[發明專利]一種落水危險品集裝箱測距方法及測距系統

在審

• 申請號: 201610078539.8
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105699942A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王瑩;劉小艷;熊木地;烏旭
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01S5/30
• 分類號: G01S5/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 楊威;李洪福

技術領域

本發明涉及一種落水危險品集裝箱測距技術，特別是一種針對利用水聲信 號處理進行落水危險品集裝箱探測定位的測距方法及系統，本發明適用于落水 危險品集裝箱的精確定位。

背景技術

在危險品貨物以集裝箱方式通過水路運輸的過程中，由于惡劣氣象條件、 不利的航道狀況、密集的船舶交通流分布、以及船舶駕駛人員的操作失誤等原 因，時常會發生危險品集裝箱落水事故。為了避免危險品貨物對航行安全、生 態環境造成不利影響，必須對落水危險品集裝箱進行及時打撈處理。對落水集 裝箱進行探測定位是打撈工作的前提，基于水聲信號處理的危險品集裝箱探測 定位技術，通過安裝在集裝箱上的水聲定位信標與水面的探測節點間的水聲通 信，確定定位信標到相應水面探測節點間的距離，如果在事故水域投放的水面 探測節點個數不少于3個，便可利用定位算法計算出定位信標的位置坐標，從 而確定落水危險品集裝箱所在位置。由此看見，確定定位信標到水面探測節點 的距離，是實現對落水危險品集裝箱定位的關鍵步驟，常用的方法是水面探測 節點依次與水聲定位信標進行水聲信號通信，進而利用水聲信號的傳播時間來 計算相應水面探測節點與水聲定位信標的距離。

然而，水聲通信與射頻無線通信在信道傳播時延和通信模塊功耗等方面存 在很大的弊端，如水聲信道傳播時延遠大于射頻無線信道的傳播時延，且水聲 通信模塊的功耗遠大于射頻無線通信模塊的功耗。因此，對于落水危險品集裝 箱的探測定位，應盡量減少水聲通信的次數，這樣既可以縮短探測定位的時間， 又可以延長危險品集裝箱定位信標的使用壽命。

本發明針對目前基于水聲信號處理的落水危險品集裝箱探測定位技術在距 離測量中存在的不足，需提出一種高效、節能的落水危險品集裝箱測距方法或 者設備。

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種以較少的水面探測 節點與集裝箱定位信標間的水聲通信次數獲得定位所需要的距離信息的落水危 險品集裝箱測距方法，以克服現有落水危險品集裝箱探測定位技術，特別是基 于水聲信號處理的落水危險品集裝箱探測定位技術中測距方法存在的效率低、 節能效果差等缺陷。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

一種落水危險品集裝箱測距方法，本方法適用于對安裝有水聲定位信標的 落水危險品集裝箱進行測距探測，其特征在于：

包括如下步驟

S1、在待探測區域的水面上投放至少3個能夠向落水危險品集裝箱發送定 位命令水聲信號的探測節點；

S2、在各所述探測節點中選定主探測節點，其他探測節點默認為次探測節 點；各所述探測節點分別獲取各自對應的位置坐標，同時各次探測節點分別將 各自所獲取的位置坐標發送給主探測節點；

S3、主探測節點向各次探測節點廣播與定位命令水聲信號的發送時刻t相關 的數據，若各次探測節點接收到所述數據，則分別向主探測節點發送確定性應 答信號；

S4、在到達發送時刻t之前，每隔一定時間間隔主探測節點向各次探測節點 廣播與定位命令水聲信號的發送時刻t相關的數據，直至主探測節點與次探測節 點滿足應答成功條件，所述應答成功條件是指主探測節點至少收到2個次探測 節點所發送確定性應答信號；

S5、若到達發送時刻t，未滿足應答成功條件，則確認應答失敗，廣播應答 失敗報文，重新設定發送時刻t′并重復S3-S4過程，直至滿足應答成功條件；

S6、在滿足應答成功條件且到達發送時刻t或者t′時，主探測節點發送定位 命令水聲信號并記錄被探測的落水危險品集裝箱的水聲定位信標反饋的定位響 應信號到達的時刻T；同時滿足應答成功條件的各次探測節點在到達發送時刻t 或者t′時，分別記錄被探測的落水危險品集裝箱的水聲定位信標反饋的定位響 應信號到達的時刻T_i′，其中，i＝1…N，N值按照滿足應答成功條件的次探測節 點的數量進行設定；所述定位響應信號是指被探測落水危險品集裝箱的水聲定 位信標成功接收到主探測節點發送的定位命令水聲信號并經過其內部的水聲通 信單元收發切換時延Δt后所反饋的定位響應水聲信號，Δt為固定時間長度，且 假定各所述探測節點均已知Δt；