时间同步是海底观测网络的关键技术之一。由于网络架构的复杂性以及传输设备的存在,海底观测仪器、接驳盒的各种信号的采集的同步性变得难以保证。采用统一的时间基准,才能保证控制信号和采样数据的准确性、可靠性和有效性。本文结合海底观测网络的拓扑结构,深入研究了一种基于NTP和IEEE1588协议的海底观测网时间同步系统,提供了可靠的设计方案,进行了实验验证并深入进行了理论分析。作为高精度时间同步在国内海洋科技的首次应用,本文分六个部分进行了全面的介绍。第一章简要介绍了国内外海底观测网络,研究了时间同步技术与海底观测网络的相关性,并给出本文的研究内容。第二章讲述了时间同步的一些相关概念及技术。阐述了常见的几种时间基准,并引出世界著名的卫星导航定位系统,针对自动化设备的基本特征及其需求,分析了常见的脉冲对时、串口对时、编码对时、网络对时等四种时间同步技术。第三章在介绍了海底观测网络的设计方案、总体规划及网络架构的基础上分析了海底观测网络时间同步系统的关键技术指标及要求,对应用在海底观测网络中的NTP协议和PTP协议原理进行深入分析,并提出了海底观测网时间同步系统的总体设计方案,针对网络设备带来的时间同步延迟,分析了边界时钟和透明时钟的原理,并对最佳主时钟算法进行深入剖析。第四章在基于对NTP和IEEE1588协议详细分析的基础之上,对NTP和IEEE1588协议在海底观测网络岸基站、接驳盒层、科学仪器层进行时间同步应用的方案进行了设计和实现,在科学仪器层将多样化的科学仪器进行分类,分别阐述其时间同步实现方法并进行实现。第五章基于所设计的海底观测网络时间同步系统,提出了时间同步系统精度测试方法,并展开实验对NTP同步信号、PTP同步信号、PPS同步信号的长期守时性能进行综合测试,结果显示可以满足要求。通过对照实验对同步信号的精度误差影响影响因素进行展开分析,并针对性的提出了提高海底观测网络时间同步系统同步精度的补偿措施。第六章总结了全文的工作内容,并对后续的研究工作进行展望。