CN115113249A - 一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法，涉及数据交互领域，所述系统，包括：第一同步时钟源、第二同步时钟源、第一通信系统、第二通信系统和指挥监控系统；潜水器集群的每台潜水器上均设置第一同步时钟源和第一通信系统；第一同步时钟源与第一通信系统连接；第二同步时钟源和第二通信系统设置在母船上，第二同步时钟源与第二通信系统连接；指挥监控系统与第二通信系统连接。本发明第一同步时钟源和第二同步时钟源，按照设定的定位及通信时序分配机制发送触发脉冲，采用分时通信模式将通信和定位错开，能有效避免水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰问题。

Description

一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法

技术领域

本发明涉及数据交互领域，特别是涉及一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法。

背景技术

随着海洋工程与装备技术的不断进步，无人潜水器协同作业已广泛应用于军用和民用领域。载人潜水器和自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)的水下作业能力越来越强。然而，当面对大范围且对时效性要求较高的任务时，单一类型或单台潜水器是无法满足要求的，往往需要同类或不同类潜水器相互协同作业才能完成。潜水器水下协同作业时，它们利用水声通信、无线电通信和卫星通信作为信息交换方式，相互协作完成指定任务。潜水器协同作业技术有助于突破单一潜水器作业效率的限制，实现各种潜水器作业能力的差异化配置，是执行复杂水下任务的有效途径。目前，潜水器水下协同作业主要是指多AUV协同，研究主要集中在编队控制、任务分配、路径规划和协同导航。以多AUV为代表的无人潜水器协同作业技术已经比较成熟，并应用于台风/飓风观测、中尺度涡流观测、热液羽流探测、海底地形探测和快速目标搜索等。

然而，当载人潜水器和自主水下航行器AUV在水下同时作业时，特别是在基于支持母船的协同作业条件下，在作业范围较小且需要有人无人相互协调配合的作业场景时，各潜水器之间不可避免的会产生定位和通信之间相互干扰，定位和通信之间相互干扰一直是制约潜水器水下协同作业的技术难点，而且水声通信和水下定位都处于同一频带内，无法通过分频方式避免这些干扰，因此，如何避免水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法，以避免水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种母船与潜水器的数据交互控制系统，包括：第一同步时钟源、第二同步时钟源、第一通信系统、第二通信系统和指挥监控系统；

潜水器集群的每台潜水器上均设置所述第一同步时钟源和所述第一通信系统；所述第一同步时钟源与所述第一通信系统连接；所述第二同步时钟源和所述第二通信系统设置在母船上，所述第二同步时钟源与所述第二通信系统连接；所述指挥监控系统与第二通信系统连接；

所述第一同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第一通信系统发送触发脉冲；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲；

所述第一通信系统，用于：

当收到所述定位触发脉冲时，向所述第二通信系统发送应答信号；

当收到所述水声通信触发脉冲时，向所述第二通信系统发送声波信号；

所述第二同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第二通信系统发送触发脉冲；

所述第二通信系统，用于：

当收到所述应答信号时，根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息；所述位置信息包括空间坐标和ID号；

当收到所述声波信号时，根据接收到的所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息；

所述指挥监控系统，用于：

接收每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

可选地，所述第一通信系统，具体包括：应答器和第一水声通信系统；

所述应答器和所述第一水声通信系统均与所述第一同步时钟源连接；

所述应答器，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述定位触发脉冲，并向所述第二通信系统发送应答信号；

第一水声通信系统，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述水声通信触发脉冲，并向所述第二通信系统发送声波信号。

可选地，所述第二通信系统，具体包括：超短基线定位系统和第二水声通信系统；

所述超短基线定位系统和所述第二水声通信系统均与所述第二同步时钟源连接；

所述超短基线定位系统，用于：

接收所述应答器发送的所述应答信号和所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲；

根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息；

所述第二水声通信系统，用于：

接收所述第一水声通信系统发送的所述声波信号和所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲；

根据所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息。

可选地，所述潜水器集群包括载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；所述设定潜水器排序依次为载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；

所述第一同步时钟源，用于：

向所述应答器发送定位触发脉冲；

在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；

在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第一自主水下航行器对应的第二水声通信触发脉冲；

在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第二自主水下航行器对应的第三水声通信触发脉冲。

可选地，所述潜水器集群包括载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；所述设定潜水器排序依次为载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；

所述第二同步时钟源，用于：

向所述超短基线定位系统发送定位触发脉冲；

在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；

在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第一自主水下航行器对应的第二水声通信触发脉冲；

在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第二自主水下航行器对应的第三水声通信触发脉冲。

可选地，所述定位触发脉冲的周期为t；所述第一水声通信触发脉冲、所述第二水声通信触发脉冲和所述第三水声通信触发脉冲的周期均为6t。

可选地，所述第一同步时钟源和所述第二同步时钟源采用GPS差分原理进行统一授时同步。

可选地，所述指挥监控系统，还用于：

显示和存储每个潜水器的位置信息；

显示和存储每个潜水器的状态信息。

本发明还提供了一种母船与潜水器的数据交互控制方法，所述方法用于控制上述所述的母船与潜水器的数据交互控制系统，所述方法，包括：

潜水器集群中的潜水器接收触发脉冲；所述触发脉冲是潜水器上的第一同步时钟源按照设定的定位及通信时序分配机制发送的；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲；

若所述触发脉冲为定位触发脉冲，则向母船发送应答信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息，并将所述位置信息发送至指挥监控系统；所述位置信息包括空间坐标和ID号；

若所述触发脉冲为水声通信触发脉冲，则向母船发送声波信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息；

指挥监控系统获取每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例提出了一种母船与潜水器的数据交互控制系统及方法，通过设置第一同步时钟源和第二同步时钟源，按照设定的定位及通信时序分配机制发送触发脉冲，设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲，这样采用分时通信模式将通信和定位错开，将不同潜水器的通信分开，并且在定位时，能够解算得到每个潜水器的空间坐标和ID号，ID号与不同的潜水器对应，这样就可以分辨出不同的潜水器的位置。因此，本发明能有效避免水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的母船与潜水器的数据交互控制系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的第二同步时钟源的定位及通信时序分配图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

定位和通信之间相互干扰一直是制约潜水器水下协同作业的技术难点，而且水声通信和水下定位都处于同一频带内，无法通过分频方式避免这些干扰，只能采取分时通信模式将通信和定位错开，这就需要复杂的时序分配机制统一处理通信和定位时序问题，以达到有效避免水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰问题的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的母船与潜水器的数据交互控制系统的结构图。参见图1，本实施例的控制系统，包括：第一同步时钟源、第二同步时钟源、第一通信系统、第二通信系统和指挥监控系统。

潜水器集群的每台潜水器上均设置所述第一同步时钟源和所述第一通信系统；所述第一同步时钟源与所述第一通信系统连接；所述第二同步时钟源和所述第二通信系统设置在母船上，所述第二同步时钟源与所述第二通信系统连接；所述指挥监控系统与第二通信系统连接。本实施例的潜水器集群中包括N台潜水器，N台潜水器可以是相同类型的潜水器，也可以是不同型号的潜水器，其中，N为整数，且N＞1。

所述第一同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第一通信系统发送触发脉冲；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲。

所述第一通信系统，用于：

当收到所述定位触发脉冲时，向所述第二通信系统发送应答信号；

当收到所述水声通信触发脉冲时，向所述第二通信系统发送声波信号。

所述第二同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第二通信系统发送触发脉冲。

所述第二通信系统，用于：

当收到所述应答信号时，根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息；所述位置信息包括空间坐标和ID号；

当收到所述声波信号时，根据接收到的所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息。

所述指挥监控系统，用于：

接收每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

在一个示例中，所述第一同步时钟源和所述第二同步时钟源采用GPS差分原理进行统一授时同步。

在一个示例中，所述指挥监控系统，还用于：

显示和存储每个潜水器的位置信息；显示和存储每个潜水器的状态信息。

在一个示例中，仍请参见图1，所述第一通信系统，具体包括：应答器和第一水声通信系统。所述应答器和所述第一水声通信系统均与所述第一同步时钟源连接。

所述应答器，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述定位触发脉冲，并向所述第二通信系统发送应答信号。

第一水声通信系统，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述水声通信触发脉冲，并向所述第二通信系统发送声波信号。

在一个示例中，仍请参见图1，所述第二通信系统，具体包括：超短基线定位系统和第二水声通信系统。所述超短基线定位系统和所述第二水声通信系统均与所述第二同步时钟源连接。

所述超短基线定位系统，用于：

接收所述应答器发送的所述应答信号和所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲；根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息。

所述第二水声通信系统，用于：

接收所述第一水声通信系统发送的所述声波信号和所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲；根据所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息。

在一个示例中，所述潜水器集群包括载人潜水器、第一自主水下航行器AUV01和第二自主水下航行器AUV02；所述设定潜水器排序依次为载人潜水器、第一自主水下航行器AUV01和第二自主水下航行器AUV02。自主水下航行器(AUV)，适合于海洋的大规模扫测，由自身携带的电池供电，并通过预先编程设置水下任务。

所述第一同步时钟源，用于：

向所述应答器发送定位触发脉冲；在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第一自主水下航行器AUV01对应的第二水声通信触发脉冲；在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第二自主水下航行器AUV02对应的第三水声通信触发脉冲。

所述第二同步时钟源，用于：

向所述超短基线定位系统发送定位触发脉冲；在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第一自主水下航行器AUV01对应的第二水声通信触发脉冲；在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第二自主水下航行器AUV02对应的第三水声通信触发脉冲。

两个同步时钟源基于的设定的定位及通信时序分配机制相同，只是一个位于潜水器端，一个位于母船端，触发脉冲的接收方不同。第二同步时钟源的定位及通信时序分配图如图2所示，向超短基线定位系统发送的定位触发脉冲的周期为t；所述第一设定时间段为τ；载人潜水器、第一自主水下航行器AUV01和第二自主水下航行器AUV02分别对应的所述第一水声通信触发脉冲、所述第二水声通信触发脉冲和所述第三水声通信触发脉冲的周期均为6t。本实施例的母船与潜水器的数据交互控制系统用于异构潜水器水下协同作业。

下面对母船与潜水器的数据交互控制系统的工作过程进行说明。

基于支持母船的协同作业，还需要一套完整的定位及通信时序分配机制，满足潜水器通信和定位有效运行。本实施例用于异构潜水器水下协同作业的母船与潜水器的数据交互控制系统，基于定位及通信的时序分配机制实现，定位及通信的时序分配机制通过为潜水器和母船加装同步时钟源来实现，每个同步时钟模块均具有4路输出，第一路输出为超短基线定位(包含各潜水器上的应答器和母船上的超短基线定位系统)提供触发脉冲，周期为t，第二路为载人潜水器水声通信触发脉冲，周期为6t；第三路为AUV01水声通信触发脉冲，周期为6t；第四路为AUV02水声通信触发脉冲，周期为6t，支持母船的第二水声通信系统和超短基线定位系统共用一台同步时钟源。

设置水声通信工作模式，第一水声通信系统在收到水声触发脉冲后不是立即发射声波信号而是延迟一段时间τ后再发射，即等待定位的应答器发射应答信号后再向母船发射声波信号。同步时钟源统一授时，每台潜水器下潜前，将潜水器和母船上使用的同步时钟源通过差分GPS的秒脉冲进行统一授时同步。

设置超短基线定位系统，超短基线定位系统的工作模式统一使用外部脉冲触发定位模式，可以有效避免通信和定位之间的干扰，外部脉冲来自潜水器上的同步时钟源，这样能够保证定位系统记录时间的准确性，潜水器配备的应答器接收到外部触发脉冲信号后会发出应答信号，母船上的超短基线定位系统接收到应答信号后会解算(编解码技术)出应答器的空间坐标。设置应答器的应答信号和编号(ID)，每个应答器都有一个固定的应答信号和ID号，应答器的ID号与不同的潜水器对应，这样就可以分辨出应答器发出的信号来自哪个潜水器。

数据交互控制，超短基线定位系统解算出应答器的位置信息和ID信息发送至与母船连接的指挥监控系统，由指挥监控系统解算(编解码技术)并显示潜水器的实时位置，每台潜水器将自己的状态信息通过第第一水声通信系统发送到母船上的第二水声通信系统，指挥监控系统读取第二水声通信系统中的数据并实时显示，水面指挥员可以通过指挥监控系统发出控制指令，控制指令通过水声通信下发到各台潜水器，实现数据交互。

具体共工作过程为：

(1)在母船和潜水器上分别加装同步时钟源，同步时钟源的输出通道与潜水器一一对应。

(2)设置水声通信工作模式，每台潜水器都使用外触发模式，接收同步时钟源的触发脉冲后，将信息发射出去。

(3)设置应答器工作模式，每台潜水器上安装的应答器都使用外触发模式，接收同步时钟源的触发脉冲后，将应答信号发射出去。

(4)设置超短基线定位系统工作模式，安装在母船上的超短基线定位系统使用外触发模式，接收同步时钟源的触发脉冲后开始计时，接收到水下应答器信号并解算出应答器的位置信息和ID号，将位置信息和ID信息通过网络广播出去。

(5)数据接收，每台潜水器按照固定的发射周期将潜水器本体信息(即状态信息)通过第一水声通信系统发送到母船，母船的第二水声通信系统解算出各台潜水器发送的信息后，将数据通过网络广播给指挥监控系统，由指挥监控系统进行集中显示和数据存储。

(6)数据发送，当指挥监控系统接收到某一台潜水器的信息后，将这台潜水器的位置信息和指挥员下达的指令通过网络发送到母船上的第二水声通信系统，第二水声通信系统将这些信息发送给对应的潜水器。

本实施例的母船与潜水器的数据交互控制系统，有效避免了水声通信和水声通信、水下定位和水下定位、水声通信和水下定位之间的相互干扰问题，可以实现有人潜水器和无人潜水器在水下同时作业或无人潜水器集群作业，支持母船可以同时支持多台载人潜水器在水下协同作业，这极大提高了海洋科学考察效率，节约了船时，降低了航次运行成本。

本发明还提供了一种母船与潜水器的数据交互控制方法，所述方法用于控制上述实施例中的母船与潜水器的数据交互控制系统，所述方法，包括：

潜水器集群中的潜水器接收触发脉冲；所述触发脉冲是潜水器上的第一同步时钟源按照设定的定位及通信时序分配机制发送的；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲。

若所述触发脉冲为定位触发脉冲，则向母船发送应答信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息，并将所述位置信息发送至指挥监控系统；所述位置信息包括空间坐标和ID号。

若所述触发脉冲为水声通信触发脉冲，则向母船发送声波信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息。

指挥监控系统获取每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，包括：第一同步时钟源、第二同步时钟源、第一通信系统、第二通信系统和指挥监控系统；

潜水器集群的每台潜水器上均设置所述第一同步时钟源和所述第一通信系统；所述第一同步时钟源与所述第一通信系统连接；所述第二同步时钟源和所述第二通信系统设置在母船上，所述第二同步时钟源与所述第二通信系统连接；所述指挥监控系统与第二通信系统连接；

所述第一同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第一通信系统发送触发脉冲；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲；

所述第一通信系统，用于：

当收到所述定位触发脉冲时，向所述第二通信系统发送应答信号；

当收到所述水声通信触发脉冲时，向所述第二通信系统发送声波信号；

所述第二同步时钟源，用于：

按照设定的定位及通信时序分配机制向所述第二通信系统发送触发脉冲；

所述第二通信系统，用于：

当收到所述应答信号时，根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息；所述位置信息包括空间坐标和ID号；

当收到所述声波信号时，根据接收到的所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息；

所述指挥监控系统，用于：

接收每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，所述第一通信系统，具体包括：应答器和第一水声通信系统；

所述应答器和所述第一水声通信系统均与所述第一同步时钟源连接；

所述应答器，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述定位触发脉冲，并向所述第二通信系统发送应答信号；

第一水声通信系统，用于：

接收所述第一同步时钟源发送的所述水声通信触发脉冲，并向所述第二通信系统发送声波信号。

3.根据权利要求2所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，所述第二通信系统，具体包括：超短基线定位系统和第二水声通信系统；

所述超短基线定位系统和所述第二水声通信系统均与所述第二同步时钟源连接；

所述超短基线定位系统，用于：

接收所述应答器发送的所述应答信号和所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲；

根据所述第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息；

所述第二水声通信系统，用于：

接收所述第一水声通信系统发送的所述声波信号和所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲；

根据所述第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息。

4.根据权利要求2所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，

所述潜水器集群包括载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；所述设定潜水器排序依次为载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；

所述第一同步时钟源，用于：

向所述应答器发送定位触发脉冲；

在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；

在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第一自主水下航行器对应的第二水声通信触发脉冲；

在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第一水声通信系统发出所述第二自主水下航行器对应的第三水声通信触发脉冲。

5.根据权利要求3所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，

所述潜水器集群包括载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；所述设定潜水器排序依次为载人潜水器、第一自主水下航行器和第二自主水下航行器；

所述第二同步时钟源，用于：

向所述超短基线定位系统发送定位触发脉冲；

在所述定位触发脉冲发出第一设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述载人潜水器对应的第一水声通信触发脉冲；

在所述第一水声通信触发脉冲发出第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第一自主水下航行器对应的第二水声通信触发脉冲；

在所述第二水声通信触发脉冲发出所述第二设定时间段后，向所述第二水声通信系统发出所述第二自主水下航行器对应的第三水声通信触发脉冲。

6.根据权利要求5所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，所述定位触发脉冲的周期为t；所述第一水声通信触发脉冲、所述第二水声通信触发脉冲和所述第三水声通信触发脉冲的周期均为6t。

7.根据权利要求1所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，所述第一同步时钟源和所述第二同步时钟源采用GPS差分原理进行统一授时同步。

8.根据权利要求1所述的一种母船与潜水器的数据交互控制系统，其特征在于，所述指挥监控系统，还用于：

显示和存储每个潜水器的位置信息；

显示和存储每个潜水器的状态信息。

9.一种母船与潜水器的数据交互控制方法，其特征在于，所述方法用于控制权利要求1-8中任意一项所述的母船与潜水器的数据交互控制系统，所述方法，包括：

潜水器集群中的潜水器接收触发脉冲；所述触发脉冲是潜水器上的第一同步时钟源按照设定的定位及通信时序分配机制发送的；所述设定的定位及通信时序分配机制为先发送定位触发脉冲，再按照设定潜水器排序在不同的时段发送对应潜水器的水声通信触发脉冲；

若所述触发脉冲为定位触发脉冲，则向母船发送应答信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的定位触发脉冲，对所述应答信号进行解算，得到每个潜水器的位置信息，并将所述位置信息发送至指挥监控系统；所述位置信息包括空间坐标和ID号；

若所述触发脉冲为水声通信触发脉冲，则向母船发送声波信号，所述母船上的第二通信系统根据所述母船上的第二同步时钟源发送的水声通信触发脉冲，对所述声波信号进行解算，得到对应潜水器的状态信息；

指挥监控系统获取每个潜水器的位置信息和每个潜水器的状态信息，并通过所述第二通信系统向各个所述潜水器发送控制指令。

Images