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申请/专利权人：杭州启海系统科技有限公司

摘要：本发明涉及一种支持同步级联的水听器阵列系统与运行方法，属于海洋探测装置领域，所述系统包括电子舱、数字包和水听器子段；电子舱和数字包通过水密电缆连接，数字包和水听器子段通过连接器连接，每个水听器子段对应一个数字包，所述系统由N个水听器子段和数字包组成；水听器信号由数字包完成采集和上传；数字包之间通过以太网实现级联通讯以完成数据实时上传至电子舱，所有数字包共享一低速485总线，通过获取基准秒脉冲实现全阵列信号同步采集，数字包之间通过连接器和水听器子段内的信号线连接；本发明采样时钟本地化，抖动变小，ADC性能大幅提高；PPS同步机制具备失锁自恢复功能，对抗干扰能力大幅加强，同步可靠性更高，功耗得到显著降低。

主权项：1.一种支持同步级联的水听器阵列系统，其特征在于，所述系统包括电子舱、数字包和水听器子段；电子舱和数字包通过水密电缆连接，数字包和水听器子段通过连接器连接，每个水听器子段对应一个数字包，所述系统由N个水听器子段和N个数字包组成；电子舱负责系统供电、整体工作控制、基准秒脉冲输出以及采样数据的汇聚存储；每个水听器子段内部水听器按一定间距排布，水听器信号汇总到对应的数字包，由数字包完成信号采集和上传；数字包之间通过以太网实现级联通讯以完成数据实时上传至电子舱，同时所有数字包共享一低速485总线，通过获取基准秒脉冲实现全水听器阵列信号同步采集，数字包之间通过连接器和水听器子段内的信号线连接；所述数字包的内部采样时钟同步电路包含压控振荡器、数字电位器、偏差标定计数器、脉冲总数计数器、偏差映射表和输出控制单元；数字电位器由输出控制单元通过SPI或者TWI总线控制，数字电位器输出模拟电压值给压控震荡器，压控震荡器根据不同的电压值输出不同频率的采样时钟；输出控制单元是任意微处理器，偏差标定计数器和脉冲总数计数器都是同步计数器，通过微处理器内部的计数器实现，脉冲总数计数器用于记录压控振荡器输出脉冲总数；偏差标定计数器用于记录两个基准秒脉冲之间的压控振荡器的实际输出时钟脉冲数与预期值Nexp之间的脉冲数偏差；偏差映射表是微处理微器内部的一块内存单元，记录在数字电位器的不同档位下压控振荡器实际输出脉冲数与期望值的每秒的脉冲数偏差；输出控制单元结合偏差映射表和脉冲总数计数器完成对数字电位器的档位选择控制；所述系统的运行方法为数字包采样从S0时刻开始，S0时刻与基准秒脉冲的边沿对齐，脉冲总数计数器用于记录从S0时刻起的压控振荡器输出脉冲总数；偏差映射表记录在数字电位器的不同档位下压控振荡器实际输出脉冲数与期望值的每秒的脉冲偏差；当第m个基准秒脉冲到达时，脉冲总数计数器值为Cm，而压控振荡器的预期值应为m×Nexp，两者的脉冲数总偏差为Cm-m×Nexp；压控振荡器频率调整的周期为T秒，即每过T秒调整数字电位器的档位改变频率输出，T秒压控振荡器期望输出的每秒脉冲数应为Nexp+m×Nexp-CmT，期望接下去的T秒内，压控振荡器应主动产生m×Nexp-Cm个脉冲数偏差，对前面m秒的脉冲数总偏差进行补偿；输出控制单元通过查找偏差映射表，选择最接近m×Nexp-CmT每秒的脉冲数偏差的档位，将数字电位器置为该档，工作T秒以后再进行下一轮调整。

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