CN105699942A - 一种落水危险品集装箱测距方法及测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落水危险品集装箱测距方法及测距系统,所述系统包括：至少3个投放于在待探测区域的水面上的，能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；所述探测节点包括已获取各自对应的位置坐标的主探测节点以及次探测节点；以及安装于危险品集装箱上的水声定位信标，所述水声定位信标能够接收定位命令水声信号，并发送定位响应信号；本发明提供了一种以较少的水面探测节点与集装箱定位信标间的水声通信次数获得定位所需要的距离信息的落水危险品集装箱的测距方法，克服了现有落水危险品集装箱探测定位技术，特别是基于水声信号处理的落水危险品集装箱探测定位技术中测距方法存在的效率低、节能效果差等缺陷。

Description

一种落水危险品集装箱测距方法及测距系统

技术领域

本发明涉及一种落水危险品集装箱测距技术，特别是一种针对利用水声信号处理进行落水危险品集装箱探测定位的测距方法及系统，本发明适用于落水危险品集装箱的精确定位。

背景技术

在危险品货物以集装箱方式通过水路运输的过程中，由于恶劣气象条件、不利的航道状况、密集的船舶交通流分布、以及船舶驾驶人员的操作失误等原因，时常会发生危险品集装箱落水事故。为了避免危险品货物对航行安全、生态环境造成不利影响，必须对落水危险品集装箱进行及时打捞处理。对落水集装箱进行探测定位是打捞工作的前提，基于水声信号处理的危险品集装箱探测定位技术，通过安装在集装箱上的水声定位信标与水面的探测节点间的水声通信，确定定位信标到相应水面探测节点间的距离，如果在事故水域投放的水面探测节点个数不少于3个，便可利用定位算法计算出定位信标的位置坐标，从而确定落水危险品集装箱所在位置。由此看见，确定定位信标到水面探测节点的距离，是实现对落水危险品集装箱定位的关键步骤，常用的方法是水面探测节点依次与水声定位信标进行水声信号通信，进而利用水声信号的传播时间来计算相应水面探测节点与水声定位信标的距离。

然而，水声通信与射频无线通信在信道传播时延和通信模块功耗等方面存在很大的弊端，如水声信道传播时延远大于射频无线信道的传播时延，且水声通信模块的功耗远大于射频无线通信模块的功耗。因此，对于落水危险品集装箱的探测定位，应尽量减少水声通信的次数，这样既可以缩短探测定位的时间，又可以延长危险品集装箱定位信标的使用寿命。

本发明针对目前基于水声信号处理的落水危险品集装箱探测定位技术在距离测量中存在的不足，需提出一种高效、节能的落水危险品集装箱测距方法或者设备。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种以较少的水面探测节点与集装箱定位信标间的水声通信次数获得定位所需要的距离信息的落水危险品集装箱测距方法，以克服现有落水危险品集装箱探测定位技术，特别是基于水声信号处理的落水危险品集装箱探测定位技术中测距方法存在的效率低、节能效果差等缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种落水危险品集装箱测距方法，本方法适用于对安装有水声定位信标的落水危险品集装箱进行测距探测，其特征在于：

包括如下步骤

S1、在待探测区域的水面上投放至少3个能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；

S2、在各所述探测节点中选定主探测节点，其他探测节点默认为次探测节点；各所述探测节点分别获取各自对应的位置坐标，同时各次探测节点分别将各自所获取的位置坐标发送给主探测节点；

S3、主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，若各次探测节点接收到所述数据，则分别向主探测节点发送确定性应答信号；

S4、在到达发送时刻t之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，直至主探测节点与次探测节点满足应答成功条件，所述应答成功条件是指主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；

S5、若到达发送时刻t，未满足应答成功条件，则确认应答失败，广播应答失败报文，重新设定发送时刻t′并重复S3-S4过程，直至满足应答成功条件；

S6、在满足应答成功条件且到达发送时刻t或者t′时，主探测节点发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T；同时满足应答成功条件的各次探测节点在到达发送时刻t或者t′时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′，其中，i＝1…N，N值按照满足应答成功条件的次探测节点的数量进行设定；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过其内部的水声通信单元收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt；

S7、各次探测节点分别将所记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′发送给主探测节点；如果N＝2，则主探测节点利用三边测量法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标，如果N>2，则主探测节点利用基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标。

进一步的，各所述探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程。

进一步的，所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，所述落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数，如ID号、货物类型。

本发明的另一目的是要提供一种以较少的水面探测节点与集装箱定位信标间的水声通信次数获得定位所需要的距离信息的落水危险品集装箱测距系统：

一种落水危险品集装箱测距系统，其特征在于：

包括

至少3个投放于在待探测区域的水面上的，能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；所述探测节点包括已获取各自对应的位置坐标主探测节点以及次探测节点，所述主探测节点在获取各次探测节点的位置坐标后向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，并在满足应答成功条件且到达发送时刻时，发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；同时所述主探测节点在获取各次探测节点所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻后，利用三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标；各所述次探测节点分别向主探测节点发送各自对应的位置坐标并在接收到与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据时，分别向主探测节点发送确定性应答信号；同时在满足应答成功条件并到达发送时刻时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻并向主探测节点发送所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；

以及安装于危险品集装箱上的水声定位信标，所述水声定位信标能够接收定位命令水声信号，并发送定位响应信号；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt。

进一步的，主探测节点是由各探测节点随机选定，并在落水集装箱的探测过程中可以根据需要进行动态调整，其他探测节点默认为次探测节点。

进一步的，所述满足应答成功条件包括：

在到达发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；若到达发送时刻，未满足至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号的成功条件，则主探测节点确认应答失败，广播应答失败报文，并重新设定发送时刻，在到达重新设定的发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号。

进一步的，各所述探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程。

进一步的，所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，所述落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数，如ID号、货物类型等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过主探测节点、次探测节点及应答成功条件的设置，使得主探测节点能够利用获得的距离信息，便捷地通过三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算出被测目标的位置坐标，且整个在定位过程中只需要被测目标发送一次定位响应水声信号，进而达到了高效、节能地对被测目标位置定位及距离测量。

附图说明

图1落水危险品集装箱测距、定位过程示意图；

图2本发明所述落水危险品集装箱测距方法步骤流程示意图；

图3本发明所述落水危险品集装箱测距系统电路结构示意图；

图4本发明所述探测节点结构示意图；

图5本发明所述水声定位信标结构示意图；

图6探测节点与定位信标距离关系示意图；

图7各探测节点与定位信标测距时间流程示意图。

图中：1、主探测节点N1，2、次探测节点N2，3、次探测节点N3，4、危险品集装箱，5、水声定位信标，6、定位响应信号。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

为了有效减少的水面探测节点与集装箱定位信标间的水声通信次数，本发明给出一种适用于对安装有水声定位信标的落水危险品集装箱进行测距探测的方法，其特征在于：

如图1-图2所示，包括如下步骤

S1、在待探测区域的水面上投放至少3个能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；

S2、在各所述探测节点中选定主探测节点，其他探测节点默认为次探测节点；并使得各所述探测节点分别获取各自对应的位置坐标，同时各次探测节点分别将各自所获取的位置坐标发送给主探测节点；主探测节点及次探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程；

S3、主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，若各次探测节点接收到所述数据，则分别向主探测节点发送确定性应答信号；

S4、在到达发送时刻t之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，直至主探测节点与次探测节点满足应答成功条件，所述应答成功条件是指主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；

S5、若到达发送时刻t，未满足应答成功条件，则确认应答失败，广播应答失败报文，并重新设定发送时刻t′并重复S3-S4过程，直至满足应答成功条件；

S6、在满足应答成功条件且到达发送时刻t或者t′时，主探测节点发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T；同时满足应答成功条件的各次探测节点在到达发送时刻t或者t′时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′，其中，i＝1…N，N值按照满足应答成功条件的次探测节点的数量进行设定；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt；

S7、各次探测节点分别将所记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′发送给主探测节点；主探测节点根据接收到的次探测节点所发送的T_i′并利用三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标；如果N＝2，则主探测节点利用三边测量法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标，如果N>2，则主探测节点利用基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标。

进一步的，所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，所述落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数，如ID号、货物类型等。

基于上述落水危险品集装箱测距方法，还设计了一种落水危险品集装箱测距系统，其包括：

如图3，至少3个投放于在待探测区域的水面上的，能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；所述探测节点包括已获取各自对应的位置坐标主探测节点以及次探测节点，所述主探测节点在获取各次探测节点的位置坐标后向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，并在满足应答成功条件且到达发送时刻时，发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；同时所述主探测节点在获取各次探测节点所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻后，主探测节点根据接收到的次探测节点所发送的T_i′并利用三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标；所述各次探测节点分别向主探测节点发送各自对应的位置坐标并在接收到与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据时，分别向主探测节点发送确定性应答信号；同时在满足应答成功条件并到达发送时刻时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻并向主探测节点发送所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；

以及安装于危险品集装箱上的水声定位信标，所述水声定位信标能够接收定位命令水声信号，并发送定位响应信号；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt。

进一步的，主探测节点是由各探测节点随机选定，并在落水集装箱的探测过程中可以根据需要进行动态调整，其他探测节点默认为次探测节点。

进一步的，所述满足应答成功条件包括：

在到达发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；若到达发送时刻，未满足至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号成功条件，则主探测节点确认应答失败，广播应答失败报文，并重新设定发送时刻，在到达重新设定的发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点均分别向各次探测节点发送与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号。

进一步的，各所述探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程。

进一步的，所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，所述落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数，如ID号、货物类型等。

具体的，下述以在待探测区域的水面上投放3个探测节点对一个安装有水声定位信标的落水危险品集装箱进行定位过程中的测距为例，进行进一步详细说明。

如图6所示，投放在水面的3个探测节点组成探测单元，对落水的危险品集装箱4进行探测定位，同时安装在危险品集装箱4上的水声定位信标B5，在接收到主探测节点N1发射的定位命令水声信号后，则发射定位响应水声信号6。其中设定3个探测节点的标识分别为N1、N2和N3并选定N1为主探测节点即主探测节点N11、次探测节点N22和次探测节点N33。

所述探测节点可通过浮漂结构漂浮于水面的结构如图4所示，其配置有水声换能器I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元、GPS模块以及由电池与电源管理模块组成的供电模块I等；安装在危险品集装箱上的水声定位信标B的结构如图5所示，配置有水声换能器II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II、落水检测单元和参数配置接口等，其中各电路结构可固定在水密盒内，通过水密盒外的安装螺纹孔安装在危险品集装箱上，当危险品集装箱发生落水事故后，其所安装的定位信标通过落水检测单元触发水声通信单元开始工作，准备接收来自于主探测节点N1的定位命令水声信号。

在开始测距、定位工作之前，主探测节点N1以及次探测节点N2和N3分别通过各自的GPS模块获取位置坐标，并与UTC实现时间同步；随后次探测节点N2和N3分别利用射频无线通信单元将各自的位置坐标分别发送给主探测节点N1；在主探测节点N1获取各次探测节点N2和N3的位置坐标后，即执行以下步骤以实现对定位信标B的测距:

1、主探测节点N1通过射频通信单元通知次探测节点N2、N3发送水声定位命令的时刻t₀；如果次探测节点N2、N3正确接收到主探测节点N1的通知，则分别向N1发送确定性应答信号；在到达发送时刻t₀之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播水声定位命令的时刻t₀，直至主探测节点收到次探测节点N2、N3所发送的确定性应答信号；若到达发送时刻t₀没有收到确定性应答信号或者仅收到次探测节点N2或者次探测节点N3所发送的确定性应答信号，则主探测节点确认应答失败，广播应答失败报文，并重新设定发送时刻t₀′，在到达重新设定的发送时刻t₀′之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播发与定位命令水声信号的发送时刻t₀′相关的数据，直至主探测节点N1接收到次探测节点N2、N3所发送的确定性应答信号。

2、当t₀时刻或者t₀′时刻到达时，主探测节点N1发射定位命令水声信号，并启动定时器以记录被探测目标的水声定位信标B反馈信号到达的时刻T₁；而次探测节点N2、N3同样在t₀时刻或者t₀′时刻到达时，启动各自的定时器以记录被探测目标的水声定位信标B反馈的定位响应水声信号到达的时刻,分别记录为T₁′和T₂′；

3、同时如果被探测目标的水声定位信标B的声信标成功接收到主探测节点N1发送的定位命令水声信号，则经过其内部的信号处理和换能器收发状态收发切换时延Δt后，立即反馈一个定位响应水声信号，其中Δt为一固定时间长度，且假定各探测节点均已知该参数；

4、当定位响应水声信号均被定位命令主探测节点N1、次探测节点N2、N3接收到时，则主探测节点N1、次探测节点N2、N3分别通过各自的定时器记录下水声响应信号到达的时刻T₁、T₁′和T₂′，相应的时间流程如图7所示；

5、次探测节点N2、N3分别将获得的水声响应信号到达时刻T₁′和T₂′通过射频通信单元发送给主探测节点N1；主探测节点N1即可计算主探测节点N1、次探测节点N2、N3到被探测目标的水声定位信标B的距离d1、d2和d3:

d1＝(T-t₀-Δt)C/2

d2＝(T₁′-t₀-Δt)C-d1

d3＝(T₂′-t_0-Δt)C-d1

式中，C为信号在水中传输速度

通过上述步骤，主探测节点N1附近的次探测节点便可以利用主探测节点N1与被测对象B之间的水声通信过程，获得从主探测节点N1经B到达自己的总距离，在主探测节点N1通过射频通信单元收到该总距离之后，根据已知的N1与B的距离，便可计算出其邻节点到B的距离。

如果与主探测节点N1节点相邻水面次探测节点数目不少于两个，则主探测节点N1便可以利用获得的距离信息，通过三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标，即计算出被测目标B的位置坐标，且在定位过程中只需要被测目标发送一次定位响应水声信号，以达到高效、节能地对探测目标进行距离测量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种落水危险品集装箱测距方法，本方法适用于对安装有水声定位信标的落水危险品集装箱进行测距探测，其特征在于：

包括如下步骤

S1、在待探测区域的水面上投放至少3个能够向落水的危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；

S2、在各所述探测节点中选定主探测节点，其他探测节点默认为次探测节点；各所述探测节点分别获取各自对应的位置坐标，同时各次探测节点分别将各自所获取的位置坐标发送给主探测节点；

S3、主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，若各次探测节点成功接收到所述数据，则分别向主探测节点发送确定性应答信号；

S4、在到达发送时刻t之前，如若不满足应答成功条件，则每隔一定时间间隔主探测节点再次向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻t相关的数据，直至主探测节点与次探测节点满足应答成功条件，所述应答成功条件是指主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；

S5、若到达发送时刻t，未满足应答成功条件，则确认应答失败，并向各次探测节点广播应答失败报文，重新设定发送时刻t′并重复S3-S4过程，直至满足应答成功条件；

S6、在满足应答成功条件且到达发送时刻t或者t′时，主探测节点发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T；同时满足应答成功条件的各次探测节点在到达发送时刻t或者t′时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′，其中，i＝1…N，N值按照满足应答成功条件的次探测节点的数量进行设定；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过其内部的水声通信单元收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt；

S7、各次探测节点分别将所记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻T_i′发送给主探测节点；如果N＝2，则主探测节点利用三边测量法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标，如果N>2，则主探测节点利用基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的落水危险品集装箱测距方法，其特征在于：

各所述探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程。

3.根据权利要求1所述的落水危险品集装箱测距方法，其特征在于：

所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，该落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数。

4.一种落水危险品集装箱测距系统，其特征在于：

包括

至少3个投放于在待探测区域的水面上的，能够向落水危险品集装箱发送定位命令水声信号的探测节点；所述探测节点包括已获取各自对应的位置坐标主探测节点以及次探测节点，所述主探测节点在获取各次探测节点的位置坐标后分别向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，并在满足应答成功条件且到达发送时刻时，发送定位命令水声信号并记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；同时所述主探测节点在获取各次探测节点所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻后，利用三边测量法或基于多边测量法的极大似然定位算法计算被探测的落水危险品集装箱的位置坐标；各所述次探测节点分别向主探测节点发送各自对应的位置坐标并在接收到与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据时，分别向主探测节点发送确定性应答信号；同时在满足应答成功条件并到达发送时刻时，分别记录被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻并向主探测节点发送所记录的被探测的落水危险品集装箱的水声定位信标反馈的定位响应信号到达的时刻；

以及安装于危险品集装箱上的水声定位信标，所述水声定位信标能够接收定位命令水声信号，并发送定位响应信号；所述定位响应信号是指被探测落水危险品集装箱的水声定位信标成功接收到主探测节点发送的定位命令水声信号并经过其内部的水声通信单元收发切换时延Δt后所反馈的定位响应水声信号，Δt为固定时间长度，且假定各所述探测节点均已知Δt。

5.根据权利要求4所述的落水危险品集装箱测距系统，其特征在于：

所述满足应答成功条件包括：

在到达发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号；若到达发送时刻，未满足至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号的成功条件，则主探测节点确认应答失败，广播应答失败报文，并重新设定发送时刻，在到达重新设定的发送时刻之前，每隔一定时间间隔主探测节点向各次探测节点广播与定位命令水声信号的发送时刻相关的数据，直至主探测节点至少收到2个次探测节点所发送确定性应答信号。

6.根据权利要求4所述的落水危险品集装箱测距系统，其特征在于：

各所述探测节点均包括水声换能器I以及探测节点控制单元，所述探测节点控制单元包括：供电模块I、嵌入式微处理器I、水声通信单元I、射频无线通信单元及GPS模块；所述嵌入式微处理器I为中央控制中心，通过所述水声通信单元I连接水声换能器I，以完成定位命令水声信号的发送及定位响应信号的接收过程；所述GPS模块用于实时获取各自对应的位置坐标，所述射频无线通信单元用于完成各所述探测节点之间的数据通信过程。

7.根据权利要求4所述的落水危险品集装箱测距系统，其特征在于：

所述落水危险品集装箱的水声定位信标包括水声换能器II、供电模块II、嵌入式微处理器II、水声通信单元II以及落水检测单元、参数配置接口；所述嵌入式微处理器II为中央控制中心，通过所述水声通信单元II连接水声换能器II，以完成定位命令水声信号的接收及定位响应信号的发送过程；所述落水检测单元用于检测是否发生落水事故，当危险品集装箱发生落水事故时，该落水检测单元通过嵌入式微处理器II触发水声通信单元工作；所述参数配置接口用于水声定位信标接收外部配置参数。