CN106959455B - 救助辅助装置、方法以及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于帮助救援雪崩、地震或船倾覆的受害者的救助辅助装置。该装置能够根据先前位置以及到其它装置的距离的组合来计算位置。不同的配置是可能的，其中基本配置由具有波形生成能力、处理和GNSS接收能力的智能电话组成。该装置由应用被编程以用在定义的任务中。该装置还可以接收多个附加组件，例如电池附加组件、调制解调器附加组件、声波生成附加组件、天线和保护组件(可以防水)，如果充足的话。相同类型的装置可由待被救援的人和救援者携带。因此，该装置非常通用，并且可以显著地提高救援队在不同使用情况下的效率。

Description

救助辅助装置、方法以及系统
技术领域
本发明涉及用于检测和定位人、动物或物体/元件的装置、方法以及系统。更具体而言，本发明适用于救援在雪崩的情况下被掩埋的人、由于地震或海啸而被困于碎石下的人、或在船倾覆之后失踪的人。
背景技术
作为第一个背景示例，每年有许多死于雪崩的受害者。被雪掩埋的受害者的生存几率与寻找他或她所花费的时间密切相关。
在现有技术中，基本上有两种装置用于定位雪崩的受害者：ARB(雪崩救援信标(beacon))和RECCO系统。
ARB(雪崩救援信标)系统或ARVA(雪崩受害者搜索设备)或DVA(雪崩受害者探测器)存在于使用457kHz的射频波的射频发射器-接收器。在发射模式下，可以定位佩戴该装置的人。相同的装置在接收模式下用于由救援者或参加搜救的任何其他人来定位被雪掩埋的受害者。
RECCOTM系统基于谐波雷达并以约1.8GHz发射。这个系统被分为两个部分。救援队装备有发射方向信号的RECCO发射器。由潜在受害者所佩戴的RECCO反射器反射该信号并将其返回到接收器/发射器。
ARVA和RECCO系统两者都发射信号并基于该功率信号实现定位。每个装置都需要对搜索技术(二分法或三角测量方法)的特殊训练和学习。此外，它们在范围和准确度上技术受限，所以它们需要时间和大的救援队来寻找受害者。
另一个系统公知被称为SICRA(SICRA：a GNSS cooperative system foravalanche rescue，IEEE 2012)，一种用于雪崩救援的GNSS协作系统。该系统集成了GNSS导航技术、协作网络和用于规划救援队行动的控制系统。通过获取系统中每个元件的位置，系统生成在雪中被掩埋的受害者与救援者之间的相对距离，并给出救援者为寻找受害者而必须遵循的方向。系统仅使用GPS定位，这导致受害者位置的准确度降低。此外，由于某些原因，系统在出于某种原因而丢失GPS信号的情况下无法进行工作。
另一个系统仅基于HSGPS(高灵敏度全球定位系统)(在雪崩沉积的雪下的GPS跟踪性能，2006)接收器，以定位雪深两米以及更深处的雪崩受害者。该系统跟踪穿过雪崩的雪的较弱GPS信号。从卫星到埋藏在雪崩的雪下的接收器的GPS信号在信号遇到雪时可能取决于折射和散射而走多种不同的路径。因此，多路径反射降低了定位准确度和受害者位置的精确度，因此该系统仍然不足以快速地识别在雪崩下完全受困的人的位置。
同样难以定位人、动物或物体的情况的其它示例是：地震、洪水(包括海啸)、船只事故和潜水员的失踪。偶尔可以使用现有技术的一些相同系统来尝试定位受害者，尤其是GNSS接收器。但是它们仍在较小程度上有用，因为这些受害者很少预先装备特定的装置。此外，在水中或在大量被移位的巨石下，这些技术很少起作用。
因此，鉴于所遇到的问题，现有技术的系统和方法具有显著的局限性。因此，需要一种新的技术或方法来在有限时间内以较好的准确度找到受害者。
本发明公开了一种克服上述缺点的解决方案。
发明内容
本发明的目的是满足这种需求。为此，本发明尤其公开了一种由人、动物或可能处于需要救助的情况下的物体所佩戴的装置，并且该装置被配置用于对不同波形的载波信号进行发送和接收中的一者或多者。相同的装置也可以由可能处于帮助救助的情况下的人使用。
为此，本发明公开了一种救助辅助装置(recovery assistance device)，包括：一种类型的信号处理单元，其被定义成执行对具有波形和频带的载波信号的发送或接收中的一者或多者，具有该波形和该频带的该载波信号被选择以允许对通过非气态材料至该类型的其它信号处理单元的传播距离的测量；逻辑单元，被配置成将信号处理单元与第一另一信号处理单元之间的第一传播距离和信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的位置组合，以确定信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第一救助区域；逻辑单元进一步被配置成根据另一救助辅助装置的绝对位置和所述救助辅助装置与所述另一救助辅助装置之间的距离的一个或多个组合，来计算所述救助辅助装置的位置。
有利地，逻辑单元从以下两者之一接收信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的位置：与信号处理单元所述之一共定位的位置计算单元；或者与第一另一信号处理单元共定位的另一位置计算单元。
有利地，位置计算单元包括GNSS接收器。
有利地，位置计算单元还包括运动传感器。
有利地，位置计算单元和逻辑单元被配置成根据由GNSS接收器以置信度阈值(confidence threshold)确定的先前位置以及从先前位置一直到其中确定运动为空的当前位置的运动传感器测量结果来计算所述装置的当前位置。
有利地，位置计算单元被配置成以50cm或更好的精确度来确定信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的位置。
有利地，信号处理单元或第一另一信号处理单元的至少之一被配置成确定载波信号的到达角。
有利地，逻辑单元进一步被配置成根据以下各项的组合来确定信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第二救助区域：相同的第一另一处理信号单元的第二位置或第二另一信号处理单元的位置之一；以及信号处理单元所述之一或相同的第一另一处理信号单元的所述第二位置或第二另一信号处理单元的所述位置之间的第二传播距离。
有利地，逻辑单元进一步被配置成组合第一救助区域和第二救助区域，以确定信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的位于第一救助区域和第二救助区域的交叉处的可能救助点。
有利地，所述逻辑单元进一步被配置成通过使得第二另一信号处理单元、以及信号处理单元或第一另一信号处理单元之一将自身定位在预先定义的位置处来消除可能救助点的分歧(disambiguate)。
有利地，逻辑单元进一步被配置成将其计算的位置发送到一个或多个另外的救助辅助装置。
有利地，非气态材料包括雪、岩石或建筑材料中的一种或多种，并且信号处理单元被配置成对Wi-Fi或蓝牙载波信号中的一者或多者进行发送或接收中的一者或多者。
有利地，信号处理单元进一步被配置成用于对由代码调制的Wi-Fi或蓝牙信号中的一者或多者进行接收或者发送中的一者或多者，该代码被配置成计算信号的到达时间、到达角或信号强度中的一者或多者。
有利地，非气态材料包括水，并且信号处理单元被配置成用于对声波载波信号进行发送或者接收中的一者或多者。
有利地，本发明的救助辅助装置进一步包括附加的声纳换能器和信号处理模块。
有利地，本发明的救助辅助装置进一步包括调制解调器，该调制解调器被配置成用于利用代码来对具有波形的载波信号进行调制或者解调中的一者或多者，该代码被选择以用于优化对到达时间、到达角和信号强度中的一者或多者的测量或通过非气态材料的信息的传输。
有利地，信号处理单元进一步被配置成由逻辑单元促使以在载波信号上发送消息，该消息包括以下各项中的一者或多者：所述救助辅助装置的识别(identification)；或者由生物传感器收集的所述救助辅助装置的用户的状态。
本发明还公开了一种辅助救助方法，包括：在一种类型的信号处理单元处对具有波形和频带的载波信号进行发送或者接收中的一者或多者，具有该波形和该频带的该载波信号被选择以允许对通过非气态材料至该类型的其它信号处理单元的传播距离的测量；将信号处理单元与第一另一信号处理单元之间的第一传播距离和信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的位置组合，以确定信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第一救助区域；该组合包括根据第一另一信号处理单元的绝对位置和所述信号处理单元与所述第一另一信号处理单元之间的距离的一个或多个组合，来计算所述信号处理单元的位置。
本发明还提供了显著地增大受害者定位的准确度的优点，允许在救援中节省宝贵的时间。本发明还提供了一种易于实施并且不需要任何特定训练来使用它的解决方案。本发明非常通用，并且可以在不同的情况下使用，其中将一些硬件或软件附加组件添加到基本装置。该基本装置可以是简单的智能手机。
此外，利用现有技术，携带未协作的装置的救援者的局部方法对于最终方法可以很好地工作，但是在开始搜索时由于例如巨石和其它地形障碍物的影响而可能是错误的。通过携带协作的装置的救援者的全局方法，在相同的GNSS参考中参考若干救援者(搜索和救援)的位置。本发明使用绝对位置定位并且因此允许将来自两个或更多个救援者的信息进行组合。此外，受害者也处于相同的参考中。本发明还允许将地质和地形或其它信息添加到GNSS定位信息，这允许减小多路径和介质的影响，从而逐渐地缩小救助区域。
此外，本发明有助于多个受害者的正确定位。具有共同的参考有助于受害者的区分，即使他们返回相同或接近的信号信息。在现场，救援者可能接收冲突的信息(例如，相同受害者的两个位置)。通过将此信息与另一救援者或者相同救援者在其它位置处接收的信息进行组合，可以确认两个不同的位置。通过将该信息组合到第三位置，也可以确认第二位置。这个过程在受害者多于两个的情况下当然可以改进。
附图说明
在阅读仅以非限制性示例的方式给出的特定实施例的以下具体描述，将更好地理解本发明及其优点，此描述是参考附图做出的，其中：
-图1a、1b和1c表示在本发明的多个实施例中的救助辅助装置的功能架构的示意图；
-图2a、2b和2c表示使用根据本发明的多个实施例的本发明的救助辅助装置的可操作场景；
-图3示出了在本发明的多个实施例中用于实施本发明的方法的流程图。
具体实施方式
-图1a、1b和1c表示根据本发明的一些实施例的救助辅助装置的功能架构的示意图。
如图1a所示，本发明使用两个载波发射/接收(T/R)装置110a、120a来实施。该装置可以相同或可以不同。它们必须能够使用预定的载波相互通信。为此，特别地，它们具有充足的天线112a、122a。它们还具有载波信号处理单元111a、121a。
该装置可以使用RF载波或其它类型的载波，例如声波。
对于救助辅助装置可能在雪崩或碎石下使用的使用情况，适当的载波可以是RF。雪崩信标通常使用的频带是如ETSI标准化的457kHz、或者用于传输生命信号信息的W-Link传输的869.8MHz。但是其它频带也是可以的，例如ISM 433MHz、2.45GHz和5.2GHz频带。当然，路径损耗与载波信号的频率的平方成比例。因此，使用较低频带更有利，应注意的是2.45GHz WiFi和蓝牙T/R装置通常可用于普通公众。现在蓝牙技术的改进提供了增大的吞吐量、较长的范围和较好的延迟，而无需额外的功耗。
此外，路径损耗取决于所穿过的介质。实验结果和建模显示在雪中在433MHz下大约3dBm的附加衰减，在2.45GHz下大约5dBm的附加衰减。例如，参见“Modeling of Through-the Snow Electric Field Propagation for Rescue Systems”，Bataller et al，University of Zaragoza。除了路径损耗之外，必须考虑传输中的缺点的其它原因以推测接收器处的信号强度，该其它原因例如是多路径、衍射或漫射。当设计特定的T/R模块(CWSPU 111a和天线112a)时，必须考虑所有这些因素。具体地，高增益定向天线可以补偿一个方向上的信号衰减。
此外，可能期望多于一个天线112a、122a，特别是如果除了到达时间(ToA)或飞行时间(ToF)(其可以使用具有单个简单天线的标准T/R配置来确定)之外还要确定载波的到达角(AoA)。
有利地，选择载波信号的波形和/或调制以使雪中或碎石下的衰减和/或多路径反射最小化。实际上，传输数据的方式对于由接收器周围的环境所带来的潜在错误可以或多或少是鲁棒的。
操作T/R模块所需的电功率也是一个重要的设计考量，这可能影响对载波的选择、调制以及在其上传输的信息。例如，如果本发明的装置被配置为用于雪崩受害者的救助装置，由于众所周知救助必须发生在前一刻钟或前半小时，所以该装置可以被配置成在发射模式下以相对高的功率进行操作，以最大化接收到信号的几率，而以较短电池寿命为代价。与这种情况相反，地震受害者可能在已被掩埋数小时或甚至数天后被救出。在这种情况下，将优选低功耗模式，并且T/R模块将被配置成最常在接收模式下操作，以使得可以保持电池寿命。
总而言之，根据本发明，能够使用标准装置是有利的，例如智能手机以及标准载波，例如Wi-Fi信号。然后使用软件应用程序来对逻辑单元(LU)113a、123a进行编程，该逻辑单元(LU)113a、123a可以是智能电话的通用处理器的一部分以操作智能电话作为救助辅助装置，如将在下面的说明中进一步解释的。LU应被配置成执行ToA、以及可选的AoA和/或信号强度(SS)计算。它还可以被配置成驱动CW SPU以调制或解调CW辅助救助信号。调制解调器功能可以由专用硬件附加模块执行。救助辅助装置还可以是特定的专用硬件，其包括在特定频带下操作的CW SPU、特定逻辑单元以及可能的附加调制解调器，如在以下说明中进一步解释的。
有利地，根据本发明的救助辅助装置110a由待被救援的受害者携带，并且根据本发明的另一个救助辅助装置120a由待被救援的受害者的潜在救援者携带。由于难以预先知道谁将是受害者并且谁将是一组滑雪者中的救援者，所以非常有利的是，所有救助辅助装置是相同的，或者至少能够在两种模式(即，救援或被救援模式)中的任何一种模式下进行操作。根据本发明的装置120a也可以由飞行器(例如，直升机或无人机)携带。
装置110a和120a两者都可以具有操作的位置计算单元(PCU)114a、124a。PCU可以是能够从一个或多个GNSS卫星星座(例如，GPSTM、BeidouTM、GlonassTM或GalileoTM星座)接收导航消息的GNSS接收器。GNSS接收器获取并跟踪由GNSS卫星发送的L波段的载波信号。接收器通过所接收信号与接收器中生成的副本(replica)的相关来识别卫星。卫星的位置在给定时间是已知的，计算卫星与接收器之间的链路的伪距。根据最少四个不同的伪距，可以计算接收器的位置、速度、时间(PVT)。GNSS时间参考是非常精确的，并且经常用作时间戳、或者用于同步其它信号。
GNSS的问题在于导航信号的SNR相当低。这些信号也受到多路径反射的很大影响。因此，在雪崩或因地震导致的碎石的情况下不能保证GNSS信号的接收。
针对这个问题的第一类型的解决方案是使用可以包括在PCU 114a中的一些运动传感器。运动传感器可以包括加速度计、陀螺仪和/或磁力计。这些将提供9个DOF(自由度)测量，并且可以以低成本用在MEMS技术中。它们确实可以在智能手机上使用。运动传感器也可以仅是这些中的一个、或者三个类别中的两个。这将提供具有较少自由度的测量。LU113a可以被配置成计算从以高于所确定水平的置信区间计算的最终GNSS PVT导出的位置、或根据具有高于所确定水平的SNR(信噪比)或C/NO(载波带宽中心处的载波噪声)的导航信号计算的最终GNSS导出的位置。这可能是在受害者被掩埋在雪或巨石下之前所计算的最后的位置。然后，LU能够通过将由运动传感器测量的路径添加到被保存在LU的存储器中的最后的质量位置来计算装置110a的估计位置。
然后，由LU计算的位置可以由T/R模块播送到救援队的T/R模块，或者利用其识别被公布在待被救援的装置110a的地址上。然后，救援装置120a可以接收待被救助的装置110a的估计位置，其可以以置信圆显示在装置的屏幕上，然后救援者可以采取相应的行动。
第二类型的解决方案是使待被救助的装置根据由所述救援装置发送的载波信号的ToA(以及可能的AoA和SS)来计算其相对于救援区域中存在的救援装置120a的位置。有利地，载波信号将由允许计算每个救援装置与待被救助的装置之间的伪距的代码来调制。救援装置和待被救助的装置将使用诸如802.11x之类的标准化协议之一来形成无线网络。可以使用任意种类的TDMA(时分多址)协议，包括专用协议。但是在任何情况下都需要装置能够相应地识别自己以确保距离计算是正确的。
待被救助的装置将其相对于救援装置的位置发送到救援装置，并且三个知道其自身GNSS位置的救援装置120a足以在每个救援装置LU处根据这些GNSS位置以及与装置110发送的相对位置有关的信息来确定待被救助的装置110a的绝对位置。当使用AoA时，一个救援装置就足够了。
第三类型的解决方案是使根据本发明的救援装置120a将其自身的GNSS PVT发送到待被救助的装置110a。然后，后一装置可以计算其自身位置，该位置根据救援装置的ToA计算位置和GNSS瞬时位置中的至少三个进行三角测量。此外，在三个不同位置处执行的多个ToA计算与携带救援装置的相同单个救援者的GNSS位置的组合将产生相同的结果，因为假设待被救援的人不移动，然而只要在确切位置处完成的定点(fix)被识别为测量定点。
至少在救援模式下，所有测量和传输都可以被自动触发。
三种类型的解决方案可以通过由一个或多个救援装置或由待被救助的一个或多个装置执行的数据融合而组合在一起。数据融合还可以在位于搜索区域中或位于远程位置处的救援者的主站处执行。
GNSS接收器常规地可以实现优于10m的瞬时精确度。通过时间积分，它们可以实现优于1m的精确度。作为适用于上文提及的所有类型的解决方案的变型，例如由滑雪者团队的向导或震后救援者团队的领导者即时携带的救援装置120a中的一个救援装置能够通过从特定的卫星或互联网服务(Inmarsat、Eutelsat、RTK等)以及基于卫星的增强系统(SBAS)获取校正数据(即，电离层校正、轨道校正、卫星偏差等)来计算精确点位置。然后，使用ToA/AoA/SS测量结果和计算，其它救援装置120a能够相对于PPP定位接收器来精确地定位自身。并且待被救助的装置110a还能够受益于可以优于10cm的PPP精确度。
在图1b上示出了图1a的救助辅助装置的变型。在该图上，本发明的救助辅助装置110b，除了与装置110a相同的组件之外，还包括电池附加组件115b、调制解调器附加组件116b和保护组件117b。电池附加组件115b可以是用于智能电话的标准附件。在本发明的上下文中，其还可以是具有增加的容量的耐用的电池附加组件。调制解调器附加组件116b用于驱动CW SPU 111a以生成载波调制波形，来执行TOA/AoA/SS计算或解调从其它救助辅助装置接收的载波。保护组件117b可以用于保护救助辅助装置免受振动(chocks)和低温。
在图1c上示出了图1a和图1b的救助辅助装置的另一变型。该装置110c包括声纳换能器和SPU附加组件118c以及声纳换能器/天线119c。此外，提供保护组件117c以确保本实施例的救助辅助装置至少在低至水下某一深度是防水的。声纳换能器SPU附加组件还将包括调制解调器，以调制和解调发送或接收的声纳CW。声纳波将用于代替RF载波。用例场景是配备水手、渔民或任何类型的船员。在一些实施例中，RF和声纳CW可以组合使用。例如，声纳可以用在雪地车上。
作为可以被添加到本发明的救助辅助装置的所有变型的选项，生命参数(心跳、温度等)可以由传感器获取并且通过载波链路被发送到救援装置。由这种传感器测量的身体的温度下降或心跳的突然增加和/或由加速度计对缺乏运动的检测来检测需要救援的状态。这样的状态还可以触发信标进行发送。
事实上，在一些实施例中，可以将失事信标添加到救援者的设备中，与本发明的救助辅助装置的所有变型结合。例如，它们可以被固定到背包、滑雪板或鞋上。当检测到例如雪崩时，信标可以在传感器测量(例如，加速度计)之后开始发射。由于搜索队和救援队也可以依靠其它手段来检测雪崩，所以可以避免或减少错误检测。
在一些实施例中，可以释放或降低或发出附加信标以增加搜索和救援成功率。信标可以在检测到雪崩、泥石流、地形运动或地震的第一个迹象时发出。如前所述，信标可以自动释放。这样的信标可以是可充气的或具有其它方法以在雪地或地带上具有更好的浮性。信标可以记录先前和过去的运动，以帮助重建释放点之前、时和之后的轨迹。
图2a、2b和2c表示根据本发明多个实施例使用本发明的救助辅助装置的可操作场景；
在图2a上，携带救助辅助装置110a或LD(丢失装置)的用户210a在点LDp1处丢失他/她的位置。当置信水平低于最小值时，可以认为位置被丢失。GNSS导航中对置信水平的定义可以在由相同申请人提交的PCT申请PCT/EP2015/066299中找到。当所有卫星的SNR或C/N0值落在预定水平以下时，也可以简单地认为位置被丢失。在某些实施例中，可以根据预期可以发现LD的地形(雪、巨石)及其厚度来调整阈值。
在此实施例中，LD 110a的PCU 114a包括多个运动传感器。携带该装置的人将沿着轨迹211a从位置LDp1移动到位置LDp2(212a)。LDp1被确定为由运动传感器检测到的运动在一段时间内基本为空的点。LU 113a被配置成根据位置LDP1和运动传感器测量结果来计算LDp2的地球参照系坐标。位置LDp1和LDp2以由LU和可能的调制解调器在载波上配置的消息被发送到搜索装置RD 120a。作为一选项，LDp1处的置信水平或SNR和/或C/N0值以及运动传感器测量和LU计算的置信水平也可以包括在消息中。此外，作为另一选项，装置120a可以将222a，其自身的GNSS位置RDp′1，发送到待被救助的装置110a。
根据本发明的救助辅助装置RD由位于位置RDp′1处的救援者220a携带。装置120a接收包括LD的标识、位置LDp1以及关于位置的可能的置信水平信息的消息。此外，装置120a在其T/R 121a、122a处接收由装置110a的T/R 111a、112a发射的载波221a。根据由载波携带的ToA代码，LU 123a计算位置LDp1与RDp′1之间的距离。LD的位置的置信水平圆213a与测量圆223a(可能还与由第二圆223′a在图上具体化的置信水平相关联，形成置信环)之间的交叉将确定第一救助区域250a。应当注意，由于公知在受害者被掩埋于其下的介质中发生的多路径反射，可以通过考虑将要应用的预先建立的校正来校正距离计算。
置信圆213a、223a、223′a可以显示在救援装置120a的显示器上。
如果救援者认为该第一救助区域足够小并且容易进入，则救援者将停在那里。
如果不是这种情况，如下在说明书中进一步解释的，他/她可以决定移动到第二位置RDp′2。救援者将确定其第二位置，以使得他/她更靠近待被救援的装置，但不遵循到其的直线线路。这是因为，作为附加选项，能够根据丢失的装置对搜索装置的位置进行三角测量是有用的。作为经验规则，可以遵循与直线线路成45°的轨迹，并且停止在位于先前位置RDp′1与先前测量的距离223a之间的一半距离处的点RDp′2处。LU 123a可以被配置成计算新的点和轨迹224a，并且可能将它们显示在装置的显示器上。然后重复与装置120a处于位置RDp′1时相同的过程。新测量环233a(包括置信裕度，类似于置信裕度223a、223′a，但未在图中示出)与先前测量环223a的交叉和丢失装置的位置的置信圆213a定义了第二救助区域。如果此第二救助区域现在是可接受的，则可以停止该过程并且可以开始物理搜索和救援。如果不可接受，则该过程可以重复一次，然后救援者遵循轨迹234a移动至位置RDp′3处并产生测量环243a。取决于事故的类型，救援队在多次重复之后作出停止确定救助区域的决定可以取决于从事故发生开始所经过的时间，因为时间对于能够救援被掩埋在例如雪下的人是关键的。可以计算自事故发生之后花费的时间以及在与该类型的事故兼容的时间限制之前救援者仍然可用的时间，并将其显示给救援者。
可以有利的是，在任何情况下，重复该过程至少两次(三次测量)，以使得三个RD位置(RDP′1、RDP′2、RDP′3)可以被发送到LD，LD的LU能够根据这三个RD位置来计算位置、将该位置与其先前确定的位置LDp2进行比较、并将校正位置发送回RD。
在图2b上所示的本发明的另一个实施例中，没有从其开始的丢失装置的已知位置。然而可以从可能找到受害者的区域213b开始。这可以通过滑雪者的轨迹和雪崩路径的相对位置来确定，特别是如果救援者是与受害者相同的团队的一部分。
有利地，根据本发明的装置可以被配置以便容易地确定救助的初始区域，例如使用由装置之一(或从无人机)拍摄的场景的图像、通过访问本地存储的数据或远程数据库来自动地计算初始救助区域、显示出于搜索的目的而将被用作初始位置的所述初始区域的中心。这允许确定圆213b及其中心。
然而，圆213b可能比图2a的圆213a大得多。然后，如果只有一个救援者可用于该区域，则可以应用与图2a的实施例中相同的过程，应当注意：
-只有由RD 120a确定的距离是可用的，可能与测量不确定度223b一起，方向是不确定的或非常不精确的；
-为了确定第二测量的新点，需要使用SS来决定救援者所执行的移动是否足够；许多反复试验可能是必要的；
-需要重复该过程至少两次，以使得LD可以根据被发送给它的RD的三个连续位置以及根据其T/R 111a、112a获得的信号由LD的LU计算的相对距离来计算其位置。
借助区域250b还可以直接被确定为区域223b、233b、243b和213b的交叉。可以实施匹配算法以借助于由此装置LU确定的LD的位置的置信圆来调整该救助区域。
或者，由三个不同的救援者220b、230b、240b持有的三个不同的装置RD1、RD2、RD3可以定位于如上计算的三个不同位置。然后，所应用的过程是相同的，除了必须通过在RD的LU中的一个LU中面对三个信号的SS来立即确定救援者的位置之外。
在图2c上所示的本发明的另一个实施例中，救助辅助装置120a能够测量由待被救助的LD装置110a发射的载波信号的AoA。由待被救援的人210c所携带的LD的位置是事先未知的。救援者220c携带的装置120a可以获取ToA和AoA两者。然后，在不知道LD的事先位置的情况下，仅用一个测量点来确定相当有限的救助区域250c是可能的。
当然，如果救助区域仍然太大，则可以将该实施例与图2b的实施例组合，即使一个单个救援者在三个不同位置处进行连续测量，或者使三个不同救援者或多或少同时进行测量，并将它们发送到待被救助的装置。
图3示出了在本发明的多个实施例中用于实施本发明的方法的流程图。
图3的流程图包括该方法的所有实质性步骤，并且在某些情况下可以省略在图上示出的一些步骤。
在步骤310处，估计待被救助的丢失装置的位置。使用如结合图2a的图示所讨论的，该估计可以基于根据装置/用户的最终质量位置而已知的位置。该估计基于使用来自被集成在救助辅助装置110a中的运动传感器的测量结果的该最终质量位置的传播。它也可以根据事故的情况和地形来估计。置信水平与估计相关联。
在步骤320处，将该位置播送到救援装置120a，或者在LD的HTML页面上发布/公布。
根据ToA测量结果来计算LD与至少RD之间的距离。如果计算的结果被认为与LD的估计位置一致，则在步骤330处，救助过程的电子部分可以在步骤340处结束，并且可以开始人工搜索和救助。
如果不一致，如由ToA测量的，则在步骤350处测试救助区域中可用的救援者的数量。如果该数量大于两个(最小值为3)，则执行确定救援者的最佳位置的步骤355。该步骤涉及关于图2a描述的类型的经验规则。然后，根据这些最佳位置计算到LD的距离(步骤360)，并且根据最佳位置计算LD的位置(步骤370)。
将注意到，如果AoA在RD中的一个处可用，则使用少于3个RD是可能的，可能仅使用一个RD。
如果限定用于搜索LD的该区域中可用的RD的数量等于2或更少，则可能有必要对可用RD执行多次移动，特别是如果没有AoA计算能力。
然后，RD将在步骤390、3B0处计算移动，并且在步骤380、3A0和3C0处计算到LD的距离。
然后，在步骤3D0处，RD将它们的位置发送到LD，并且在步骤3E0处LD将计算其自身的位置并将其再发送到RD。
作为上面关于图2a所解释的变型，可以在另一方向上进行该计算和传输(由LD对到RD的相对距离的计算以及至RD的传输)。
定义一个架构是有益的，在其中RD中的一个是主机而其它的是从机。RD中的一个还可以具有比其它RD更高的计算能力并访问远程数据库，该数据库包括对于确定可能的初始搜索区域、救援策略和对策有用的外部数据。这种访问可以使用蜂窝或卫星通信链路。具有对远程数据的访问的该主RD还可以包括具有对PPP或RTK访问能力的GNSS接收器，以提高LD的定位的精确度。
在待搜索的区域很大并且失踪的受害者的数量很高的情况下，还需要将待搜索的区域划分为子区域并且将可用的救援者的团队划分成子团队。在这种情况下，可能需要执行在各个子区域中对待被救助的LD的识别的预备步骤，以使得可以有效地配置LD/RD局域网。
本说明书中公开的示例仅仅是对本发明的一些实施例的说明。它们不以任何方式限制由所附权利要求限定的所述发明的范围。

Claims (15)

1.一种救助辅助装置(110a、120a)，包括：
-一种类型的信号处理单元(111a、121a)，所述类型的信号处理单元(111a、121a)被定义为执行对具有波形和频带的载波信号的发送或接收中的一者或多者，具有所述波形和所述频带的所述载波信号被选择以允许对通过非气态材料至所述类型的其它信号处理单元(121a、111a)的传播距离的测量；
-逻辑单元(113a、123a)，所述逻辑单元(113a、123a)被配置成将所述信号处理单元与第一另一信号处理单元之间的第一传播距离和所述信号处理单元或所述第一另一信号处理单元之一的位置组合，以确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第一救助区域；
其中，所述逻辑单元进一步被配置成根据另一救助辅助装置的绝对位置和所述救助辅助装置与所述另一救助辅助装置之间的距离的一个或多个组合来计算所述救助辅助装置的位置；
其中，所述逻辑单元进一步被配置成根据以下各项的组合来确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第二救助区域：相同的所述第一另一处理信号单元的第二位置或第二另一信号处理单元的位置之一；以及相同的所述第一另一处理信号单元的所述第二位置或第二另一信号处理单元的所述位置的所述之一与所述信号处理单元之间的第二传播距离；
其中，所述逻辑单元进一步被配置成组合所述第一救助区域和所述第二救助区域，以确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元的所述之一的位于所述第一救助区域和所述第二救助区域的交叉处的可能救助点；
其中，所述逻辑单元进一步被配置成通过使得所述第二另一信号处理单元、以及所述信号处理单元或第一另一信号处理单元的所述之一将自身定位在预先定义的位置处来消除所述可能救助点的分歧。
2.根据权利要求1所述的救助辅助装置，其中，所述逻辑单元从以下两者之一接收所述信号处理单元或所述第一另一信号处理单元的所述之一的位置：与所述信号处理单元的所述之一共定位的位置计算单元(114a)，(113a)；或者，与所述第一另一信号处理单元共定位的另一位置计算单元(124a)，(123a)。
3.根据权利要求2所述的救助辅助装置，其中，所述位置计算单元包括GNSS接收器。
4.根据权利要求3所述的救助辅助装置，其中，所述位置计算单元进一步包括运动传感器。
5.根据权利要求4所述的救助辅助装置，其中，所述位置计算单元和所述逻辑单元被配置成根据由所述GNSS接收器以置信度阈值确定的先前位置以及从所述先前位置一直到其中确定运动为空的当前位置的运动传感器测量结果来计算所述装置的所述当前位置。
6.根据权利要求2至5所述的救助辅助装置，其中，所述位置计算单元被配置成以50cm或更好的精确度来确定所述信号处理单元或所述第一另一信号处理单元的所述之一的位置。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，其中，所述信号处理单元或所述第一另一信号处理单元的至少之一被配置成确定所述载波信号的到达角。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，其中，所述逻辑单元进一步被配置成将其计算的位置发送到一个或多个另一救助辅助装置。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，其中，所述非气态材料包括雪、岩石或建筑材料中的一种或多种，并且所述信号处理单元被配置成用于对Wi-Fi或蓝牙载波信号中的一者或多者进行发送或接收中的一者或多者。
10.根据权利要求9所述的救助辅助装置，其中，所述信号处理单元进一步被配置成用于对由代码调制的Wi-Fi或蓝牙信号中的一者或多者进行接收或发送中的一者或多者，所述代码被配置成计算所述信号的到达时间、到达角或信号强度中的一者或多者。
11.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，其中，所述非气态材料包括水，并且所述信号处理单元被配置成用于对声波载波信号进行发送或接收中的一者或多者。
12.根据权利要求11所述的救助辅助装置，进一步包括附加的声纳换能器和信号处理模块。
13.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，进一步包括调制解调器，所述调制解调器被配置成用于利用代码对具有所述波形的所述载波信号进行调制或解调中的一者或多者，所述代码被选择以用于优化对到达时间、到达角和信号强度中的一者或多者的测量或通过所述非气态材料的信息的传输。
14.根据权利要求1至5中的任一项所述的救助辅助装置，其中，所述信号处理单元进一步被配置成由所述逻辑单元促使以在所述载波信号上发送消息，所述消息包括以下各项中的一者或多者：所述救助辅助装置的识别；或者由生物传感器收集的所述救助辅助装置的用户的状态。
15.一种辅助救助方法，包括：
-在一种类型的信号处理单元处对具有波形和频带的载波信号进行发送或接收中的一者或多者，具有所述波形和所述频带的所述载波信号被选择以允许对通过非气态材料至所述类型的其它信号处理单元的传播距离的测量；
-将所述信号处理单元与第一另一信号处理单元之间的第一传播距离和所述信号处理单元或所述第一另一信号处理单元之一的位置组合，以确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第一救助区域；
其中，所述组合包括根据所述第一另一信号处理单元的绝对位置和所述信号处理单元与所述第一另一信号处理单元之间的距离的一个或多个组合，来计算所述信号处理单元的位置；
根据以下各项的组合来确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元之一的第二救助区域：相同的所述第一另一处理信号单元的第二位置或第二另一信号处理单元的位置之一；以及相同的所述第一另一处理信号单元的所述第二位置或第二另一信号处理单元的所述位置的所述之一与所述信号处理单元之间的第二传播距离；
组合所述第一救助区域和所述第二救助区域，以确定所述信号处理单元或第一另一信号处理单元的所述之一的位于所述第一救助区域和所述第二救助区域的交叉处的可能救助点；
通过使得所述第二另一信号处理单元、以及所述信号处理单元或第一另一信号处理单元的所述之一将自身定位在预先定义的位置处来消除所述可能救助点的分歧。
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