CN100418307C - 使用uwb信号传送/接收紧急营救请求的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于传送/接收紧急营救信号的装置和方法。在该装置和方法中，当发生紧急事件时，可以通过相应终端，提供能通知紧急事件发生的地方的功能。因此，当接收营救请求时，营救中心基于GPS位置信息或报告者的陈述，将营救队派遣到该终端的大致位置，并通过搜寻装置，找出相应终端的精确点。其中，营救队通过搜寻装置，在已经了解的大致位置，接收从受害者的相应终端接收的UWB信号，以及找出受害者的精确点。

Description

使用UWB信号传送/接收紧急营救请求的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于传送/接收紧急营救信号的装置和方法，以及更具体地说，涉及在紧急情况下，能通过超宽频带(UWB)信号，快速请求营救的紧急营救请求装置和方法，与时间和地点无关。

背景技术

随着移动通信的相对近的到来，在使用移动通信终端来执行紧急事件方面有增加。然而，在紧急情况下，在移动终端上向营救队报告紧急事件的人通常混乱以及不能充分地解释他的位置。这在报告者不能精确地识别紧急事件所处的位置的情况下尤其是这样。因此，报告者可能不能及时地报告该紧急事件以解决该情形。

因此，提供了使用移动通信终端的位置定位服务。特别地，已经开发了下述方法来解决报告者难以确定他的位置，即定位的问题。

使用移动通信终端的位置定位服务可以通过使用在归属位置寄存器(HLR)中记录的小区位置，以及使用来自全球定位系统(GPS)的位置信息来实现。另外，位置定位服务可以使用通过专用网，基于网络的方法，用于通过测量从移动通信终端输入的信号的到来角度，计算移动通信终端的位置的方法(到来角：AOA)，以及使用电波到来的时间的方法(到来时间：TOA)。此外，位置定位服务也可以使用合并两种方法来确定更精确位置的混合方案。

上述方法是用于测量当前移动通信系统以及GPS中的移动通信终端的位置的典型技术，以及因为宽带码分多路访问(WCDMA)的频率特性限制和多路径特性，具有仅几百至几十米的分辨率。

在现有技术中，当如上所述，发生紧急事件时，用户必须直接通过移动通信终端，通知适当当局。然而，在一些紧急件中，诸如房屋倒塌、塌方或绑架，用户不能使用移动终端。另外，当在难听区域，诸如房屋倒塌的情况，因为不能通过石层传送电波，并且分辨率相当低，难以确定用户的位置。

例如，在现有技术中，当受害者离开移动通信服务区，并且在大山中迷路，或当大山灾害或森林火灾发生时，不可能通过传统的方法通知紧急事件当局或确定受害者的精确位置。

发明内容

因此，做出本发明来解决在现有技术中出现的上述问题，以及本发明的目的是提供当紧急事件发生时，通过移动通信终端中的UWB信号，传送/接收紧急营救信号的装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种使用移动通信终端中的超宽频带(UWB)信号的紧急营救请求方法，该紧急营救请求方法包括接收包括用于移动通信终端的紧急营救模式的控制内容的控制消息；根据所接收的控制消息，转变成紧急营救模式；当移动通信终端处于紧急营救模式中时，生成UWB信号；以及传送所生成的UWB信号。

根据本发明的另一方面，提供一种用于使用移动通信终端中的超宽频带(UWB)信号，传送紧急营救请求的方法，该方法包括当移动通信终端处于紧急营救请求模式中时，获得GPS位置信息，生成包括所获得的GPS位置信息和用于该终端的信息的UWB营救信号；以及发送所生成的UWB营救信号。

根据本发明的另一方面，提供一种使用超宽频带(UWB)信号的紧急营救请求装置，该装置包括接收信号强度测量单元，用于定期测量所接收的信号强度指示(RSSI)；基带处理器，用于生成包括具有表示紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于该装置的信息的最终位流；UWB信号输出单元，用于输出通过UWB调制从基带处理器提供的最终位流获得的UWB信号；以及控制器，用于根据来自接收信号强度测量单元的输出值，识别出现紧急事件，为基带处理器提供具有表示紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于该装置的信息，从而控制将从该装置传送的UWB信号。

根据本发明的另一方面，提供一种使用超宽频带(UWB)信号的紧急营救请求装置，该装置包括基带处理器，用于生成包括具有表示紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于该装置的信息的最终位流；UWB信号输出单元，用于输出通过UWB调制从基带处理器提供的最终位流获得的UWB信号；以及控制器，用于接收包括用于紧急营救模式的控制内容的控制消息，分析所接收的控制消息，根据分析结果，生成UWB信号，以及控制将从装置传送的UWB信号。

根据本发明的另一方面，提供一种用于使用超宽频带(UWB)信号，接收紧急营救请求的装置，该装置包括UWB信号接收机，具有用于从预定终端接收UWB信号的四个天线；UWB信号放大器，用于放大从UWB信号接收机输入的信号；交叉关联器，用于交叉关联从UWB信号放大器输入的信号；峰值检测器，用于通过从交叉关联器输出的值，检测峰值以及计算时间差；坐标操作单元，用于通过峰值检测器计算的时间差，计算终端的位置坐标；以及坐标显示单元，用于显示所计算的位置坐标。

附图说明

从下述结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更加显而易见，其中：

图1是示意性地示例说明根据每个频带的频谱的图；

图2是根据本发明的实施例，能请求紧急营救的相应终端的框图；

图3是示意性地示例说明根据本发明的实施例，在紧急营救请求后，搜寻操作过程的流程图；

图4是示例说明根据本发明的实施例，用于将UWB信号从相应的终端传送到搜寻装置的过程的流程图；

图5是示例说明根据本发明的实施例，来自搜寻装置的UWB信号请求过程的流程图；

图6是示例说明根据本发明的实施例，控制消息的格式结构的图；

图7是示例说明根据本发明的实施例，在图6的控制消息的格式中，数据类型的结构例子的图；

图8是示意性地示例说明根据本发明的实施例的搜寻装置的结构的框图；

图9是示例说明根据本发明的实施例，用于显示相应终端的位置的搜寻装置的屏幕的图；以及

图10是示例说明根据本发明的实施例，找出相应终端的位置的方法的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图，描述根据本发明的优选实施例。相同的标记用来表示如在其他图中所示的相同的元件。在本发明的下述描述中，将省略包含在其中的已知功能和结构的详细描述，当它会使本发明的主题反而不清楚时。

在本发明中，当紧急事件，诸如房屋倒塌或塌方发生时，可以经移动通信终端，提供紧急事件发生的位置。为提供这种功能，当发生这种紧急事件时，根据本发明的三个实施例，可以执行营救请求。

在第一实施例中，携带相应终端的受害者按压紧急营救请求键，然后连接到营救中心，以便受害者能通过与管理员通信，将受害者的大致位置通知营救中心。

在第二实施例中，当受害者在山中迷路等等，并不知道他的大概位置时尤其有用，受害者按压紧急营救请求键，并连接到营救中心。同时并自动地发送指示受害者位置的GPS信息。这样，受害者能够通知营救中心受害者的位置。

在第三实施例中，当受害者不能直接向营救中心报告紧急事件时，已经识别出该情形的另一人向营救中心报告紧急事件。用这种方式，营救中心能确定紧急事件发生的大致位置。

当通过上述方法接受营救请求时，营救中心基于GPS位置信息或报告者的陈述，将营救队派遣到确定位置，以及通过根据本发明的搜寻装置，找出相应终端的精确点。

在此，营救队通过搜寻装置，从在确定位置的受害者的相应终端，接收UWB信号，并找到受害者的精确位置。其中，搜寻装置使用UWB方案来克服频率特性的限制和宽带CDMA的多路径特性。

当紧急事件发生时，当受害者按压紧急营救请求键时，可以从相应的终端发送UWB信号。当服务区由于突发灾难改变成难听区，相应终端不能通信时，可以自动发送UWB信号。另外，当从营救中心或从搜寻装置接收控制消息时，可以发送UWB信号。特别地，由于UWB信号具有100m的最大传输距离，营救队能到达紧急事件的大致位置以便使用搜寻装置，找出相应终端的精确位置。

在给出有关本发明的描述前，下文将简单地描述UWB。

UWB方案是通过大于几GHz的宽频带，提供信息的无线通信方案。UWB方案使用几纳秒或几皮秒的非常窄的脉冲，在不受传统通信系统的干扰和影响的噪声的情况下，共享和使用具有非常低的频谱的频率。因此，可以使用UWB方案，而没有频率的限制。

参考图1，如图1所示，当将UWB的频谱分布与窄带方案(30KHz)30和宽带CDMA方案(5MHz)20比较时，人们能看出与其他方案相比，在宽带上，UWB方案(几GHz)10显示出非常低的功率频谱密度。因此，UWB方案由于这种特性，接受多路径环境。此外，由于UWB方案具有高的穿透性，它易于穿过非金属材料的屏障。

当使用这种特性时，即使在视线(LOS)环境以外的室内环境或隐蔽环境中，也可以接收信号。因此，将UWB方案应用于位置识别系统，以便可以获得最高达“厘米”单位的非常高的分辨率。另外，当相应终端的大致位置已知时，可以通过UWB信号，跟踪相应终端的精确位置。特别地，即使诸如由于房屋倒塌或塌方，受害者掩埋的紧急事件，根据本发明，通过UWB信号，也可以找出掩埋受害者的精确点。

本发明提供当发生紧急事件时，能找出相应终端的精确位置的搜寻装置。当根据本发明，从相应终端传送UWB信号时，搜寻方可通过搜寻装置，找出传送UWB信号的精确点。

其中，搜寻装置由所接收的UWB信号，估计发生紧急事件的位置，计算精确位置，以及在搜寻装置的屏幕上显示所计算的位置。其中，当发生紧急事件时，可以将到来时间差(TDOA)方案用作用于找出相应终端的精确位置的方法。

其中，TDOA方案是指用于通过从不同位置传送的信号间的到来时间差，确定位置的方案。具体地，搜寻方能通过该TDOA方案，测量与从两个基站到终端的距离间的差值成比例的电波的到来时间差，以及确定终端位于具有离两个基站的距离的恒定差的位置，即，终端位于采用两个基站作为焦点的双曲线上。类似地，搜寻方能测量从三个或多个基站传送的电波的到来时间差，以及确定终端位于将每个基站用作焦点的双曲线的交点上。

在下文中，将参考图2，描述能请求紧急营救的相应终端的操作。图2是根据本发明的实施例，能请求紧急营救的相应终端的框图。

首先，控制器200控制相应终端100的通用操作，诸如无线通信和数据处理的典型实现。

该控制器200根据本发明的实施例，执行其他操作。首先，当受害者按压用于请求营救的紧急营救请求键时，控制器200控制将形成的到营救中心的通信通路。因此，当终端连接到营救中心时，受害者向管理员说明受害者的大致位置。然后，管理员将营救队派遣到受害者所报告的大致位置以及营救队开始搜寻操作。在下述说明中，根据本发明的实施例，搜寻操作是指营救队寻找从搜寻装置传送UWB信号的相应终端的位置的过程。

另外，根据本发明的另一实施例，当受害者按压紧急营救请求键时，控制器200控制由受害者携带的相应终端以便连接到营救中心以及同时传送用于相应终端的GPS定位信息。另外，第三方可以向营救中心报告紧急事件发生的位置，以便营救队能在紧急事件发生的大致位置执行搜寻操作。

在如上所述的方法中，当受害者按压紧急营救请求键时，控制器200控制相应的终端以便连接到营救中心以及传送UWB信号。对该控制，控制器200传送具有表示紧急营救信号的预定图案的位流，以及用于向基带处理器240公开受害者的身份的信息。

另外，控制器200控制UWB信号以便将在预定时间发送，即，由于发生紧急事件，诸如房屋倒塌，服务区变成难听区的时间点。换句话说，控制器200定期测量所接收的信号强度指示(RSSI)。然后，当相应终端不能通信超过预定时间周期时，控制器200控制UWB信号自动传送。当受害者变得无意识以及不能按压紧急营救请求键时，将允许自动传送UWB信号。

用这种方式，通过第三方的报告，营救队到达紧急事件的大致位置，以及经由搜索装置，接收自动传送的UWB信号，以便营救队能找出紧急事件发生的精确点。如上所述，控制器200确定受害者已经按压紧急营救请求键还是相应的终端突然不能通信超过预定时间周期。作为确定的结果，控制器200控制UWB信号的传输。

显示单元210在控制器200的控制下，输入和显示从键输入单元220输入的键输入数据，或通过图标和字符，显示相应终端100的操作状态和各种信息。另外，当用户设置或操作必要功能，例如用户请求紧急营救时，显示单元210在控制器200的控制下，允许可视地显示紧急营救信号，即UWB信号的传输状态。

键输入单元220具有各种键，包括数字键和向控制器200提供用户输入的键输入数据。即，键输入单元220根据每个键的输入，输出相应的键输入数据。从键输入单元220输出的键输入数据被输入到控制器200。控制器200判断对应于所输入的键输入数据的键输入，然后根据判断结果，执行相应的操作。另外，可以单独地提供根据本发明的实施例的紧急营救请求键，或通过执行其他功能的现有功能键，可以执行其功能。

连接到控制器200的存储器230包括用于存储用于控制相应终端100的操作的多个程序和信息的只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)、语音存储器等等。

另外，射频(RF)组件250通过天线，将RF信号传送到基站/从基站接收RF信号。即，RF组件250将所接收的RF信号转换成中频(IF)信号以及将所转换的信号输出到基带处理器240。相反，RF组件250将从基带处理器240输入的IF信号转换成RF信号以及传送该RF信号。其中，基带处理器240是在控制器200和RF组件250间提供接口的基带模拟ASIC(BAA)。即，基带处理器240将从控制器200施加的基带数字信号转换成模拟IF信号以及将它们施加到RF组件250。与此相反，基带处理器240将从RF组件250施加的模拟IF信号转换成基带数字信号以及将它们施加到控制器200。

特别地，根据本发明的实施例，基带处理器240从控制器200接收位流，其具有表示紧急营救信号的预定图案，以及来自控制器200的用于相应终端的信号。其中，用于相应终端的信息是允许搜寻方公开受害者的身份的信息以及包括相应终端的电话号码等等。另外，基带处理器240生成将通过在IEEE802.15.3标准中公开的介质访问控制(MAC)传送的最终位流，以及将最终位流传送到UWB信号输出单元260。然后，UWB信号输出单元260在控制器200的控制下，UWB调制从基带处理器240提供的位流，以及将所调制的位流传送到搜寻装置。

优选地，控制器200通过接收信号强度测量单元270，测量RSSI以便确定由于紧急事件的难听区的发生。接收信号强度测量单元270定期测量RSSI，将所测量的RSSI与参考RSSI进行比较，以及向控制器200提供比较结果。特别地，当所测量的RSSI显示在预定时间点，与参考RSSI相比，大于预定值的相当大的差别时，可以确定由于紧急事件，服务区已经改变成难听区。否则，当所测量的RSSI小于参考RSSI，表示出现紧急事件时，与上述相同，可以确定紧急状况。

另外，根据本发明的相应终端100进一步包括用于接收从GPS卫星接收的GPS信号的GPS接收机280。当按压营救请求键时，控制器200将由GPS接收机280提供的信号(即GPS位置信息)传送到营救中心以便找出相应终端100的大致位置。

在下文中，将参考图3，描述根据本发明的实施例，在紧急营救请求后的搜寻操作过程。图3是示意性地示例说明在紧急营救请求后的搜寻操作过程的流程图。

如图3所示，搜索操作过程包括在步骤300的紧急营救请求、步骤310的营救中心连接、步骤320的用于相应终端的位置校验步骤，以及通过搜寻装置，步骤330的搜寻操作。

首先，紧急营救请求步骤300是受害者通过按压相应终端的紧急营救请求键请求营救或在意识到出现紧急事件后，第三方请求营救的步骤。其中，当受害者按压紧急营救请求键时，通过典型的移动通信网，在营救中心接受报告以及生成UWB信号。即，当按压紧急营救请求键时生成UWB信号。另外，当相应终端位于难听区达预定时间周期时，可以自动生成UWB信号。

接着，营救中心连接步骤310是在直接按压紧急营救请求后，受害者与营救中心的管理员通信以及描述受害者的位置，或在第三方直接拨打营救中心，第三方描述紧急事件发生的位置的情况下的步骤。

然后，用于相应终端的位置校验步骤320是营救中心通过由受害者或第三方报告的内容，或在营救中心中接收的GPS位置信息，确定相应终端的大致位置的步骤。

最后，搜寻操作步骤330是接收报告的营救队到达确定位置，接收从受害者的相应终端传送的UWB信号，通过UWB信号，找出相应终端所处的精确位置，然后执行营救操作的步骤。

如上所述，营救中心通过GPS信息或紧急事件的报告者的信息，确定相应终端的大致位置，然后将营救队派遣到该位置。然后，营救队能通过搜寻装置接收的UWB信号，找出紧急事件的精确位置。

在下文的描述中，为接收具有最大100m的传输距离的UWB信号，以及执行位置跟踪，优选地，营救队在紧急事件发生的大致位置处，开始搜寻操作。

当受害者通过直接按压紧急营救请求键，请求营救时，传送UWB信号。然而，可以当紧急事件，诸如房屋倒塌或塌方时，受害者变得无意识以及不能按压紧急营救请求键。在下文中，将参考图4，描述受害者不能通过直接按压紧急营救请求键，请求营救的情形，图4是示例说明根据本发明的实施例，将UWB信号从相应的终端传送到搜寻装置的过程的流程图。

首先，在步骤400，相应终端100通过接收信号强度测量单元270，定期测量RSSI。然后，在步骤410，相应终端100确定相应终端100是否能与其他终端通信。

用于确定相应终端100是否能与其他终端通信的标准如下。在第一标准中，相应终端100定期测量RSSI以及确定所测量的RSSI是否小于表示出现紧急事件的参考RSSI。作为确定结果，当所测量的RSSI小于参考RSSI时，相应终端100转变成紧急营救模式。在第二标准中，当所测量的RSSI具有离参考RSSI大的差值时，相应终端100转变成紧急营救模式。其中，可以通过与运营商，或移动通信业务供应商协商，预先确定参考RSSI。

作为确定结果，当测量到表示由于紧急事件，相应终端100不能与其他终端通信的RSSI时，在步骤420，相应终端100生成和传送UWB信号。然后，在步骤440，搜寻装置110检测UWB信号以及通过跟踪移动终端100的位置，跟踪受害者的精确位置。

例如，即使由于紧急事件，诸如塌方，受害者变得无意识，相应终端能通过RSSI的定期测量，确定它突然不能与其他终端通信。因此，搜寻装置接收自动传送的UWB信号，计算精确点，以及在屏幕上显示所计算的点，从而允许营救队找出受害者的位置。

在本发明的另外的实施例中，当受害者由于紧急事件，不能向营救中心发送紧急营救请求信号时，营救中心或搜寻装置能远程传送允许从相应终端传送UWB信号的控制消息。

在下文中，将参考图5至7，描述用于允许将UWB信号从搜寻装置传送到相应的终端的控制消息的传送过程。图5是示例说明搜寻装置的UWB信号请求过程的流程图，图6是示例说明控制消息的格式结构的图，以及图7是示例说明以图6的控制消息的格式的数据类型的结构例子的图。

首先，当接受通知出现紧急事件的报告时，营救中心记录用于相应终端的信息以便紧急跟踪。其中，报告是用于请求用于位于紧急事件发生的地方的相应终端的紧急跟踪的报告。通过携带相应终端的受害者、想找到受害者的家人，或紧急事件发生的地方附近的人的营救请求，可以生成报告。另外，用于相应终端的信息包括相应终端的电话号码和大致位置信息。因此，营救中心能将营救队派遣到紧急事件发生的大致位置。

营救队通过搜寻装置，接收UWB信号以便找到受害者的精确位置。搜寻装置包括用于控制从相应终端传送的UWB信号的功能。另外，当营救中心接受报告时，营救中心也可以控制UWB信号。这种控制通过将预定控制消息传送到相应终端来实现。

在下文中，将参考图5，描述搜寻装置控制从相应终端传送的UWB信号的过程。

首先，在营救队到达紧急事件发生的大致位置后，营救队通过搜寻装置110，向相应终端100传送控制消息。

具体地，在步骤500，搜寻装置110确定是否从营救队接收用于执行紧急跟踪的键输入。当从营救队接收用于执行紧急跟踪的键输入时，在步骤510，搜寻装置110生成为包括用于相应终端100的紧急营救模式的控制内容的控制消息的紧急跟踪请求消息。然后，在步骤520，将所生成的紧急跟踪请求消息传送到相应终端100。

当从搜寻装置110接收紧急跟踪请求消息时，相应终端100转变成紧急营救模式。然后，在步骤530，相应终端100分析紧急跟踪请求消息并根据分析结果，生成UWB信号。如上所述，生成UWB信号的过程发生。在步骤540，相应终端100将所生成的UWB信号传送到搜寻装置110。因此，在步骤550，搜寻装置110开始跟踪相应终端100的精确位置。其中，根据本发明的实施例，通过算法，执行精确位置的跟踪。

在给出有关该搜寻装置的详细描述前，将描述上述紧急跟踪请求消息。

紧急跟踪请求消息是控制消息，其包括用于相应终端100的紧急营救模式的控制内容以及控制从相应终端100传送的UWB信号。紧急跟踪请求消息可以通过短消息服务(SMS)传送。为将紧急跟踪请求消息从营救中心或搜寻装置110传送到相应终端100，在营救中心或搜索装置110和相应终端100间，预先确定表示紧急跟踪请求消息是允许传送UWB信号的消息的消息格式。

紧急跟踪请求消息具有如图6所示的典型短消息格式。短消息的一帧包括用于识别消息的消息ID字段、表示短消息的优先级的优先级字段、保密字段、用户数据字段和传送/接收短消息所需的各种字段。其中，用户数据字段是表示在通常短消息中，从呼叫者传送到接收者的实际数据的字段。在用户数据字段中，预定高位字节用于表示紧急跟踪请求消息是允许传送UWB信号的消息。

特别地，“USER DATA”字段的“DATA TYPE”字段指定数据类型和表示传输数据的类型，如图7所示。参考图7，“DATA TYPE”字段包括根据传输数据类型的特定码。从这些码中，在为未来使用预留的、具有十六进制值21-6F、A0-BF和E0-FF的数字部分，定义表示紧急跟踪请求消息的数据。因此，当在“USER DATA”字段的第一字节中记录上述十六进制值时，能理解到在“DATA TYPE”字段中记录的数据是紧急跟踪请求消息。

详细地，在SMS标准的3GPP TS 23.040中，当TP用户数据头标识符(TP-UDHI)具有值1时，在用户字段中定义存在传输层协议使用数据头(TP-UDH)，以及通过使用TP-UDH，将特定属性分配到短消息的用户数据。特别地，在3GPP TS 23.040中定义的TP-UDH的结构包括信息元标识符(IEI)和信息元数据(IED)。

根据本发明的实施例，在为未来使用而预留的数字部分中，定义用于UWB的新IEI。因此，搜索装置允许相应终端确定相应的IEI是否包括在所接收的紧急跟踪请求消息的头部中。当相应的IEI包括在头部中时，搜寻装置被迫操作相应的终端意识到所接收的消息是紧急跟踪请求消息以及传送UWB信号的功能。

在由本发明的实施例提出的TP-UDH的一个例子中，定义“TP-UDHI＝1”，以及在SMS用户数据头中，定义“UDHL＝3”、“IEI＝0x40”和“IEDL＝1”和“IED＝0x32”。这表示要求Tx输出值具有-50dBm的值。其中，IEI表示“UWB请求的传输功率”以及IED表示“所请求的传输功率(-dBm)”。如上所述，可以通过SMS，控制UWB信号的传输。因此，当在搜寻装置中接收的UWB信号弱时，营救队能通过逐步增加搜寻装置的输出功率，执行搜寻操作。

紧急跟踪请求消息包括表示紧急跟踪请求消息是用于控制将从相应终端100传送的UWB信号的控制消息的预定代码。另外，紧急跟踪请求消息包括用于控制输出UWB信号的输出值的预定代码值。因此，相应终端100可以根据用于控制输出UWB信号的输出值的预定代码值，确定UWB信号的输出值。

在下文中，将描述根据本发明的实施例，用于在已经从相应终端手动或自动传送UWB信号后，通过搜寻装置，计算相应终端的精确点，寻找受害者的过程。

搜寻装置表示用于搜寻传送UWB信号的相应终端的位置并具有如图8所示的结构的装置，图8是示意性表示搜寻装置的结构的框图。

如图8所示，搜寻装置包括具有用于接收UWB信号的四个天线的UWB信号接收机800、用于放大所接收的UWB信号的UWB信号放大器810、用于交叉关联所接收的信号的交叉关联器820、峰值检测器830、坐标操作单元840和坐标显示单元850。峰值检测器830检测从交互关联器820输出的峰值，以及计算彼此相关的两个接收信号间的时间差。坐标操作单元840通过由峰值检测器830计算的时间差，计算受害者的位置坐标。坐标显示单元850显示最终位置坐标。

其中，搜寻装置的屏幕，即，坐标显示单元850显示基于如图9所描述的搜寻装置的搜寻装置和相应终端100间的距离以及方向。图9是示例说明根据本发明的实施例，用于显示相应终端100的位置的搜寻装置的屏幕的图。换句话说，在图9中，通过数字710，在坐标显示单元850上显示相应终端100和搜寻装置间的相对距离。另外，通过在相应终端100的方向中指向的针700，在坐标显示单元850上显示相对于搜寻装置的相应终端100的方向。

搜寻装置将TDOA方案用作用于接收UWB信号，以及计算相应终端的位置的定位方法。在现有技术中，由于基站的坐标(即电波的检测位置)具有随机位置，有必要解非线性方程式来计算两个双曲线的相交的坐标。为此，有必要使用由Taylor系列、Chan和Ho提出的方法。然而，在这些方法中，它们的算法难解以及计算复杂。因此，需要简化的算法。

在下文中，将描述根据本发明的实施例，有关用于跟踪相应终端的方法的算法。

为易于获得两个双曲线的交点，如图10所示，严格地放置天线。即，将四个天线确定为放在位置L、R、F和B。另外，以四个天线形成具有长度为2L和2K的对角线的菱形，以及每个天线的坐标相对于原点，为R(K，0)，L(-K，0)，F(0，L)和B(0，-L)的方式，放置四个天线。

其中，具有位于天线R和L上的焦点以及包括具有从每个点到两个焦点的距离间的恒差2α的点的双曲线用下述方程式(1)表示。另外，具有位于天线F和B上的焦点以及包括具有从每个点至两个焦点的距离间的恒差2β的点的双曲线用下述方程式(2)表示。

$\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1,K^2=a^2+b^2,\left|\mathrm{\Δ}\right|=2a,K>a>0....................\left(1\right)$

$\frac{x^2}{{\mathrm{\α}}^2}-\frac{y^2}{{\mathrm{\β}}^2}=1,L^2={\mathrm{\α}}^2+{\mathrm{\β}}^2,\left|\mathrm{\δ}\right|=2\mathrm{\β},L>\mathrm{\β}>0.................\left(2\right)$

然后，通过方程式(1)和(2)获得的双曲线具有四个交点。通过方程式(3)，可以获得四个交点。

$x=\±\mathrm{a\α}\sqrt{\frac{(b^2+{\mathrm{\β}}^2)}{({\mathrm{\α}}^2{b}^2-{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\β}}^2)}},y=\±\mathrm{b\β}\sqrt{\frac{(a^2+{\mathrm{\α}}^2)}{({\mathrm{\α}}^2{b}^2-{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\β}}^2)}}...............\left(3\right)$

在方程式(1)中，Δ具有值T_L-T_R以及Δ值表示从信号到达天线L的时间T_L减去信号到达天线R的时间T_R获得的值。在方程式2中，δ具有值T_B-T_F以及δ表示通过信号到达天线B的时间T_B减去信号到达天线F的时间T_F获得的值。

然后，当通过方程式(3)获得四个交点时，可以确定方向，即，相应终端实际所处的象限。其中，相应终端所处的象限由表1中所示的伪代码来确定。表1表示用于选择相应终端所处的象限的伪代码。

表1

如果Δ＞0和δ＞0

那么

存在于第一象限中

否则  如果Δ＜0和δ＞0

那么

存在于第二象限中

否则  如果Δ＜0和δ＜0

那么

存在于第三象限中

否则  如果Δ＞0和δ＜0

那么

存在于第四象限中

结束

当通过搜索装置的UWB信号接收机800输入UWB信号时，通过连接到UWB信号接收机800的UWB信号放大器810，放大所输入的UWB信号。作为放大结果，输入信号r₁(t)，r₂(t)，r₃(t)和r₄(t)。然后，通过交叉关联器820，交叉关联信号r₁(t)，r₂(t)，r₃(t)和r₄(t)，并输出到峰值检测器830。然后，峰值检测器830计算信号r₁(t)和r₂(t)以及信号r₃(t)和r₄(t)的到来时间差(即|Δ|和|δ|)。接着，坐标操作单元840从峰值检测器830接收|Δ|和|δ|，以及通过方程式(3)和表1中的逻辑，计算相应终端100的正交坐标。换句话说，坐标操作单元840通过TDOA方案，由从峰值检测器830输入的到来时间差，计算相应坐标100的正交坐标。

通过上述方法计算的相应终端100的正交坐标用方程式(4)表示。方程式(4)中的R表示离天线的中心点的距离。另外，用于相应终端100的极坐标通过方程式(5)计算并用将天线L连接到天线R的直线以及天线L和天线R间的角度θ来表示。因此，通过上述方法计算的距离R和角度θ通过如图9所示的距离710和箭头的方向700，在坐标显示单元850上显示。下述方程式(4)和(5)是用于表示作为离原点的相对距离和方向的搜寻装置和相应终端间的距离和方向的方程式。

$R=\sqrt{x^2+}{y}^2............................................................\left(4\right)$

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{y}{x}\right)............................................................\left(5\right)$

根据上述本发明，与用于跟踪相应终端的方法有关，通过为简单标准的方程式的算法，可以容易找出传送UWB信号的相应终端的位置。另外，通过小的搜寻装置，代替基站来执行位置跟踪，以便营救队能通过搜寻装置执行营救操作。因此，可以更快速和有效地执行营救操作。即，当本发明与示例说明相对宏观的位置的GPS互补使用时，可以快速找出相应终端的精确位置。

此外，根据本发明，微型化UWB接收机以及交叉关联器中的时间分辨率由于MEMS技术的发展而增加，以便能将搜寻装置安装在移动通信终端上。因此，本发明不仅能用在营救操作中，而且能各种基于位置的服务中，诸如搜寻失踪小孩以及搜寻停车场中的车。

尽管为示例目的，已经描述了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到在不背离如在附加权利要求书中公开的范围和精神，包括其等效的全部范围的情况下，各种改进、增加和取代是可能的。

Claims (14)

1. 一种使用移动通信终端中的超宽频带信号的紧急营救请求方法，所述方法包括步骤：

接收包括用于所述移动通信终端的紧急营救模式的控制内容的控制消息；

根据所接收的控制消息，转变成紧急营救模式；

当所述移动通信终端处于所述紧急营救模式中时，生成超宽频带信号；以及

广播所生成的超宽频带信号，

其中，所述控制消息包括表示所述控制消息是用于控制所述超宽频带信号的消息的预定代码，和用于控制输出所述超宽频带信号的输出值的预定代码值，并且

生成超宽频带信号的步骤包括步骤：

生成包括具有表示紧急营救信号的预定图案的位流和用于所述移动通信终端的信息的最终位流；以及

超宽频带调制所述最终位流。

2. 一种用于使用移动通信终端中的超宽频带信号，传送紧急营救请求的方法，所述方法包括步骤：

当所述移动通信终端处于紧急营救请求模式中时，计算所述移动通信终端的GPS位置信息并生成超宽频带信号以计算所述移动通信终端的精确点；

将所计算的位置信息传送到营救中心；以及

广播所生成的超宽频带信号至搜索装置。

3. 如权利要求2所述的方法，其中，当从用户接收对应于紧急营救请求的键输入时，执行所述紧急营救请求模式。

4. 如权利要求2所述的方法，进一步包括：

定期地测量所接收的信号强度指示和确定所测量的接收信号强度指示是否小于参考接收信号强度指示；以及

当所测量的接收信号强度指示小于所述参考接收信号强度指示时，转变到所述紧急营救请求模式。

5. 如权利要求2所述的方法，其中，通过生成包括具有表示紧急营救信号的预定图案的位流和用于所述移动通信终端的信息的最终位流，以及超宽频带调制所生成的最终位流，生成所述超宽频带信号。

6. 一种使用超宽频带超宽频带信号的紧急营救请求装置，所述装置包括：

接收信号强度测量单元，用于定期测量所接收的信号强度指示；

基带处理器，用于生成包括具有表示紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于所述装置的信息的最终位流；

超宽频带信号输出单元，用于输出通过超宽频带调制从所述基带处理器提供的所述最终位流获得的所述超宽频带信号；以及

控制器，用于根据来自所述接收信号强度测量单元的输出值，识别出现紧急事件，为所述基带处理器提供具有表示所述紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于所述装置的信息，从而控制将从所述装置传送的超宽频带信号，其中

所述超宽频带信号输出单元连接至所述基带处理器，并且所述接收信号强度测量单元和所述基带处理器分别连接至所述控制器。

7. 如权利要求6所述的装置，进一步包括：

键输入单元，包括对应于紧急营救请求的键，用于当用户按压对应于所述紧急营救请求的键时，输出相应键输入数据；

显示单元，用于显示根据所述紧急营救请求，正输出紧急营救请求信号；以及

GPS接收机，用于接收表示用于所述装置的位置信息的GPS信号。

8. 一种使用超宽频带超宽频带信号的紧急营救请求装置，所述装置包括：

基带处理器，用于生成包括具有表示紧急营救请求信号的预定图案的位流和用于所述装置的信息的最终位流；

超宽频带信号输出单元，用于输出通过超宽频带调制从所述基带处理器提供的所述最终位流获得的所述超宽频带信号；以及

控制器，用于接收包括用于紧急营救模式的控制内容的控制消息，分析所接收的控制消息，根据分析结果，生成所述超宽频带信号，以及控制将从所述装置传送的超宽频带信号。

9. 如权利要求8所述的装置，其中，所述控制消息包括表示所述控制消息是用于控制将从所述装置传送的所述超宽频带信号的消息的预定代码和用于控制输出所述超宽频带信号的输出值的预定代码值。

10. 如权利要求9所述的装置，其中，所述控制器根据用于控制输出所述超宽频带信号的输出值的控制消息的预定代码值，确定所生成的超宽频带信号的输出值。

11. 一种用于使用超宽频带超宽频带信号，接收紧急营救请求的装置，所述装置包括：

超宽频带信号接收机，具有用于从预定终端接收超宽频带信号的四个天线；

超宽频带信号放大器，用于放大从所述超宽频带信号接收机输入的信号；

交叉关联器，用于交叉关联从所述超宽频带信号放大器输入的信号；

峰值检测器，用于通过从所述交叉关联器输出的值检测峰值以及计算彼此相关的两个接收信号间的时间差；

坐标操作单元，用于通过所述峰值检测器计算的时间差，计算所述终端的位置坐标；以及

坐标显示单元，用于显示所计算的位置坐标。

12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述峰值检测器计算用于从所述交叉关联器输入的交叉关联信号的到来时间差。

13. 如权利要求11所述的装置，其中，所述坐标操作单元通过到来时间差方案，由从所述峰值检测器输入的到来时间差，计算所述终端的正交坐标。

14. 如权利要求11所述的装置，其中，所述坐标显示单元显示到所述终端的位置的方向和距离。

Images