CN102547562B - 一种基于功率控制的分层探测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于功率控制的分层探测方法及装置，属于基于功率控制的分层探测方法及装置领域。所述方法包括：基站以功率P_i发送消息，诱发收到消息的终端发起登记接入；当在单位时长T内发起登记接入的终端数量M小于预先设定的阈值N，根据所述M和N的差值，确定功率P_i+1；判断所述功率P_i+1是否大于等于预先设定的最大功率P_max，如果是，所述基站以功率P_max发送消息；如果否，所述基站以功率P_i+1发送消息。本发明通过基站逐步提高发射功率，诱导终端分层发起登记接入，最终完成对所有终端的登记搜救工作，能够有效的避免大量终端同时发起登记接入造成的终端接入碰撞率高的问题，使多个终端分层逐步完成登记接入，从而提高搜救效率。

Description

一种基于功率控制的分层探测方法及装置

技术领域

本发明涉及灾后搜救生命探测技术领域，特别涉及一种基于功率控制的分层探测方法及装置。

背景技术

自然灾害具有瞬间发生、破坏剧烈、监测预报困难、社会影响深远等特点，例如，破坏性强烈的地震、山体滑坡等灾害，给国家经济建设和人民生命财产安全造成巨大的危害和损失。国内外无数次的自然灾害事例证明，灾后紧急救援技术水平对于减轻灾害损失具有极其重要的意义。

我国目前在灾害紧急救援技术方面还十分薄弱，主要依靠人力、搜救犬以及生命探测仪进行生命探测，以寻找幸存者。人力和搜救犬探测效率比较低下，且受周边环境影响严重。现有生命探测仪均存在着受现场环境影响较大、搜索空间范围小、搜索速度慢、缺乏快速定位能力等缺点，远远满足不了灾后废墟埋压被困人员大范围快速搜救的需求。

为了解决现有技术中生命探测仪受到环境影响严重，导致搜救效率低下的问题，一种基于手机的灾后生命探测方法和系统被提出。如图1所示，这种系统由手机(移动终端)和若干生命探测仪(基站)组成。发生灾情后，由生命探测仪(基站)发送消息诱发被困人员手机(移动终端)进行登记接入，搜索生命探测仪发出的信号建立紧急链路链接。生命探测仪根据求救信号，确定移动终端并进行定位操作，最终确定被困人员的位置，进行有效的施救。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的基于诱发手机注册的灾后生命探测与定位系统，生命探测仪(基站)原有功率控制不能满足大量手机同时发起接入的特殊环境，将大大提高的手机接入碰撞率，导致手机终端的接入消息碰撞率高，严重影响搜救效率。

发明内容

为了解决现有技术中大量终端发起接入，导致接入消息碰撞率高，影响搜救效率的问题，本发明实施例提供了一种基于功率控制的分层探测方法及装置。所述技术方案如下：

一种基于功率控制的分层探测方法，所述方法包括：

基站以功率P_i发送消息，诱发收到消息的终端发起登记接入；

当在单位时长T内发起登记接入的终端数量M小于预先设定的阈值N，根据所述M和N的差值，确定功率P_i+1；

判断所述功率P_i+1是否大于等于预先设定的最大功率P_max，如果是，所述基站以功率P_max发送消息；如果否，所述基站以功率P_i+1发送消息。

所述终端在发起登记接入后，再次接收到所述基站发送的消息后，不再发起登记接入。

所述终端收到所述基站发送的消息，根据所述消息发起登记接入，所述基站获取所述终端的位置与用户信息，并通知所述终端不再发起登记接入。

所述根据所述M和N的差值，确定功率P_i+1，包括：

计算所述M与预先设定的阈值N的差值ΔN，根据公式P_i+1＝P_i+(ΔN+S-1)×PI+IP计算P_i+1；其中，S为登记请求消息最多的序号，PI为相邻两次登记请求消息的功率增量，IP为登记请求消息的初始功率。

所述基站在导频信道、同步信道以及寻呼信道发送所述消息。

一种基于功率控制的分层探测装置，该装置包括发送接收单元、功率控制单元和存储计数单元，其中，

所述发送接收单元，用于根据所述功率控制单元提供的发射功率发送消息；接收终端发起的登记接入，并将终端信息发送所述存储计数单元；

所述功率控制单元，用于根据所述存储计数单元提供的信息，计算所述发射功率并提供给所述发送接收单元；

所述存储计数单元，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M，将终端数量M与设定的阈值N一同发送给所述功率控制单元。

所述功率控制单元进一步包括计算子单元和发送子单元，其中，

所述计算子单元，用于根据所述存储计数单元提供的信息计算所述发射功率；

所述发送子单元，用于将所述发射功率发送给所述发送接收子单元。

所述功率控制单元进一步包括最大功率控制子单元，用于调整和设定最大发射功率。

所述存储计数单元进一步包括计数子单元和阈值子单元，其中，

所述计数子单元，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M；

所述阈值子单元，用于调整和设定所述阈值N。

所述存储计数单元进一步包括存储子单元，用于存储所述终端的位置与用户信息。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过利用终端前向链路衰减的大小对被埋终端进行分层处理，基站先以较小的功率发射消息，接收到基站发射消息的终端登记接入，基站进行登记后逐步提高发射功率，从而使更多的终端可以接收到信号，这样诱导终端分层发起登记接入，最终完成对所有终端的登记搜救工作。本发明实施例提供的方案，能够有效的避免大量终端同时发起登记接入造成的终端接入碰撞率高的问题，使多个终端分层逐步完成登记接入，从而提高搜救效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是现有技术中基于手机的灾后生命探测系统示意图；

图2是本发明实施例工作原理示意图；

图3是本发明实施例1提供的基于功率控制的分层探测方法原理流程图；

图4是本发明实施例3提供的基于功率控制的分层探测装置结构示意图；

图5是本发明实施例4提供的基于功率控制的分层探测装置中功率控制单元22结构示意图；

图6是本发明实施例5提供的基于功率控制的分层探测装置中存储计数单元23结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

当地震等自然灾害发生后，大型建筑倒塌的废墟中会有大量的人员被困或者被埋，这些被埋人员手机分布位置不确定，也不均衡，并且数量很大，而用于生命探测的探测基站(生命探测仪)同一时间处理能力是有限的。在生命探测的过程中，需要手机(终端)发起登记接入以确定终端的位置，若大量终端同时发起登记接入，不仅消息碰撞率高，探测基站也会由于需处理的位置和用户信息过多而丢失一些手机的登记信息。为了能顺利完成对所有人员的搜救，除了探测基站的信号需要具备很强的穿透能力外，还需要解决大量手机终端同时发起登记接入带来的问题。在基于诱发手机终端登记接入的灾后生命探测与定位系统中，待定位手机终端只有在接收到前向链路信号的强度达到正确解码要求时，才会被诱发发起登记接入。因而，本发明实施例的控制方法其原理在于利用前向链路衰减的大小对被埋手机终端进行分层处理。基站先以较小功率发送信息，仅使表层(被埋比较浅)终端可以收到信息，从而成功发起求救信号，进行登记接入。之后按一定算法逐渐抬升发射功率，发射功率的加大，可以使内层(被埋较深)的终端接收到该信息，从而发起登记接入，基站可以逐步的获取所有终端的信息，最终完成对所有终端的搜救工作。这样，就将被埋的终端根据被埋的深度分层登记接入，同一时间发起登记接入的终端数量大大减少，避免了接入消息碰撞的问题。具体的工作示意如图2所示。

本发明实施例是基于一种基于手机的灾后生命探测方法和系统的，本发明实施例中的探测基站可以是基于手机的生命探测方法中的生命探测仪，也可以是具有相应功能的其它信号发生装置。本发明实施例中的终端，可以是现有常用的手机(终端)，也可以是基于手机的生命探测方法中专门定制的专用手机终端，只要其具有现有手机相应的通信功能即可。

实施例1

如图3所示，本发明实施例1提供一种基于功率控制的分层探测方法，具体如下：

步骤11，基站以功率P_i发送消息，诱发收到消息的终端发起登记接入。

本实施例中，基站首先以设定的最小功率发送消息。这个最小功率可以通过预先设定，或者根据现场实际的状况进行设定。本实施例中用P_i表示本次发送消息所需要的功率，用P_i+1表示下次发送消息所需要的功率。

这里，基站发送的消息可以是通知终端进行登记接入的相关消息，也可以是其它任何可以诱使终端发起登记接入的消息。一般的，基站发送的消息通过导频信道、同步信道以及寻呼信道等控制信道来进行。

步骤12，当在单位时长T内发起登记接入的终端数量M小于预先设定的阈值N，根据M和N的差值，确定功率P_i+1。

基站在发送消息后，需要等待接收到消息的终端发起登记接入。当在预设的一个单位时长T内基站接收到的发起登记接入的终端数量M小于预先设定的一个与之N时，我们认为此时发起登记接入的终端数量偏小，需要调整基站的发射功率，再次发送消息。

这里，单位时长T可以根据需要设定，也可以参照欲探测区域的实际状况来具体设定，并可以进行调整。

接收到基站发送信息的终端，会发起登记接入的过程。这个过程中，终端会主动联系基站，并将自身的位置与用户信息以及其它相关信息发送基站。基站接收到后进行存储。基站记录接收到的登记接入的终端数量M，并与预先设定的阈值N进行比较。这里的阈值N是根据欲探测区域的实际状况设定的，需要充分考虑实际区域中可能被埋的终端数量和被埋深度来完成设定，并可以进行调整。

如果M＜N，那么说明本次探测得到的终端数量小于预期，需要增大基站的发射功率。当然，如果M＞N，说明探测得到的终端数量大于预期，在充分考虑到终端数量庞大引起的信号碰撞问题后，也可以减小基站的发射功率，重新开始探测过程。

对于下次以多大的功率P_i+1来发送消息，需要通过M与N的差值，结合其它因素来计算。具体的计算过程如下：

终端接收到探测基站信号被诱发登记接入，发送的登记请求消息Registration Msg以随机接入的形式在反向接入信道上发送。当终端发出的登记请求消息在TA+RT(其中TA为基站应答时长，RT为登记请求消息序列补偿)时间内未收到基站接入指示消息Bs Ack Order，则将登记请求消息功率提高PI(相邻接入探针功率增量)后再次发送，直到发出NUM_STEP(最大接入登记请求消息数)个登记请求消息或接收到基站接入指示消息Bs Ack Order为止。因此终端完成登记接入，最好的情况下，需要时长为T_best＝t(t为登记消息发出到接收基站接入指示消息所需时间)完成接入登记，最坏的情况下，需要时长为T_worst＝t+(NUM_STEP+1)×(TA+RT)。

设定本发明实施例提供的搜救系统要求探测终端速度为N_min部/分钟，则该系统选取每T_worst为一个单位时间(每层终端的探测时间)。计算每T_worst探测到的终端数M与要求的N_o＝N_min×T_worst部的差值ΔN。统计每T_worst内接收到M个终端登记请求消息的序号，设序号为S的登记请求消息为最多，则进行如下公式的运算得到下一层的基站发射功率：

P_i+1＝P_i+(ΔN+S-1)×PI+IP

其中，P_i+1为下次发射功率，P_i为本次发射功率，PI为相邻两次登记请求消息的功率增量，IP为登记请求消息的初始功率。

步骤13，判断功率P_i+1是否大于等于预先设定的最大功率P_max，如果是，基站以功率P_max发送消息；如果否，基站以功率P_i+1发送消息。

这里，需要判断功率P_i+1与一个预先设定的最大功率P_max的大小，如果P_i+1＞＝P_max了，那受限于基站的最大发射功率，只能以功率P_max来发送消息。如果功率P_i+1＜P_max，那么就仍然以功率P_i+1发送消息。

本发明实施例中，实际上是一个循环的过程。基站先以较小的功率发送信号，然后接收终端的登记接入。记录一定时长内终端登记接入的数量，如果小于阈值，就需要增大发射功率继续发送。这个过程中，还需要判断增大后的功率是否大于基站的最大功率，如果小于最大功率就以该功率发送消息。然后继续接收终端的登记接入，判断一定时长内终端登记接入的数量。以此类推，循环的过程，最终完成用最大功率来发送消息。此时已经是基站的功率极限，因而不可能再次加大功率，所以，到此探测过程结束。

较佳地，终端在接收到基站发送的消息，发起登记接入后，如果再次接收到基站发送的消息，则不再进行登记接入。以此来消除已经登记过的终端再次登记引起的问题。当然，基站获取终端的位置与用户信息后，也可以发送相关的消息，通知终端不再发起登记接入。

实施例2

本发明实施例2中，主基站在T_i时刻以固定功率P_i在导频信道、同步信道以及寻呼信道发送相关消息，诱发被埋手机发起登记接入。后台根据登记消息获取被埋手位置信息及用户信息。判断单位时间发起登记手机数是否低于预定值，如果是，根据完成该层所有被埋手机登记信息，确定下一层手机登记时的基站发射功率P_i+1。继续判断P_i+1≥P_max，如果是，基站发射功率保持P_max，直到所有层级的被埋手机完成登记；如果否，返回第一个步骤，将此时的P_i+1作为新的P_i，继续在导频信道、同步信道以及寻呼信道发送相关消息。如此循环，直到P_i+1≥P_max，基站发射功率保持P_max，直到所有层级的被埋手机完成登记。

实施例3

如图4所示，本发明实施例3提供一种基于功率控制的分层探测装置，该装置包括发送接收单元21、功率控制单元22和存储计数单元23，具体如下：

发送接收单元21，用于根据功率控制单元22提供的发射功率发送消息；接收终端发起的登记接入，并将终端信息发送存储计数单元23。

这里的发送接收单元21实际上是一个用以发送信息和接收信息的模块，功率控制单元22提供发送接收单元21提供的功率进行信息的发送，然后发送接收单元21需要接收终端发起的登记接入，将接收到的终端的信息发送给存储计数单元23。

功率控制单元22，用于根据存储计数单元23提供的信息，计算发射功率并提供给发送接收单元21。

功率控制单元22主要实现功率控制的功能，计算本次发送消息需要的功率，并提供给发送接收单元21进行发送；同时，还需要存储和控制基站的最大发射功率。当基站发送消息的时候，功率控制单元22首先提供一个最小的发射功率给发送接收单元21，然后根据存储单元23提供的相关信息，计算得到下一次发送消息需要的功率大小，并提供给发送接收单元21。

存储计数单元23，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M，将终端数量M与设定的阈值N一同发送给功率控制单元22。

存储计数单元23从发送接收单元21处接收终端的相关信息，并存储。根据这些终端的信息，计算得到在设定的时长内发起登记接入的终端的数量M，并将M与预先设定的阈值N一同发送给功率控制单元22。功率控制单元22还用于比较M与N的大小，据此确定发射功率。

实施例4

如图5所示，本发明实施例提供的功率控制单元22进一步包括计算子单元221和发送子单元222，具体如下：

计算子单元221，用于根据存储计数单元23提供的信息计算发射功率；

发送子单元222，用于将发射功率发送给发送接收子单元221。

存储计数单元23计算得到在设定的时长内发起登记接入的终端的数量M，并将M与预先设定的阈值N一同发送给计算子单元221。计算子单元221比较M与N的大小，据此确定发射功率。

特别的，上述的功率控制单元22还包括最大功率控制子单元223，用于调整和设定最大发射功率。

实施例5

如图6所示，本发明实施例提供的存储计数单元23进一步包括计数子单元231和阈值子单元232，具体如下：

计数子单元231，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M。

计数子单元231从发送接收单元21处接收终端的相关信息。根据这些终端的信息，计算得到在设定的时长内发起登记接入的终端的数量M。

阈值子单元232，用于调整和设定阈值N。

特别的，上述的存储计数单元23进一步包括存储子单元233，用于存储终端的位置与用户信息。

综上，本发明的各个实施例中，通过利用终端前向链路衰减的大小对被埋终端进行分层处理，基站先以较小的功率发射消息，接收到基站发射消息的终端登记接入，基站进行登记后逐步提高发射功率，从而使更多的终端可以接收到信号，这样诱导终端分层发起登记接入，最终完成对所有终端的登记搜救工作。本发明实施例提供的方案，能够有效的避免大量终端同时发起登记接入造成的终端接入碰撞率高的问题，使多个终端分层逐步完成登记接入，从而提高搜救效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种基于功率控制的分层探测方法，其特征在于，所述方法包括：

基站以功率P_i发送消息，诱发收到消息的终端发起登记接入；

当在单位时长T内发起登记接入的终端数量M小于预先设定的阈值N，根据所述M和N的差值，确定功率P_i+1；

判断所述功率P_i+1是否大于等于预先设定的最大功率P_max，如果是，所述基站以功率P_max发送消息；如果否，所述基站以功率P_i+1发送消息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端在发起登记接入后，再次接收到所述基站发送的消息后，不再发起登记接入。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述终端收到所述基站发送的消息，根据所述消息发起登记接入，所述基站获取所述终端的位置与用户信息，并通知所述终端不再发起登记接入。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在导频信道、同步信道以及寻呼信道发送所述消息。

5.一种基于功率控制的分层探测装置，其特征在于，该装置包括发送接收单元、功率控制单元和存储计数单元，其中，

所述发送接收单元，用于根据所述功率控制单元提供的发射功率发送消息；接收终端发起的登记接入，并将终端信息发送所述存储计数单元；

所述功率控制单元，用于根据所述存储计数单元提供的信息，计算所述发射功率并提供给所述发送接收单元；

所述存储计数单元，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M，将终端数量M与设定的阈值N一同发送给所述功率控制单元。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率控制单元进一步包括计算子单元和发送子单元，其中，

所述计算子单元，用于根据所述存储计数单元提供的信息计算所述发射功率；

所述发送子单元，用于将所述发射功率发送给所述发送接收子单元。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率控制单元进一步包括最大功率控制子单元，用于调整和设定最大发射功率。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储计数单元进一步包括计数子单元和阈值子单元，其中，

所述计数子单元，用于根据接收到的终端信息计算发起登记接入的终端数量M；

所述阈值子单元，用于调整和设定所述阈值N。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储计数单元进一步包括存储子单元，用于存储所述终端的位置与用户信息。