一种震后搜救定位方法、系统、设备及存储介质技术方案

本申请实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种震后搜救定位方法、系统、设备及存储介质，该方法包括：首先，根据移动通信网络协议，生成伪基站诱导信号，并诱导救援目标的移动终端发出信号接入网络；接下来，多个信号采集节点对震后环境中的电磁信号进行同步采集；最后，对多个救援目标同时进行定位分析，得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。本申请实施例提供的震后搜救定位方法，能够在较少的迭代过程中获取准确的待救援目标位置定位，计算耗时少，可用于实时对多名被困人员进行同时、大范围、高效地搜寻定位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
一种震后搜救定位方法、系统、设备及存储介质


[0001]本申请实施例涉及通信
，特别涉及一种震后搜救定位方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]地震灾害现场通常具有以下特点：环境复杂，具有不可预知性；突发灾害及其衍生事件时刻威胁着被困人员的生命安全；没有足够的时间和充足的救援人员进行拉网式搜索；支撑条件缺乏，灾害现场往往缺少电力和通讯保障。在发生大规模自然灾害后，救援力量非常有限的情况下，生命救助就成为应急救援的首要目标，因此能否快速搜寻并定位被困人员是减少人员伤亡的关键问题。
[0003]目前，被困人员生命搜寻定位方式可以分为基于人体生命特征定位和基于携带的信标定位两大类。其中，基于人体生命特征定位是指利用各种仪器设备直接搜索人体特征或者人体发出的某种信号，主要有声学定位方法、光学定位方法、红外线定位方法、生命雷达定位方法。这些搜索技术虽然具有普遍性，但是在地震等受灾的废墟环境，由于地形环境复杂，加上人体自身发出的信号强度较小，定位难度较大，难以实现大范围快速搜寻定位的需求。而基于信标的定位方法，可以根据被困人员随身携带的信标去搜寻定位，间接找到被困人员位置，有效率高、范围大的优点。由于当今社会人人携带手机，基于手机的信标定位有了很大的优势。
[0004]目前，手机定位技术有很多，但移动定位技术大多是以基于位置的服务(Location
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Based Service，LBS)应用为目标而出现和发展，其中很少有面向灾害场景的手机定位技术。灾害场景下，基站等基础设施被破坏、手机用户无法操作手机等问题使手机的定位极为困难。被动式手机探测方法只限于在有网的条件下，并且手机的主人有行为能力，能够操作手机进行通信的情况下才能探测到。因此，由于无法对被困人员进行精确定位，导致搜救工作难以顺利开展。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种震后搜救定位方法、系统、设备及存储介质，实时对多名被困人员进行同时、大范围、高效地搜寻定位。
[0006]为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种震后搜救定位方法，包括以下步骤：首先，根据移动通信网络协议，生成伪基站诱导信号，并诱导救援目标的移动终端发出信号接入网络；接下来，多个信号采集节点对震后环境中的电磁信号进行同步采集；最后，对多个救援目标同时进行定位分析，得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。
[0007]在一些示例性实施例中，所述对多个救援目标同时进行定位分析，得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度，包括：构建震后废墟电磁场景模型，计算传感矩阵并初始化搜救定位参数；同时获取多个救援目标的移动终端的位置
信息先选支撑集，并计算所述位置信息先选支撑集对应的信号强度值；基于所述位置信息先选支撑集和所述信号强度值，通过迭代计算得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。
[0008]在一些示例性实施例中，所述构建震后废墟电磁场景模型，计算传感矩阵并初始化搜救定位参数，包括：通过对震后废墟电磁场景进行假设，并对震后实验区域进行网格划分，构建震后废墟电磁场景模型；构建信号采集节点的位置矩阵，并基于多个信号采集节点同步采集的信号，获取接收数据列向量；根据当前的震后电磁环境以及所述震后废墟电磁场景模型，构建路径损耗矩阵；基于所述路径损耗矩阵，计算传感矩阵，并初始化搜救定位参数。
[0009]在一些示例性实施例中，所述同时获取多个救援目标的移动终端的位置信息先选支撑集，并计算所述位置信息先选支撑集对应的信号强度值，包括：基于所述传感矩阵以及残差，计算获取可能的救援目标位置索引集合，并更新救援位置先选支撑集；根据更新后的救援位置先选支撑集，获取传感矩阵；根据所述传感矩阵，计算救援目标原始信号估计向量。
[0010]在一些示例性实施例中，基于所述传感矩阵以及残差，计算获取可能的救援目标位置索引集合，包括：基于所述传感矩阵，获取归一化向量；根据稀疏优化原理，计算最相关救援目标位置索引集合；基于所述传感矩阵以及残差，获取样本的投影；基于所述归一化向量，对样本的投影进行归一化处理，得到归一化投影；对归一化投影进行排序，并基于救援目标位置信息支撑集，获得目标位置先选支撑集；其中，传感矩阵由信号采集节点的位置矩阵与路径损耗矩阵通过公式(1)计算获得：
[0011][0012]其中，S表示传感矩阵，G表示信号采集节点的位置矩阵，PL为路径损耗矩阵；
[0013]基于传感矩阵以及传感矩阵的转置矩阵，通过公式(2)计算得到归一化向量：
[0014]Nor＝sqrt(diag(S
T
*S))
ꢀꢀ
(2)
[0015]其中，Nor表示归一化向量，S
T
为传感矩阵S的转置矩阵；
[0016]基于残差与传感矩阵，通过公式(3)计算得到样本的投影：
[0017][0018]其中，Q为投影，R
μ
为残差。
[0019]在一些示例性实施例中，基于所述位置信息先选支撑集和所述信号强度值，通过迭代计算得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度，包括：获取救援目标位置信息支撑集，并更新迭代上限次数；基于所述救援目标位置支撑集，获取与所述救援目标位置支撑集对应的传感矩阵，并计算原始救援信号估计值；基于所述原始救援信号估计值与传感矩阵，计算获取下次迭代的残差；将迭代次数与迭代上限次数进行比较，若迭代次数小于迭代上限，则迭代继续，返回继续进行计算获取救援目标位置索引；若迭代次数大于等于迭代上限次数，则结束迭代过程，得到救援目标位置信息支撑集；并基于所述救援目标位置信息支撑集，得到救援目标的位置信息，以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。
[0020]在一些示例性实施例中，所述获取位置信息支撑集，并更新迭代上限次数，包括：基于反演原始救援信号列向量，计算判决门限；基于所述判决门限，获取救援位置信息支撑集；基于所述救援位置信息支撑集，计算迭代上限次数；其中，通过公式(4)计算判决门限：
[0021]η＝max(Y
μ
)/10
ꢀꢀ
(4)
[0022]其中，η为判决门限，Y
μ
为反演原始救援信号列向量；
[0023]通过公式(5)计算迭代上限次数：
[0024]ρ＝length(PIS)
ꢀꢀ
(5)
[0025]其中，PIS表示救援位置信息支撑集，所述救援位置信息支撑集为震后搜救场景中多个救援目标的移动终端位置的合集。
[0026]第二方面，本申请实施例还提供了一种震后搜救定位系统，包括：依次连接的诱导信号生成模块、同步信号采集模块和多目标定位分析模块；所述诱导信号生成模块用于根据移动通信网络协议，生成伪基站诱导信号，并诱导救援目标的移动终端发出信号接入网络；所述同步信号采集模块用于通过多个信号采集节点对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种震后搜救定位方法，其特征在于，包括：根据移动通信网络协议，生成伪基站诱导信号，并诱导救援目标的移动终端发出信号接入网络；多个信号采集节点对震后环境中的电磁信号进行同步采集；对多个救援目标同时进行定位分析，得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。2.根据权利要求1所述的震后搜救定位方法，其特征在于，所述对多个救援目标同时进行定位分析，得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度，包括：构建震后废墟电磁场景模型，计算传感矩阵并初始化搜救定位参数；同时获取多个救援目标的移动终端的位置信息先选支撑集，并计算所述位置信息先选支撑集对应的信号强度值；基于所述位置信息先选支撑集和所述信号强度值，通过迭代计算得到救援目标的位置信息以及与所述救援目标对应的移动终端的信号强度。3.根据权利要求2所述的震后搜救定位方法，其特征在于，所述构建震后废墟电磁场景模型，计算传感矩阵并初始化搜救定位参数，包括：通过对震后废墟电磁场景进行假设，并对震后实验区域进行网格划分，构建震后废墟电磁场景模型；构建信号采集节点的位置矩阵，并基于多个信号采集节点同步采集的信号，获取接收数据列向量；根据当前的震后电磁环境以及所述震后废墟电磁场景模型，构建路径损耗矩阵；基于所述路径损耗矩阵，计算传感矩阵，并初始化搜救定位参数。4.根据权利要求2所述的震后搜救定位方法，其特征在于，所述同时获取多个救援目标的移动终端的位置信息先选支撑集，并计算所述位置信息先选支撑集对应的信号强度值，包括：基于所述传感矩阵以及残差，计算获取可能的救援目标位置索引集合，并更新救援位置先选支撑集；根据更新后的救援位置先选支撑集，获取传感矩阵；根据所述传感矩阵，计算救援目标原始信号估计向量。5.根据权利要求4所述的震后搜救定位方法，其特征在于，基于所述传感矩阵以及残差，计算获取可能的救援目标位置索引集合，包括：基于所述传感矩阵，获取归一化向量；根据稀疏优化原理，计算最相关救援目标位置索引集合；基于所述传感矩阵以及残差，获取样本的投影；基于所述归一化向量，对样本的投影进行归一化处理，得到归一化投影；对归一化投影进行排序，并基于救援目标位置信息支撑集，获得目标位置先选支撑集；其中，传感矩阵由信号采集节点的位置矩阵与路径损耗矩阵通过公式(1)计算获得：
其中，S表示传感矩阵，G表示信号采集节点的位置矩阵，PL为路径损耗矩阵；基于传感矩阵以及传感矩阵的转置矩阵，通过公式(2)计算得到归一化向量：Nor＝sqrt(diag(S
T
*S))
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，Nor表示归一化向量，S
T
为传感矩阵S的转置...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐佩汉，刘文琛，任锦阳，李赞，孟永超，周小雨，王丹洋，关磊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：