[发明专利]基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置及方法

权利要求书

1.一种基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置，其特征在于：

包括：

安装在集装箱上，用于在集装箱落水后，发射集装箱定位水声信号的示位节点，所述示位节点包括落水检测传感器、落水检测接口电路、嵌入式微处理器、水声信号收发接口电路、水声换能器以及电池供电单元；其中，所述落水检测传感器用于在集装箱落水时，通过落水检测接口电路向嵌入式微处理器发送落水状态信号；所述嵌入式微处理器在接收到所述落水状态信号后由休眠状态转入工作状态，通过水声信号收发接口电路控制水声换能器发送定位水声信号；

至少三个设置在水面上，用于定时向监控中心反馈各自当前位置信息的探测节点；同时各所述探测节点还用于检测是否收到所述示位节点发送的定位水声信号，若收到所述定位水声信号则各所述探测节点分别根据定位水声信号计算其与落水集装箱距离，并将各自对应的距离信息以及各自当前位置信息一并发送至监控中心；

以及监控中心，该监控中心在接收到各所述探测节点反馈的其与落水集装箱的距离信息以及当前位置信息后，选择三组信息利用三点定位算法计算落水集装箱的位置坐标，并将计算结果反馈至人机界面进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置，其特征在于：

所述探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向监控中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于落水集装箱上的示位节点的定位水声信号并通过水声信号收发接口将所述定位水声信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器实时检测是否收到所述示位节点发送的定位水声信号，若收到所述定位水声信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的定位水声信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至监控中心。

3.根据权利要求1所述的基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置，其特征在于：

所述监控中心包括无线收发单元、测控计算机以及人机界面；其中，所述测控计算机通过无线收发单元接收来自各个探测节点的探测数据，并选择三组探测数据利用三点定位算法计算该落水集装箱的位置坐标，并将计算结果反馈至人机界面进行显示，指导实施集装箱打捞工作；所述探测数据即为各所述探测节点反馈的其与落水集装箱的距离信息以及当前位置信息。

4.一种基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位方法，其特征在于：

包括如下步骤：

⑴、预装示位节点：将所述示位节点安装在集装箱外部、且不影响集装箱运输的位置；该示位节点处于休眠状态，以节省电池能量，一旦发生集装箱落水事故，即由休眠状态转入工作状态，发射相应落水集装箱相应定位水声信号；

⑵、投放探测节点：在事故水域的一定范围内，以均匀分布的方式投放至少3个探测节点，所述探测节点首先获取本身位置信息，并定时向监控中心反馈各自当前位置信息；同时各所述探测节点还用于检测是否收到所述示位节点发送的定位水声信号，若收到所述定位水声信号则各所述探测节点分别根据定位水声信号计算其与落水集装箱距离，并将各自对应的距离信息以及各自当前位置信息一并发送至监控中心；

⑶、计算落水集装箱的位置坐标：通过监控中心接收到各所述探测节点反馈的其与落水集装箱的距离信息以及当前位置信息后，选择三组信息利用三点定位算法计算落水集装箱的位置坐标，并将计算结果反馈至人机界面进行显示。

5.根据权利要求4所述的基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位方法，其特征在于：

所述示位节点包括落水检测传感器、落水检测接口电路、嵌入式微处理器、水声信号收发接口电路、水声换能器以及电池供电单元；其中，所述落水检测传感器用于在集装箱落水时，通过落水检测接口电路向嵌入式微处理器发送落水状态信号；所述嵌入式微处理器在接收到所述落水状态信号后由休眠状态转入工作状态，通过水声信号收发接口电路控制水声换能器发送定位水声信号。