專利名稱：一種災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助卡隨機接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信和公共安全領(lǐng)域，具體的說，是在地震、泥石流等災害發(fā)生現(xiàn) 場，對被困人員實施定位的一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng) 救助卡隨機接入方法。
背景技術(shù)：
近年來，地震、泥石流、滑坡等自然災害頻繁發(fā)生。由于目前技術(shù)手段的相對滯后， 對這些突發(fā)性地質(zhì)災害還無法準確預警。一旦災害發(fā)生，往往導致房屋垮塌、人員被埋，人 民的生命安全遭受嚴重威脅。為了更好的挽救災害發(fā)生后被困人員的生命，研究有效的救 援手段、開發(fā)可靠的救援設備勢在必行。多功能生命救助系統(tǒng)是一種在災害環(huán)境下動態(tài)建立的生命搜救系統(tǒng)，由被困人員 隨身攜帶的救助卡與救援人員手持的接收儀構(gòu)成。救援人員利用接收儀對救助卡執(zhí)行喚醒 啟動操作，啟動被困人員隨身攜帶的救助卡發(fā)送快速接入信息，并通過無線連接建立請求 獲取被困人員的基本信息，為有效地展開被困人員救援與定位提供幫助。在實際災難現(xiàn)場，被困人員隨身攜帶的生命救助卡與救援人員攜帶的信號接收儀 組成MP-to-MP(Multi-Point-to-Multi-Point)結(jié)構(gòu)。首先，由于掩埋、廢墟等特殊環(huán)境使 得救援系統(tǒng)中救助卡與接收儀之間鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詿o保障；其次，由于救助卡體積、 成本、功耗、供電等多方面的限制使得其難以實現(xiàn)精確同步，這也使得難以采用譬如TDMA、 CDMA等接入控制協(xié)議；再者，救援現(xiàn)場存在的多個接收儀在搜救過程中可能存在控制指令 相互干擾?；谏鲜鲈蚴沟蒙戎到y(tǒng)救助卡與接收儀之間的接入通信存在多種不確 定因素與干擾，而高效的救助卡接入、救助卡信息獲取以及救助卡定位是快速展開救援的 關(guān)鍵。目前也尚無基于生命救助系統(tǒng)的接入?yún)f(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助 卡隨機接入方法，特別針對災害發(fā)生后的特定環(huán)境，能夠有效克服現(xiàn)有定位方法在災害環(huán) 境下的不足，準確獲取被困人員的位置信息和個人信息。為達到上述目的，本發(fā)明建立在多功能生命救助系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。多功能生命救助系統(tǒng)由至少一個生命救助卡和至少一個生命信號接收儀組成，生 命救助卡在災害發(fā)生時能夠向外界發(fā)送包含有佩戴人員身份等信息的信號，生命信號接收 儀通過接收到的信號實施對被困人員定位。其中生命救助卡設置有人體熱紅外傳感器模塊和心臟探測傳感器模塊；所述人體熱紅外傳感器模塊的輸出端連接在第一低功耗單片機模塊的熱紅外輸 入端；所述心臟探測傳感器模塊的輸出端連接在第一低功耗單片機模塊的心電輸入端；所述第一低功耗單片機模塊的調(diào)制解調(diào)端與第一無線調(diào)制解調(diào)模塊雙向連接；所述第一無線調(diào)制解調(diào)模塊經(jīng)第一收發(fā)天線與所述生命信號接收儀無線通信；所述生命信號接收儀設置有第二無線調(diào)制解調(diào)模塊，該第二無線調(diào)制解調(diào)模塊經(jīng) 第三收發(fā)天線與所述第一收發(fā)天線無線通信；所述第二無線調(diào)制解調(diào)模塊還與第二低功耗單片機模塊雙向連接；所述第二低功耗單片機模塊的視頻端連接在IXD驅(qū)動模塊的輸入端上，IXD驅(qū)動 模塊的輸出端連接有LCD顯示模塊；所述第二低功耗單片機模塊的音頻端連接在D/A轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字輸入端上；所述D/A轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸出端連接在音頻濾波/放大模塊輸入端上，所述音頻 濾波/放大模塊的輸出端連接有揚聲器。所述第一低功耗單片機模塊的數(shù)據(jù)接口端組雙向連接有大容量Flash存儲器。所述第一低功耗單片機模塊的雙音多頻端與第一雙音多頻模塊雙向連接；所述第一雙音多頻模塊的無線收發(fā)端與第一模擬調(diào)制解調(diào)模塊雙向連接；所述第一模擬調(diào)制解調(diào)模塊經(jīng)第二收發(fā)天線與所述生命信號接收儀無線通信；所述生命信號接收儀設置有第二模擬調(diào)制解調(diào)模塊，該第二模擬調(diào)制解調(diào)模塊經(jīng) 第四收發(fā)天線與所述第二收發(fā)天線無線通信；所述第二模擬調(diào)制解調(diào)模塊與第二雙音多頻模塊的無線收發(fā)端雙向連接；所述第二雙音多頻模塊與所述第一低功耗單片機模塊的雙音多頻端雙向連接。所述生命救助卡還設置有第一電源模塊，該第一電源模塊為所述生命救助卡中各 單元模塊供電；所述生命信號接收儀還設置有第二電源模塊，該第二電源模塊為所述生命信號接 收儀中各單元模塊供電。所述第一模擬調(diào)制解調(diào)模塊和第二收發(fā)天線的射頻工作頻率選擇為88MHz 108MHz調(diào)頻頻段；所述第二模擬調(diào)制解調(diào)模塊和第四收發(fā)天線的射頻工作頻率選擇為88MHz 108MHz調(diào)頻頻段。所述第一無線調(diào)制解調(diào)模塊和第一收發(fā)天線的射頻工作頻率選擇為433MHz ISM 頻段；所述第二無線調(diào)制解調(diào)模塊和第三收發(fā)天線的射頻工作頻率選擇為433MHz ISM 頻段。所述生命救助卡存儲有攜帶者的身份信息和血型信息，能夠檢測到生命跡象的存 在，利用生命跡象信號觸發(fā)，將攜帶者的身份信息和血型信息等組幀，加入信標信號，構(gòu)成 求救信號，以射頻方式周期性間斷發(fā)射；生命信號接收儀接收生命救助卡發(fā)出的射頻信號，通過解調(diào)后，提取出攜帶者的 身份信息和血型信息等，存儲并通過LCD顯示這些信息，同時通過語音播報被困人員的救 援信息。生命救助卡平時處于低功耗待機狀態(tài)，當發(fā)生災害時，救援人員攜帶生命信號接 收儀到達搜救現(xiàn)場，通過生命信號接收儀喚醒被困人員隨身攜帶的生命救助卡，生命救助卡利用人體熱紅外傳感器和心臟探測傳感器感應被困人員的生命體征，以此生命跡象的存 在信號作為觸發(fā)信號，把被困人員的身份信息和血型信息等組幀，加入信標信號，構(gòu)成求救 信號，通過微波數(shù)字調(diào)制方式或模擬調(diào)頻方式，把數(shù)字信號調(diào)制到載頻上，最后以射頻方式 周期性間斷發(fā)射；救援人員通過生命信號接收儀搜尋來自生命救助卡發(fā)射的射頻信號，一 旦搜尋到，通過微波數(shù)字解調(diào)或模擬解調(diào)后，提取出攜帶者的身份信息和血型信息等，存儲 并通過LCD顯示這些信息，同時通過語音播報被困人員的救援信息；利用信標信號和無線 定位算法實施被困人員搜尋定位，指導救援人員有目的地實施救援工作。本發(fā)明表述的一種災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助卡隨機接入方法，其關(guān)鍵在 于由接收儀接入控制方法和救助卡接入控制方法組成，其中接收儀接入控制方法包括救 助卡統(tǒng)計流程和救助卡信息獲取流程，實現(xiàn)接收儀和救助卡的無線交互通信。Al、所述接收儀的救助卡統(tǒng)計流程依據(jù)如下步驟步驟1. 1、接收儀參數(shù)初始化；步驟1. 2、接收儀下行信道廣播，啟動喚醒指令nl次，喚醒接收儀信號覆蓋區(qū)內(nèi)的 救助卡；步驟1. 3、接收儀切換到上行信道，進入監(jiān)聽周期；步驟1.4、接收儀判斷是否有救助卡發(fā)送的接入請求和救助卡的序列號，如果接 受到接入請求和救助卡的序列號，則記錄救助卡的序列號，催眠該救助卡，監(jiān)聽周期數(shù)η清 零，進入步驟1.5 ；如果未接受到接入請求和救助卡的序列號，則監(jiān)聽周期數(shù)η = η+1，進入步驟
1.5 ；步驟1. 5、判斷監(jiān)聽周期數(shù)η是否達到η2次，如果沒有達到η2次，則返回所述步驟 1.3，進入新的監(jiān)聽周期；如果監(jiān)聽周期數(shù)η達到π2次，則進入步驟1. 6 ；步驟1. 6、判斷是否有救助卡的接入請求和序列號信息，如果沒有接入請求和序列 號信息，則判斷沒有救助對象；如果有接入請求和序列號信息，則進行救助卡信號解析和數(shù)量n3統(tǒng)計。在搜救現(xiàn)場，可以事先設定一個搜索區(qū)域，并圍繞該區(qū)域做至少三次救助卡統(tǒng)計 流程，通過三次定向搜索，再對三次搜索到的n3進行統(tǒng)計，找出其中序列號信息完全一致 的救助卡，就能確定為在該區(qū)域內(nèi)的救助卡，其他信息不一致的信息，可能是搜索區(qū)域外的 救助卡，需要進一步在多個區(qū)域進行統(tǒng)計。經(jīng)過篩選后的n3條信息是比較準確的救助卡資 源{曰息。Α2、所述接收儀的救助卡信息獲取流程依據(jù)如下步驟步驟2. 1、選定η3條救助卡中的任一條信息，提取該救助卡的序列號；步驟2. 2、根據(jù)救助卡序列號激活該救助卡，保持對其它救助卡的催眠；步驟2. 3、判斷是否獲得所述激活救助卡的信息，如果沒有獲得所述激活救助卡 的信息，則判斷是否對該救助卡進行了 η4次激活，如果還未到η4次激活，則返回所述步驟
2.2，如果已經(jīng)進行了 η4次激活，則進入步驟2. 4 ；如果獲得了所述激活救助卡的信息，則直接進入步驟2. 4 ；步驟2. 4、釋放該救助卡；
步驟2. 5、判斷是否完成所有n3條救助卡的釋放；如果沒有完成，則返回所述步驟 2. 1 ；如果已經(jīng)完成η3條救助卡的釋放，則完成信息獲??；救助卡信息獲取流程也需要在搜救區(qū)域的至少三個位置重復執(zhí)行，主要原因是生 命信號接收儀于探測點Ap B” C1接收n3個生命救助卡中依次被喚醒的每一個生命救助卡 通訊信號并存儲，根據(jù)接收信號強度估計每一個生命救助卡與生命信號接收儀之間的距離 向量dal、dbl、dcl ；再根據(jù)所述距離向量dal、dbl、dcl中的元素dali、dbli、cU，采用三邊測量法 計算出被困人員的位置信息；探測點A1、探測點 B1、探測點 C1 的坐標分別為(xal，yal，zal)、(xbl，ybl，zbl)、(xcl,ycl, Zcl)，生命救助卡的坐標為(X，y, ζ)，存在下列公式
權(quán)利要求
一種災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助卡隨機接入方法，其特征在于由接收儀(1)和救助卡(2)無線交互通信，由接收儀(1)接入控制方法和救助卡(2)接入控制方法組成，其中接收儀(1)接入控制方法包括救助卡統(tǒng)計流程和救助卡信息獲取流程；A1、所述接收儀(1)的救助卡統(tǒng)計流程依據(jù)如下步驟步驟1.1、接收儀(1)參數(shù)初始化；步驟1.2、接收儀(1)下行信道廣播，啟動喚醒指令n1次，喚醒接收儀(1)信號覆蓋區(qū)內(nèi)的救助卡(2)；步驟1.3、接收儀(1)切換到上行信道，進入監(jiān)聽周期；步驟1.4、接收儀(1)判斷是否有來自救助卡(2)的接入請求和救助卡(2)的序列號，如果接收到接入請求和救助卡(2)的序列號，則記錄救助卡(2)的序列號，催眠該救助卡(2)，監(jiān)聽周期數(shù)n清零，進入步驟1.5；如果未接收到接入請求和救助卡(2)的序列號，則監(jiān)聽周期數(shù)n＝n+1，進入步驟1.5；步驟1.5、判斷監(jiān)聽周期數(shù)n是否達到n2次，如果未達到n2次，則返回所述步驟1.3，進入新的監(jiān)聽周期；如果監(jiān)聽周期數(shù)n達到n2次，則進入步驟1.6；步驟1.6、判斷是否有救助卡(2)的接入請求和序列號信息，如果沒有接入請求和序列號信息，則判斷沒有救助對象；如果有接入請求和序列號信息，則進行救助卡(2)的信號解析和數(shù)量n3統(tǒng)計；A2、所述接收儀(1)的救助卡信息獲取流程依據(jù)如下步驟步驟2.1、選定n3條救助卡(2)中的任一條信息，提取該救助卡(2)的序列號；步驟2.2、根據(jù)救助卡(2)序列號激活該救助卡(2)，保持對其它救助卡的催眠；步驟2.3、判斷是否獲得所述激活的救助卡(2)的信息，如果沒有獲得所述激活救助卡(2)的信息，則判斷是否對該救助卡(2)進行了n4次激活，如果還未到n4次激活，則返回所述步驟2.2，如果已經(jīng)進行了n4次激活，則進入步驟2.4；如果獲得了所述激活救助卡(2)的信息，則直接進入步驟2.4；步驟2.4、釋放該救助卡(2)；步驟2.5、判斷是否完成所有n3條救助卡(2)的釋放；如果沒有完成，則返回所述步驟2.1；如果已經(jīng)完成n3條救助卡(2)的釋放，則完成信息獲取；B1、所述救助卡(2)接入控制方法的流程為步驟3.1、救助卡(2)初始化，救助卡(2)處于下行信道監(jiān)聽狀態(tài)；步驟3.2、判斷救助卡(2)是否收到接收儀(1)發(fā)出的喚醒指令；如果沒收到喚醒指令，則繼續(xù)判斷是否收到喚醒指令；如果收到喚醒指令，則進入步驟3.3；步驟3.3、執(zhí)行退避算法，設定接入請求發(fā)送時間點，在發(fā)送接入時間點發(fā)送接入請求和序列號信息，打開退避計數(shù)器；步驟3.4、判斷是否接收到含有本救助卡(2)序列號的催眠指令；如果接收到催眠指令，則進入步驟3.5；如果未收到催眠指令，則判斷退避計數(shù)器是否減到零，如果未減到零，則返回所述步驟3.4，如果退避計數(shù)器減到零，則切換到上行通道，連續(xù)發(fā)送n5次含有本救助卡(2)序列號的接入請求并切換到下行信道，返回所述步驟3.3；步驟3.5、記錄發(fā)送催眠指令的接收儀(1)的序列號，關(guān)閉退避計數(shù)器，處于下行信道監(jiān)聽狀態(tài)；步驟3.6、判斷是否收到含有本救助卡序列號的激活指令，如果未收到激活指令，則判斷等待激活指令的時間是否超時，如果未超時，則繼續(xù)判斷是否收到含有本救助卡序列號的激活指令，如果等待激活指令的時間超時，則返回所述步驟3.1；如果收到激活指令，則進入步驟3.7；步驟3.7、發(fā)送本救助卡存儲的信息；步驟3.8、判斷是否收到含有本救助卡序列號的釋放指令，如果收到釋放指令，則返回所述步驟3.1；如果未收到，則進入步驟3.8；步驟3.8、判斷等待釋放指令的時間是否超時，如果等待釋放指令的時間未超時，則返回所述步驟3.6；如果等待釋放指令的時間超時，則返回所述步驟3.1。
全文摘要
本發(fā)明公開一種災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助卡隨機接入方法，其特征在于由接收儀和救助卡無線交互通信，由接收儀接入控制方法和救助卡接入控制方法組成，其中接收儀接入控制方法包括救助卡統(tǒng)計流程和救助卡信息獲取流程。其顯著效果是提供了一種災難現(xiàn)場多功能生命救助系統(tǒng)救助卡的隨機接入方法，特別針對災害發(fā)生后的特定環(huán)境，能夠有效克服現(xiàn)有接入方法和定位方法在災害環(huán)境下的不足，可靠獲取被困人員的位置信息和個人信息。
文檔編號A62B99/00GK101998583SQ20101054281
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者馮文江, 周超, 唐丹丹, 楊智慧, 肖波, 蔣衛(wèi)恒, 衡玉龍, 韓亮, 黃小青 申請人:重慶大學