专利名称：生命探测方法及基于此方法的生命探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及救援设备领域，具体涉及一种生命探测方法及基于此方法的生命探测器。
背景技术：
由于自然原因或人类活动往往导致各种地质灾害或灾难发生，例如地震、泥石流、矿井塌方、透水等。这些灾害或灾难会将人掩埋或封堵底下，如果得不到及时救援很可能造成人员死亡。“黄金72小时”是地质灾害发生后的黄金救援期，这是救援(学)界的共识。救援界认为，灾难发生之后存在一个“黄金72小时”，在此时间段内，灾民的存活率极高。每多挖 一块土，多掘一分地，都可以给伤者透气和生命的机会。在世界各地历次大地震中，72小时内的国际化救援是最有效的救援方式。但由于幸存者被深埋地下，救援人员经常无法及时找到幸存者的所在位置，只能盲目的进行挖掘，以期碰到幸存者。这种实施救援方向性不强，效率低，有时由于挪动或切割表层覆盖物甚至可能对幸存者造成二次伤害。
发明内容
本发明提供了一种生命探测方法；本发明还提供了一种基于此方法的生命探测器。本发明所提供的生命探测方法及基于此方法的生命探测器能够通过声音定位幸存者的所在位置。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，生命探测方法，包括下列步骤根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列； 将预先设定的回应规则以及所述密码序列中的密码信息依次进行放大；将经放大后的预先设定的回应规则以及密码信息依次向同一方向发出；在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息；将所述音频信息进行放大；将经放大后的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列；将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者；通过多点定位方式计算得出幸存者的所在位置。进一步地，前述的生命探测方法中，所述根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列的步骤具体包括下列步骤选择一种混沌映射方式；
根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列；得出混沌数序列的阈值；将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则，将比较结果转换为密码信息，组成密码序列。进一步地，前述的生命探测方法中，所述经放大后按预先设定的回应规则进行对比的步骤具体包括下列步骤将音频信息进行离散傅立叶变换，得到环境音频信息幅频曲线；将环境音频信息幅频曲线与预先设定的规定幅频曲线进行对比。进一步地，前述的生命探测方法中，所述将密码序列与结果信息序列进行匹配运 算的步骤进一步包括下列步骤将密码序列与结果信息序列进行匹配滤波运算，得到匹配滤波运算结果；设置匹配阈值；将匹配滤波运算结果与匹配阈值进行比较。进一步地，前述的生命探测方法中，所述在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息的步骤以及将所述音频信息进行放大的步骤之间进一步包括将所述音频信息进行过滤去除噪声。生命探测器，包括指向性扬声器、拾音器、麦克风、第一放大电路、第二放大电路和密码信息处理装置；所述密码信息处理装置、所述麦克风、所述第一放大电路以及所述指向性扬声器依次连接；所述拾音器、所述第二放大电路以及所述密码信息处理装置依次连接；所述密码信息处理装置用于根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列，并将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风；将预先设定的回应规则发送至麦克风；将拾音器采集的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列；将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者；所述麦克风用于接收所述密码信息以及回应规则，并发送至第一放大电路；所述第一放大电路用于接收并放大所述密码信息以及回应规则，之后将放大后的密码信息和回应规则发送至所述指向性扬声器；所述指向性扬声器用于接收放大后的所述密码信息和回应规则，并向预定方向发送；所述拾音器用于采集环境中的音频信息，并发送至所述第二放大电路；所述第二放大电路用于接收并放大所述音频信息，之后将放大后的音频信息发送至所述密码信息处理装置。进一步地，前述的生命探测器中，所述密码信息处理装置包括密码信息生成单元和密码信息判断单元；所述密码信息生成单元用于
储存混沌映射方式、转换规则以及回应规则；根据指令选择混沌映射方式；根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列；得出混沌数序列的阈值；将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则将混沌数序列转换为密码信息，组成密码序列；将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风；将预先设定的回应规则发送至麦克风；所述密码信息判断单元用于将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者。
进一步地，前述的生命探测器中，所述密码信息生成单元包括输入子单元、控制子单元、密码库和密码信息存储子单元；所述控制子单元分别与所述输入子单元、所述密码库以及所述密码信息存储子单元连接；所述输入子单元用于接收用户的指令以及初值，并发送至控制子单元；所述控制子单元用于根据所述指令从所述密码库中选择相应的混沌映射方式，根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列；得出混沌数序列的阈值；将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则，将比较结果转换为密码信息，组成密码序列；将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风以及所述密码信息存储子单元;将预先设定的回应规则发送至麦克风；所述密码库用于储存混沌映射方式、转换规则以及回应规则；所述密码信息存储子单元用于存储所述密码序列。进一步地，前述的生命探测器中，所述密码信息处理装置进一步包括显示子单元；所述显示子单元与所述控制子单元连接；所述显示子单元用于显示所述指令、所述初值、所述密码序列以及所述结果信息序列。进一步地，前述的生命探测器中，还包括信号处理电路；所述拾音器与所述第二放大电路通过所述信号处理电路相连；所述信号处理电路用于将所述拾音器采集的音频信息进行过滤去除噪声后发送至所述第二放大电路。与现有技术相比，本发明提供的生命探测方法及基于此方法的生命探测器通过根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列，之后使用第一放大电路将密码信息进行放大后经由指向性扬声器发出，可以使被放大后的密码信息被散播到指定方向，其它方向上的人无法听到；并且同时还将预先设定好的回应规则也一并发出，让幸存者知晓。之后拾音器会采集环境中的音频信息，经过第二放大电路放大后传入密码信息处理装置，之后将经放大后的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列；最后将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者。通过这种方式便可快速对幸存的幸存者进行方向定位，之后通过移动指向性扬声器的位置便可通过多点定位方式准确确定幸存者的所在位置，并进行营救。
为了更清楚地说明本发明具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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I为本发明实施例一所提供的生命探测方法的流程图；图2为本发明实施例二所提供的生命探测方法的流程图； 图3为本发明实施例二中根据初值生成密码序列的流程图；图4为本发明实施例二中对密码序列和结果信息序列进行匹配运算的流程图；图5为本发明实施例三所提供的生命探测器的整体结构示意图；图6为本发明实施例四所提供的生命探测器的整体结构示意图；图7为本发明实施例四所提供的密码信息生成单元的结构示意图；图8为本发明实施例四所提供的扬声器支架的整体结构示意图；图9为本发明实施例四所提供的定位方法的空间位置示意图；图10至12为实施例四所提供的定位方法的三角定位算法示意图。附图标记1_指向性扬声器，2-拾音器,3-麦克风,4-第一放大电路,5-第二放大电路，6-密码信息处理装置；7_信号处理电路，8-密码信息生成单元，9-密码信息判断单元，10-输入子单元，11-控制子单元，12-密码库，13-密码信息存储子单元，14-显示子单元，15-底座，16-放置架，17-轴承，18-外筒，19-螺纹孔，20-螺栓，21-关节轴承。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式
，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。如图I所示，本发明的实施例一提供了一种生命探测方法，包括下列步骤101)根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列；102)将预先设定的回应规则以及所述密码序列中的密码信息依次进行放大；103)将经放大后的预先设定的回应规则以及密码信息依次向同一方向发出；104)在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息；105)将所述音频信息进行放大；106)将经放大后的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列；107)将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者；108)通过多点定位方式计算得出幸存者的所在位置。
通过这种方式便可快速对幸存的幸存者进行方向定位，之后通过移动指向性扬声器的位置便可通过多点定位方式准确确定幸存者的所在位置，并进行营救。在进行搜索时现场可能会有很多种声音，这些声音夹杂在一起有可能与某一次的回应刚好一致。也有可能幸存者的回应非常微弱，被这些声音淹没了。因此需要尽可能的提高结果的准确度。通过发出密码序列的方式可以较好的解决这个问题。由于这种方法发出的是一个密码序列，幸存者需要按照密码发出顺序和回应规则依次发出回应；之后再对环境中的音频信息按照回应规则进行对比得到结果信息序列并进行匹配运算。这样通过连续多次回应的方式可以较好的避免上述情况，降低因环境声音或回应淹没所造成的影响。为了进一步提高探测效果，可以对实施例一所提供的方法加以改进。实施例二提供了一种改进后的生命探测方法，如图2所示，包括下列步骤
201)根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列；202)将预先设定的回应规则以及所述密码序列中的密码信息依次进行放大；203)将经放大后的预先设定的回应规则以及密码信息依次向同一方向发出；204)在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息；205)将所述音频信息进行过滤去除噪声；206 )将所述音频信息进行放大；207)将经放大后的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列；208)将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者；209)通过多点定位方式计算得出幸存者的所在位置。环境中有各种各样的声音，例如流水、风吹、滚石等自然现象都会发出声音，环境中的动物、昆虫也会发出声音。如果幸存的幸存者听到了密码信息并作出了回应，这些回应便会夹杂在环境中的其它声音里一起被米集。但是由于所接收到的声音是多种声音的混合体，所以想要从混合体中分辨出幸存者的回应是非常困难的。尤其是当幸存者距离较远，或体力消耗严重的情况下，由于初始音量较低或距离较远而严重衰减，都可导致采集到的回应音量很微弱，很有可能被覆盖在环境中的其它声音里使救援人员无法分辨。声音是由物体的振动产生的，有其自身的频率和规则，不同的声音其频率和规则是不同的。可以先将一般环境中各种声音的频率和规则储存起来，然后与采集到的音频信息进行对比，分离出环境声音并加以去除，对采集到的声音进行过滤。如图3所示，在进行步骤201时，可以通过以下具体步骤实现2011)选择一种混沌映射方式；2012)根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列；2013)得出混沌数序列的阈值；2014)将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则将比较结果转换为密码信息，组成密码序列。其中，混沌映射方式有Logistic映射、Henon映射、帐篷映射、Kent映射等。在输入初值后，根据步骤2011选择出的混沌映射方式，通过赋予初值，产生N个实值混沌数，组成实值混沌数组[C1, C2,. . . CJ ；根据步骤2012产生实值混沌数的最大值Lmax和最小值Lmin,进行步骤2013，计算阈值σ，公式如下
权利要求
1.生命探测方法，其特征在于，包括下列步骤 根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列； 将预先设定的回应规则以及所述密码序列中的密码信息依次进行放大； 将经放大后的预先设定的回应规则以及密码信息依次向同一方向发出； 在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息； 将所述音频信息进行放大； 将经放大后的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列； 将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者； 通过多点定位方式计算得出幸存者的所在位置。
2.如权利要求I所述的生命探测方法，其特征在于，所述根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列的步骤具体包括下列步骤 选择一种混沌映射方式； 根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列； 得出混沌数序列的阈值； 将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则，将比较结果转换为密码信息，组成密码序列。
3.如权利要求2所述的生命探测方法，其特征在于，所述经放大后按预先设定的回应规则进行对比的步骤具体包括下列步骤 将音频信息进行离散傅立叶变换，得到环境音频信息幅频曲线； 将环境音频信息幅频曲线与预先设定的规定幅频曲线进行对比。
4.如权利要求3所述的生命探测方法，其特征在于，所述将密码序列与结果信息序列进行匹配运算的步骤进一步包括下列步骤 将密码序列与结果信息序列进行匹配滤波运算，得到匹配滤波运算结果； 设置匹配阈值； 将匹配滤波运算结果与匹配阈值进行比较。
5.如权利要求I至4中任意一项所述的生命探测方法，其特征在于，所述在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息的步骤以及将所述音频信息进行放大的步骤之间进一步包括 将所述音频信息进行过滤去除噪声。
6.生命探测器,其特征在于,包括指向性扬声器、拾音器、麦克风、第一放大电路、第二放大电路和密码信息处理装置； 所述密码信息处理装置、所述麦克风、所述第一放大电路以及所述指向性扬声器依次连接；所述拾音器、所述第二放大电路以及所述密码信息处理装置依次连接； 所述密码信息处理装置用于 根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列，并将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风； 将预先设定的回应规则发送至麦克风；将拾音器采集的音频信息与预先设定的回应规则进行对比，并依次得出结果信息，组成结果信息序列； 将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者； 所述麦克风用于接收所述密码信息以及回应规则，并发送至第一放大电路； 所述第一放大电路用于接收并放大所述密码信息以及回应规则，之后将放大后的密码信息和回应规则发送至所述指向性扬声器； 所述指向性扬声器用于接收放大后的所述密码信息和回应规则，并向预定方向发送; 所述拾音器用于采集环境中的音频信息，并发送至所述第二放大电路； 所述第二放大电路用于接收并放大所述音频信息，之后将放大后的音频信息发送至所述密码信息处理装置。
7.如权利要求6所述的生命探测器，其特征在于，所述密码信息处理装置包括密码信息生成单元和密码信息判断单元； 所述密码信息生成单元用于 储存混沌映射方式、转换规则以及回应规则； 根据指令选择混沌映射方式；根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列； 得出混沌数序列的阈值； 将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则将混沌数序列转换为密码信息，组成密码序列；将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风； 将预先设定的回应规则发送至麦克风； 所述密码信息判断单元用于将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算密码序列与结果信息序列的相似程度，据此判断该方向上是否有幸存者。
8.如权利要求7所述的生命探测器，其特征在于，所述密码信息生成单元包括输入子单元、控制子单元、密码库和密码信息存储子单元；所述控制子单元分别与所述输入子单元、所述密码库以及所述密码信息存储子单元连接； 所述输入子单元用于接收用户的指令以及初值，并发送至控制子单元； 所述控制子单元用于 根据所述指令从所述密码库中选择相应的混沌映射方式，根据所选的混沌映射，通过赋予初值，生成一组包括多个混沌数的混沌数序列； 得出混沌数序列的阈值；将混沌数序列中的每个混沌数依次与阈值进行比较，并根据预先设定的转换规则，将比较结果转换为密码信息，组成密码序列； 将所述密码序列中的密码信息依次发送至麦克风以及所述密码信息存储子单元； 将预先设定的回应规则发送至麦克风； 所述密码库用于储存混沌映射方式、转换规则以及回应规则； 所述密码信息存储子单元用于存储所述密码序列。
9.如权利要求8所述的生命探测器，其特征在于，所述密码信息处理装置进一步包括显示子单元；所述显示子单元与所述控制子单元连接； 所述显示子单元用于显示所述指令、所述初值、所述密码序列以及所述结果信息序列。
10.如权利要求6至9中任意一项所述的生命探测器，其特征在于，还包括信号处理电路；所述拾音器与所述第二放大电路通过所述信号处理电路相连； 所述信号处理电路用于将所述拾音器采集的音频信息进行过滤去除噪声后发送至所述第二放大电路。
全文摘要
本发明涉及救援设备领域，具体涉及一种生命探测方法及基于此方法的生命探测器。该方法包括根据初值生成一组包括多个密码信息的密码序列；将回应规则及密码信息依次向同一方向发出；在每次发出密码信息后采集环境中的音频信息；将音频信息与回应规则进行对比得出结果信息组成结果信息序列；将密码序列与结果信息序列进行匹配运算，计算相似程度并判断该方向是否有幸存者；通过多点定位方式计算幸存者的位置。该探测器包括指向性扬声器、拾音器、麦克风、第一放大电路、第二放大电路和密码信息处理装置。通过上述方法和探测器可快速对幸存者进行方向定位，之后通过移动指向性扬声器的位置便可通过多点定位方式准确确定幸存者的位置，并进行营救。
文档编号G01V1/00GK102879804SQ20121036988
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者姚振静, 杨敬松, 宋燕星 申请人:防灾科技学院