CN102612137B - 一种灾后搜救终端定位方法及生命探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灾后搜救终端定位方法，属于灾后搜救生命探测技术领域。所述方法包括：至少4台生命探测装置同时接收终端的登记接入信号；根据所述终端的登记接入信号计算得到所述终端的位置坐标；根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算的到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标；比较所述校正位置坐标与所述位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将所述校正位置坐标作为所述终端的定位结果。本发明还提供了一种生命探测装置。本发明通过对终端进行定位，并对定位结果结合时间差和强度差进行修正，可以得到较为精准的终端定位结果，从而能够精准的定位终端的位置，进而提高灾后搜救生命探测的准确度和效率。

Description

一种灾后搜救终端定位方法及生命探测装置

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终端定位方法及生命探测装置。

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：

基于接收强度的定位方法，根据无线信号从发射端与接收端的衰减值再结合无线传播衰减的经验模型对传播距离d进行估算进而完成对发射端的定位。该方法应用运于废墟环境下的终端定位有两个难点：1、终端具有基于接收前向信号强度的开环功控能力，生命探测装置无法准确获取终端反向信号的发射功率，也就很难获取准确地传播路径的衰减值；2、针对废墟环境的复杂性，很难提出一个精确的无线传播衰减的经验模型。

基于到达时间差的定位方法，根据无线信号从发射端到多个接收端的传输时间差，再结合公式Δd＝c×Δt进行定位的方法。该方法应用运于废墟环境下的终端定位有两个难点：1、在废墟环境下，信号传送存在严重的多径扩散；2、电磁波在介质中传播时，速度会有较大的衰减。

此外，由于在测量某条消息的接收信号强度和到达时间时，伴随着随机测量误差，该误差将导致在不同环境、不同条件下的定位坐标之间产生比较大的随机定位误差。

现有技术中，尚没有一种行之有效的灾后搜救终端定位的方案可以完成在灾后搜救中对终端进行准确的定位。

发明内容

为了解决现有技术中生命探测存在的传播路径衰减值估计不准、传播模型建立困难、无线信号的多径效应以及传播速率衰减而造成的无法精确定位终端的问题，本发明实施例提供了一种灾后搜救终端定位方法及生命探测装置。所述技术方案如下：

一种灾后搜救终端定位方法，所述方法包括：

A、至少4台生命探测装置同时接收终端的登记接入信号；

B、根据所述终端的登记接入信号计算得到所述终端的位置坐标；

C、根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算的到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标；

D、比较所述校正位置坐标与所述位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将所述校正位置坐标作为所述终端的定位结果；否则，返回步骤B。

所述步骤B，进一步包括：

根据所述登记接入信号到达时间t及信号强度p，4台生命探测装置分别与所述终端的距离为

$d1=c\×t1-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}1}{15}$

$d2=c\×t2-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}2}{15}$

$d3=c\×t3-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}3}{15}$

$d4=c\×t4-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}4}{15}$

其中，所述d为4台生命探测装置分别与所述终端的距离，c为光速，t为所述登记接入信号分别到达4台生命探测装置的时间，v为电磁波在介质中传播速度，Pt为所述终端发射功率，Pr为4台生命探测装置分别接收到的所述登记接入信号强度；

4台生命探测装置位置坐标分别为(Xi，Yi，Zi)，i＝1，2，3，4，所述终端位置坐标为(x，y，z)，Ri1为所述终端与生命探测装置i和生命探测装置1的距离差，则

$\mathrm{Ri}1=\sqrt{{(\mathrm{Xi}-x)}^2+{(\mathrm{Yi}-y)}^2+{(\mathrm{Zi}-z)}^2}-\sqrt{{(X1-x)}^2+{(Y1-y)}^2+{(Z1-z)}^2}$

可以得到以下方程组

$R12=d1-d2=c\×(t1-t2)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}2-\mathrm{Pr}1}{15}\right)$

$R23=d2-d3=c\×(t2-t3)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}3-\mathrm{Pr}2}{15}\right)$

$R34=d3-d4=c\×(t3-t4)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}4-\mathrm{Pr}3}{15}\right)$

求解上述方程组可以得到所述终端的位置坐标(x，y，z)。

所述步骤C，进一步包括：

利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，得到其中，所述Ak为状态转移矩阵，表示相邻两条登记接入信号所得到位置坐标信息间的关系，表示利用所述终端第k条登记接入信号计算得到的位置坐标；

计算先验估计均方差矩阵Pk为后验估计均方差矩阵，称为先验估计均方差矩阵，Q为过程噪声协方差矩阵；

计算增益矩阵其中，Kk为增益矩阵，表示对先验后残留误差的的修正，R为统计噪声协方差矩阵；

后验估计均方差矩阵其中，I为单位矩阵；

状态转移矩阵其中Tk为第k条登记接入信号的时延拓展宽度；

接收k条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标其中，Lk为接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标。

在利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计之前，该方法还包括：

在近距离视距实验环境中，根据测试终端发出登记接入信号序号k为次序，统计过程噪声及其协方差矩阵Q＝E(w^Tw)；

变换所述测试终端位置坐标进行大量测量，统计测量噪声及其协方差矩阵R＝E(v^Tv)；

设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值初始后验估计均方差矩阵P0＝R，初始状态转移矩阵A0＝I，k＝1，完成初始化过程。

该方法还包括：

在得到所述终端的定位结果后，所述生命探测装置通知所述终端停止发送登记接入信号。

所述至少4台生命探测装置中至少1台为主生命探测装置，所述主生命探测装置发送前向链路控制信号，诱使所述终端发送所述登记接入信号；

所述至少4台生命探测装置接收所述终端的登记接入信号，发送到所述主生命探测装置进行处理。

一种生命探测装置，该装置包括接收单元、初始定位单元、校正单元和比较输出单元，其中，

所述接收单元，用于接收终端的登记接入信号；

所述初始定位单元，用于根据所述终端的登记接入信号计算得到所述终端的位置坐标；

所述校正单元，用于根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算的到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标；

所述比较输出单元，用于比较所述校正位置坐标与所述位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将所述校正位置坐标作为所述终端的定位结果。

所述初始定位单元包括测量子单元、距离差计算子单元和初始坐标计算子单元，其中，

所述测量子单元，用于汇总计算所述终端与不同的所述生命探测装置之间的距离；

所述距离差计算子单元，用于计算所述生命探测装置两两之间与所述终端的距离差；

所述初始坐标计算子单元，用于计算所述终端的位置坐标。

所述校正单元包括初始化子单元、预测子单元和校正子单元，其中，

所述初始化子单元，用于计算过程噪声及其协方差矩阵、统计测量噪声及其协方差矩阵；设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值、初始后验估计均方差矩阵、初始状态转移矩阵，完成初始化过程；

所述预测子单元，用于利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，并预测计算后验估计均方差矩阵；

所述校正子单元，用于计算增益矩阵、后验估计均方差矩阵和状态转移矩阵，并计算接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标。

所述比较输出单元包括比较子单元和输出子单元，其中，

所述比较子单元，用于比较接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标和利用所述终端若干条登记接入信号计算得到的位置坐标，确定其是否小于预先设定的值；

所述输出子单元，用于将接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标作为所述终端的最终位置坐标定位结果。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通过至少4台生命探测装置组网后，诱使终端发送登记接入信号，根据终端的登记接入信号计算得到终端的位置坐标；根据连续两次登记接入信号计算得到的位置坐标对本次计算的到的位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标；比较校正位置坐标与位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将校正位置坐标作为终端的定位结果。通过连续多次的对定位结果的比较和收敛，可以得到较为精准的终端定位结果，从而能够精准的定位终端的位置，进而提高灾后搜救生命探测的准确度和效率。

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1提供的灾后搜救终端定位方法原理流程图；

图3是本发明实施例2提供的生命探测装置结构示意图；

图4是本发明实施例3提供的生命探测装置中初始定位单元200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校正单元300结构示意图；

图6是本发明实施例5提供的生命探测装置中比较输出单元400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。

在自然灾害发生后，灾区急需要进行生命探测，而生命探测的开展，需要对被困人员的手机(终端)进行精准的定位。为了完成对于终端进行的准确定位，需要至少4台生命探测装置之间的配合。本发明实施例提供的方案原理如下：利用生命探测装置模拟发送导频信道、同步信道和广播信道信息诱发终端发起登记接入，统计所有终端登记接入信号的到达时间t和强度p。针对某一终端，以其发出的登记接入信号序号作为次序，分别计算每次登记接入信号所得到的终端三维位置坐标，并将连续两次计算得到的终端位置坐标进行比较，直到所得到两个位置坐标的距离小于预先设定的值时，将此时终端的位置坐标作为该终端的定位结果，生命探测装置发送登记完成消息给终端让其停止发送登记请求，定位过程结束。

本发明实施例是基于一种基于终端的灾后生命探测方法和系统的，本发明实施例中的生命探测装置，可以是一般的生命探测装置，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，可以是一般的移动终端手机，也可以是具有相应功能的其它信号发生装置。特别的，该终端可以是现有的各种2G/3G模式的手机终端，或者是3G演进系统LTE系统对应的手机终端。

实施例1

本发明实施例1提供的灾后搜救终端定位方法具体如图2所示，包括如下步骤：

步骤10，至少4台生命探测装置同时接收终端的登记接入信号。

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网络基站的运行模式，在公用移动通信网络基站的前向链路控制信道发送控制信号，诱发收到控制信号的终端发起登记接入，登记手机的信息。

具体来说，需要多台生命探测装置组成生命探测网，通过生命探测网中多台生命探测装置的分工合作，完成对终端的定位工作。具体方法如下：

设待搜救终端的待定坐标为(X，Y，Z)，k台生命探测装置的坐标分别为(X_i，Y_i，Z_i)，其中，i＝1，2，3，…，k。生命探测装置与终端的相对时钟偏差为Δt_u，c为电波传播速度，t_i为每台生命探测装置同一时刻测量到终端的登记信号到达时延，则根据公式(1)计算得到终端的三维信息的被埋位置。

$t_i*c=\sqrt{{(X_i-X)}^2+{(Y_i-Y)}^2+{(Z_i-Z)}^2}+{\mathrm{c\Δt}}_u,$ (i＝1，2…，k  k≥4)

一般的，为了完成终端的精确定位，需要至少4台生命探测装置组成生命探测网，其中至少1台生命探测装置为主生命探测装置。主生命探测装置发送前向链路控制信号，诱使终端发送登记接入信号；所有的生命探测装置同时接收终端的登记接入信号，发送到主生命探测装置进行处理，或者，所有的生命探测装置将接收的结果发送特定的装置进行处理。

步骤20，根据终端的登记接入信号计算得到终端的位置坐标。

这里，需要根据登记接入信号到达时间t及信号强度p来进行计算。具体的计算方法有很多种，这里提供一种较佳的计算方法，具体如下：

在灾后搜救的废墟环境下，由于电波的透射、反射、衍射和散射等原因，被困人员的手机终端和生命探测装置之间无线信道存在非常严重的多径效应。这也是废墟环境下实现精确定位的最大难点。在终端发起登记接入后，各生命探测装置统计来自所有终端的第一条登记接入信号到达时间t及信号强度p。

取到达时间最早的路径L1，可以利用公式d＝c×t-Δd计算出终端与各台生命探测装置间的距离，其中，Δd为基于路径的距离修正。

在实际测量中，得到电磁波穿透混凝土墙壁(相对介电常数εr为6.5，相对磁导率μr为1)墙壁损耗约为15dB/m(电磁波频率为800MHZ)。由混凝土墙壁的εr＝6.5，μr＝1可以知道，电磁波在其内部的传播速度为据此，我们可以得到介质中电磁波传播速度衰减的修正其中，Pt、Pr分别为终端发射和生命探测装置接收功率。

针对终端的第一条登记接入信号，四台生命探测装置分别可以得到如下的与终端的距离：

$d1=c\×t1-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}1}{15}$

$d2=c\×t2-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}2}{15}$

$d3=c\×t3-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}3}{15}$

$d4=c\×t4-(\frac{c}{v}-1)\×\frac{\mathrm{Pt}-\mathrm{Pr}4}{15}$

其中di均存在终端时钟的精度误差(通常为10^-6s即300m)以及未知量Pt(由于终端开环功控引起)。d为4台生命探测装置分别与所述终端的距离，c为光速，t为登记接入信号分别到达4台生命探测装置的时间，v为电磁波在介质中传播速度，Pt为终端发射功率，Pr为4台生命探测装置分别接收到的登记接入信号强度。

设四台生命探测装置位置坐标分别为(Xi，Yi，Zi)，i＝1，2，3，4，待定位终端位置坐标为(x，y，z)，则终端与第i台生命探测装置之间的距离为：

$\mathrm{Ri}=\sqrt{{(\mathrm{Xi}-x)}^2+{(\mathrm{Yi}-y)}^2+{(\mathrm{Zi}-z)}^2}$

令Ri1为终端与生命探测装置i和生命探测装置1的实际距离差：

$\mathrm{Ri}1=\sqrt{{(\mathrm{Xi}-x)}^2+{(\mathrm{Yi}-y)}^2+{(\mathrm{Zi}-z)}^2}-\sqrt{{(X1-x)}^2+{(Y1-y)}^2+{(Z1-z)}^2}$

由于Ri1＝di-d1，可以得到三个方程：

$R12=d1-d2=c\×(t1-t2)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}2-\mathrm{Pr}1}{15}\right)$

$R23=d2-d3=c\×(t2-t3)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}3-\mathrm{Pr}2}{15}\right)$

$R34=d3-d4=c\×(t3-t4)-(\frac{c}{v}-1)\×\left(\frac{\mathrm{Pr}4-\mathrm{Pr}3}{15}\right)$

解之，得到待定位终端的初始位置坐标(x，y，z)。这个坐标是待定位终端的初始位置坐标，存在一定的误差，还需要进一步的修正和收敛，才能得到精准的位置坐标。

步骤30，根据连续两次登记接入信号计算得到的位置坐标对本次计算的到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标。

这里，为了进一步的准确定位终端位置坐标，需要多次对接收到的同一终端的不同登记接入信号进行计算，得到初始位置坐标。一般是以终端发送的登记接入信号顺序为序号进行。通过比较两次计算得到的初始位置坐标，可以对终端的位置坐标进行修正。修正的方法具体如下：

首先，需要进行预测，利用上一条登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，得到其中，Ak为状态转移矩阵，表示相邻两条登记接入信号所得到位置坐标信息间的关系，表示利用终端第k条登记接入信号计算得到的位置坐标。

计算后验估计均方差矩阵Pk为后验估计均方差矩阵，称为先验估计均方差矩阵，Q为过程噪声协方差矩阵。

进一步的，需要对预测的结果进行校正，计算增益矩阵其中，Kk为增益矩阵，表示对先验后残留误差的的修正，R为统计噪声协方差矩阵。

计算后验估计均方差矩阵其中，I为单位矩阵。

计算状态转移矩阵其中Tk为第k条登记接入信号的时延拓展宽度。

接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标其中，Lk为接收k条登记接入信号后所得到的手机校正位置坐标。

步骤40，比较校正位置坐标与位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将校正位置坐标作为终端的定位结果；否则，返回步骤20。

此时，已经得到k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标，这个位置坐标需要进一步与之前的通过步骤20计算得到的k条登记接入信号时终端的初始位置坐标进行比较。也就是，比较与间差值是否大于预先设定的值，若是，则k＝k+1，重新进行步骤20的计算过程，并重新比较，若否，则为所述终端的位置坐标。至此，可以得到比较准确的终端的位置坐标。

较佳地，对于上述实施例中提到的过程噪声等，需要进行初始化的计算和测量，具体的过程包括：

在近距离视距实验环境中，根据测试终端发出登记接入信号序号k为次序，统计过程噪声及其协方差矩阵Q＝E(w^Tw)；

变换所述测试终端位置坐标进行大量测量，统计测量噪声及其协方差矩阵R＝E(v^Tv)；

设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值初始后验估计均方差矩阵P0＝R，初始状态转移矩阵A0＝I，k＝1，完成初始化过程。

特别的，在得到终端的定位结果后，生命探测装置通知终端停止发送登记接入信号，以避免终端不断的发送登记接入信号而造成的功耗，还可以避免终端发送登记接入信号而对其它终端的定位造成的干扰。

实施例2

如图3所示，本发明实施例2提供一种生命探测装置，该装置包括接收单元100、初始定位单元200、校正单元300和比较输出单元400，具体如下：

接收单元100，用于接收终端的登记接入信号，并发送给初始定位单元200。

这里，由于是至少4台生命探测装置组网进行终端定位，所有的生命探测装置均需要接收终端的登记接入信号。

初始定位单元200，用于根据终端的登记接入信号计算得到终端的位置坐标。

这里，计算得到的终端的位置坐标是一个初始位置坐标，需要进行修正。

校正单元300，用于根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算的到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标。

校正单元300用于根据两次定位计算的结果，通过预测、校正等方式得到本次定位计算结果的校正值，利用该校正值对本次定位计算的结果进行校正，得到校正位置坐标。

比较输出单元400，用于比较校正位置坐标与位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将校正位置坐标作为终端的定位结果。

这里，比较的是本次定位计算中得到的校正位置坐标和初始位置坐标，计算两个位置坐标的差值，如果该差值小于预先设定的值，则将校正位置坐标作为终端的定位结果，否则，通知初始定位单元200继续进行下一条登记接入信号的定位计算。

这里，至少4台生命探测装置组网进行终端定位的时候，需要指定一台生命探测装置为主生命探测装置，在该主生命探测装置中完成相关的定位计算和比较，其它生命探测装置不需要进行后续的计算过程，仅需要将接收到的终端的登记接入信号中相关的信息发送主生命探测装置就好。

实施例3

如图4所示，上述实施例2提供的生命探测装置中的初始定位单元200包括测量子单元201、距离差计算子单元202和初始坐标计算子单元203，具体如下：

测量子单元201，用于汇总计算终端与不同的生命探测装置之间的距离。

这里，各台生命探测装置接收到终端的登记接入信号后，仅需要将登记接入信号中的相关信息发送主生命探测装置即可，测量子单元201用于汇总这些信息，并利用这些信息计算不同的生命探测装置与终端的距离。

距离差计算子单元202，用于计算生命探测装置两两之间与终端的距离差。

这里，利用测量子单元201的计算结果，再次计算每台生命探测装置与终端之间的距离差，两两为一组，分别得到距离差的方程，组成方程组。

初始坐标计算子单元203，用于计算终端的位置坐标。

利用上述的方程组，通过计算，可以得到终端的位置坐标。这个位置坐标是个初始坐标，需要进行修正。

实施例4

如图5所示，上述实施例2提供的生命探测装置中的校正单元300包括初始化子单元301、预测子单元302、校正子单元303，其中，

初始化子单元305，用于计算过程噪声及其协方差矩阵、统计测量噪声及其协方差矩阵；设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值、初始后验估计均方差矩阵、初始状态转移矩阵，完成初始化过程。

预测子单元301，用于利用上一条登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，并预测计算后验估计均方差矩阵。

校正子单元302，用于计算增益矩阵、后验估计均方差矩阵和状态转移矩阵，并计算接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标。

实施例5

如图6所示，上述实施例2提供的生命探测装置中的比较输出单元400包括比较子单元401和输出子单元402，其中，

比较子单元401，用于比较接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标和利用所述终端第k条登记接入信号计算得到的位置坐标，确定其是否小于预先设定的值，如果是，将该校正位置坐标发送输出子单元402。

输出子单元402，用于将接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标作为终端的最终位置坐标定位结果。

综上所述，本发明实施例通过至少4台生命探测装置组网后，诱使终端发送登记接入信号，根据终端的登记接入信号计算得到终端的位置坐标；根据连续两次登记接入信号计算得到的位置坐标对本次计算的到的位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标；比较校正位置坐标与位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将校正位置坐标作为终端的定位结果。通过连续多次的对定位结果的比较和收敛，可以得到较为精准的终端定位结果，从而能够精准的定位终端的位置，进而提高灾后搜救生命探测的准确度和效率。

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 (8)

1.一种灾后搜救终端定位方法，其特征在于，所述方法包括： 

A、至少4台生命探测装置同时接收终端的登记接入信号； 

B、根据所述终端的登记接入信号计算得到所述终端的位置坐标； 

C、根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算得到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标； 

D、比较所述校正位置坐标与所述位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将所述校正位置坐标作为所述终端的定位结果；否则，返回步骤B； 

所述步骤B，进一步包括： 

根据所述登记接入信号到达时间t及信号强度p，4台生命探测装置分别与所述终端的距离为 

其中，所述d为4台生命探测装置分别与所述终端的距离，c为光速，t为所述登记接入信号分别到达4台生命探测装置的时间，v为电磁波在介质中传播速度，P_t为所述终端发射功率，P_r为4台生命探测装置分别接收到的所述登记接入信号强度； 

4台生命探测装置位置坐标分别为(X_i,Y_i,Z_i)，i=1,2,3,4，所述终端位置坐标为(x,y,z)，R_i1为所述终端与生命探测装置i和生命探测装置1的距离差，则 

可以得到以下方程组 

求解上述方程组可以得到所述终端的位置坐标(x,y,z)。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C，进一步包括： 

利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，得到，其中，所述A_k为状态转移矩阵，表示相邻两条登记接入信号所得到位置坐标信息间的关系，表示利用所述终端第k条登记接入信号计算得到的位置坐标； 

计算先验估计均方差矩阵P_k为后验估计均方差矩阵，称为先验估计均方差矩阵，Q为过程噪声协方差矩阵； 

计算增益矩阵其中，K_k为增益矩阵，表示对先验后残留误差的的修正，R为统计噪声协方差矩阵； 

后验估计均方差矩阵其中，I为单位矩阵； 

状态转移矩阵其中T_k为第k条登记接入信号的时延拓展宽度； 

接收k条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标其中，L_k为接收k条登记接入信号后所得到的终端校正位置坐标。 

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计之前，该方法还包括： 

在近距离视距实验环境中，根据测试终端发出登记接入信号序号k为次序，统计过程噪声及其协方差矩阵Q=E(w^Tw)； 

变换所述测试终端位置坐标进行大量测量，统计测量噪声及其协方差矩阵R=E(v^Tv)； 

设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值初始后验估计均方差矩阵P₀=R，初始状态转移矩阵A₀=I，k=1，完成初始化过程。 

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 

在得到所述终端的定位结果后，所述生命探测装置通知所述终端停止发送登记接入信号。 

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少4台生命探测装置中至少1台为主生命探测装置，所述主生命探测装置发送前向链路控制信号，诱使所述终端发送所述登记接入信号； 

所述至少4台生命探测装置接收所述终端的登记接入信号，发送到所述主生命探测装置进行处理。 

6.一种生命探测装置，其特征在于，该装置包括接收单元、初始定位单元、校正单元和比较输出单元，其中， 

所述接收单元，用于接收终端的登记接入信号； 

所述初始定位单元，用于根据所述终端的登记接入信号计算得到所述终端的位置坐标； 

所述校正单元，用于根据连续两次所述登记接入信号计算得到的所述位置坐标对本次计算得到的所述位置坐标进行预测和校正，得到校正位置坐标； 

所述比较输出单元，用于比较所述校正位置坐标与所述位置坐标，若其差值小于预先设定的值，则将所述校正位置坐标作为所述终端的定位结果； 

所述校正单元包括初始化子单元、预测子单元和校正子单元，其中， 

所述初始化子单元，用于计算过程噪声及其协方差矩阵、统计测量噪声及其协方差矩阵；设定还未收到登记消息的手机位置粗略估计值、初始后验估计均方差矩阵、初始状态转移矩阵，完成初始化过程； 

所述预测子单元，用于利用上一条所述登记接入信号得到的位置坐标信息对本条登记接入信号所得到位置坐标进行估计，并预测计算后验估计均方差矩阵； 

所述校正子单元，用于计算增益矩阵、后验估计均方差矩阵和状态转移矩阵，并计算接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标。 

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述初始定位单元包括测量子单元、距离差计算子单元和初始坐标计算子单元，其中， 

所述测量子单元，用于汇总计算所述终端与不同的所述生命探测装置之间的距离； 

所述距离差计算子单元，用于计算所述生命探测装置两两之间与所述终端的距离差； 

所述初始坐标计算子单元，用于计算所述终端的位置坐标。 

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较输出单元包括比较子单元和输出子单元，其中， 

所述比较子单元，用于比较接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标和利用所述终端若干条登记接入信号计算得到的位置坐标，确定其是否小于预先设定的值； 

所述输出子单元，用于将接收若干条登记接入信号后所得到的所述终端校正位置坐标作为所述终端的最终位置坐标定位结果。