实现移动设备地震监测的方法及设备与流程

1.本发明涉及地震监测技术领域，具体地涉及一种实现移动设备地震监测的方法、一种移动设备和一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.世界上，目前有少数地震预警系统，通常依赖于传统的专业的地震固定监测台站等装置组成的监测网络，而这些监测网络只存在于少数几个国家。因此，虽然这些装置可以探测到地震活动的发生，但可能仅探测到全球少数几个地区的地震，在有监测网络的区域才可提供地震预警，而在监测网络之外的区域，将难以进行地震预警。
3.目前，全球智能手机和智能平板等移动设备的保有量已达到几十亿部，大部分智能手机和智能平板都配置有加速度传感器，使用移动设备进行地震监测在实验性环境中开展一些工作。地震是随机事件，需要终端设备持续进行实时的监测，然而，实践发现，移动设备主要是作为用户的移动通信工具，移动设备不可避免地面临不胜其数的随机事件将引起该移动设备的震动，若每次监测到引起设备的震动，都需要进行处理，这样将会导致移动设备在处理监测到的震动数据的功耗较大，影响移动设备的用户体验。
4.因此，如何使用移动设备进行地震监测实际上是亟待解决的棘手问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种实现移动设备地震监测的方法及设备，避免移动设备的地震监测程序难以长期与地震处理中心通信以及地震监测程序的执行影响用户对移动设备的使用，进而改善移动设备进行地震监测的实际可用性和使用成本。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种实现移动设备地震监测的方法，所述移动设备包括底层处理器和主处理器，该方法包括：
7.规范虚拟地震传感器及指定与所述虚拟地震传感器映射的寄存器；
8.许可所述底层处理器用于识别疑似地震事件，及计算地震关键数据；
9.配置所述底层处理器用于将所述地震关键数据写入所述寄存器；
10.介入所述主处理器用于通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据；
11.配置所述主处理器用于传送所述地震关键数据至地震处理中心。
12.具体的，所述移动设备还包括加速度传感器，所述规范虚拟地震传感器，包括：
13.基于所述加速度传感器和所述底层处理器，在硬件抽象层创建虚拟传感器实例，获得所述虚拟传感器实例的传感器句柄，其中，所述虚拟传感器实例的类型标识为地震传感器；
14.将所述虚拟传感器实例作为虚拟地震传感器。
15.具体的，所述规范虚拟地震传感器，还包括：
16.在所述移动设备的操作系统中，注册所述虚拟地震传感器，其中，所述虚拟地震传
感器被许可为唤醒传感器。
17.具体的，所述许可所述底层处理器用于识别疑似地震事件，及计算地震关键数据，包括：
18.许可所述底层处理器被配置有监测应用程序，所述监测应用程序被配置为用于：
19.获取所述加速度传感器的实时数据，
20.基于地震波的特征识别算法，识别获取的实时数据是否是疑似地震事件，
21.在识别所述实时数据是疑似地震事件时，基于地震关键数据处理算法，计算地震关键数据。
22.具体的，在所述介入所述主处理器用于通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据之前，该方法还包括：
23.许可所述主处理器被配置有用于所述地震关键数据的传输应用程序，所述传输应用程序用于：
24.通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据。
25.具体的，其中，所述传输应用程序具体用于：
26.通过回调函数获得所述虚拟地震传感器的传感器事件中的所述地震关键数据，其中，
27.所述回调函数被配置为通过所述传感器句柄在所述移动设备的操作系统中注册。
28.具体的，在所述介入所述主处理器用于通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据之前，该方法还包括：
29.在所述主处理器处于休眠状态时，配置所述底层处理器用于向所述主处理器发送中断电信号。
30.具体的，所述介入所述主处理器用于通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据，包括以下任意一项：
31.在所述主处理器未处于休眠状态且未产生有所述传感器事件时，将所述传输应用程序的进程选择为阻塞状态；
32.在所述主处理器未处于所述休眠状态且产生有所述传感器事件时，将所述传输应用程序的进程选择为运行状态，读取所述传感器事件；
33.在所述主处理器未处于所述休眠状态时，将所述传输应用程序的进程置于就绪队列，其中，所述进程具有所述就绪队列的最高优先级。
34.具体的，该方法还包括：
35.介入所述主处理器用于认证所述传输应用程序，
36.若所述移动设备的硬件唯一标识和所述传输应用程序访问所述移动设备的厂商服务器的时间戳记录，与所述厂商服务器上记录的硬件唯一标识和时间戳记录均一致，则认证通过。
37.具体的，所述配置所述主处理器用于传送所述地震关键数据至地震处理中心，包括：
38.配置所述传输应用程序用于：
39.发送获得的所述地震关键数据至地震处理中心，或
40.发送获得的所述地震关键数据至所述移动设备的厂商服务器，以使得所述厂商服
processors，dsp)、网络处理器(network processing unit，npu)或深度学习处理器、微控制器、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)、硬件加速器等一种或多种低功耗微处理器，底层处理器具有图像、音频、视频数据快速处理、高效数学计算的特点，以及具有针对传感器信号进行加工处理能力。主处理器可包括中央处理器(central processing unit，cpu)等(相对底层处理器而言)高功耗微处理器，主处理器具有高主频的特点，可以运行移动设备的操作系统中绝大部分的代码以及丰富多样的应用程序。在现代的智能手机或平板中，cpu、dsp及知识产权核(intellectual property core，ip核)等，一般以片上系统型芯片(system
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on
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chip，soc)架构进行集成，cpu和dsp的工作状态可以通过特定指令执行、监控特定电路的电流、系统日志读取以及红外热成像观测等方式确定，从而可以确定cpu和/或dsp是否处于休眠状态。在本发明实施例中，针对移动设备的处理器功耗特点，使用底层处理器执行地震监测，且使用主处理器执行地震关键数据传输，实现了实际可行的低功耗地震监测。
61.进一步地，本发明实施例规范并通过虚拟地震传感器实现主处理器访问并传送底层处理器的数据。在移动设备上，传感器可包括物理传感器，物理传感器包括加速度传感器，还可以包括陀螺仪和/或磁力计等。针对移动设备的具体操作系统，基于该操作系统定义的传感器堆栈架构，可以在移动设备上创建虚拟(或模拟)传感器实例。例如，在安卓(android)操作系统中，倾斜检测器、线性加速器、计步器等传感器均是虚拟传感器实例，例如计步器，是基于加速度传感器和底层处理器的底层硬件，按照传感器堆栈架构定义，规范的虚拟传感器实例。鉴于此，在本发明实施例一种示例性实例中，可以基于android操作系统，规范虚拟地震传感器，规范可以是按照移动设备的操作系统中传感器堆栈架构创建传感器，具体可以包括：
62.s101)基于加速度传感器和底层处理器，在硬件抽象层创建虚拟传感器实例，获得所述虚拟传感器实例的传感器句柄，其中，所述虚拟传感器实例的类型标识为地震传感器；
63.s102)将所述虚拟传感器实例作为虚拟地震传感器。
64.其中，步骤s101)和步骤s102)可以是移动设备的厂商平台为地震处理中心执行的，也可以是由地震处理中心执行后经移动设备的厂商平台许可完成的。在一种有利的实施例中，步骤s101)中除了使用加速度传感器之外，还可使用陀螺仪和/或磁力仪、温度传感器等辅助、校准物理传感器，以实现更高精度的虚拟地震传感器。在移动设备的操作系统中，可以以规范虚拟地震传感器的名称、类型、版本、解析度、消耗能源等信息，注册虚拟地震传感器；例如，在android操作系统中，可具体以前述信息将虚拟地震传感器注册至传感器管理器，以便获得系统支持；同时，虚拟地震传感器可以被厂商平台许可为唤醒传感器或具有唤醒权限的传感器，以使得移动设备主处理器休眠状态下能被及时实现唤醒，并以唤醒机制在一定时间内传送虚拟地震传感器的数据。需要说明的是，厂商平台可以是以(虚拟或实体)服务器为基础的网元；地震处理中心可以是以(虚拟或实体)服务器为基础的网元；在本发明实施例中，网元可为通信网络中提供服务的虚拟节点或实体设备；许可，可以是厂商平台向地震处理中心和/或移动设备，提供地震处理中心针对地震监测实施而需求的权限；对于是否许可，示例性地，可以按列出方式中任意一种，鉴别已许可：是否存在离线交换的任意指定凭证或数据、是否存在在线交换的任意指定凭证或数据、是否存在处于移动设备上的任意指定凭证或数据、是否存在由地震处理中心持有的任意指定凭证或数据等，当
然，可以理解的，还可存在其他未列出的指定方式或内容进行鉴别；此处各项说明在本发明实施例中均可按此处理解。
65.规范的虚拟地震传感器的感测数据可以是由底层处理器和加速度传感器产生。感测数据可以有多种记录方式，例如，可以指定与虚拟地震传感器(有数据)映射的寄存器。在一些情况中，可以直接将底层处理器中的寄存器指定为与虚拟地震传感器进行数据映射的寄存器，此时该感测数据可被同步传输，以便于底层处理器和加速度传感器产生的数据被实时同步读取。在又一些情况中，可以将底层处理器中的寄存器指定为与虚拟地震传感器存在数据映射的寄存器，底层处理器和加速度传感器产生的数据可以先记录至寄存器，再从寄存器取出并映射记录至逻辑存储位置，逻辑存储位置例如以链表和数组等方式形成的缓冲区，此时该感测数据是缓冲区中的数据，该感测数据可被异步传输，以便于降低移动设备的操作系统中应用程序数据传输难度。需要提出的是，可根据实际需要使用一种或多种方式组合实现虚拟地震传感器的感测数据记录。
66.在一种有利的公开实施例中，厂商平台可以具体许可底层处理器被配置有监测应用程序，该监测应用程序被配置为用于识别疑似地震事件，及计算地震关键数据，该监测应用程序可以由地震处理中心形成(如编译、封装等)。具体的，该监测应用程序可被配置为用于：
67.s201)获取所述加速度传感器的实时数据；
68.s202)基于地震波的特征识别算法，识别获取的所述实时数据是否是疑似地震事件；
69.s203)在识别所述实时数据是疑似地震事件时，基于地震关键数据处理算法，计算地震关键数据。
70.其中，地震波的特征识别算法可以从实时数据(震动数据)中提取震动特征数据，确定震动特征数据和与基准地震事件对应的震动特征数据的相似概率，若确定相似概率超过配置的相似概率阈值，则识别获取的实时数据是疑似地震事件(疑似地震事件可以是一种分类，此处即也相当于识别获取的实时数据是这一种分类)，即当前引起移动设备震动的震动事件为疑似地震事件。在识别过程中，可以使用当前的实时数据，并也可以进一步使用缓存的加速度传感器的数据和当前时刻之后的数据，进行地震波的识别。
71.可根据实际使用的地震关键数据，选择相应的数据处理方式。示例性地，地震关键数据可以包括移动设备的标识符、时间戳、所述移动设备的经纬度、以及计算的p波到时、s波到时、烈度和峰值位移(pd)等，移动设备的标识符和经纬度等数据可以不是当前才被传输，而可以是以预先配置的方式在指定的时间被传输；例如，根据p波到时和烈度等地震关键数据的计算公式，以与计算公式相应的函数作为地震关键数据处理算法中使用的数据处理方式。在计算过程中，可以使用当前的实时数据和缓存的加速度传感器的数据，并也可以进一步使用当前时刻之后的数据，完成地震关键数据的计算。可以配置底层处理器将地震关键数据写入至前述的寄存器，从而将地震关键数据作为虚拟地震传感器的感测数据之一；需要补充说明的是，虚拟地震传感器的感测数据还可有地震波的特定特征数据等根据具体需求定义的、需要记录的数据。
72.厂商平台还可以许可主处理器被配置有用于地震关键数据的传输应用程序，该传输应用程序可用于：
73.s301)通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据。
74.其中，该传输应用程序可以被许可为操作系统的应用程序之一。虚拟地震传感器可以被指定有报告模式，虚拟地震传感器的传感器事件可以有事件内容字段的数据结构定义，事件内容可以用于记录地震关键数据中一项或多项数据。示例性地，在android操作系统中虚拟地震传感器的报告模式可以是连续模式或变化模式等，例如，虚拟地震传感器可以在连续模式下按照采样率参数生成传感器事件，采样率参数可以由传输应用程序传递至传感器堆栈架构中批处理函数。
75.该传输应用程序可具体用于：
76.s311)通过回调函数获得虚拟地震传感器的传感器事件中的地震关键数据，其中，该回调函数被配置为通过传感器句柄在移动设备的操作系统中注册；回调函数也可称为监听器，回调函数还可以通过传感器的类型标识在移动设备的操作系统中进行注册；传感器句柄和传感器的类型标识均可以视为传感器标识。至此，本发明实施例进一步通过虚拟地震传感器实现了将底层处理器所产生的地震关键数据发送至传输应用程序。而相反地，一般来讲，在移动设备的操作系统中，操作系统通常会屏蔽底层处理器(如dsp)，以阻止操作系统中由主处理器执行的应用程序直接访问底层处理器的数据，这将导致传输应用程序很难获取到底层处理器执行地震监测得到的数据。
77.在一些情况中，在移动设备的主处理器处于休眠状态时，可以配置底层处理器用于向主处理器发送中断电信号，从而唤醒主处理器。示例性地，可以通过前述的监测应用程序实现，监测应用程序可以用于在识别为疑似地震事件之后或在计算地震关键数据之后，触发中断电信号的发送；其中，可不必确定主处理器是否处于休眠状态，触发中断电信号的发送。可以理解的，为了程序逻辑合理性，可以基于主处理器的休眠状态，选择发送的具体信号。例如，在主处理器处于休眠状态时，可以触发中断电信号的发送，以唤醒主处理器，而在主处理未处于休眠状态时，可以触发主处理器与底层处理器的总线上消息的发送，以通知主处理器。
78.可以介入所述主处理器用于通过虚拟地震传感器的传感器事件获得地震关键数据，可包括以下任意一项：
79.s401)在主处理器未处于休眠状态且未产生有传感器事件时，将传输应用程序的进程选择为阻塞状态；
80.s402)在主处理器未处于休眠状态且产生有传感器事件时，将传输应用程序的进程选择为运行状态，读取传感器事件，以获得传感器事件中的地震关键数据；
81.s403)在主处理器未处于休眠状态时，将传输应用程序的进程置于就绪队列，其中，该进程，具有就绪队列的最高优先级，相比就绪队列中典型应用程序的进程的优先级更高，典型应用程序可包括娱乐应用程序和社交应用程序等。
82.其中，步骤s401)至步骤s403)中并非限定了执行顺序。需要提出的是，介入，可以是在地震监测过程中，指主处理器的硬件资源被操作系统或应用程序(相对于休眠状态或空闲状态)明显使用，可以基于特定指令显示、监控特定电路的电流、系统日志记录显示或红外热显示等方式确定明显使用。
83.为了防止移动设备伪造等安全措施的实施，可以对移动设备进行设备认证，设备认证可以包括：介入主处理器用于认证所述传输应用程序；若移动设备的硬件唯一标识和
传输应用程序访问该移动设备的厂商服务器的时间戳记录两者，与厂商服务器上记录的硬件唯一标识和时间戳记录均一致，则认证通过；若两者中有一者不一致，则认证不通过，厂商平台的厂商服务器或地震处理中心的服务器可以拒绝与该移动设备通信。其中，设备认证可以在移动设备每次启动之后和在指定认证周期到达时执行，移动设备可向厂商服务器提供硬件唯一标识和时间戳记录，并接收认证结果。
84.经过认证的移动设备可以与厂商服务器和/或地震处理中心的服务器通信。配置主处理器用于传送地震关键数据至地震处理中心，包括：
85.配置所述传输应用程序用于：
86.s501)发送获得的所述地震关键数据至地震处理中心的服务器，
87.s502)发送获得的所述地震关键数据至所述移动设备的厂商服务器，以使得所述厂商服务器转发所述地震关键数据至地震处理中心的服务器。
88.其中，步骤s501)至步骤s502)中并非限定了执行顺序，具体使用步骤s501)和步骤s502)中一者即可，步骤s502)可以使得厂商服务器起到数据转发作用和数据使用见证作用。需要提出的是，为了保证数据安全性，提供数据防篡改等安全措施的实施，移动设备与地震处理中心的通信连接、移动设备与厂商服务器的通信连接、厂商服务器与地震处理中心的通信连接均可以是加密连接；同时，在移动设备上，可基于安全芯片或系统安全服务等方式，实现底层处理器与主处理器之间的加密通信，从而可以实现地震关键数据从产生至上传的周期中数据安全性。
89.本发明实施例提供了使用移动设备进行地震监测的架构，在该架构中，开辟性地，将底层处理器用于执行地震监测，将主处理器用于执行地震关键数据的传输，并提出虚拟地震传感器及将虚拟地震传感器用于底层处理器与主处理器的地震关键数据传输，使得地震监测的实例(程序、代码、指令操作等)执行隔离保护在底层环境，使得地震关键数据传输的实例执行限制在操作系统层，并使得主处理器与底层处理器能够通过配合虚拟地震传感器突破操作系统层的隔离屏蔽而及时得到待传输的地震关键数据，从而地震监测的实例能够实时执行，耗能的实例执行得到根本限制，同时避免了针对执行监测的移动设备伪造、数据篡改行为，实现了具备实际可行性和可靠性的移动设备上的地震监测，成功地将移动设备成为实际可用的地震监测设备的愿景落地。
90.具体而言，底层处理器可以通过监测应用程序负责执行地震监测工作，实时确定是否存在疑似地震事件，在确定是疑似地震事件后计算得到地震关键数据，并唤醒或通知主处理器，主处理器通过传输应用程序基于虚拟地震传感器的传感器事件获得地震关键数据，最后完成该地震关键数据的上传。本发明实施例基于移动设备的物理传感器和底层处理器，首次提出了虚拟地震传感器，监测应用程序的执行将不会在未监测到疑似地震事件时实时影响主处理器的正常休眠，而在监测到疑似地震事件时通过虚拟地震传感器及时传输地震关键数据，传输应用程序基于主处理器的硬件资源的执行从而能够得到根本限制，从而具备可行的使用成本和功耗特点；在判断为疑似地震事件才会上传地震关键数据(非波形数据)，具备低流量消耗特点；数据传输到服务器的功能置于操作系统层，传输应用程序的进程能够不被系统后台管理程序杀掉，相比直接以应用程序在系统层实现的地震监测方案，具备可靠性特点。
91.实施例2
92.本发明实施例与实施例1属于同一发明构思，本发明实施例提供了移动设备，所述移动设备包括底层处理器和主处理器，
93.所述底层处理器被许可用于识别疑似地震事件，及计算地震关键数据；
94.所述底层处理器被配置为用于将所述地震关键数据写入寄存器，其中，所述寄存器被指定为与规范的虚拟地震传感器映射的寄存器；
95.所述主处理器被介入用于通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据；
96.所述主处理器被配置为用于传送所述地震关键数据至地震处理中心。
97.在本发明公开的一种示例性实施例中，如图2，可以针对移动设备100的操作系统进行调整，实现本发明实施例的移动设备100。该移动设备100有微机电系统(micro
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electro mechanical systems，mems)型的传感器101，传感器101可以包括加速度传感器、陀螺仪、磁力仪等，底层处理器102调整后被许可配置有监测应用程序，该监测应用程序可以用于传感器101的震动数据采集与地震关键数据分析处理。底层处理器102可以将地震关键数据写入与规范的虚拟地震传感器103映射的寄存器，寄存器中的数据可以直接映射为或经缓冲区映射为虚拟地震传感器103的感测数据。底层处理器102可以唤醒或通知主处理器104，主处理器104被许可配置有传输应用程序，该传输应用程序用于地震关键数据的传输，主处理器104被介入用于通过虚拟地震传感器103的传感器事件获得地震关键数据，具体通过传输应用程序以回调方式得到虚拟地震传感器103的感测数据，最后，传输应用程序将地震关键数据传输至服务器105，服务器105可以是地震处理中心的服务器或移动设备100的厂商平台的厂商服务器。
98.具体的，所述虚拟地震传感器为虚拟传感器实例；所述虚拟传感器实例基于所述加速度传感器和所述底层处理器，在硬件抽象层创建；所述虚拟传感器实例的类型标识为地震传感器。
99.具体的，所述虚拟地震传感器被许可为唤醒传感器且在所述移动设备的操作系统中注册。
100.具体的，所述底层处理器被许可配置有监测应用程序，所述监测应用程序被配置为用于：
101.获取所述加速度传感器的实时数据，
102.基于地震波的特征识别算法，识别获取的实时数据是否是疑似地震事件，
103.在识别所述实时数据是疑似地震事件时，基于地震关键数据处理算法，计算地震关键数据。
104.具体的，所述主处理器被许可配置有用于所述地震关键数据的传输应用程序，所述传输应用程序用于：
105.通过所述虚拟地震传感器的传感器事件获得所述地震关键数据。
106.具体的，其中，所述传输应用程序具体用于：
107.通过回调函数获得所述虚拟地震传感器的传感器事件中的所述地震关键数据，其中，
108.所述回调函数被配置为通过所述传感器句柄在所述移动设备的操作系统中注册。
109.具体的，所述底层处理器用于向所述主处理器发送中断电信号。
110.具体的，所述主处理器被介入具体用于：
111.在所述主处理器未处于休眠状态且未产生有所述传感器事件时，将所述传输应用程序的进程选择为阻塞状态；
112.在所述主处理器未处于所述休眠状态且产生有所述传感器事件时，将所述传输应用程序的进程选择为运行状态，读取所述传感器事件；
113.在所述主处理器未处于所述休眠状态时，将所述传输应用程序的进程置于就绪队列，其中，所述进程具有所述就绪队列的最高优先级。
114.具体的，所述主处理器被介入用于：认证所述传输应用程序，若所述移动设备的硬件唯一标识和所述传输应用程序访问所述移动设备的厂商服务器的时间戳记录，与所述厂商服务器上记录的硬件唯一标识和时间戳记录均一致，则认证通过。
115.具体的，其中，所述传输应用程序被配置用于：
116.发送获得的所述地震关键数据至地震处理中心，或
117.发送获得的所述地震关键数据至所述移动设备的厂商服务器，以使得所述厂商服务器转发所述地震关键数据至地震处理中心。
118.以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
119.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
120.本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非瞬时的，存储介质可以包括：u盘、硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、闪存(flash memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
121.此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。