一种基于手机的生命救助仪及救助方法与流程

技术特征：

1.一种基于手机的生命救助仪，其特征在于，基于智能手机，包括：

三轴加速度传感器，用于获取人体任意时刻的三轴加速度，并利用人体的合加速度幅值来判断人体是否因地震处于被埋状态，若判断出人体处于被埋状态，三轴加速度感应器控制手机进入省电模式；

手机电源模块，为手机工作供电，当手机进入省电模式，关闭除电磁波发射模块、音频分析模块和高频声波模块以外的所有供电；

电磁波发射模块，当手机进入自动省电模式，将手机GPS定位的地理坐标及表示身份IMSI号以电磁波的形式发送出求助信号，求助信号由近地卫星接收以锁定被埋人员的位置；

音频分析模块，利用音频接口构成音频分析仪，当手机进入自动省电模式，手机自动提取埋压周围的震动信息，用于测定埋压周围是否存在人声，以发出求助音频求助信号；

高频声波模块，接收音频分析模块的埋压周围人声震动信息后，自动开启发出啸叫的求助声音信号，以准确定位被埋人员的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于手机的生命救助仪，其特征在于，所述的电磁波发射模块包括光感应器、继电器开关、微型信号发射器及编码子模块，编码子模块用于将手机GPS定位的地理坐标及表示身份IMSI号编译成摩斯码，当手机进入省电模式，光感应器和继电器开关使微型信号发射器工作，将编码子模块编译的手机GPS定位的地理坐标及表示身份IMSI号的摩斯码后以电磁波的形式发送出求助信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于手机的生命救助仪，其特征在于，所述的音频分析模块由音频分析子模块GoldWave和音频接口组成，音频分析子模块GoldWave根据快速傅里叶变换的方法对采集的音频信号进行频谱分析，得到音频信号的频率及功率，以此来判别周围是否有人的声音，从而确定周围是否有搜救人员经过。

4.根据权利要求1所述的一种基于手机的生命救助仪，其特征在于，所述的音频分析模块和高频声波模块通过信号转换模块连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于手机的生命救助仪，其特征在于，所述的高频声波模块由声音驱动电路和扬声器组成，当音频分析模块搜索到埋压周围人声震动信息后，通过信号转换模块将数字信号转变为电信号并传递到声音驱动电路中，声音驱动电路控制扬声器发出啸叫，搜救人员根据接收到的啸叫求助声音信号，获得被埋人员的准确位置，实施救援工作。

6.一种基于手机的生命救助仪的救助方法，其特征在于，步骤如下：

(1)利用三轴加速度传感器判断人体是否处于被埋状态

利用三轴加速度传感器获取人体任意时刻的三轴加速度，人体的合加速度a的幅值与设定的阀值进行比较来判断人是否处于被埋状态，若没有则手机正常运行，若判断出人体处于被埋状态，三轴加速度感应器控制手机进入省电模式；

人体的合加速度a的幅值的计算原理如下：

基于地震突然来临时人体会失去平衡，此时身体一般会呈现倾向某一方向倾倒的状态，建立直角坐标系以Z轴对应人体直立时的垂直轴，X轴对应人体的前后向水平轴，Y轴对应人体左右侧向水平轴，X、Y、Z轴相互正交，建立人体姿态加速度坐标模型；当人体处于站立或行走状态时，X轴和Y轴的加速度接近0而Z轴的加速度接近g；当人体发生跌倒被埋时，三维加速度及其矢量和会发生改变。通过采集X、Y、Z三个方向上的加速度，运用物理公式：

式中：a为人体的合加速度；

(2)手机进入省电模式

当手机进入省电模式，电源模块关闭除电磁波发射模块、音频分析模块和高频声波模块以外的所有供电；

(3)发射求助信号

当手机进入省电模式，电磁波发射模块中的光感应器及继电器开关触发微型信号发射器工作，将编码子模块编译的手机GPS定位的地理坐标及表示身份IMSI号的摩斯码后以电磁波的形式发送出求助信号，求助信号由近地卫星接收以锁定被埋人员的位置；

(4)音频分析模式提取周围震动信息

利用音频接口构成音频分析仪，当手机进入自动省电模式，手机自动提取埋压周围的震动信息，用于测定埋压周围是否存在人声，以发出求助声音信号；

(5)高频声波模式发出求助声音信号

音频分析模块的埋压周围人声震动信息后，通过信号转换模块，将音频分析模块的数字信号转变为电信号并传递到高频声波的声音驱动电路中，声音驱动电路控制扬声器发出啸叫，搜救人员根据接收到的啸叫求助声音信号，获得被埋人员的准确位置，实施救援工作。

(6)精确定位需救助人员的位置

搜救人员根据接收到的啸叫求助声音信号，通过三点定位的方法，精确定位啸叫求助声音信号的声源位置，即需救助人员的位置。

7.根据权利要求6所述的一种基于手机的生命救助的使用方法，其特征在于，所述的人体的合加速度a的幅值与设定的阀值进行比较来判断人是否处于被埋状态，所述的设定的阀值为10m/s²。

8.根据权利要求6所述的一种基于手机的生命救助的使用方法，其特征在于，所述的利用音频接口构成音频分析仪，由音频接口与音频分析软件GoldWave组成，当手机进入自动省电模式，手机自动提取埋压周围的震动信息，音频分析软件GoldWave根据快速傅里叶变换的方法对采集的音频信号进行频谱分析，得到音频信号的频率及功率，以此来判别周围是否有人的声音，从而确定周围是否有搜救人员经过，以发出求助声音信号进一步精确定位需要救助人员的位置。

9.根据权利要求6所述的一种基于手机的生命救助的使用方法，其特征在于，所述的三点定位的方法的原理和方法如下：

根据声速340m/s，S点为需救助人员的准确位置，发出求助音频声音信号后，根据A、B两点接收器收到的啸叫求助声音信号的时间差，可以推算出AS、BS的距离差，根据这个距离差可以画出一条双曲线，同样原理，根据A、C两点接收到的啸叫求助声音信号的时间差，可以推算出AS、CS的距离差，根据AS、CS距离差画出另一条双曲线，两条双曲线的交点即为S点；

具体定位方法计算公式如下：

AS-BS＝2a1

AS-CS＝2a2

AB＝2c1

AC＝2c2

设需救助人员的位置坐位为S(x，y)，则得到双曲线方程组：

Matlab程序代码为：

syms x y

[x,y]＝solve(40*(x-50)^2-30*y^2-1200,30*(y-50)^2-40*x^2-1200)；

x＝double(x),y＝double(y)

输入相应的a1、a2、c1、c2值，即可确定S点的位置，即需救助人员的准确位置。