CN109799482A - 基于次声波三角定位的泥石流监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灾害探测技术领域，提供了一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统及方法。系统包括：三台次声波监测设备，分别接收次声波；第一判断设备，判断接收的次声波的能量是否大于预定阈值；计算设备，在均大于预定阈值时计算接收的次声波中每两个次声波之间的相关性系数；第二判断设备，基于计算的相关性系数判断接收的次声波是否来自同一次声源；分析处理设备，在来自同一次声源时根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，由距离差计算三维坐标点，根据三维坐标点确定是否发生泥石流。由此实现泥石流灾害的准确监测报警。

Description

基于次声波三角定位的泥石流监测系统及方法

技术领域

本发明涉及灾害探测技术领域，尤其涉及一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统及方法。

背景技术

泥石流是在适当的地形条件下，由于暴雨等水源条件激发、山坡或沟壑中的固体堆积物被大量水体侵蚀，使得泥沙、石块与水混合并在自身重力的作用下失去稳定性而形成的高含沙流体。其特征是爆发突然，短时间内就能聚集大量泥沙、石块冲出沟外。

当孕育泥石流灾害或者发生泥石流时岩石层会因发生断裂、摩擦和挤压等现象产生蕴含重要地质信息的次声波。泥石流流动时，流体中混杂的石块、泥沙、水体之间的摩擦、碰撞以及泥石流流体物质与地表的摩擦、碰撞均会产生次声波信号。在现有技术中，以次声波监测技术为代表的声监测技术多用于地震等灾害的监测和预警，近些年被引入泥石流监测领域，是近些年发展成熟起来的泥石流监测新方法。

次声波信号是指频率0-20Hz的声信号，具有频率低、波长长、容易发生衍射的特点，在传播过程中遇到障碍物很难被阻挡。泥石流次声波信号在空气中不易被吸收，传播过程中衰减小，能传播很远的距离，并且具有极强的穿透能力，例如普通墙壁都无法阻挡次声波的传播。当泥石流发生时，次声波信号的声强相比背景噪音会有显著提升。因此，通过检测次声波信号可以实现对泥石流的报警。

但是，自然界中的次声波声源很多。地震、火山爆发、冰雹、大风、雷电、核爆炸等事件都会产生次声信号，甚至一些鸟类的叫声中都包含次声波成分，这将会对泥石流次声的报警准确度造成很大影响。例如，诱发泥石流的短时强降水往往伴随着雷电、大风等自然现象，而雷电、大风又会产生次声波。而泥石流次声波由于频率、能量等特征并不显著，不足以和其他次声源发出的次声波轻易分离，在这种情况下，实际接收到的次声波可能并非泥石流次声波，但由于无法区分次声波类型就会发出误报警。由此，对泥石流灾害的报警准确度造成巨大影响，某些情况下甚至造成不必要的经济、人员损失。

发明内容

本发明提供了一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统和方法，能够解决现有技术中无法区分次声波类型而发出地质灾害误报警的技术问题。

本发明提供了一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统，该系统包括：三台次声波监测设备，在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离，用于分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波；第一判断设备，用于判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；计算设备，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；第二判断设备，用于基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及分析处理设备，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

优选地，所述分析处理设备根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流包括：判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

优选地，所述第二判断设备基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源包括：将所计算的相关性系数与预定值进行比较；在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

优选地，所述分析处理设备根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差包括：根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差；根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差；根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差。

优选地，三台次声波监测设备均包括卫星授时模块，用于使三台次声波监测设备时间同步。

本发明还提供了一种基于次声波三角定位的泥石流监测方法，该方法包括：

利用三台次声波监测设备分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波，三台次声波监测设备在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离；

利用第一判断设备判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；

利用计算设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；

利用第二判断设备基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及

利用分析处理设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

优选地，根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流包括：

判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；

在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

优选地，基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源包括：

将所计算的相关性系数与预定值进行比较；

在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

优选地，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差包括：

根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差；

根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差；

根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差。

优选地，该方法还包括：利用卫星授时模块使三台次声波监测设备时间同步。

应用本发明的技术方案，可以利用在预定区域以三角形分布方式设置的三台次声波监测设备分别接收次声波(即，第一次声波、第二次声波和第三次声波)，计算设备在第一判断设备判断接收的次声波的能量均大于预定阈值的情况下可以计算接收的次声波中每两个次声波之间的相关性系数，然后第二判断设备可以基于计算的相关性系数判断接收的次声波是否来自同一次声源，并在来自同一次声源的情况下可以利用分析处理设备根据相关性系数确定每两个次声波之间的接收时间差，进而基于时间差和声速可以计算次声源的三维坐标点，从而可以根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。由此，可以根据三台次声波监测设备接收的次声波的相互关系定位次声源位置(即，三角定位法定位次声源位置)，实现泥石流灾害的准确监测报警。也就是，泥石流监测报警的准确性得以提高。

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统的方框图；

图2示出了本发明实施例的次声波监测设备的分布示意图；以及

图3示出了本发明实施例的一种基于次声波三角定位的泥石流监测方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了本发明实施例的一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统的方框图。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统包括：三台次声波监测设备(即，包括第一次声波监测设备1，第二次声波监测设备2和第三次声波监测设备3)，在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离，用于分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波；第一判断设备12，用于判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；计算设备14，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；第二判断设备16，用于基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及分析处理设备18，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

通过上述实施例，可以利用在预定区域以三角形分布方式设置的三台次声波监测设备分别接收次声波(即，第一次声波、第二次声波和第三次声波)，计算设备在第一判断设备判断接收的次声波的能量均大于预定阈值的情况下可以计算接收的次声波中每两个次声波之间的相关性系数，然后第二判断设备可以基于计算的相关性系数判断接收的次声波是否来自同一次声源，并在来自同一次声源的情况下可以利用分析处理设备根据相关性系数确定每两个次声波之间的接收时间差，进而基于时间差和声速可以计算次声源的三维坐标点，从而可以根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。由此，可以根据三台次声波监测设备接收的次声波的相互关系定位次声源位置(即，三角定位法定位次声源位置)，实现泥石流灾害的准确监测报警。也就是，泥石流监测报警的准确性得以提高。

本领域技术人员应当理解，图1中仅仅是以方框方式示出了该系统具有三台声波监测设备，并非是限定三台声波监测设备的实际相对位置分布。

根据本发明一种实施例，三台次声波监测设备可以具有相同规格、相同数字信号采样频率。

其中，本领域技术人员应当理解，由于不同泥石流沟谷状态各异，所以布置三台次声波监测设备的预定区域(例如，安装地点)可以根据实际情况预先探测获得，本发明不对此进行限定。此外，对于上述预定距离，本领域技术人员同样可以根据实际情况进行设定，本发明不对此进行限定。例如，考虑到声速为约340m/s，为了便于监测泥石流发展状况以及提高监测准确性，该预定距离可以被设定为足够远(即，较大的距离)。

举例来讲，可以选取山顶(例如，沟谷顶端)、沟谷旁山腰地带以及山脚平缓地带三点以三角形分布方式布置三台次声波监测设备。并且，通常避开事先勘探出的泥石流物源区，以防止发生泥石流时次声波监测设备被冲毁。

本领域技术人员应当理解，上述实例仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

根据本发明一种实施例，所述分析处理设备18根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流可以包括：

判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；

在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

其中，本领域技术人员可以根据实际情况预先建立所述预设参考坐标系以及预先设定该预设参考坐标系的预定范围，本发明不对此进行限定。

举例来讲，该预设参考坐标系可以包括三台次声波监测设备的坐标、沟谷相关坐标以及预先获得的泥石流流经路径。由此，预设参考坐标系的预定范围可以设定为预设参考坐标系中泥石流流经路径附近的一定范围。当计算的三维坐标点落入泥石流流经路径附近的一定范围内，可以确定发生泥石流，即，三台次声波监测设备接收的次声波为泥石流次声源发出的次声波；相反，当计算的三维坐标点超出泥石流流经路径附近的一定范围，则可以确定没有发生泥石流，即，三台次声波监测设备接收的次声波为其他次声源发出的噪声，此时丢弃当前数据继续监测接收次声波。

此外，还可以通过判断连续多次监测计算得到的三维坐标点是否均落入预设参考坐标系的预定范围来确定是否发生泥石流，即在连续多次监测计算得到的三维坐标点均落入预设参考坐标系的预定范围时确定发生泥石流(例如，不同时间点测算得到的次声源位置按沟谷大体方向移动)，以进一步提高泥石流监测报警的准确性，进而更好地获知泥石流的运行情况。

根据本发明一种实施例，所述第二判断设备12基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源可以包括：

将所计算的相关性系数与预定值进行比较；

在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

换言之，所计算的相关性系数中的任一者小于预定值，就可以确定所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波并非来自同一次声源，此时丢弃当前数据继续监测接收次声波。

根据本发明一种实施例，所述分析处理设备18根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差可以包括：

根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差，也就是，确定所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量为所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差(即，次声波抵达第一次声波监测设备1的时间与次声波抵达第二次声波监测设备2的时间之间的差值)；

根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差，也就是，确定所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量为所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差(即，次声波抵达第二次声波监测设备2的时间与次声波抵达第三次声波监测设备3的时间之间的差值)；

根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差，也就是，确定所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量为所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差(即，次声波抵达第一次声波监测设备1的时间与次声波抵达第三次声波监测设备3的时间之间的差值)。

举例来讲，可以基于第一次声波和第二次声波之间的接收时间差和声速得到第一次声波监测设备1与次声源之间的距离和第二次声波监测设备2与次声源之间的距离的差值(即，距离差)；类似地，可以基于第二次声波和第三次声波之间的接收时间差和声速得到第二次声波监测设备2与次声源之间的距离和第三次声波监测设备3与次声源之间的距离的差值，可以基于第一次声波和第三次声波之间的接收时间差和声速得到第一次声波监测设备1与次声源之间的距离和第三次声波监测设备3与次声源之间的距离的差值，进而基于前述距离差可以根据三角函数方法计算得到次声源的三维坐标点。

根据本发明一种实施例，如下对获取每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量进行举例说明：当两台次声波监测设备均接收到超预定阈值的次声波时，将一台设备接收到的次声波作为参考次声波(选取规则可根据实际情况进行设定，本发明不对此进行限定，例如可以固定选择物源区安装的设备作为参考，或者选取时间上先接收到超预定阈值的次声波的波形作为参考)，将另一台设备接收到的次声波作为对比次声波。在参考次声波的波形上截取足够长(长度可根据实际情况进行调整)的超预定阈值波形作为计算相关性系数两波形中的一支，在对比次声波的波形(对比波形)上截取相同长度波形(即，截取窗口)计算相关性系数，最初的选取波形起始点与参考次声波的波形上截取的波形起始点相同(即，在时间轴上的同一时刻)。之后将截取窗口在对比波形上按一定长度前后移动(移动距离由两台次声波监测设备之间的距离限定)，获得多段与参考次声波的波形上截取长度一致的次声波波形，将对比波形上获得的多段次声波波形分别与参考次声波的波形上截取的波形计算相关性系数，并记录相关性系数取得最大值时截取窗口的移动距离(在时间轴上移动，就是时间差)。由此，可以以此距离(也就是时间差)作为同一次声波抵达两台次声波监测设备的时间差。

在本发明实施例中，对于次声源的三维坐标点的计算，可以采用现有技术中已有的方法，本发明不对此进行限定。

根据本发明一种实施例，三台次声波监测设备例如均包括卫星授时模块，用于使三台次声波监测设备时间同步。

由于每台次声波监测设备均设置有卫星授时模块，所以可以使得三台次声波监测设备具有相同时钟，进而准确地获得次声波之间的接收时间差。

图2示出了本发明实施例的次声波监测设备的分布示意图。

如图2所示，具有卫星授时模块的三台次声波监测设备(即，包括第一次声波监测设备1，第二次声波监测设备2和第三次声波监测设备3)分别在山顶(例如，沟谷顶端)、沟谷旁山腰地带以及山脚平缓地带以三角形分布方式布置。当泥石流发生时，物源区冲下来的物质在图2中标示的沟谷泥石流流经路径4中运动。次声源5为泥石流次声源近似表示，发生泥石流时整个流体范围内均可能由摩擦、碰撞、断裂、挤压等作用产生次声波。

图3示出了本发明实施例的一种基于次声波三角定位的泥石流监测方法的流程图。

如图3所示，本发明实施例提供的一种基于次声波三角定位的泥石流监测方法包括：

S300，利用三台次声波监测设备分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波，三台次声波监测设备在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离；

S302，利用第一判断设备判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；

S304，利用计算设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；

S306，利用第二判断设备基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及

S308，利用分析处理设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

通过上述实施例，可以利用在预定区域以三角形分布方式设置的三台次声波监测设备分别接收次声波(即，第一次声波、第二次声波和第三次声波)，计算设备在第一判断设备判断接收的次声波的能量均大于预定阈值的情况下可以计算接收的次声波中每两个次声波之间的相关性系数，然后第二判断设备可以基于计算的相关性系数判断接收的次声波是否来自同一次声源，并在来自同一次声源的情况下可以利用分析处理设备根据相关性系数确定每两个次声波之间的接收时间差，进而基于时间差和声速可以计算次声源的三维坐标点，从而可以根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。由此，可以根据三台次声波监测设备接收的次声波的相互关系定位次声源位置(即，三角定位法定位次声源位置)，实现泥石流灾害的准确监测报警。也就是，泥石流监测报警的准确性得以提高。

根据本发明一种实施例，步骤S308中根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流包括：

判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；

在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

根据本发明一种实施例，步骤S306中基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源包括：

将所计算的相关性系数与预定值进行比较；

在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

根据本发明一种实施例，步骤S308中根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差包括：

根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差；

根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差；

根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差。

根据本发明一种实施例，该方法还包括：利用卫星授时模块使三台次声波监测设备时间同步。

图3描述的方法与图1描述的系统相对应，具体的示例可以参考关于图1的系统的描述，本发明在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于次声波三角定位的泥石流监测系统，其特征在于，该系统包括：

三台次声波监测设备，在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离，用于分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波；

第一判断设备，用于判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；

计算设备，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；

第二判断设备，用于基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及

分析处理设备，用于在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析处理设备根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流包括：

判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；

在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二判断设备基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源包括：

将所计算的相关性系数与预定值进行比较；

在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分析处理设备根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差包括：

根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差；

根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差；

根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，三台次声波监测设备均包括卫星授时模块，用于使三台次声波监测设备时间同步。

6.一种基于次声波三角定位的泥石流监测方法，其特征在于，该方法包括：

利用三台次声波监测设备分别接收第一次声波、第二次声波和第三次声波，三台次声波监测设备在预定区域以三角形分布方式设置，且每两个次声波监测设备之间的距离大于预定距离；

利用第一判断设备判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量是否大于预定阈值；

利用计算设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波的能量均大于所述预定阈值的情况下，计算所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波中每两个次声波之间的相关性系数；

利用第二判断设备基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源；以及

利用分析处理设备在所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波来自同一次声源的情况下，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差，基于确定的时间差和声速计算次声源距三台次声波监测设备的距离差，基于计算的距离差计算次声源的三维坐标点，并根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据计算的三维坐标点确定是否发生泥石流包括：

判断所计算的三维坐标点是否处于预设参考坐标系的预定范围内；

在所计算的三维坐标点处于所述预设参考坐标系的预定范围内的情况下，确定发生泥石流。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所计算的相关性系数判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源包括：

将所计算的相关性系数与预定值进行比较；

在所计算的相关性系数均大于所述预定值的情况下，判断所述第一次声波、所述第二次声波和所述第三次声波是否来自同一次声源。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据每两个次声波之间取得相关性系数最大值时的时间轴偏移量确定每两个次声波之间的接收时间差包括：

根据所述第一次声波和所述第二次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第二次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第二次声波之间的接收时间差；

根据所述第二次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第二次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第二次声波和所述第三次声波之间的接收时间差；

根据所述第一次声波和所述第三次声波之间取得相关性系数最大值时所述第一次声波和所述第三次声波对应的相对时间偏移量确定所述第一次声波和所述第三次声波之间的接收时间差。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：利用卫星授时模块使三台次声波监测设备时间同步。