CN104635243A - 一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，它涉及卫星导航定位技术领域。它包括无人机搜索探寻器、远距离无线数传高增益天线、可穿戴个人监控腕表和无线通讯终端，无人机搜索探寻器固定在无人机腹部，无人机搜索探寻器外置远距离无线数传高增益天线，无人机搜索探寻器通过远距离无线射频通讯模块和远距离无线数传高增益天线与无线通讯终端连接，无线通讯终端通过近距离RFID与可穿戴个人监控腕表连接。本发明实时搜索地面人员、地质、环境等相关信息，快速、准确定位紧急救援区域，实时监测伤者的心率和体温等生命体征信息，满足大面积区域紧急救援要求，救援效率高。

Description

一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统

技术领域

本发明涉及的是卫星导航定位技术领域，具体涉及一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统。

背景技术

现有的救援搜寻系统主要依靠电话通讯的方式来联络救援方，在身处于恶劣的地理环境下，伤者通过电话往往不能清楚地向救援方描述自己所处的地理位置以及此刻伤者自身的身体状况，从而引发救援不及时，救援效率低下，耽误了伤者接受医疗救助，基于此，设计一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统还是很有必要的。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，结构设计合理，实时搜索地面人员、地质、环境等相关信息，快速、准确定位紧急救援区域，实时监测伤者的心率和体温等生命体征信息，满足大面积区域紧急救援要求，救援效率高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，包括无人机搜索探寻器、远距离无线数传高增益天线、可穿戴个人监控腕表和无线通讯终端，无人机搜索探寻器固定在无人机腹部，无人机搜索探寻器外置远距离无线数传高增益天线，无人机搜索探寻器内置第一控制器、总线接口、电源和远距离无线射频通讯模块，无人机搜索探寻器通过远距离无线射频通讯模块和远距离无线数传高增益天线与无线通讯终端连接，无线通讯终端通过近距离RFID与可穿戴个人监控腕表连接。

所述的可穿戴个人监控腕表内置红外脉搏传感器、第一近距离RFID射频通讯模块、第二控制器、温度传感器和纽扣电池，无线通讯终端内置北斗二代定位模块、第二近距离RFID射频通讯模块、远距离无线数传模块、第三控制器和可充电锂电池，可穿戴个人监控腕表通过第一近距离RFID射频通讯模块发送数据至无线通讯终端，无线通讯终端通过第二近距离RFID射频通讯模块接收可穿戴个人监控腕表传来的各种数据，第三控制器基于北斗二代定位模块实时定位，无线通讯终端通过远距离无线数传模块与无人机搜索探寻器连接。

本发明利用现有穿戴式北斗终端的外形结构，将可穿戴个人监控腕表和无线通讯终端组成了单人便携式穿戴设备，该设备能实时采集人员生命体征信息，并基于北斗卫星定位技术获取人员实时定位位置信息，并通过远距离无线数传技术达到数公里距离的无线数据传输能力，当无人机一旦飞过救援人员上空时，救援定位终端即可通过远距离无线数传将实时监测的人员体征信息、位置信息发射到无人机上空中搜索探寻器汇总。

本发明的有益效果：解决了面向于大面积区域的紧急救援应用，通过无人机在受灾或救援区域上空航行，实时搜索地面上人员、地质、环境等相关信息，达到了快速、准确定位紧急救援区域，指挥部根据获取的相关信息，可立即投入人员进行紧急救援支持工作。

(1)可准确、迅速定位到伤者的位置信息；

(2)实时监测伤者的心率和体温等生命体征信息；

(3)同时满足100个终端发送信息，满足大面积区域紧急救援要求；

(4)低功耗，超长待机，满足紧急救援工作需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明无人机搜索探寻器的结构框图；

图3为本发明可穿戴个人监控腕表的结构框图；

图4为本发明无线通讯终端的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-4，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，包括无人机搜索探寻器1、远距离无线数传高增益天线2、可穿戴个人监控腕表3和无线通讯终端4，无人机搜索探寻器1外置远距离无线数传高增益天线2，无人机搜索探寻器1内置第一控制器101、总线接口102、电源103和远距离无线射频通讯模块104，无人机搜索探寻器1通过远距离无线射频通讯模块104和远距离无线数传高增益天线2与无线通讯终端4连接，无线通讯终端4通过近距离RFID与可穿戴个人监控腕表3连接，无人机搜索探寻器1固定安装在无人机腹部下，当无人机飞行过程中，搜索探寻器能够俯览飞行区域，并通过远距离无线数传高增益天线2，实时接收地面上救援定位终端的数据信息。

所述的可穿戴个人监控腕表3和无线通讯终端4组成了便携式个人定位系统终端，内置GPS/BD双模定位模块，可在较为恶劣的环境下实施定位跟踪，捕获携带人员的当前定位的经纬度、高度、速度、航向等定位信息，同时，系统终端内置的人体监测模块，可实时监测佩戴人员的心跳、心率脉搏、体表温度等，判断人员的基本受伤情况，并通过远距离数传模块将各种数据上传给无人机上的空中搜索探寻器。

值得注意的是，所述的可穿戴个人监控腕表3内置红外脉搏传感器301、第一近距离RFID射频通讯模块302、第二控制器303、温度传感器304和纽扣电池305，保证腕表实时监测采集佩戴人员的脉搏心率数据，并将数据通过第一近距离RFID射频通讯模块302发送至无线通讯终端4。

此外，所述的无线通讯终端4内置北斗二代定位模块401、第二近距离RFID射频通讯模块402、远距离无线数传模块403、第三控制器404和可充电锂电池405，第三控制器404基于北斗二代定位模块401实时定位，并通过第二近距离RFID射频通讯模块402接收可穿戴个人监控腕表3的人体脉搏心率数据，将各种数据整合打包，通过远距离无线数传模块403将数据发射出，等待无人机飞抵上空接收；其中数传数据信息包括身份ID、生命特征、北斗定位位置信息等，由于在实际救援场地会存在多个定位终端，通过无线数传方式进行数传时，同时考虑了基于时分、码分以及频分的各种自适应情况，以保证系统数据通讯的可靠性和稳定性。

本具体实施方式利用现有穿戴式北斗终端的外形结构，将一块腕表和一块无线定位终端组成了单人便携式穿戴设备，该设备能实时采集人员生命体征信息，并基于北斗卫星定位技术获取人员实时定位位置信息，并通过远距离无线数传技术达到数公里距离的无线数据传输能力，地面救援人员配有救援定位终端，可实时定位跟踪人员位置，并且终端通过内置的体征传感器，收集佩戴人员的身体体征数据，例如：心率、体表温度等。当无人机一旦飞过救援人员上空时，救援定位终端即可通过远距离无线数传将实时监测的人员体征信息、位置信息发射到无人机上空中搜索探寻器汇总。

本具体实施方式的主要技术指标：

1、北斗二代定位模块：

支持北斗(B1)和GPS的高性能集成模块，单板集成双模基带芯片和双模射频芯片，跟踪灵敏度：-160dBm，捕获灵敏度：-146dBm，水平误差≤5米，速度误差0.1m/s。

2、近距离RFID射频通讯模块：

工作频段：240-2485MHz频段，空中速率：2Mbps，调制方式：GFSK，载荷长度：32Bytes，发射功率：+4dBm，接收灵敏度：-148dBm，识别距离：≥20米，动态可调工作温度：-40℃-85℃。

3、远距离无线数传模块：

工作频段：100-1000MHz频段，空中速率：300kbps，调制方式：FSK/GFSK/MSK/GMMSK，载荷长度：64Bytes，发射功率：+20dBm，接收灵敏度：-148dBm，最大4096字节的扩频因子，识别距离：≥3000米动态可调，工作温度：-40℃-85℃。

4、红外脉搏传感器：

利用特定波长红外线对血管末端血液微循环产生的血液容积的变化的敏感特性，检测由于心脏的跳动，引起脉搏的血液变化，经过信号放大、调整等电路处理。传感器输出同步于脉搏跳动的脉冲信号，从而计算出脉率，同时反映脉搏血容积变化的完整的脉搏波电压信号。

传感器尺寸：直径为10mm；灵活的接口：64字节TX FIFO UART串行接口(57600波特率)；物理规格：面积：3mm*3mm*0.6mm；低电流消耗：0.8mA；二极管静电保护：4kV接触放电；8kV隔空放电；心率及心率变异性监控，uV到mV范围内生物信号检测的高性能模拟前端；16位高分辨率的模数转换器；低输入噪音；传感器脱落自动检测；检测可靠，并实时报告心率(±1bpm)；3.3V(3.3±10％)电源供电，带片上1.2V电源调节器，低电流消耗0.8mA。

本具体实施方式采用低功耗设计，便携式个人定位系统终端是基于人员腕带便携佩戴以及肩部安装远距离传输的无线通讯终端方式与无人机进行救援数据通讯，供电方式为内置锂电池供电，所以对整机的功耗要求就非常高，至少72小时的工作时间，保证了救援最佳时间的搜索探寻工作；无线通讯终端的工作方式为间歇式工作发射，在终端工作态时，实时与监测人员的可穿戴个人监控腕表进行通讯，获取佩戴人员真实的脉搏心跳数据，并采集自身的北斗卫星定位数据，将各个数据信息通过远距离无线数传方式发射，完成后迅速转入低功耗休眠待机，这样，即保证了有效数据信息的及时传递发送，又保证了整机的工作待机时间。

本具体实施方式对于救援人员及被施救人员的定位搜索工作，是采用的北斗二代卫星定位的方式，基于北斗二代的定位方式，其定位系统容量是无限的，所以对于定位数据的获取是实时采集定位。

对于救援人员的监测以及定位数据的发送，我们采用的是远距离无线射频收发装置，每个终端都有自己的定时发送时间点发射数据，并且终端其发射信道也会根据实际应用情况进行分组划分，这样也极大的避免了多终端同信道发射碰撞问题，提高了整个系统通讯的容量，可至少同一时刻接收收集100个终端。

在实际使用中，由于地处不同的复杂环境，周边设备、恶劣环境等因素，会导致对于北斗信号及无线数传模块有一定的干扰，这就使得终端的抗干扰能力需要加强，提高北斗收星及无线数传模块的接收灵敏度，增加无线数传模块发射功率，对周边环境信号的侦测进行后续工作的预判断等等，这些方式均在实际应用中能够极大的提高产品在复杂的电子环境下抗干扰能力。

本具体实施方式采用的是北斗卫星定位技术，将北斗卫星定位、远距离无线数传、RFID、红外线脉搏传感器、单片机控制等技术手段相结合，对于国家的数据信息、救援信息具有很好的保密性，而北斗卫星定位可在战时、战场、紧急、应急等各个场合全方位应用，前景广阔，具有一定的应用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，其特征在于，包括无人机搜索探寻器(1)、远距离无线数传高增益天线(2)、可穿戴个人监控腕表(3)和无线通讯终端(4)，无人机搜索探寻器(1)外置远距离无线数传高增益天线(2)，无人机搜索探寻器(1)内置第一控制器(101)、总线接口(102)、电源(103)和远距离无线射频通讯模块(104)，无人机搜索探寻器(1)通过远距离无线射频通讯模块(104)和远距离无线数传高增益天线(2)与无线通讯终端(4)连接，无线通讯终端(4)通过近距离RFID与可穿戴个人监控腕表(3)连接，无人机搜索探寻器(1)固定安装在无人机腹部下，当无人机飞行过程中，搜索探寻器能够俯览飞行区域，并通过远距离无线数传高增益天线(2)，实时接收地面上救援定位终端的数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，其特征在于，所述的可穿戴个人监控腕表(3)和无线通讯终端(4)组成了便携式个人定位系统终端，可穿戴个人监控腕表(3)内置红外脉搏传感器(301)、第一近距离RFID射频通讯模块(302)、第二控制器(303)、温度传感器(304)和纽扣电池(305)，保证腕表实时监测采集佩戴人员的脉搏心率数据，并将数据通过第一近距离RFID射频通讯模块(302)发送至无线通讯终端(4)。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，其特征在于，所述的无线通讯终端(4)内置北斗二代定位模块(401)、第二近距离RFID射频通讯模块(402)、远距离无线数传模块(403)、第三控制器(404)和可充电锂电池(405)，第三控制器(404)基于北斗二代定位模块(401)实时定位，并通过第二近距离RFID射频通讯模块(402)接收可穿戴个人监控腕表(3)的人体脉搏心率数据，将各种数据整合打包，通过远距离无线数传模块(403)将数据发射出，等待无人机飞抵上空接收；其中数传数据信息包括身份ID、生命特征、北斗定位位置信息等，由于在实际救援场地会存在多个定位终端，通过无线数传方式进行数传时，同时考虑了基于时分、码分以及频分的各种自适应情况，保证系统数据通讯的可靠性和稳定性。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的战场救援搜寻系统，其特征在于，单兵将可穿戴个人监控腕表(3)绑定在手腕部位，腕表会实时监测腕部人体脉搏及心率，并通过近距离RFID技术，将人体的心率脉搏数据发送至无线通讯终端(4)，无线通讯终端(4)可安装佩戴在人员的肩部，既不会影响人员的正常活动，又可以很好的进行北斗定位以及通讯，无线通讯终端(4)收到可穿戴个人监控腕表(3)发回的个人监测数据后，与实时的北斗定位信息一起通过远距离无线数传模块(403)发射出去，当无人机一旦飞过救援人员上空时，通过无人机搜索探寻器(1)接受数据，进行汇总救援。