[發明專利]一種基于時頻編址的落水集裝箱探測定位方法及系統

有效

• 申請號: 201610107788.5
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105548999B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 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: G01S11/14
• 分類號: G01S11/14
• 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

本發明涉及時頻編址技術，具體的說是涉及一種適用基于水聲信號處理的、大范圍水域內多個落水集裝箱的探測定位使用的方法及系統。

背景技術

隨著集裝箱的普及使用,在水上運輸中，危險貨物常以集裝箱形式出現。由于惡劣氣象條件、不利的航道條件、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，會造成集裝箱的落水事故。為了避免危險物品對海洋環境的破壞，必須對落水危險品集裝箱進行及時的打撈。對落水集裝箱進行探測定位是打撈工作的前提，常利用水聲信號處理技術對落水危險品集裝箱進行大范圍探測定位，具體方法是在船載危險品集裝箱上安裝定位水聲信標，一旦集裝箱發生落水事故，水聲信標便開始工作，并在接收到水面探測節點的定位信號后，發射定位響應信號，水面的探測節點根據接收到的定位響應信號完成對落水集裝箱的探測定位。

但是通常來說，落水集裝箱的數目一般不止一個，這就涉及一種對多個落水集裝箱的探測定位方法，如果多個落水集裝箱上的水聲信標同時響應水面探測節點的定位信號，將造成響應信號之間的沖突，無法實現對落水集裝箱的定位。因此，針對多個落水危險品集裝箱探測定位問題，需要設計一套集裝箱編址機制，即為每一個集裝箱分配一個ID號作為其地址，當發生集裝箱落水事故后，水面探測節點依次發送落水集裝箱的ID號，這樣，當水聲信標在接收到探測節點的定位信號時，首先匹配ID號，如果定位信號的ID號與自己的ID號相匹配，才能發送定位響應水聲信號。同時考慮到大規模集裝箱水路運輸需要大量的水聲信標，因此對水聲信標的價格成本非常敏感，應尋求一種使用低成本水聲通信模塊的技術來完成通信工作；同時申請人發現可以利用非相干頻率調制技術來實現在水聲信標編址技術，非相干頻率調制技術是低成本水聲通信單元常用的調制方法，其能夠基于非相干頻率調制，利用頻分多址技術為不同的水聲信標分配通信頻率，將該分配的頻率值作為水聲信標的ID號，水面探測節點發射不同頻率的水聲信號來探測各個水聲信標，從而可避免不同水聲信標之間的干擾。

但是需要說明的是由于水聲信道帶寬及低成本水聲換能器工作帶寬均很窄，并考慮到不同通信頻率間的保護間隔，通過頻分多址技術得到的可供水聲信標使用的通信頻率個數較少，尚不能滿足對大量危險品集裝箱進行編址的需求，因此需要進一步解決上述基于水聲信號處理的落水危險品集裝箱探測定位技術在水聲信標編址技術中存在的不足以克服現有技術的缺陷。

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基于時頻編址的落水集裝箱探測定位方法，本方法能夠有效解決多個落水集裝箱探測定位過程中水聲信標信號間的干擾問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

一種基于時頻編址的落水集裝箱探測定位方法，所述方法適用于對多個安裝有水聲信標的落水集裝箱進行探測定位，其特征在于：

包括如下步驟

S1、在待探測區域的水面上投放能夠與各落水集裝箱上的水聲信標進行通信的水面探測節點；

S2、確定當前所要進行探測定位的落水集裝箱的地址碼，所述水面探測節點按照所述落水集裝箱的地址以相匹配的脈沖時間間隔生成對應的第一脈沖信號及第二脈沖信號，發送第一脈沖信號并延遲所述脈沖時間間隔后發送第二脈沖信號；所述地址碼是通過預先對每一集裝箱賦予一個與該集裝箱唯一對應的通信地址所獲得的地址碼，所述地址碼包括兩個頻率均處于所述水面探測節點與水聲信標的水聲換能器的工作頻帶內的調頻脈沖信號和兩個調頻脈沖信號間所對應的時間間隔，將兩個調頻脈沖信號分別稱為第一脈沖信號及第二脈沖信號；

S3、各落水集裝箱上的水聲信標分別按照各自對應的地址碼進行尋址，判斷當前接收到的第一脈沖信號、第二脈沖信號及兩個脈沖信號間的時間間隔是否與各自對應的地址碼匹配；是則確認尋址成功，發送定位響應水聲信號，所述定位響應水聲信號為一調頻脈沖水聲信號，否則確認尋址失敗，執行休眠程序；

S4、所述水面探測節點接收所述定位響應水聲信號并基于該定位響應水聲信號完成確認尋址成功的落水集裝箱的探測定位；

S5、重復S2-S4直至完成所有落水集裝箱的探測定位。

進一步的，所述S3中所發送的定位響應水聲信號的調制頻率為第一脈沖信號及第二脈沖信號所對應頻率值的平均值，以提高對當前匹配成功的落水集裝箱進行探測定位的效率及準確性。

進一步的，所述S3包括如下步驟：

S31、各落水集裝箱上的水聲信標分別通過各自對應的水聲換能器持續監聽信道，如果監聽到所述水面探測節點所發送的第一脈沖信號，立即執行S32；