连接，所述船载声学装置完成所述海底应答设备的定位信息后，通过所述原子钟主控电路向所述水声发射电路发送水声信号，并通过所述水声发射电路向所述海底应答设备发射时钟同步信号。

2.根据权利要求1所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第一舱球还包括主控电路模块，所述主控电路模块与水声通讯模块连接；

所述水声通讯模块包括第一换能器、带通滤波器、模拟放大器、模数转换器、第一PWM控制器、第一功率放大器；所述第一换能器、带通滤波器、模拟放大器以及模数转换器依次连接，所述第一PWM控制器与所述第一功率放大器连接，所述第一功率放大器与所述第一换能器连接；

所述第一换能器将所述水声信号转换为电信号，所述带通滤波器对所述电信号进行带通滤波，所述模拟放大器和模数转换器分别对所述电信号进行信号放大及模数转换后，将所述电信号发送给所述主控电路模块进行解码和解算，得到所述海底应答设备的应答信息，所述第一PWM控制器和第一功率放大器分别对所述应答信息进行信号调制和信号放大后，通过所述第一换能器将所述应答信息转换为水声信号并发送至所述船载声学装置。

3.根据权利要求1所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第一舱球还包括回收定位模块，当所述主控电路模块解算得到所述船载声学装置发送的释放回收指令后，所述回收定位模块打开所述自沉浮抛载机构的释放电压，使得所述长基线时标定位基阵脱离所述底部锚座并上浮；

所述回收定位模块还包括GPS接收数传模块，当所述长基线时标定位基阵上浮到水面后，通过所述GPS接收数传模块接收所述长基线时标定位基阵的GPS位置信息，并将所述GPS位置信息发送至所述船载声学装置。

4.根据权利要求3所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第一舱球还包括第一电源模块，所述第一电源模块用于向所述水声通讯模块、主控电路模块和回收定位模块供电。

5.根据权利要求4所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述水声通讯模块、主控电路模块、回收定位模块以及第一电源模块均设于所述第一内舱球内，且所述第一内舱球内设有一体化电路板，所述水声通讯模块和主控电路模块位于所述一体化电路板的中间位置，所述回收定位模块与第一电源模块分别位于所述一体化电路板的四周，并靠近于所述第一内舱球的外侧内壁。

6.根据权利要求1所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述水声发射电路包括依次连接的第二PWM控制器、第二功率放大器和第二换能器；接收到所述原子钟主控电路发送的水声信号后，所述第二换能器将水声信号转换为电信号，所述第二PWM控制器和第二功率放大器分别对所述电信号进行信号调制和信号放大后，所述第二换能器将所述电信号转变为水声信号后发送至所述海底应答设备。

7.根据权利要求4或5所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第二舱球还包括第二电源模块，所述第二电源模块用于向所述原子钟主控电路和水声发射电路供电。

8.根据权利要求7所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述原子钟主控电路、水声发射电路以及第二电源模块均安装于所述第二内舱球的内部。

9.根据权利要求5所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第一保护舱的顶端还设有四芯水密插头，所述第一舱球通过所述四芯水密插头与所述自沉浮抛载机构固定连接。

10.根据权利要求9所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述底部锚座为双层钢铁材料，并通过拉紧钢丝与所述自沉浮抛载机构连接。

11.根据权利要求8所述的长基线时标定位基阵，其特征在于，所述第一内舱球和第二内舱球均为玻璃舱球。

12.一种如权利要求1至11任一项所述的长基线时标定位基阵的控制方法，其特征在于，包括：

步骤a、根据海底应答设备确定时标定位基阵的投放区域以及投放数量；

步骤b、根据所确定的投放区域以及投放数量将所述时标定位基阵投放至海底后，船载声学装置通过走航式定位方式对每个时标定位基阵分别进行应答测距操作，各个时标定位基阵分别向船载声学装置发送测距应答信息；

步骤c、所述船载声学装置根据测距应答信息解算出每个时标定位基阵的位置信息，并向各时标定位基阵分别发射基阵标定指令，各时标定位基阵接收到标定指令后向所述海底应答设备发送基阵定位信息；

步骤d、所述海底应答设备通过接收所述基阵定位信息进行测距应答，所述时标定位基阵将接收到的应答信息发送给船载声学装置，所述船载声学装置根据所述应答信息解算出所述海底应答设备所在的位置信息；

步骤e、完成海底应答设备的定位后，所述船载声学装置向所述时标定位基阵发射工作模式转换指令，所述时标定位基阵接收到指令后向海底应答设备发送水下时钟同步信号；

步骤f、需要回收时标定位基阵时，所述船载声学装置发送释放回收指令，所述自沉浮抛载机构开始熔断释放，所述时标定位基阵脱离底部锚座并上浮至水面，通过所述回收定位模块将所述时标定位基阵的GPS位置信息发送至船载声学装置，所述船载声学装置根据所述GPS位置信息对所述时标定位基阵进行打捞回收。

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