CN109389801A - 一种次声波救援系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种次声波救援系统及方法，包括发射端和接收及处理端，所述发射端，包括机壳和置于机壳内的电路模块；所述发射端的电路模块包括处理器、次声波发生模块、显示模块、电源模块；所述机壳上还包括扬声器、显示屏、电源开关；所述接收及处理端，包括处理器、次声波采集模块、滤波模块、信号转化模块、数据处理模块、数据存储模块、通信模块、电源模块；通过本发明一种次声波救援系统及方法，能够适用于多种危险、灾难等场合，能快速准确及时的发现求救者，并报警，能有效的减少暴力犯罪、灾难事件带来的人员伤亡，具有极大的应用价值。

Description

一种次声波救援系统及方法

技术领域

本发明涉及一种次声波救援系统及方法。

背景技术

频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次声波。次声波的波长很长，传播距离也很远。它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。例如，频率低于1Hz的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方。

次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。

次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外。

某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。如4Hz-8Hz的次声能在人的腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。

但是并不是所有的次声波都是危害的，在大于0HZ和小于20HZ的次声波范围内通过实验找到对人体无害的次声波频率，并充分利用次声波的隐蔽性、穿透性、距离远、能耗低等特点，将其应用到求援系统上，将十分有益。

目前的求援系统大都是利用可听声波、光等原理做成。当报警传感器被触发时，发出刺耳的报警声或光，从而震慑犯罪分子，起到中止犯罪的目的。这种报警器，传播的距离有限，多用于犯罪前的震慑作用。一些正在进行的犯罪行为，比如被害人被限制自由或行为、被胁迫、被威胁等，比如被绑架等，被害人不可能大声呼叫或触发有声/光的报警装置等，则需要隐蔽的向外发出救援信号；又如一些灾难事件，比如空难后幸存者落入荒岛或漂浮在海上，这种情况施救者很难一下子找到幸存者，对于求救设备来说当然是要求以极低的功率来长时间的发出求救信号，且该求救信号能够传播的越远越好，这样获救的几率就大大增加了。

因此，基于次声波的隐蔽性、穿透性、距离远、能耗低等特点，将其应用到求援系统上，将十分有益。

专利“次声波发生器”，专利号2007100093400，公开了一种采用新的磁路设计，使得多层稀土永磁薄片间隙之间做震动来产生次声波的装置。该装置可以实现发出指定频率的次声波。

专利“敲击声矿难救援定位系统”，专利号201005478331，公开了一种通过敲击振动中的低频乃至次声波信号穿透能力强的特点，通过纵波型与横波波型的速度差异和矢量振动传感器的方向性，确定敲击生源的所在位置。

专利“一种基于次声波的隧道火灾探测装置”，专利号2015100752258，公开了一种利用燃烧音中的次声波从而实时准确地监控隧道内的消防安全情况的装置，一旦发生火灾，扬声器就会立刻响起警报声。

上述两个的缺点是敲击声以及燃烧音的无规律性，难以区分一些条件下的噪音。

发明内容

本发明的目的是提供一种次声波求援系统及方法。

本发明的第一目的是提供一种次声波求援系统。

本发明的第二目的是提供一种用于次声波求援系统的方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种次声波救援系统，包括发射端（2）和接收及处理端（3），其特征在于：所述发射端（2），包括机壳（1）和置于机壳内的电路模块；所述发射端的电路模块包括处理器（21）、次声波发生模块（22）、显示模块（23）、电源模块（24）；所述机壳（1）上还包括扬声器（4）、显示屏（5）、电源开关（6）；发射端的处理器（21）通过内部总线分别与次声波发生模块（22）、显示模块（23）、电源模块（24）相连，显示模块（23）与机壳（1）上的显示屏（5）相连，次声波发生模块（22）与机壳（1）上的扬声器（6）相连；

所述接收及处理端（3），包括处理器（31）、次声波采集模块（32）、滤波模块（33）、信号转化模块（34）、数据处理模块（35）、数据存储模块（36）、通信模块（37）、电源模块（38）；接收及处理端的处理器（31）分别与信号转化模块（34）的一端、数据处理模块（35）的一端、通信模块（37）、电源模块（38）连接；次声波采集模块（32）通过滤波模块（33）与信号转化模块（34）的另一端连接；数据存储模块（36）与数据处理模块（35）的另一端连接。

根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述机壳（1）材料为防水防摔耐火材料，制作成全封闭的防水形状。

根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述扬声器（4）为防尘防水扬声器。

根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述显示屏（5）为防水防摔显示屏。

根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述次声波采集模块（32）包含多个次声波传感器。

为了实现上述第二目的，本发明提供一种用于次声波求援系统的方法，其特征在于，包括发射端发生次声波方法和接收及处理端处理求援次声波信号的方法；

发射端发生次声波方法：

步骤一：开启开关按钮（6）后，次声波发生模块（22）以程序设定的次声波频率持续工作；

步骤二：次声波发生模块（22）持续工作到程序设定的时间后，暂停工作；

步骤三：次声波发生模块（22）持续停止工作到程序设定的间隔时间后，重新开始工作；

步骤四：重复步骤二、步骤三，直到关闭开关按钮（6）或电源电量耗尽。

接收及处理端处理求援次声波信号的方法：

步骤一：打开电源模块（38），系统开始工作，次声波采集模块采集次声波（32）；

步骤二：对采集到的次声波用滤波模块（33）进行滤波处理，将不在指定频率的次声波过滤掉；

步骤三：将步骤二过滤噪音后合格的次声波通过信号转换模块（34）转化成数字信号，并发送给处理器（31）；

步骤四：持续检测该信号持续时间是否满足发射端发射的求援信号的持续时间；如果不符合则说明不是求援波，则返回步骤一；

步骤五：步骤四如果符合条件，则进入数据处理模块（35）进行数据处理和临时存储，数据处理主要是利用不同传感器收到的该信号的时间差，计算生源点位置；临时存储主要是为了并进一步检测在指定的时间间隔内是否还能收到该信号的次声波；

步骤六：如果在指定的间隔时间又收到此次声波，经过两次以上的确认后，即可确认此次声波为发射端发送的求援信号；

步骤七：通过数据存储模块（36）存储数据信息，并通过通信模块（37）进行报警。

本发明的有益效果是：

通过本发明一种次声波救援系统及方法，利用次声波的隐蔽性、穿透性、距离远、能耗低等优点，使用实验得到的对人体无害的次声波频率作为求援信号频率，发射端发出有规律的求援波信号，接收及处理端对信号进行接收、滤波、处理分析、存储、报警。利用本发明的系统及方法，能够适用于多种危险、灾难等场合，能快速准确及时的发现求救者，并报警，能有效的减少暴力犯罪、灾难事件带来的人员伤亡，具有极大的应用价值。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明一种次声波救援系统及方法的发射端外形示意图；

图2为本发明一种次声波救援系统及方法的发射端模块示意图；

图3为本发明一种次声波救援系统及方法的接收及处理端模块示意图；

图4为本发明一种次声波救援系统及方法的发射端流程图；

图5为本发明一种次声波救援系统及方法的接收及处理端流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、发射端机壳；

2、发射端模块，21、发射端处理器，22、次声波发生模块，23、显示模块，24、电源模块；

3、接收及处理端模块，31、接收及处理端处理器，32、次声波采集模块，33、滤波模块，34、信号转换模块，35、滤波模块，36、数据存储模块，37、通信模块，38、电源模块；

4、扬声器；5、显示器；6、发射端电源开关。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种次声波救援系统及方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1、图2、图3示出本发明一种次声波救援系统，其包括：包括发射端2和接收及处理端3，其特征在于：所述发射端2，包括机壳1和置于机壳内的电路模块；所述发射端的电路模块包括处理器21、次声波发生模块22、显示模块23、电源模块24；所述机壳1上还包括扬声器4、显示屏5、电源开关6；发射端的处理器21通过内部总线分别与次声波发生模块22、显示模块23、电源模块24相连，显示模块23与机壳1上的显示屏5相连，次声波发生模块22与机壳1上的扬声器6相连；

所述接收及处理端3，包括处理器31、次声波采集模块32、滤波模块33、信号转化模块34、数据处理模块35、数据存储模块36、通信模块37、电源模块38；接收及处理端的处理器31分别与信号转化模块34的一端、数据处理模块35的一端、通信模块37、电源模块38连接；次声波采集模块32通过滤波模块33与信号转化模块34的另一端连接；数据存储模块36与数据处理模块35的另一端连接。

由于发射端是随身携带，且适用于各种复杂的环境，因此机壳材料采用防水防摔耐火材料，显示屏采用防水防摔显示屏，扬声器采用防尘防水扬声器，整个发射端制作成全封闭的防水防摔的便于携带的形状。

接收及处理端的的每个次声波采集模块都包含多个（2个以上）次声波传感器。

在一种具体实施例中，声波采集模块、滤波模块、信号转换模块，三个模块可以做在一个独立的设备，分别部署在设定好的位置，实现对某个范围区域内的次声波采集、滤波、信号转换，只需将数据通过通信模块发送回处理器做下一步处理即可；在一种具体实施例中，也可以将三个模块做成移动式的，移动采集方式；在一种具体实施例中，接收及处理端所有模块做成一个设备，便于携带。

如图4、图5所示，本发明提供一种用于次声波求援系统的方法，包括发射端发生次声波方法和接收及处理端处理求援次声波信号的方法；

发射端发生次声波方法：

步骤一：开启开关按钮6后，次声波发生模块22以程序设定的次声波频率持续工作；

步骤二：次声波发生模块22持续工作到程序设定的时间后，暂停工作；

步骤三：次声波发生模块22持续停止工作到程序设定的间隔时间后，重新开始工作；

步骤四：重复步骤二、步骤三，直到关闭开关按钮6或电源电量耗尽。

接收及处理端处理求援次声波信号的方法：

步骤一：打开电源模块38，系统开始工作，次声波采集模块采集次声波32；

步骤二：对采集到的次声波用滤波模块33进行滤波处理，将不在指定频率的次声波过滤掉；

步骤三：将步骤二过滤噪音后合格的次声波通过信号转换模块34转化成数字信号，并发送给处理器31；

步骤四：持续检测该信号持续时间是否满足发射端发射的求援信号的持续时间；如果不符合则说明不是求援波，则返回步骤一；

步骤五：步骤四如果符合条件，则进入数据处理模块35进行数据处理和临时存储，数据处理主要是利用不同传感器收到的该信号的时间差，计算生源点位置；临时存储主要是为了并进一步检测在指定的时间间隔内是否还能收到该信号的次声波；

步骤六：如果在指定的间隔时间又收到此次声波，经过两次以上的确认后，即可确认此次声波为发射端发送的求援信号；

步骤七：通过数据存储模块36存储数据信息，并通过通信模块37进行报警。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (6)

1.一种次声波救援系统，包括发射端（2）和接收及处理端（3），其特征在于：

所述发射端（2），包括机壳（1）和置于机壳内的电路模块；所述发射端的电路模块包括处理器（21）、次声波发生模块（22）、显示模块（23）、电源模块（24）；所述机壳（1）上还包括扬声器（4）、显示屏（5）、电源开关（6）；发射端的处理器（21）通过内部总线分别与次声波发生模块（22）、显示模块（23）、电源模块（24）相连，显示模块（23）与机壳（1）上的显示屏（5）相连，次声波发生模块（22）与机壳（1）上的扬声器（6）相连；

所述接收及处理端（3），包括处理器（31）、次声波采集模块（32）、滤波模块（33）、信号转化模块（34）、数据处理模块（35）、数据存储模块（36）、通信模块（37）、电源模块（38）；接收及处理端的处理器（31）分别与信号转化模块（34）的一端、数据处理模块（35）的一端、通信模块（37）、电源模块（38）连接；次声波采集模块（32）通过滤波模块（33）与信号转化模块（34）的另一端连接；数据存储模块（36）与数据处理模块（35）的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述机壳（1）材料为防水防摔耐火材料，制作成全封闭的防水形状。

3.根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述扬声器（4）为防尘防水扬声器。

4.根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述显示屏（5）为防水防摔显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种次声波救援系统，其特征在于，所述次声波采集模块（32）包含多个次声波传感器。

6.实施权利要求1所述的一种次声波救援方法，其特征在于，包括发射端发生次声波方法和接收及处理端处理求援次声波信号的方法；

发射端发生次声波方法：

步骤一：开启开关按钮（6）后，次声波发生模块（22）以程序设定的次声波频率持续工作；

步骤二：次声波发生模块（22）持续工作到程序设定的时间后，暂停工作；

步骤三：次声波发生模块（22）持续停止工作到程序设定的间隔时间后，重新开始工作；

步骤四：重复步骤二、步骤三，直到关闭开关按钮（6）或电源电量耗尽；

接收及处理端处理求援次声波信号的方法：

步骤一：打开电源模块（38），系统开始工作，次声波采集模块采集次声波（32）；

步骤二：对采集到的次声波用滤波模块（33）进行滤波处理，将不在指定频率的次声波过滤掉；

步骤三：将步骤二过滤噪音后合格的次声波通过信号转换模块（34）转化成数字信号，并发送给处理器（31）；

步骤四：持续检测该信号持续时间是否满足发射端发射的求援信号的持续时间；如果不符合则说明不是求援波，则返回步骤一；

步骤五：步骤四如果符合条件，则进入数据处理模块（35）进行数据处理和临时存储，数据处理主要是利用不同传感器收到的该信号的时间差，计算生源点位置；临时存储主要是为了并进一步检测在指定的时间间隔内是否还能收到该信号的次声波；

步骤六：如果在指定的间隔时间又收到此次声波，经过两次以上的确认后，即可确认此次声波为发射端发送的求援信号；

步骤七：通过数据存储模块（36）存储数据信息，并通过通信模块（37）进行报警。