本發(fā)明屬于安全探測與救援領域,具體涉及針對地震、洪澇、泥石流山體滑坡等自然災害現(xiàn)場被困人員的應急搜救,提出了一種被困人員數(shù)量與方位的快速測算方法;該方法通過對無人機攜帶的一種手機信號探測定位系統(tǒng)進行現(xiàn)場定位與布局規(guī)劃,快速測算災害現(xiàn)場被困人口的數(shù)量和方位。
背景技術:
在發(fā)生重特大自然災害時,例如地震、洪澇、泥石流山體滑坡等災害現(xiàn)場,往往造成地面電力、移動通訊局部中斷,使得搜救人員很難得到災害現(xiàn)場的有效信息,很難確定被困群眾的具體被困位置,搜救計劃的部署則難以根據(jù)現(xiàn)場被困人口的數(shù)量合理分區(qū)、部署救援力量,被困人口數(shù)量與方位信息的缺失顯然限制了搜救的效率的提高。因此,短時間內(nèi)快速測算災害現(xiàn)場被困人口的數(shù)量與方位對爭取有效生命救援時間及部署應急搜救力量具有重要的現(xiàn)實意義與必要性。
本發(fā)明針對四臺無人機分別攜帶的手機信號探測與定位系統(tǒng),對自然災害現(xiàn)場進行被困人員快速定位與數(shù)量測算。假定一個家庭或者一個人至少配有一部手機,在自然災害發(fā)生后,被困人口的手機在一定時間內(nèi)仍處于有電狀態(tài)(激活狀態(tài)),那么可以假設每一部手機信號的存在,至少代表一個被困人口。針對重特大自然災害造成的局部通信中斷,可通過便攜式手機信號探測偽基站(半徑r<=500m)獲取信號的方位、數(shù)量等信息,從而對災害現(xiàn)場被困人口的數(shù)量與方位做出測算。
根據(jù)手機信號定位原理及信號傳輸性能保障的需求,一般至少需要四臺手機信號探測偽基站對災害現(xiàn)場進行高精度的區(qū)域掃描與定位(其中一臺基站為主基站,其它三臺為從基站,主基站利用無線wifi與其它三臺從基站進行信息交互并負責與后臺應用系統(tǒng)通信,將從基站捕獲的手機信號傳輸給后臺業(yè)務系統(tǒng),主基站的無線wifi覆蓋半徑為300m<=R<=1000m);考慮到災害現(xiàn)場地形的復雜性、交通的限制性、建筑物阻擋等現(xiàn)實因素以及災后搜救快速性與及時性的要求,使用無人機攜載偽基站,通過對無人機航跡的設置與部署來控制對災害區(qū)域的掃描效率。本發(fā)明主要根據(jù)災害現(xiàn)場地形形狀、大小、走向等不同,研究如何部署攜載手機信號探測偽基站的無人機,能在最短的時間內(nèi)對災害現(xiàn)場被困人口的數(shù)量與方位做出快速高效的測算,并且提出了一種相似地形條件下的通用部署模板,以便推廣使用。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提出一種基于手機探測定位的快速測算自然災害被困人口數(shù)量與方位的快速測算方法,該方法為被困人口的成功解救爭取更多的機會,為搜救計劃的合理部署提供有價值的參考。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取了如下技術方案:
本發(fā)明提供了一種基于手機探測定位的自然災害被困人口數(shù)量與方位快速測算方法,所述方法包括以下步驟:
(1)攜帶偽基站的四臺無人機飛到災害現(xiàn)場區(qū)域上空的偽基站指定位置,所述偽基站包括信號生命探測定位系統(tǒng)、探測儀,所述偽基站共四個,每臺無人機攜帶一個偽基站,其中,三個偽基站為從基站,一個偽基站為主基站;
(2)三個從基站利用探測儀搜索手機信號;
(3)所述主基站將所述從基站搜索到的手機信號的數(shù)量和方位信息返回到后臺信息處理與管理系統(tǒng);
(4)每個手機信號的存在代表一個被困人口,根據(jù)得到的手機信號的數(shù)量與方位,確定被困人口數(shù)量與方位。
在本發(fā)明的具體實施方案中,所述偽基站指定位置的確定方法包括如下步驟:
(1)確定三個從基站和一個主基站的相對位置,三個從基站和一個主基站組成一組偽基站;
(2)提取災害現(xiàn)場區(qū)域的矢量邊界,求取該矢量邊界的最小外切矩形;根據(jù)最小外切矩形的方位和尺寸進行一組或多組偽基站的部署。
步驟(1)的具體方法如下:根據(jù)主基站、從基站的角色特點、無線wifi的輻射半徑、及偽基站的探測半徑特點,為了保證從基站能夠通過無線wifi將探測到的手機信號信息傳送給主基站,同時各個從基站之間無探測盲區(qū),選擇半徑R=500m作為每個從基站與主基站的距離,四個偽基站的中心點坐標點為{(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)},其中(x0,y0)表示主基站,(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)表示從基站,則一組偽基站的部署滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;m表示部署次數(shù):m=1,2…N
步驟(2)的具體方法如下:設災害現(xiàn)場區(qū)域的最小外包矩形的長邊=a,短邊=b,單位為米,并且其矢量邊界的四個頂點坐標分別為{(x左上,y左上),(x左上,y左上),(x右下,y右下),(x右下,y右下)};
根據(jù)最小外包矩形的長邊a的走向以及最小外包矩形的長邊和短邊的長度限制,采取不用的測算公式,確定偽基站的指定位置。本發(fā)明根據(jù)測算結(jié)果給出了16種偽基站的部署方式。詳細信息如下:
走向一:最小外包矩形的長邊a為水平方向的災害現(xiàn)場區(qū)域
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(I),無人機按照以上測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足下式:
;以上為偽基站組的部署方式(II),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(864<b≤1250)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為::其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足下式:
;以上為偽基站組的部署方式(III),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
需將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個小矩形內(nèi):
①主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置”2”(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
③基站(x0,y0)的飛行位置”3”(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(IV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}
,將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(I)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(IV)進行部署。
走向二:最小外包矩形的長邊a為豎直方向的災害現(xiàn)場區(qū)域
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(V),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上為偽基站組的部署方式(VI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為::其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
③主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(VII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
,需將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個小矩形內(nèi):
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
③主基站(x0,y0)的位置"3"(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
,以上為偽基站組的部署方式(VIII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(V)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(VIII)進行部署。
走向三:最小外包矩形的長邊a為東北-西南方向的災害現(xiàn)場區(qū)域
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(IX),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上為偽基站組的部署方式(X),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(XI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
③主基站(x0,y0)的飛行位置"3"(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(XII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}時,將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件(IX),偽基站組按照部署方式(IX)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件(IX),剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(XII)進行部署。
走向四:最小外包矩形的長邊a為西北-東南方向的災害現(xiàn)場區(qū)域
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XIII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上是偽基站組的部署方式(XIV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置”2”(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
需將最小外包矩形分割成n個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個這樣的邊長為1700×1500的小矩形內(nèi):
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置”3”(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XVI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}時,
將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(XIII)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(XVI)進行部署。
進一步,步驟(4)的具體方法為:步驟(4)的具體方法為:后臺信息處理與管理系統(tǒng)對偽基站搜索到的手機信息方位與數(shù)量信息進行剔除校對,剔除重復覆蓋區(qū)域的手機信息方位與數(shù)量信息,即對于同一路手機信號,經(jīng)緯度相同的手機方位信息和數(shù)量信息分別只保留一個,同時剔除災害區(qū)域內(nèi)的手機信號方位與數(shù)量信息,被困人口數(shù)量的計算公式為:
災害區(qū)域內(nèi)被困人口數(shù)量=偽基站探測的手機信號數(shù)-同一路信號中經(jīng)緯度相同的手機信號數(shù)+1-災害區(qū)域范圍外的手機信號數(shù)。
進一步,步驟(4)的具體方法為:
設偽基站探測到的一串手機信號的經(jīng)緯度信息表示為
M{(x′1,y′1),(x′2,y′2)…(x′n,y′n)},同一路手機信號中經(jīng)緯度相同的手機信號經(jīng)緯度信息表示為N{(x′n,y′n),(x′n,y′n)…(x′n,y′n)},災害區(qū)域范圍外的手機信號表示為R,任意一點的位置坐標為(x′,y′)災害區(qū)域內(nèi)被困人口數(shù)量表示為Z;
則Z=M{(x′1,y′1),(x′2,y′2)…(x′n,y′n))}-N{(x′n,y′n),(x′n,y′n)…(x′n,y′n))}+1-R,
其中:M、N、R表示符合該條件的手機信號的數(shù)量;
其中:R={x<x左,n或x>x右,n,n=上,下}或{y<yn,下或x>xn,上,n=左,右}。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:
本發(fā)明根據(jù)災害現(xiàn)場地形形狀、大小、走向等不同,科學部署攜載手機信號探測偽基站的無人機,在最短的時間內(nèi)對災害現(xiàn)場被困人口的數(shù)量與方位做出快速高效的測算,并且提出了一種相似地形條件下的通用部署模板,以便推廣使用。
附圖說明
圖1顯示是一組偽基站基本部署圖;
圖2顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(I)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖3顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(II)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖4顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(III)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖5顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(IV)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖6顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(V)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖7顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(VI)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖8顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(VII)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖9顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(VIII)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖10顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(IX)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖11顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(X)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖12顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XI)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖13顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XII)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖14顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XIII)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖15顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XIV)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖16顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XV)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖;
圖17顯示本發(fā)明偽基站組的部署方式(XVI)的圖和無人機飛行軌跡圖,其中,A:部署方式圖,B:無人機飛行軌跡圖。
其中,圖中五角星代表主基站,四角星代表從基站,虛線圓代表從基站的掃描區(qū)域,實線三角形代表從基站掃描區(qū)域中最大無盲點正三角形。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例,進一步闡述本發(fā)明。應理解,這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1一組偽基站的基本部署
根據(jù)主基站、從基站的角色特點、無線wifi的輻射半徑、及偽基站的探測半徑特點,為了保證從基站能夠通過無線wifi將探測到的手機信號信息傳送給主基站,同時各個從基站之間無探測盲區(qū),選擇半徑R=500m作為每個從基站與主基站的距離,四個偽基站的中心點坐標點為{(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)},其中(x0,y0)表示主基站,(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)表示從基站,則一組偽基站的部署滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;m表示部署次數(shù):m=1,2…N。
實施例2災害現(xiàn)場區(qū)域矢量邊界最小外包矩形的長邊為水平方向的偽基站部署
設災害現(xiàn)場區(qū)域的最小外包矩形的長邊=a,短邊=b,單位為米,并且其矢量邊界的四個頂點坐標分別為
{(x左上,y左上),(x左上,y左上),(x右下,y右下),(x右下,y右下)};
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
②主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(I),無人機按照以上測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
②主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足下式:
;以上為偽基站組的部署方式(II),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(864<b≤1250)}
④主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為::其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足下式:
;以上為偽基站組的部署方式(III),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
需將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個小矩形內(nèi):
②主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
⑤主基站(x0,y0)的飛行位置”2”(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
⑥基站(x0,y0)的飛行位置”3”(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(IV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}
,將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(I)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(IV)進行部署。
實施例3災害現(xiàn)場區(qū)域矢量邊界最小外包矩形的長邊為豎直方向的偽基站部署
設災害現(xiàn)場區(qū)域的最小外包矩形的長邊=a,短邊=b,單位為米,并且其矢量邊界的四個頂點坐標分別為
{(x左上,y左上),(x左上,y左上),(x右下,y右下),(x右下,y右下)};
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(V),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上為偽基站組的部署方式(VI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為::其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(VII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
,需將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個小矩形內(nèi):
主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
③主基站(x0,y0)的位置"3"(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
,以上為偽基站組的部署方式(VIII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(V)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(VIII)進行部署。
實施例4災害現(xiàn)場區(qū)域矢量邊界最小外包矩形的長邊為東北-西南方向的偽基站部署
設災害現(xiàn)場區(qū)域的最小外包矩形的長邊=a,短邊=b,單位為米,并且其矢量邊界的四個頂點坐標分別為
{(x左上,y左上),(x左上,y左上),(x右下,y右下),(x右下,y右下)};
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
②主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(IX),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上為偽基站組的部署方式(X),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
④主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(XI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
①主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
⑤主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
⑥主基站(x0,y0)的飛行位置"3"(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3
以上為偽基站組的部署方式(XII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}時,將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件(IX),偽基站組按照部署方式(IX)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件(IX),剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(XII)進行部署。
實施例5災害現(xiàn)場區(qū)域矢量邊界最小外包矩形的長邊為西北-東南方向的偽基站部署
設災害現(xiàn)場區(qū)域的最小外包矩形的長邊=a,短邊=b,單位為米,并且其矢量邊界的四個頂點坐標分別為
{(x左上,y左上),(x左上,y左上),(x右下,y右下),(x右下,y右下)};
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a≤1250)∪(b≤864)}
②主基站(x0,y0)的起始位置”1”(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XIII),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250<a≤1700)∪(b≤864)}
③主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
④主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他兩臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22)滿足
,以上是偽基站組的部署方式(XIV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(1250≤a≤1700)∪(864<b≤1250)}
③主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
④主基站(x0,y0)的飛行位置”2”(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XV),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;當其最小外包矩形滿足以下條件時:
{(a>1700)∪(b>1500)}
需將最小外包矩形分割成n個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形,每個這樣的邊長為1700×1500的小矩形內(nèi):
③主基站(x0,y0)的起始位置"1"(x01,y01)為:其他三臺從基站的位置(x11,y11),(x21,y21),(x31,y31)與主基站的位置(x01,y01)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
②主基站(x0,y0)的飛行位置"2"(x02,y02)為:其他三臺從基站的位置(x12,y12),(x22,y22),(x32,y32)與主基站的位置(x02,y02)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
④主基站(x0,y0)的飛行位置”3”(x03,y03)為:其他三臺從基站的位置(x13,y13),(x23,y23),(x33,y33)與主基站的位置(x03,y03)的關系滿足下式:
其中n,n’表示從基站,且n’≠n:n,n’=1,2,3;
以上為偽基站組的部署方式(XVI),無人機按照測算的經(jīng)緯度點飛行到指定位置;
災害現(xiàn)場的矢量邊界的最小外包矩形滿足以下條件:
{(a>1700)∪(b>1500)}時,
將最小外包矩形分割成多個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形后:
剩余部分的小矩形邊長滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,偽基站組按照部署方式(XIII)進行部署;
剩余部分的小矩形邊長不滿足條件:{(a≤1250)∪(b≤864)}時,剩余部分同樣也算做一個長邊a=1700m,短邊b=1500m的小矩形處理,偽基站組按照部署方式(XVI)進行部署。
步驟(4)的具體方法為:后臺信息處理與管理系統(tǒng)對偽基站搜索到的手機信息方位與數(shù)量信息進行剔除校對,剔除重復覆蓋區(qū)域的手機信息方位與數(shù)量信息,即對于同一路手機信號,經(jīng)緯度相同的手機方位信息和數(shù)量信息分別只保留一個,同時剔除災害區(qū)域內(nèi)的手機信號方位與數(shù)量信息,被困人口數(shù)量的計算公式為:
災害區(qū)域內(nèi)被困人口數(shù)量=偽基站探測的手機信號數(shù)-同一路信號中經(jīng)緯度相同的手機信號數(shù)+1-災害區(qū)域范圍外的手機信號數(shù)。
步驟(4)的具體方法為:設偽基站探測到的一串手機信號的經(jīng)緯度信息表示為M{(x′1,y′1),(x′2,y′2)…(x′n,y′n)},同一路手機信號中經(jīng)緯度相同的手機信號經(jīng)緯度信息表示為N{(x′n,y′n),(x′n,y′n)…(x′n,y′n)},災害區(qū)域范圍外的手機信號表示為R,任意一點的位置坐標為(x′,y′)災害區(qū)域內(nèi)被困人口數(shù)量表示為Z;
則Z=M{(x′1,y′1),(x′2,y′2)…(x′n,y′n))}-N{(x′n,y′n),(x′n,y′n)…(x′n,y′n))}+1-R,
其中:M、N、R表示符合該條件的手機信號的數(shù)量;
R={x<x左,n或x>x右,n,n=上,下}或{y<yn,下或x>xn,上,n=左,右}
實施例6本發(fā)明的測算方法的實際應用
(1)通過現(xiàn)場影響測量的或者現(xiàn)有的自然災害現(xiàn)場(城鎮(zhèn)或村莊)的地理信息數(shù)據(jù),判斷所需探測的自然災害現(xiàn)場(村莊或城鎮(zhèn))的基本走向、邊際、方位、直徑以及大致形狀等數(shù)據(jù),并以此進行輪廓形狀模板最優(yōu)匹配比對,確定災害現(xiàn)場的輪廓形狀;
(2)根據(jù)步驟(1)確認的災害現(xiàn)場的輪廓形狀,選擇優(yōu)選的偽基站部署方式;
(3)無人機攜載偽基站對探測范圍內(nèi)的手機信號進行掃描,并快速向后臺信息與處理系統(tǒng)反饋搜索到的手機信號數(shù)量以及位置信息;
(4)剔除返回的手機信號方位與數(shù)量信息中重復的數(shù)據(jù),按照被困人口數(shù)量計算范式計算不同區(qū)域分塊內(nèi)人口數(shù)量;
(5)對得到的搜索區(qū)域大致被困人口數(shù)量及位置數(shù)據(jù)進行分點分區(qū)快速統(tǒng)計分析處理,選擇人口數(shù)量最大的幾個區(qū)域并提示給搜救人員,生成搜救計算建議報告,對其搜救計劃的安排做出有依據(jù)的合理建議;
(6)手機信號的方位與數(shù)量基本上可至少對應一個被困人口,根據(jù)被困人口的方位與數(shù)量信息部署安排搜救計劃。
(7)后臺信息與處理系統(tǒng)及時所有手機信號位置信息傳送到搜救人員移動終端,對為搜救工作導航;
(8)將偽基站搜索到的探測區(qū)域內(nèi)被困人口數(shù)量與災前存有的區(qū)域人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比對校正,利用隨機區(qū)域內(nèi)探測數(shù)據(jù)的吻合度,計算可信度比例范圍,然后對探測的人口數(shù)量進行假設檢驗,得到一定可信范圍內(nèi)的被困人口數(shù)量災情信息。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出的是,上述優(yōu)選實施方式不應視為對本發(fā)明的限制,本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。