[發明專利]一種水下卵石運動位置實時追蹤系統及方法

在審

• 申請號: 201910040514.2
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109765525A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 肖毅;楊勝發;田蜜;胡江
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

1.一種水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，包括定位信號采集子系統及處理器，其中：定位信號采集子系統包括多個卵石偵測裝置及至少三個固定設置在水下的位置不同的信號接收裝置，且各信號接收裝置之中存在有三個信號接收裝置的布置位置連線構成三角形，每個卵石偵測裝置包括卵石本體，卵石本體上設有安裝孔，安裝孔內固定安裝有信號發射裝置，處理器分別與每個信號發射裝置及每個信號接收裝置通信連接；所有信號發射裝置與信號接收裝置的時鐘同步，信號發射裝置用于周期性的向信號接收裝置發射聲波信號，同時，信號發射裝置還用于將發射聲波信號對應的發射時間發送至處理器；信號接收裝置用于在接收到聲波信號后，并將接收聲波信號對應的接收時間發送至處理器；處理器內存儲有卵石聲波信號位置確定算法，且記錄有各信號接收裝置的布置位置信息，處理器用于接收每個信號發射裝置對應的發射時間及接收時間，并基于各信號接收裝置的布置位置信息和卵石聲波信號位置確定算法確定間諜卵石的位置。

2.如權利要求1所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，所述信號發射裝置為SUR-3型超聲波發射器，所述信號接收裝置為SUR-3型超聲波接收器。

3.如權利要求1所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，還包括與處理器電連接的顯示裝置。

4.如權利要求1所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，卵石偵測裝置的制作方法包括：選擇不同粒度尺寸的多個卵石；分別在選取的各卵石上鉆通孔，通孔孔徑大于信號發射裝置尺寸；針對每個選取的卵石，在通孔內灌入膠黏劑，將信號發射裝置塞入至填充有膠黏劑的通孔內的中部位置，然后再向通孔內填補膠黏劑，最后將通孔兩端開口用橡膠塞塞緊密封；由此得到不同粒度尺寸的多個卵石偵測裝置。

5.如權利要求1所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，所述卵石聲波信號位置確定算法是基于接收的發射時間和接收時間計算時間差，基于時間差計算信號發射裝置與信號接收裝置之間的距離，基于信號發射裝置與信號接收裝置之間的距離對信號發射裝置進行定位，從而確定間諜卵石的位置。

6.如權利要求5所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，其特征在于，若信號接收裝置的數量等于三，則采用三點定位法對信號發射裝置進行定位，若信號接收裝置的數量大于三，則采用最小二乘法對信號發射裝置進行定位。

7.一種水下卵石運動位置實時追蹤方法，其特征在于，所述水下卵石運動位置實時追蹤方法應用于如權利要求1所述的水下卵石運動位置實時追蹤系統，包括如下步驟：

S1、信號發射裝置周期性的向信號接收裝置發射聲波信號，同時，信號發射裝置還將發射聲波信號對應的發射時間發送至處理器；

S2、信號接收裝置在接收到聲波信號后，將接收聲波信號對應的接收時間發送至處理器；

S3、處理器接收每個信號發射裝置對應的發射時間及接收時間，并基于卵石聲波信號位置確定算法確定每個卵石偵測裝置的位置。

8.如權利要求7所述的水下卵石運動位置實時追蹤方法，其特征在于，步驟S3中，處理器基于接收的發射時間和接收時間計算時間差，基于時間差計算信號發射裝置與信號接收裝置之間的距離，基于信號發射裝置與信號接收裝置之間的距離對信號發射裝置進行定位，從而確定卵石偵測裝置的位置。

9.如權利要求8所述的水下卵石運動位置實時追蹤方法，其特征在于，若信號接收裝置的數量等于三，則采用三點定位法對信號發射裝置進行定位，若信號接收裝置的數量大于三，則采用最小二乘法對信號發射裝置進行定位。

10.如權利要求9所述的水下卵石運動位置實時追蹤方法，其特征在于，所述水下卵石運動位置實時追蹤系統還包括與處理器電連接的顯示裝置，所述水下卵石運動位置實時追蹤方法還包括：

S4、顯示裝置顯示每個卵石偵測裝置的位置。