專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是在地震、泥石流等災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)被困 人員實(shí)施定位的一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法。
背景技術(shù)：
2010年以來(lái)，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，在重大災(zāi)害面前，人們的生命和財(cái)產(chǎn)遭受了重大 損失。在災(zāi)害發(fā)生后，能夠準(zhǔn)確地給出被困人員的位置信息，為救援贏得時(shí)間，是減少人員 傷亡的有效手段。全球定位系統(tǒng)(GlcAal Positioning System :GPS)可以應(yīng)用于軍事、航空、航海、 汽車(chē)等領(lǐng)域，其用途在于精確定位與導(dǎo)航，如?？哲娛聦?dǎo)航、車(chē)載導(dǎo)航等，是空間位置上使 用最為廣泛的定位技術(shù)。但是，由于在室內(nèi)、停車(chē)場(chǎng)等環(huán)境中全球定位系統(tǒng)(GPQ無(wú)法接收 衛(wèi)星的直射信號(hào)，因此，災(zāi)害發(fā)生環(huán)境下，全球定位系統(tǒng)(GPS)不適用于災(zāi)害環(huán)境下被困人 員的定位。此外，全球定位系統(tǒng)(GPS)不適于被困人員隨身佩戴，更重要的是其位置信息無(wú) 法通知外部救援人員。在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)特定的環(huán)境中，現(xiàn)有的利用電磁波進(jìn)行定位的方法，諸如到達(dá)時(shí)間 (TOA)、到達(dá)角度(AOA)、到達(dá)時(shí)間差(TDOA)等，由于災(zāi)害環(huán)境下電磁波信號(hào)傳播的不可靠 性，使得這些方法不適合應(yīng)用于災(zāi)害環(huán)境下被困人員的準(zhǔn)確定位。此外，采用人體熱紅外輻射定位的方法，諸如捕獲人體熱紅外輻射的紅外生命探 測(cè)儀，通過(guò)人體熱紅外輻射特性和周?chē)h(huán)境紅外輻射特性之間的差異，探測(cè)生命跡象的存 在，并通過(guò)熱紅外成像顯示人體的具體位置，但這種設(shè)備操作仍比較繁瑣，也需要尋找空隙 進(jìn)行探測(cè)搜尋，且價(jià)格較貴。由此可知，現(xiàn)有的定位方法在災(zāi)害特定的環(huán)境中不能準(zhǔn)確的給出被困人員的位置 fn息ο

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)的被困人員救助定位方法，特別針對(duì)災(zāi) 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(zāi)害環(huán)境下的不足，準(zhǔn)確地給出被困 人員的位置信息。為達(dá)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(gè)生命救助卡和至少一個(gè)生命信號(hào)接收儀組成，生 命救助卡在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠向外界發(fā)送包含有佩戴人員身份等信息的信號(hào)，生命信號(hào)接收 儀通過(guò)接收到的信號(hào)實(shí)施對(duì)被困人員的定位。其中生命救助卡設(shè)置有人體熱紅外傳感器模塊和心臟探測(cè)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(jī)模塊的熱紅外輸 入端；所述心臟探測(cè)傳感器模塊的輸出端連接在第一低功耗單片機(jī)模塊的心電輸入端；所述第一低功耗單片機(jī)模塊的調(diào)制解調(diào)端與第一無(wú)線調(diào)制解調(diào)模塊雙向連接；所述第一無(wú)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(hào)接收儀無(wú)線通信；所述生命信號(hào)接收儀設(shè)置有第二無(wú)線調(diào)制解調(diào)模塊，該第二無(wú)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(wú)線通信；所述第二無(wú)線調(diào)制解調(diào)模塊還與第二低功耗單片機(jī)模塊雙向連接；所述第二低功耗單片機(jī)模塊的視頻端連接在IXD驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端上，IXD驅(qū)動(dòng) 模塊的輸出端連接有LCD顯示模塊；所述第二低功耗單片機(jī)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(yáng)聲器。所述第一低功耗單片機(jī)模塊的數(shù)據(jù)接口端組雙向連接有大容量Flash存儲(chǔ)器。所述第一低功耗單片機(jī)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(wú)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(hào)接收儀無(wú)線通信；所述生命信號(hào)接收儀設(shè)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(wú)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(wú)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(jī)模塊的雙音多頻端雙向連接。所述生命救助卡還設(shè)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(hào)接收儀還設(shè)置有第二電源模塊，該第二電源模塊為所述生命信號(hào)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(wú)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(wú)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(chǔ)有攜帶者的身份信息和血型信息，能夠檢測(cè)到生命跡象的存 在，利用生命跡象信號(hào)觸發(fā)，將攜帶者的身份信息和血型信息等組幀，加入信標(biāo)信號(hào)，構(gòu)成 求救信號(hào)，以射頻方式周期性間斷發(fā)射；生命信號(hào)接收儀接收生命救助卡發(fā)出的射頻信號(hào)，通過(guò)解調(diào)后，提取出攜帶者的 身份信息和血型信息等，存儲(chǔ)并通過(guò)LCD顯示這些信息，同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)被困人員的救 援信息。生命救助卡平時(shí)處于低功耗待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生災(zāi)害時(shí)，救援人員攜帶生命信號(hào)接 收儀到達(dá)搜救現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)生命信號(hào)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(cè)傳感器感應(yīng)被困人員的生命體征，以此生命跡象的存 在信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，把被困人員的身份信息和血型信息等組幀，加入信標(biāo)信號(hào)，構(gòu)成求救 信號(hào)，通過(guò)微波數(shù)字調(diào)制方式或模擬調(diào)頻方式，把數(shù)字信號(hào)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(guò)生命信號(hào)接收儀搜尋來(lái)自生命救助卡發(fā)射的射頻信號(hào)，一 旦搜尋到，通過(guò)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(chǔ) 并通過(guò)LCD顯示這些信息，同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)被困人員的救援信息；利用信標(biāo)信號(hào)和無(wú)線 定位算法實(shí)施被困人員搜尋定位，指導(dǎo)救援人員有目的地實(shí)施救援工作。本發(fā)明是按如下步驟進(jìn)行步驟一、確定搜索區(qū)域，并圍繞搜索區(qū)域確定喚醒點(diǎn)A、喚醒點(diǎn)B和喚醒點(diǎn)C，利用 生命信號(hào)接收儀向搜索區(qū)域發(fā)送喚醒信號(hào)，喚醒搜索區(qū)域內(nèi)休眠的生命救助卡，生命救助 卡探測(cè)其攜帶者是否還有生命體征，如果還有生命體征，則向外發(fā)送求救信息，如果沒(méi)有生 命體征，則繼續(xù)休眠；對(duì)于沒(méi)有生命體征的個(gè)體，等待后續(xù)遺體清理工作指令。步驟二、利用生命信號(hào)接收儀分別在喚醒點(diǎn)A、B和C獲取生命救助卡的求救信息 并存儲(chǔ)，并統(tǒng)計(jì)三個(gè)喚醒點(diǎn)接收生命救助卡求救信息完全一致的P個(gè)生命救助卡；步驟三、生命信號(hào)接收儀于至少三個(gè)不同的探測(cè)點(diǎn)A1、B1、C1，生命信號(hào)接收儀依次 向P個(gè)生命救助卡中的每一個(gè)生命救助卡發(fā)送通訊指令；P個(gè)生命救助卡對(duì)通訊指令加以解析，與自身信息比較，若信息符合，則不斷向外 發(fā)送通訊信號(hào)；若不相符合，則改變工作模式為休眠模式，等待生命信號(hào)接收儀的喚醒；逐一通訊，能夠避免信號(hào)間的相互干擾。步驟四、生命信號(hào)接收儀于探測(cè)點(diǎn)Ap B1, C1接收P個(gè)生命救助卡中依次被喚醒的 每一個(gè)生命救助卡通訊信號(hào)并存儲(chǔ)，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度分析確定每一個(gè)生命救助卡與生命 信號(hào)接收儀的距離向量dal、dbl、dcl ；步驟六、根據(jù)所述距離向量dal、dbl、dcl中的元素dali、dbli、Cleli，采用三邊測(cè)量法計(jì) 算出被困人員的位置信息；探測(cè)點(diǎn)A1、探測(cè)點(diǎn) B1、探測(cè)點(diǎn) C1 的坐標(biāo)分別為(xal，yal，zal)、(xbl,ybl,zbl)、(xcl,ycl, zcl)，生命救助卡的坐標(biāo)為(X，y, ζ)，存在下列公式

權(quán)利要求
1. 一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法，其特征在于按如下步驟 進(jìn)行步驟一、確定搜索區(qū)域，并圍繞搜索區(qū)域確定喚醒點(diǎn)A、喚醒點(diǎn)B和喚醒點(diǎn)C，利用生命 信號(hào)接收儀向搜索區(qū)域發(fā)送喚醒信號(hào)，喚醒搜索區(qū)域內(nèi)休眠的生命救助卡，生命救助卡探 測(cè)其攜帶者是否還有生命體征，如果還有生命體征，則向外發(fā)送求救信息，如果沒(méi)有生命體 征，則繼續(xù)休眠；步驟二、利用生命信號(hào)接收儀分別在喚醒點(diǎn)A、B和C獲取生命救助卡的求救信息并存 儲(chǔ)，并統(tǒng)計(jì)三個(gè)喚醒點(diǎn)接收生命救助卡求救信息完全一致的P個(gè)生命救助卡；步驟三、生命信號(hào)接收儀于至少三個(gè)不同的探測(cè)點(diǎn)Ap B1, C1，生命信號(hào)接收儀依次向P 個(gè)生命救助卡中的每一個(gè)生命救助卡發(fā)送通訊指令；P個(gè)生命救助卡對(duì)通訊指令加以解析，與自身信息比較，若信息符合，則不斷向外發(fā)送 通訊信號(hào)；若不相符合，則改變工作模式為休眠模式，等待生命信號(hào)接收儀的喚醒； 步驟四、生命信號(hào)接收儀于探測(cè)點(diǎn)Ap B1, C1接收P個(gè)生命救助卡中依次被喚醒的每一 個(gè)生命救助卡通訊信號(hào)并存儲(chǔ)，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度分析確定每一個(gè)生命救助卡與生命信號(hào) 接收儀的距離向量dal、Cl1^dca ；步驟五、根據(jù)所述距離向量dal、dbl、dcl中的元素dali、dbli、cU，采用三邊測(cè)量法計(jì)算出 被困人員的位置信息；探測(cè)點(diǎn) A1、探測(cè)點(diǎn) B1、探測(cè)點(diǎn) C1 的坐標(biāo)分別為(xal，yal，zal)、(xbl,ybl,zbl)、(xcl, ycl, zcl)， 生命救助卡的坐標(biāo)為(X，1，ζ)，存在下列公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法，其特 征在于A、每個(gè)所述生命救助卡含有唯一的編碼序列號(hào)，生命救助卡采用時(shí)分雙工通信模式， 生命救助卡在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠向外界發(fā)送包含有佩戴人員身份等信息的信號(hào)，同時(shí)能夠接 收生命信號(hào)接收儀發(fā)送的信號(hào)，并比較自身攜帶信息與其差異；B、每個(gè)所述生命信號(hào)接收儀含有唯一的編碼序列號(hào)，生命信號(hào)接收儀配置有GPS全球 定位系統(tǒng)，采用時(shí)分雙工通信模式，能夠?qū)ι戎ㄟM(jìn)行喚醒和關(guān)閉操作，通過(guò)接收到的信號(hào)實(shí)施對(duì)被困人員的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法，其特 征在于所述生命信號(hào)接收儀基于喚醒點(diǎn)A、喚醒點(diǎn)B、喚醒點(diǎn)C，接收生命救助卡的信號(hào)，并 采用幅度比較式測(cè)向法對(duì)信號(hào)來(lái)波方向進(jìn)行估計(jì)，粗略確定生命救助卡的方位信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多功能生命救助系統(tǒng)的被困人員救助定位方法，其特征在于步驟一、利用生命信號(hào)接收儀喚醒生命救助卡；步驟二、生命信號(hào)接收儀獲取生命救助卡的求救信息并存儲(chǔ)，并統(tǒng)計(jì)；步驟三、生命信號(hào)接收儀于探測(cè)點(diǎn)A1、B1、C1依次向P個(gè)生命救助卡中的每一個(gè)生命救助卡發(fā)送通訊指令；步驟四、生命信號(hào)接收儀確定每一個(gè)生命救助卡與生命信號(hào)接收儀的距離向量da1、db1、dc1；步驟五、采用三邊測(cè)量法計(jì)算出被困人員的位置信息。其顯著特點(diǎn)是有效克服現(xiàn)有定位方法災(zāi)害環(huán)境下的不足，能夠應(yīng)對(duì)各種災(zāi)害環(huán)境下被困人員的定位。
文檔編號(hào)G01S5/14GK102096063SQ20101054280
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)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, 夏育才, 姜文浩, 楊永齊, 畢曉偉, 蔣衛(wèi)恒, 衡玉龍, 韓亮, 黃小青 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)