專利名稱：一種生命探測裝置及生命探測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生命探測技術領域，特別涉及一種生命探測裝置及生命探測系統(tǒng)。
背景技術：
自然災害具有瞬間發(fā)生、破壞劇烈、監(jiān)測預報困難、社會影響深遠等特點，例如，破壞性強烈的地震、山體滑坡等災害，給國家經濟建設和人民生命財產安全造成巨大的危害和損失。國內外無數次的自然災害事例證明，災后緊急救援技術水平對于減輕災害損失具有極其重要的意義。隨著我國現代化、城市化建設的加快，城市建筑物的規(guī)模、高度以及跨度都逐漸增加，人口密度也越來越大。要對被困人員實施高效有序的救援，除了要確保緊急救援隊伍反應迅速、機動性高和突擊性強之外，同樣重要的是要給救援隊伍配備必要的高新救助技術裝備。先進的救助技術與裝備是提高救助成功率，最大限度減輕人員傷亡的技術保障，而且也是重要的手段之一。而生命探測裝置則是震后救援中的重要高技術搜救裝備?，F有的生命探測裝置主要包括音視頻生命探測儀、紅外生命探測儀和雷達生命探測儀。音視頻及光學生命探測儀需要將可伸縮的探頭伸入到災害現場的縫隙中以便近距離地接近被困幸存者，探測速度慢，且探頭直徑大小、探桿長度等因素限制其有效的空間探測范圍。紅外熱成像生命探測儀利用人體的紅外特征進行生命探測，難以實現對災區(qū)的大面積快速并行探測，且穿透墻體困難。雷達生命探測儀通過測試被探測者的呼吸運動或者移動來工作，只具備人員到探測儀的距離測算能力，依靠轉動偵測桿進行人員搜索，且不具備對于大面積廢墟內被埋人員的并行搜索與三維位置坐標定位能力。在實現本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現現有技術存在著探測信息不準確，覆蓋范圍小，不具有位置確定能力等問題，受環(huán)境影響嚴重，搜救效率低下。

發(fā)明內容
為了解決現有技術中生命探測裝置受到環(huán)境影響嚴重，導致搜救效率低下的問題，本發(fā)明實施例提供了一種生命探測裝置及生命探測系統(tǒng)。所述技術方案如下一種生命探測裝置，所述生命探測裝置包括基帶單元和射頻單元，其中，所述基帶單元，用于生成控制信息并發(fā)送給所述射頻單元；接收所述射頻單元發(fā)送的基帶信號，進行解算，得到終端的注冊信息及位置信息；所述射頻單元，用于接收所述控制信息，調制后進行發(fā)射；接收終端發(fā)送的信息， 解調后生成所述基帶信號，發(fā)送給所述基帶單元。該裝置還包括時鐘定位單元，用于獲取定位信息和授時信息，并發(fā)送給所述基帶單元和射頻單元。所述基帶單元進一步包括前向調制子單元、反向解算子單元、控制子單元和通信子單元，其中，所述前向調制子單元，用于生成控制信息并發(fā)送給所述射頻單元；
所述反向解算子單元，用于接收所述射頻單元發(fā)送的基帶信號，進行解擴計算，得到注冊信息并發(fā)送所述控制子單元；所述控制子單元，用于控制所述前向調制子單元和反向解算子單元，并根據所述反向解算子單元發(fā)送的注冊信息進行解算，得到終端的位置信息；所述通信子單元，用于多個所述生命探測裝置之間的通信，并用于對所述生命探測裝置的控制信號的發(fā)送與接收。所述射頻單元進一步包括發(fā)送子單元、接收子單元和天線子單元，其中，所述發(fā)送子單元，用于接收控制信息，調制后發(fā)送給所述天線子單元；所述接收子單元，用于接收終端發(fā)送的信息，解調生成基帶信號，發(fā)送給所述基帶單元；所述天線子單元，用于實現空中接口，接收調制后的控制信息并以無線的形式發(fā)送；接收所述終端發(fā)送的終端的信息，并發(fā)送給所述接收子單元。所述基帶單元生成的控制信息為終端位置更新控制信息；所述終端的注冊信息包括終端信號到達時間和終端卡號信息。 該裝置還包括電源單元，用于為各個單元提供電源。該裝置還包括外設單元，用于用戶輸入控制指令，顯示所述生命探測裝置相關信肩、ο一種生命探測系統(tǒng)，包括至少4臺如上所述的生命探測裝置，指定1臺所述生命探測裝置為主生命探測裝置，其中，所述主生命探測裝置，用于向待搜索區(qū)域廣播發(fā)送控制信息，控制收到控制信息的終端發(fā)起注冊；對接收到的注冊信息進行解算，得到終端的相關信息。所述生命探測裝置，用于接收檢測所述終端的注冊信息，并將所述注冊信息發(fā)送所述主生命探測裝置。所述主生命探測裝置還用于發(fā)送停止注冊控制信息，指示已發(fā)起注冊的終端停止發(fā)送注冊信息。所述終端的注冊信息包括終端信號到達時間和終端卡號信息；所述主生命探測裝置用于將各個所述生命探測裝置發(fā)送的所述終端的注冊信息進行統(tǒng)計，解算終端的位置信息。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過基于終端的災后生命探測裝置，具體利用移動通信系統(tǒng)覆蓋廣泛、用戶數量較大的優(yōu)勢，在不對現有的手機終端做任何改動的情況下，模擬基站功能，誘發(fā)終端發(fā)起位置更新過程，從而登記注冊終端的相關信息，據此計算終端的具體位置和其它信息，從而實現對終端的準確定位。本發(fā)明實施例提供的方案，能夠有效的探測到災害發(fā)生后被掩埋在廢墟下的幸存者，具有探測信息準確，覆蓋范圍廣，位置確定能力高等特點，通過基于終端的災后生命探測裝置，將大大提高災后的施救效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例1提供的生命探測裝置結構圖；圖2是本發(fā)明實施例2提供的生命探測裝置結構圖；圖3是本發(fā)明實施例3提供的生命探測裝置中基帶單元100結構圖；圖4是本發(fā)明實施例4提供的生命探測裝置中射頻單元200結構圖；圖5是本發(fā)明實施例5提供的生命探測裝置結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。為了解決現有技術中生命探測儀受到環(huán)境影響嚴重，導致搜救效率低下的問題， 本發(fā)明實施例提出一種基于手機終端的災后生命探測方法和系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由手機(移動終端)和若干生命探測裝置組成。發(fā)生災情后，被困人員手機(移動終端)如果搜索不到正常通信信號進行求救，則移動終端搜索生命探測裝置發(fā)出的信號建立緊急鏈路鏈接。移動終端自動將注冊信息進行編碼發(fā)送至生命探測裝置，生命探測裝置根據注冊信息中的移動終端的唯一標識，確定移動終端并進行定位操作，最終確定被困人員的位置，進行有效的施救。與傳統(tǒng)生命探測裝置的單向探測相比，本發(fā)明實施例提出的基于終端的災后生命探測裝置具有探測信息準確，覆蓋范圍廣，具有較好的位置確定能力等特點，通過基于手機的災后生命探測與定位系統(tǒng)，將大大提高震后的施救效率。本發(fā)明實施例的總體思想是針對現有的相關協(xié)議，在不對現有技術中的手機終端進行改變的情況下，模擬現有的基站功能實現生命探測裝置。地震發(fā)生后手機周圍的基站均已無法正常工作，此時手機處于搜索狀態(tài)，主生命探測裝置發(fā)送模擬的基站前向鏈路控制信號，控制接收到信號的手機終端進行位置更新，從而發(fā)出位置更新信號，進行登記注冊?；蛘咄ㄟ^生命探測裝置發(fā)送控制信號通知手機終端進行位置更新，從而誘使實際終端進行位置更新的登記注冊。生命探測裝置接收到這些位置更新信號，解調后進行記錄和計算，通過若干個生命探測裝置接收到終端的注冊信息的時間和強度，結合手機終端自身的信息，確定手機終端所處的位置，完成對于手機終端的定位。一般來說，災后被困人員距離自身攜帶的手機終端距離不會太遠，因而據此可以得到被困人員的位置，方便進行搜救。基于以及手機終端的特點，本發(fā)明實施例提供的生命探測裝置中的各個單元、模塊均符合現有移動通信系統(tǒng)的各項標準，從而可以模擬的基站功能，實現與手機終端的通信和控制。實際上，本發(fā)明實施例提供的方案不僅可以應用于現有的CDMA2000系統(tǒng)、WCDMA 系統(tǒng)、TD-SCDMA系統(tǒng)，還可以應用于現有的GSM系統(tǒng)以及CDMA的2G系統(tǒng)，對于移動通信系統(tǒng)的演進版本和后續(xù)升級版本，例如LTE演進系統(tǒng)中，也可以適用本發(fā)明實施例提供的方案。不論何種移動通信系統(tǒng)，只要在本發(fā)明實施例提供的方案框架下，只需要對通用部分做適應性的修改均可以實現本發(fā)明實施例的目的，因而，本發(fā)明實施例提供的方案，適用于所有的移動通信系統(tǒng)以及該系統(tǒng)提供的手機終端。實施例1
如圖1所示，本發(fā)明實施例1提供了一種生命探測裝置，包括基帶單元100和射頻單元200，具體如下基帶單元100，用于生成控制信息并發(fā)送給射頻單元200 ；接收射頻單元200發(fā)送的基帶信號，進行解算，得到終端的注冊信息及位置信息。這里，基帶單元100首先需要生成控制信息，這個控制信息可以是控制終端位置更新的控制信息。也就是說，這里的控制信息是為了讓終端進行位置更新而產生的位置更新信息，終端在收到這個控制信息后，會發(fā)起位置更新請求，這個位置更新請求包括對生命探測裝置發(fā)起登記接入，產生的終端注冊信息?！愕模@里的控制信息是為了讓終端產生位置更新，因而是模擬現有的基站控制終端進行位置更新的方式進行，也就是生命探測裝置通過在模擬廣播信道(或者模擬主公共控制物理信道等)發(fā)送一定功率的控制信息，讓接收到這個控制信息的終端誤以為自身位置已發(fā)生變化，從而發(fā)起位置更新的過程。這個過程現有的相關文檔有詳細的描述，此處不再贅述。將控制信息發(fā)送給射頻單元200后，基帶單元100還要接收射頻單元200返回的基帶信號，并進行解算，從中解算出具體的終端的注冊信息及位置信息。這個注冊信息中包含終端信號到達時間和終端卡號信息。通過這些信息，可以解算的到終端的位置信息。射頻單元200，用于接收控制信息，調制后進行發(fā)射；接收終端發(fā)送的信息，解調后生成基帶信號，發(fā)送給基帶單元100。這里，基帶單元100生成的控制信息，需要發(fā)送給射頻單元200。射頻單元200接收這個控制信息，并將該控制消息進行調制，調制以后通過天線在無線信道進行發(fā)射。這里的無線信道一般是指導頻信道或者同步信道等等控制信道。終端接收到這個控制消息后， 會發(fā)起位置更新的過程，從而通過無線信道發(fā)送相關信息給射頻單元200。射頻單元200將收到的消息進行解調后生成基帶信號，并將基帶信號發(fā)送給基帶單元100。這里的射頻單元200實際上是模擬現有的基站的射頻系統(tǒng)，完成各種信號的調制解調與收發(fā)，也就是完成有線信道與無線信道的轉換，實現的空中接口功能，在前向鏈路上完成對數字基帶信號的調制發(fā)射，在反向鏈路上完成對接收信號解調接收。完整的生命探測裝置的工作過程中，基帶單元100首先需要生成控制信息，并將控制信息發(fā)送給射頻單元200。射頻單元200將該控制信息調制后進行無線發(fā)射。接收到該控制信號的終端，根據該控制信號的要求發(fā)起位置更新的過程，通過無線信道向射頻單元200發(fā)送自身的信息。射頻單元200將這些終端信息解調后發(fā)送給基帶單元100?；鶐卧?00對這些終端的信息進行解算，計算得到終端的具體位置和信息，從而確定該終端的具體信息，方便對于該終端所有者的救援。實施例2如圖2所示，上述實施例1中的生命探測裝置中，進一步還包括一個時鐘定位單元 300，用于獲取定位信息和授時信息，并發(fā)送給基帶單元100和射頻單元200。這個時鐘定位單元300，用以為生命探測裝置提供高同步精度時鐘，保證定位時信號時延測量中的時間基準同步。并且為生命探測裝置提供高精度自身坐標，在對終端進行定位時需要用到。一般的，時鐘定位單元300可以是現有常用的GPS定位單元，利用GPS的授時功能和定位功能完成相應的定位和授時。隨著技術的發(fā)展，時鐘定位單元300也可以是其它任何實現授時和定位的系統(tǒng)的接收單元，例如，可以是北斗系統(tǒng)的終端機，或者北斗2系統(tǒng)的終端機，也可以是歐洲伽利略系統(tǒng)的終端機等等。只要能夠完成授時和定位的功能，都可以用來作為時鐘定位單元300。實施例3如圖3所示，如上所述實施例1或者2提供的生命探測裝置中，基帶單元100進一步包括前向調制子單元101、反向解算子單元102、控制子單元103和通信子單元104，具體如下前向調制子單元101，用于生成控制信息并發(fā)送給射頻單元200。反向解算子單元102，用于接收射頻單元200發(fā)送的基帶信號，進行解擴計算，得到注冊信息并發(fā)送控制子單元103?？刂谱訂卧?03，用于控制前向調制子單元101和反向解算子單元102，并根據反向解算子單元102發(fā)送的注冊信息進行解算，得到終端的位置信息。通信子單元104，用于所述生命探測裝備之間的通信，并用于對生命探測裝置的控制信號的發(fā)送與接收。本實施例3中，各個子單元分別完成不同的功能，以實現基帶單元100的具體功能。如前兩個實施例所述，生命探測裝置的作用在于得到終端的具體位置信息和終端自身的信息，以方便救援。實際上，單臺的生命探測裝置很難計算出準確的終端位置，因而需要多臺生命探測裝置同時工作，同時探測終端的信息，從而通過定位算法計算終端的具體位置。因而多臺生命探測裝置之間需要通信，或者每臺生命探測裝置都需要與后臺控制系統(tǒng)連接以交換信息，這就需要通信子單元104完成所述生命探測裝備之間的通信，并用于對生命探測裝置的控制信號的發(fā)送與接收。實施例4如圖4所示，如上所述實施例1或者2提供的生命探測裝置中，射頻單元200進一步包括發(fā)送子單元201、接收子單元202和天線子單元203，具體如下發(fā)送子單元201，用于接收控制信息，調制后發(fā)送給天線子單元203。接收子單元202，用于接收終端發(fā)送的信息，解調生成基帶信號，發(fā)送給基帶單元 100。天線子單元203，用于實現空中接口，接收調制后的控制信息并以無線的形式發(fā)送；接收終端發(fā)送的終端的信息，并發(fā)送給接收子單元202。本實施例4中，具體利用天線子單元203實現空中接口功能，在前向鏈路上完成對數字基帶信號的調制發(fā)射，在反向鏈路上完成對接收信號解調接收。該射頻單元200支持我國現有的手機通信使用的頻段。例如，CDMA2000分配的頻率是1920 1935MHz (上行)/2110 2125MHz (下行)，共15MHzX2。該射頻單元200支持現有CDMA2000手機使用的頻點，CDMA2000商用網絡頻點從低到高依次可用得頻點是37，78，119，160，201，242， 283o TD-SCDMA手機運行于B頻段即2010MHz 2025MHz頻段。該射頻單元200支持現有TD-SCDMA手機使用的頻點，TD-SCDMA商用網絡頻點從低到高依次可用得頻點是10055、 10063、10071、10080、10088、10096、10104、10112、10120。WCDMA 分配的頻率是 1940 1955MHz (上行)/2130 2145MHz (下行)，共15MHz X 2。該射頻單元200支持現有WCDMA手機使用的頻點，WCDMA手機可用頻點為3個，具體頻點號如下頻點Fl:上行9713 下行10663頻點F2 上行9738 下行10688頻點F3 上行9763 下行10713現有WCDMA手機使用頻點為F3頻點。另外，為了維護方便，對于不同頻點的天線可拆卸更換。實施例5如圖5所示，如上所述實施例1或者2提供的生命探測裝置中，進一步還包括電源單元400和外設單元500，具體如下電源單元400，用于為各個單元提供電源。顯然，生命探測裝置中各個單元均需要電源供應，因而一個合適的外部電源對于生命探測裝置的穩(wěn)定運行有著重要的意義。外設單元500，用于用戶輸入控制指令，顯示所述生命探測裝置相關信息。這里外設單元500 —般包括鍵盤、顯示器等等，用戶通過外設單元500輸入對于生命探測裝置的控制信號等，由生命探測裝置對這些信號進行響應，完成相關的設置，并通過顯示器顯示結果。例如，用戶可以通過鍵盤輸入查詢指令，用以查詢生命探測裝置的某個參數，生命探測裝置通過顯示器顯示結果。用戶需要調整該參數的時候，通過鍵盤輸入，生命探測裝置根據輸入進行調整，之后將調整后的結果顯示在顯示器上。也就是說，這里的外設單元500完成一個人機交互的過程，以方便用戶隨時對生命探測裝置的運行進行監(jiān)測和控制。實施例6本發(fā)明實施例6提供一種生命探測系統(tǒng)，包括至少4臺如上述各個實施例所述的生命探測裝置，其中，指定1臺所述生命探測裝置為主生命探測裝置，用于向待搜索區(qū)域廣播發(fā)送控制信息，控制收到控制信息的終端發(fā)起注冊；對接收到的注冊信息進行解算，得到終端的相關信息；生命探測裝置，用于接收檢測終端的注冊信息，并將注冊信息發(fā)送主生命探測裝置。這里，系統(tǒng)中包括多臺生命探測裝置，根據定位算法的需求，一般需要4臺生命探測裝置才可以更好的完成對于終端的定位計算。各臺生命探測裝置并沒有不同，只需要根據需要指定1臺生命探測裝置為主生命探測裝置，用以最初控制信息的生成與發(fā)射，還用于計算最終的終端定位結果，匯總終端的相關信息。其它各臺生命探測裝置(包括主生命探測裝置)在終端接收到控制信息并進行注冊后，接收終端的注冊信息，并將這些信息匯總發(fā)送給主生命探測裝置。一般的，終端的注冊信息包括終端信號到達時間和終端卡號信息；主生命探測裝置將各個所述生命探測裝置發(fā)送的所述終端的注冊信息進行統(tǒng)計，計算終端的位置信息。進一步的，主生命探測裝置還用于發(fā)送停止注冊控制信息，指示已發(fā)起注冊的終端停止發(fā)送注冊信息。具體的定位算法可以參照如下過程設待搜救終端的待定坐標為(X，Y，Z)，k個生命探測儀的坐標分別為(XyYyZyi = 1，2，3，*，k，k彡4)，生命探測儀與終端的相對時鐘偏差為Atu，c為電波傳播速度，、為每個生命探測儀同一時刻測量到手機的登記信號到達時延，則
權利要求
1.一種生命探測裝置，其特征在于，所述生命探測裝置包括基帶單元和射頻單元，其中，所述基帶單元，用于生成控制信息并發(fā)送給所述射頻單元；接收所述射頻單元發(fā)送的基帶信號，進行解算，得到終端的注冊信息及位置信息；所述射頻單元，用于接收所述控制信息，調制后進行發(fā)射；接收終端發(fā)送的信息，解調后生成所述基帶信號，發(fā)送給所述基帶單元。
2.如權利要求1所述的生命探測裝置，其特征在于，該裝置還包括時鐘定位單元，用于獲取定位信息和授時信息，并發(fā)送給所述基帶單元和射頻單元。
3.如權利要求1或2所述的生命探測裝置，其特征在于，所述基帶單元進一步包括前向調制子單元、反向解算子單元、控制子單元和通信子單元，其中，所述前向調制子單元，用于生成控制信息并發(fā)送給所述射頻單元； 所述反向解算子單元，用于接收所述射頻單元發(fā)送的基帶信號，進行解擴計算，得到注冊信息；所述控制子單元，用于控制所述前向調制子單元和反向解算子單元，并根據所述反向解算子單元發(fā)送的注冊信息進行位置解算，得到終端的位置信息；所述通信子單元，用于多個所述生命探測裝置之間的通信，并用于對所述生命探測裝置的控制信號的發(fā)送與接收。
4.如權利要求1或2所述的生命探測裝置，其特征在于，所述射頻單元進一步包括發(fā)送子單元、接收子單元和天線子單元，其中，所述發(fā)送子單元，用于接收控制信息，調制后發(fā)送給所述天線子單元；所述接收子單元，用于接收終端發(fā)送的信息，解調生成基帶信號，發(fā)送給所述基帶單元；所述天線子單元，用于實現空中接口，接收調制后的控制信息并以無線的形式發(fā)送；接收所述終端發(fā)送的終端的信息，并發(fā)送給所述接收子單元。
5.如權利要求1所述的生命探測裝置，其特征在于，所述基帶單元生成的控制信息為終端位置更新控制信息；所述終端的注冊信息包括終端信號到達時間和終端卡號信息。
6.如權利要求1所述的生命探測裝置，其特征在于，該裝置還包括電源單元，用于為各個單元提供電源。
7.如權利要求1或6所述的生命探測裝置，其特征在于，該裝置還包括外設單元，用于用戶輸入控制指令，顯示所述生命探測裝置相關信息。
8.一種生命探測系統(tǒng)，包括至少4臺如權利要求1所述的生命探測裝置，其特征在于， 指定1臺所述生命探測裝置為主生命探測裝置，其中，所述主生命探測裝置，用于向待搜索區(qū)域廣播發(fā)送控制信息，控制收到控制信息的終端發(fā)起注冊；對接收到的注冊信息進行解算，得到終端的相關信息；所述生命探測裝置，用于接收檢測所述終端的注冊信息，并將所述注冊信息發(fā)送所述主生命探測裝置。
9.如權利要求8所述的生命探測系統(tǒng)，其特征在于，所述主生命探測裝置還用于發(fā)送停止注冊控制信息，指示已發(fā)起注冊的終端停止發(fā)送注冊信息。
10.如權利要求8所述的生命探測系統(tǒng)，其特征在于，所述終端的注冊信息包括終端信號到達時間和終端卡號信息；所述主生命探測裝置用于將各個所述生命探測裝置發(fā)送的所述終端的注冊信息進行統(tǒng)計，計算終端的位置信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生命探測裝置及生命探測系統(tǒng)，屬于生命探測技術領域。所述生命探測裝置包括基帶單元和射頻單元，所述基帶單元，用于生成控制信息并發(fā)送給所述射頻單元；接收所述射頻單元發(fā)送的基帶信號，進行解算，得到終端的注冊信息及位置信息；所述射頻單元，用于接收所述控制信息，調制后進行發(fā)射；接收終端發(fā)送的信息，解調后生成所述基帶信號，發(fā)送給所述基帶單元。本發(fā)明通過提出基于不同終端的災后生命探測裝置，具有探測信息準確，覆蓋范圍廣，位置確定能力高等特點，將大大提高災后的施救效率。
文檔編號H04W64/00GK102547563SQ20111042808
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者萬能, 余彥培, 孫曉飛, 王曉冠, 肖延南, 趙明宇, 鄧中亮, 陳才湖 申請人:北京郵電大學