CN102573009B - 一种灾后搜救生命探测方法、系统及生命探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灾后搜救生命探测方法，属于灾后搜救生命探测技术领域。所述方法包括：不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号；接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。本发明还提供一种生命探测系统和装置。本发明通过为不同的生命探测装置设定不同的工作频点，不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号，接收到控制信号的手机通过一般的手机登记接入流程选择守候的频点，并在相应的上行频点发起登记接入，从而将手机的登记接入信号分配到不同的频点，避免引起碰撞。

Description

一种灾后搜救生命探测方法、系统及生命探测装置

技术领域

本发明涉及灾后搜救生命探测技术领域，特别涉及一种灾后搜救生命探测方法、系统及生命探测装置。

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装置进行生命探测，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。现有生命探测装置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的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装置受到环境影响严重，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)和若干生命探测装置(基站)组成。发生灾情后，由生命探测装置(基站)发射消息诱发被困人员手机(移动终端)进行登记接入，搜索生命探测装置发出的信号建立紧急链路链接。生命探测装置根据求救信号，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：

现有的基于手机探测的生命探测系统，在手机探测过程中，生命探测装置下发控制信号后，手机使用接入信道向生命探测装置发送信息。由于灾后生命搜救过程中，可能有大量的手机被困在废墟中，这些手机同时发起登记接入，接入信道上同时有多个手机向生命探测装置发送信息，不可避免要发生碰撞。这种碰撞可能造成生命探测装置无法与手机建立连接，进而影响搜救的效率。现有技术中对于由于手机登记接入信号碰撞而引起的问题，尚无有效解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中由于手机登记接入信号碰撞而造成的手机无法与生命探测装置建立连接完成登记接入过程的问题，本发明实施例提供了一种灾后搜救生命探测方法、系统及生命探测装置。所述技术方案如下：

一种灾后搜救生命探测方法，所述方法包括：

不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号；

接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

所述控制信号包括导频信号、同步信号和寻呼信号；所述不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号，包括：

为不同的生命探测装置分配不同的频点；

所述生命探测装置以分配的频点发射导频信号、同步信号和寻呼信号，并在寻呼信号中写入所有可供选择的频点信息。

所述接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，包括：

所述手机接收导频信号；根据所述导频信号确定接收的同步信号；

根据所述同步信号确定需要接收的寻呼信号，从所述寻呼信号中获取所有可供选择的频点信息，根据国际移动用户识别码和信道列表信息，通过哈希算法得到自身需要守候的频点信息，接收该频点的控制信号。

所述方法还包括：

所述不同的生命探测装置以不同的频点发射不同制式移动通信系统基站的控制信号；

接收到所述控制信号的不同制式移动通信系统手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述不同制式移动通信系统手机的信息。

所述不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。

一种灾后搜救生命探测系统，包括至少两台生命探测装置，其中，

所述生命探测装置以不同的频点发射控制信号，诱发接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

该系统还包括若干台所述生命探测装置，指定其中至少两台生命探测装置为主生命探测装置，其中，

所述主生命探测装置以不同的频点发射控制信号，诱发接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述主生命探测装置和其它生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

一种灾后搜救生命探测装置，该装置包括频点设定单元、控制信号单元和登记接入单元，其中，

所述频点设定单元，用于设定所述生命探测装置发射控制信号的频点；

所述控制信号单元，用于根据设定的频点发射控制信号；

所述登记接入单元，用于接收手机发射的登记接入信号，登记所述手机的信息。

所述控制信号单元进一步包括导频信号子单元、同步信号子单元和寻呼信号子单元，其中，

所述导频信号子单元，用于根据设定的频点发射导频信号；

所述同步信号子单元，用于根据设定的频点发射同步信号；

所述寻呼信号子单元，用于根据设定的频点发射寻呼信号，并在寻呼信号中写入可供选择的所有频点信息。

所述频点设定单元还用于设定不同制式的移动通信系统基站工作频点；

所述控制信号单元还用于根据所述不同制式的移动通信系统基站工作频点，发射不同制式移动通信系统基站的控制信号；

所述不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通过为不同的生命探测装置设定不同的工作频点，不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号，接收到控制信号的手机通过一般的手机登记接入流程选择守候的频点，并在相应的上行频点发起登记接入，从而将手机的登记接入信号分配到不同的频点，避免引起碰撞。同时，由于不同的频点对应不同的生命探测装置，因而手机可以均匀的依据生命探测装置提供的可选择的频点守候不同的生命探测装置发射的控制信号，由此也避免了不同手机信号之间的碰撞。

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1提供的灾后搜救生命探测方法原理流程图；

图3是本发明实施例2提供的生命探测系统结构示意图；

图4是本发明实施例3提供的生命探测装置结构示意图；

图5是本发明实施例4提供的生命探测装置中控制单元200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，灾区的公用移动通信系统有可能瘫痪，被困在废墟中的人员携带的手机无法与公用移动通信系统取得联系，因而需要生命探测装置与生命探测系统提供的灾后搜救，来确保被困人员可以得到及时的救援。然后，在生命探测装置调试完成进行搜救工作时，大量的被困人员的手机会在同一时间发起登记接入，由此不可避免的会引起手机登记接入信号之间的碰撞，造成手机发射的登记接入信号无法有效到达生命探测装置，影响搜救工作的开展。为了解决这一问题，本发明实施例提供一种基于不同频点的解决方案。

本发明实施例提供的方案原理如下：多个生命探测装置联合组网，其中至少两个为主生命探测装置(一般的，主生命探测装置用于发射控制信号，主生命探测装置和其它生命探测装置联合接收手机的登记接入信号，然后根据手机登记接入信号的强度和时间进行准确的定位)，主生命探测装置分别用不同的频点发射控制信号。被困人员的手机在开机后首先选择一个生命探测装置的控制信号进行接收，然后根据哈希算法得到自身守候的频点，转而用该频点发射登记接入信号。这样，就把不同的手机发射的登记接入信号平均的分配到不同的频点，进而由不同的生命探测装置进行处理，避免了碰撞。

本发明实施例中，生命探测装置可以是一般生命探测系统中的探测基站，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，生命探测装置通过发射控制信号来诱发手机发起登记接入，这里的控制信号实际上包括导频信号、同步信号和寻呼信号。类似于一般的移动通信系统中基站所发射的控制信号，这里的导频信号用以测量生命探测装置信号强弱，同步信号用以完成手机与生命探测装置的同步，寻呼信号用以对相应的手机发起寻呼。而生命探测装置发射控制信号诱导手机发起登记接入的过程，实际上类似于一般的移动通信系统中手机位置更新的过程，手机通过接收和测量生命探测装置的导频信号的强弱，确定自身守候的生命探测装置。然后捕获同步信号，确定与生命探测装置的信号同步。进而监听寻呼信号，对于控制信号发起回应，以哈希算法得到相应的守候频点，在该频点上的接入信道发起登记接入，也就是位置更新的过程。

本发明实施例提供的方案，可以应用于现有的各种制式的移动通信系统，包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统等等。实际上，本发明实施例提供的方案，可以应用于各种现有的移动通信系统或者这些系统的改进和变型。

现有常用的移动通信系统中，主要是WCDMA系统、CDMA2000系统和TD-SCDMA系统，如表一所示，为这些系统常用的频点分配。

表一

如表一所示，对于同一制式的移动通信系统手机都有不同的频点，其中每一个频点均可单独完成手机与移动通信系统基站的通信。以下为了叙述简便，本发明实施例以一种制式的手机为例，来说明灾后搜救生命探测的过程，实际上，本发明实施例提供的方案，可以应用于任何的移动通信系统手机。特别的，以下各个实施例，本发明以CDMA2000移动通信系统为例来说明本发明实施例提供的方案。其它制式的移动通信系统中，本发明实施例提供的方案与此类似。

实施例1

本发明实施例1提供的灾后搜救生命探测方法具体如图2所示，包括如下步骤：

步骤10，不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号。

本发明实施例提供的生命探测装置，适用于如图1所示的生命探测系统，其基本的工作原理是生命探测装置模拟公用移动通信系统基站的运行模式，在公用移动通信系统基站的前向链路控制信道发射控制信号，诱发收到控制信号的手机发起登记接入，登记手机的信息。

由于生命探测装置与公用移动通信系统基站的运行基本原理基本相同，所以生命探测装置具备公用移动通信系统基站的功能。这里，需要不同的生命探测装置分别以不同的频点发射控制信号。具体来说，需要为不同的生命探测装置分配不同的频点，生命探测装置以分配的频点发射导频信号、同步信号和寻呼信号，并在寻呼信号中写入所有可供选择的频点信息。

步骤20，接收到控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号。

废墟中被困的手机在开机启动后，会根据自身最多使用的频点和优先漫游列表等信息来选择监听的频点，而后在该频点上搜寻并测量生命探测装置的导频信号，通过测量该导频信号来确定是否守候在该导频信号对应的生命探测装置下。如果确定守候，则需要进一步捕获该频点上的同步信号，进行同步。然后监听该频点的寻呼信号，从中找到寻呼信号中包含的所有可供选择的频点信息，通过哈希算法得到自身应该守候的频点，转而在该频点上重新搜寻导频信号，转入该导频信号对应的生命探测装置进行守候。

具体来说，手机接收导频信号；根据导频信号确定接收的同步信号；根据同步信号确定需要接收的寻呼信号，从寻呼信号中获取所有可供选择的频点信息，根据国际移动用户识别码和信道列表信息，通过哈希算法得到自身需要守候的频点信息，接收该频点的控制信号。

以CDMA2000系统为例，这里的哈希算法(HASH)需要两个参数：IMSI(InternationalMobile SubscriberIdentification Number，国际移动用户识别码)和寻呼信道中包含的信道列表信息(CDMA channel list message)中可供选的的频点的数量N。另外就是，HASH_KEY等于(IMSI-S1+224×IMSI_S2)的最低有效的32个比特。IMSI-S2和IMSI-S1分别是IMSI_S的高3位和低7位，IMSI_S是IMSI中最低的10个数字。

哈希值 $R=N\×\left((40503\×(L\⊕H\⊕\mathrm{DECORR}))\mathrm{Mod}{2}^{16}\right)/2^{16}.$

其中L为HASH_KEY中的0-15比特，H为HASH_KEY中的16-31比特。这里比特0为HASH_KEY中最低有效的比特。16比特修改参数DECORR为0。求出R后，手机确定的待机频点为CDMA channel list message中第R+1个频点。

手机就守候在该频点，该频点对应的是一个或者多个生命探测装置。

步骤30，生命探测装置接收登记接入信号，登记手机的信息。

生命探测装置在发射控制信号后，接收手机发起的登记接入信号，然后将这些登记接入信息登记，经过计算，可以得到该手机的定位结果，从而准确的进行救援。

进一步的，本发明实施例提供的方案中，生命探测装置可以以不同制式的移动通信系统基站的频点发射控制信号，不同的生命探测装置以不同的频点发射不同制式移动通信系统基站的控制信号；接收到控制信号的不同制式移动通信系统手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；生命探测装置接收登记接入信号，登记不同制式移动通信系统手机的信息。不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。

实施例2

本发明实施例2提供一种灾后搜救生命探测系统，该系统由若干生命探测装置组成，至少两台为主生命探测装置。主生命探测装置以不同的频点发射控制信号，诱发接收到控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；所有的生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

这里，实际上是要有多台生命探测装置组成网络，指定其中两台生命探测装置为主生命探测装置。当然，可以指定多台生命探测装置为主生命探测装置，此处以两台生命探测装置为例来说明本发明实施例的方案。每台主生命探测装置都以不同的频点发射控制信号，每台生命探测装置均可以产生不同制式的移动通信系统的控制信号。

具体参见图3，其中包含两台生命探测装置：生命探测装置1和生命探测装置2。每台生命探测装置均具有现有常用的CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三种制式的移动通信系统的频点列表，能够以这三种制式的移动通信系统的技术要求来发射控制信号。而两台生命探测装置分别以三种制式的移动通信系统中不同的频点发射控制信号，这样，当对应的手机分别以与这些频点对应的上行频点发射登记接入信号时，自然的就会被分配到不同的频点上。

一般的，在生命探测过程中，有4台生命探测装置，其中有2台为主探测装置，2台为从探测装置。主探测装置主要负责对手机的唤醒，从探测装置主要负责接收手机信号，不发送信号。主探测装置可以探测CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三种制式移动通信系统的手机。

这里是以两台生命探测装置为例来说明本发明实施例的方案，每台生命探测装置也仅包括了现有常用的CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三种制式的移动通信系统下相应基站的部分功能，实际上，本发明实施例可以应用于任何的移动通信系统中。

实施例3

如图4所示，本发明实施例3提供了一种灾后搜救生命探测装置，应用于如上各个实施例所述的方案中，其中包括频点设定单元100、控制信号单元200和登记接入单元300，具体如下：

频点设定单元100，用于设定生命探测装置发射控制信号的频点。

频点设定单元100中包括生命探测装置需要的各个频点信息，也就是可供选择的所有频点信息就有。通过频点设定单元100给生命探测装置设定工作频点，也就是发射控制信号的频点。

控制信号单元200，用于根据设定的频点发射控制信号。

登记接入单元300，用于接收手机发射的登记接入信号，登记手机的信息。

这里的生命探测装置，可以进一步的生成各种制式的移动通信系统的控制信号，频点设定单元100还用于设定不同制式的移动通信系统基站工作频点；控制信号单元200还用于根据不同制式的移动通信系统基站工作频点，发射不同制式移动通信系统基站的控制信号。不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。

实施例4

如图5所示，上述实施例3所述的生命探测装置中，控制信号单元200进一步包括导频信号子单元201、同步信号子单元202和寻呼信号子单元203，其中，

导频信号子单元201，用于根据设定的频点发射导频信号；

同步信号子单元202，用于根据设定的频点发射同步信号；

寻呼信号子单元203，用于根据设定的频点发射寻呼信号，并在寻呼信号中写入可供选择的所有频点信息。

这里的寻呼信号子单元203产生的寻呼信号中，携带有可供选择的所有频点的信息。手机在接收寻呼信号后，通过这些信息，根据哈希算法计算守候的频点。

实施例5

本发明实施例5提供的方案中，以CDMA2000为例，具体说明本发明实施例的方案。其中，选取CDMA2000制式下可使用的201和283两个频点分别分配到生命探测装置1和生命探测装置2，用以作为它们的工作频点。

手机被激活后会根据MRU(Most Recently Use，最近最多用过的)列表、PRL(PreferredRoaming List，优先漫游列表)列表中的工作频点来选择工作频点，之后在相应频点手机会捕获导频信号，找出最强的导频信号。若手机在规定的定时器内(T20M，15S)能捕获导频信号，则进入同步信道捕获子状态(否则将重新进入系统捕获子状态，重新捕获导频信号)。在接收的同步信号中，包含两个字段：CDMA_FREQ：IS95CDMA、CDMA2000手机均可识别该字段；EXT_CDMA_FREQ：仅CDMA2000手机可以识别，并且优先被执行确定寻呼信号所在的频点。然后手机转向接收寻呼信号中的CCLM(CDMA Channel List Message，信道列表消息)消息或者ECCLM(Extended CDMA Channel List Message，扩展信道列表消息)消息，根据其中的频点列表确定空闲态守候的频点。

具体来说，生命探测装置1和生命探测装置2的两个载频分别为F1、F2，配置F1的同步信号中的CDMA_FREQ和EXT_CDMA_FREQ为F1，F2的同步信号中的CDMA_FREQ和EXT_CDMA_FREQ为F2，CCLM和ECCLM包含F1、F2，则手机根据IMSI(InternationalMobile SubscriberIdentification Number，国际移动用户识别码)通过HASH算法决定守候在哪个频点上。这样，覆盖范围内的手机被分配到生命探测装置1和生命探测装置2的两个不同频点上。具体的HASH算法可以参见本发明实施例1中记载，此处不再赘述。

综上，本发明实施例通过为不同的生命探测装置设定不同的工作频点，不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号，接收到控制信号的手机通过一般的手机登记接入流程选择守候的频点，并在相应的上行频点发起登记接入，从而将手机的登记接入信号分配到不同的频点，避免引起碰撞。同时，由于不同的频点对应不同的生命探测装置，因而手机可以均匀的依据生命探测装置提供的可选择的频点守候不同的生命探测装置发射的控制信号，由此也避免了不同手机信号之间的碰撞。

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 (10)

1.一种灾后搜救生命探测方法，其特征在于，所述方法包括：

不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号；

接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括导频信号、同步信号和寻呼信号；所述不同的生命探测装置以不同的频点发射控制信号，包括：

为不同的生命探测装置分配不同的频点；

所述生命探测装置以分配的频点发射导频信号、同步信号和寻呼信号，并在寻呼信号中写入所有可供选择的频点信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，包括：

所述手机接收导频信号；根据所述导频信号确定接收的同步信号；

根据所述同步信号确定需要接收的寻呼信号，从所述寻呼信号中获取所有可供选择的频点信息，根据国际移动用户识别码和信道列表信息，通过哈希算法得到自身需要守候的频点信息，接收该频点的控制信号。

4.如权利要求1、2或3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述不同的生命探测装置以不同的频点发射不同制式移动通信系统基站的控制信号；

接收到所述控制信号的不同制式移动通信系统手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述不同制式移动通信系统手机的信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。

6.一种灾后搜救生命探测系统，其特征在于，包括至少两台生命探测装置，其中，

所述生命探测装置以不同的频点发射控制信号，诱发接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括若干台所述生命探测装置，指定其中至少两台生命探测装置为主生命探测装置，其中，

所述主生命探测装置以不同的频点发射控制信号，诱发接收到所述控制信号的手机选择自身守候的频点，并以该频点对应的上行频点发射登记接入信号；

所述主生命探测装置和其它生命探测装置接收所述登记接入信号，登记所述手机的信息。

8.一种灾后搜救生命探测装置，其特征在于，该装置包括频点设定单元、控制信号单元和登记接入单元，其中，

所述频点设定单元，用于设定所述生命探测装置发射控制信号的频点；不同的灾后搜救生命探测装置设定不同的频点；

所述控制信号单元，用于根据设定的频点发射控制信号；

所述登记接入单元，用于接收手机发射的登记接入信号，登记所述手机的信息。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制信号单元进一步包括导频信号子单元、同步信号子单元和寻呼信号子单元，其中，

所述导频信号子单元，用于根据设定的频点发射导频信号；

所述同步信号子单元，用于根据设定的频点发射同步信号；

所述寻呼信号子单元，用于根据设定的频点发射寻呼信号，并在寻呼信号中写入可供选择的所有频点信息。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述频点设定单元还用于设定不同制式的移动通信系统基站工作频点；

所述控制信号单元还用于根据所述不同制式的移动通信系统基站工作频点，发射不同制式移动通信系统基站的控制信号；

所述不同制式移动通信系统包括但不限于GSM系统、IS95CDMA系统、CDMA2000系统、WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及LTE演进系统。