船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法

船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法
【专利摘要】一种基于船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法，所述系统包括指挥中心服务器、电子围栏发射器、船员生命体征实时监测器、船员实时定位器、舰载人员定位处理器和落水人员定位器，该方法通过基于AIS、UWB、北斗卫星定位等现代信息技术，研制单个船员生命体征实时监测器、舰载和落水人员实时定位器以及伤员生命体征与定位数据传输，实现海上伤员生命体征监测自动化、信息存储电子化、信息传输网络化和伤员救护可视化。
【专利说明】
船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法
技术领域
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[0001]本发明涉及船员安全的信息管理技术领域，具体涉及一种基于船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法。
【背景技术】
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[0002]目前我国正面临着来自海上的诸多威胁，在信息化条件下的局部战争中，航空母舰、驱逐舰等大型舰艇可能受到敌方打击短时间内产生大量伤员。通过将军队舰船生命体征遥测及救援系统应用于民用船舶业也有很大的意义。我国民用船舶数量巨大，随着"以人为本〃深入人心，对水上作业船舶中的人员进行生命体征遥测、落水监测及海上搜救提出了更高的要求，一旦发送发生紧急情况或灾难事件，实时掌握船上人员的精确位置、受伤情况对于快速搜救和医疗救援非常重要，一旦错误宝贵的窗口期，将会造成后续的重大人员损失及救援成本，因此该项目对于船舶日常作业和灾难救助具有非常重大的意义。
[0003]目前，在国外军用市场，美军在海上搜救及救援方面处于世界领先地位。国内应用中，由于我国北斗系统的逐步完善，为我们提供了赶超国外的机会。民用市场上，目前国内外对GPS、AIS技术应用较成熟，单一技术已形成一定的市场和规模。最近几年的一些涉及到海上救援的灾难事故，无论舰(船)上事故及落水救援还是空难落水救援，都凸显了对定位事故目标、缩短救援时间还是节省救援成本都具有非常重要的意义。
[0004]因此无论是军队舰船，还是民用船舶(包括渔船、集装箱船、LPG等)，都急需一套完整的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统。舰、船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统信息化应用领域广泛，不仅用于复杂的大型舰艇舱内定位、还可用于民用，由于大型舰、船舱室复杂、人员密集，受到损害性攻击时，在短时间内易产生大量伤员。伤员救护工作在此时易遇到不同于以往的困难:一是战时情况不可预测，何时、何地、何人受伤或落水都是未知的，且不同伤员的伤情轻重有所区别，需要及时被识别；二是大型作战舰艇结构复杂，伤员位置不容易获取，常规搜救难以开展。如果能够研制出舰、船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统，可为用户提供一个方便、直观、交互、可控的搜救信息平台，从而提高海上组织救援指挥和伤病员救治水平，为实现海上救援保障提供科学依据具有重大意义。
[0005]本
【申请人】一直致力于这方面的研发工作，已申请并获得中国发明专利如下:CN201210086546.4，发明名称为“基于无线射频技术的体征监测仪及其监测方法”，公开号CN102613965A，提供了一种基于无线射频技术的体征监测仪，用以采集人体生理指标数据，并通过射频通信的方式将数据传输至监护基站设备，包括:若干传感器、传感器数据采集模块、处理器模块、Zigbee网络通信模块和电源模块等；CN201210086795.3，发明名称为“基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统”，公开号CN102715891A，提供了一种基于无线射频技术的穿戴式伤员生命体征实时监控系统，包括:包括:若干监护传感器节点、Zigbee/wifi传感监测网、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统，所述监护传感器节点、伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统之间通过所述Zigbee/wifi传感监测网连接，所述监护传感器节点采集人体生理指标数据，并采用射频通信方式通过所述Zigbee/wifi传感监测网传输至所述伤员信息监控系统和北斗卫星指挥监控系统；所述监护传感器节点采用体征监测仪，所述体征监测仪进一步包括:体温监测模块、脉搏监测模块、血氧监测模块、血压监测模块等。
[0006]目前尚无一套完整的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统及方法。
[0007]本发明所要解决的主要技术问题是:1、要充分发挥北斗系统、GPS、AIS(船舶自动识别系统)各自和整合的优势。2、研发传输系统如何将收集到的基础信息如定位数据、监测信息和北斗卫星定位系统传输模块进行整合；研发如何实现搜救系统与北斗系统的无缝对接，便于卫勤人员快速高效地利用北斗系统的通信功能，及时汇总信息和发出指令。3、如何进行路径优化前期信息的量化采集:动态的时间轴控制在平台上完成，但是具体的伤员行进或医疗获取路径需要大量的实地测量工作，而且在测量过程中还需要结合各种场景因素设定不同的现实过程，以对每条路径、每种类型的伤员都进行实例的演练和测量。

【发明内容】

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[0008]本发明的技术方案是通过运用动态模拟方法，模拟大型舰艇内部路径环境、舰艇伤员发生与识别分布，对伤员的搜救路径进行优化；通过基于AIS、UWB、北斗卫星定位等现代信息技术，研制单个船员生命体征实时监测器、舰载和落水人员实时定位器以及伤员生命体征与定位数据传输系统，实现海上伤员生命体征监测自动化、信息存储电子化、信息传输网络化和伤员救护可视化。卫勤人员可利用单兵生命体征实时监测器、基于UWB的船员实时定位器、基于北斗卫星系统的落水人员定位器，发现身处不同位置和被藏匿在众多舱室内的伤员及落水人员，协助指挥部门尽快组织人员补充缺位，并引导舰员、卫生战士、卫生员、医生尽早发现和救护伤员，赢得宝贵的“黄金”救治时间，从而最大程度地减少人员伤亡。
[0009]本发明所涉及的关键技术包括:
[0010]1、动态模拟(Dynamic Simulat1n):指将系统通过常微分方程或偏微分方程描述出来，然后通过电脑程序建立实时的系统行为模型的过程。简单地说，动态模拟即数字模拟，需要一步的经过时间间隔，通过得到近似的导数曲线下的面积而计算其积分来得到结果O
[0011]2、蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method):又称计算机随机模拟方法，源于美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”，由Ulam和Von Neumann等人提出，用于解决当时遇到的计算问题。由于这种方法容易确定均方差，就不存在有效位数损失问题，并且因为其并非一定要进行离散化处理，因此使其适合于解决高维问题，大大节省了计算机的存贮单元。
[0012]3、UWB(UltraWideband)技术:是一种无载波通信超宽带通信技术，利用纳秒至微微秒级的窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送低功率的无线信号，UWB能在200米左右的范围内实现0.15m-0.3m的定位精度，并可传输生命体征数据。同时UWB具有抗干扰能力强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等住诸多优势，主要应用于保密通信、高精度位置测定、雷达等领域。
[0013]4、Sensium技术:是一个超低功耗传感器接口和收发器平台，其中包括一个可重构传感器接口、一个带处理器的数字模块、一个射频收发器模块和一个片上温度传感器。当人员佩戴或穿着这种传感器时，能够连续监测多种健康指标，例如心律、体温、脉搏速率和呼吸频率，并将这些数据传输给安装了医疗记录仪的基站，是一种人体重要生命信号的实时无线监测器。
[0014]本发明提供一种完整的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统，包括:指挥中心服务器、电子围栏发射器、船员生命体征实时监测器、船员实时定位器、舰载人员定位处理器和落水人员定位器，其中，电子围栏发射器，其在指挥中心服务器的控制下在舰船区域范围上发射电子信号，当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水；船员生命体征实时监测器，实时采集船员的生命体征；船员实时定位器，用于当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，对船员进行实时定位并从船员生命体征实时监测器获取船员生命体征数据，并将响应数据发送至舰载人员定位处理器，定位数据经舰载人员定位处理器处理后传输至指挥中心服务器；落水人员定位器，用于当船员实时定位器离开电子围栏时，确认船员落水，落水人员定位器向指挥中心服务器发射定位信号，同时发射从船员生命体征实时监测器获取船员生命体征数据；指挥中心服务器，用于接收并处理船员定位数据和船员生命体征数据，能够结合船员定位数据，在电子海图系统上进行显示，并进行综合评判。
[0015]优选的，船员生命体征实时监测器为穿戴式装置，利用Sensium等传感技术。船员生命体征实时监测器包括体温监测模块、脉搏监测模块、呼吸波监测模块、血压监测模块、心电监测模块、运动监测模块和处理器。船员生命体征实时监测器的处理器用以控制体温监测模块、脉搏监测模块、呼吸波监测模块、血压监测模块、心电监测模块、运动监测模块工作，并将测得数据通过IEEE 802.15.4协议无线传输技术传输至船员实时定位器；体温监测模块用以监测伤员的体温特征值，并将监测到的数据发送至处理器；脉搏监测模块用以监测伤员的脉搏特征值，并将监测到的数据发送至处理器；呼吸波监测模块用以监测伤员呼吸频率，并将监测的数据发送至处理器；血压监测模块用以监测伤员的血压特征值，并将监测到的数据发送至处理器；心电监测模块用以监测伤员的心电特征值，并将监测到的数据发送至处理器；运动监测模块用以监测伤员运动模式及特征，并将监测的数据发送至处理器。
[0016]优选的，船员实时定位器采用UWB无线通信技术，包括IEEE 802.15.4协议接收器和UWB定位标签，其中UWB定位标签包括脉冲发生器，产生脉冲电磁波，信号源经调制由天线发出。
[0017]优选的，落水人员定位器为北斗与AIS双模器件，北斗定位数据通过北斗卫星和卫星通信链路传输到指挥中心服务器，AIS定位数据通过AIS船载基站传输到指挥中心服务器，正常状态下采用AIS定位，若AIS定位失效，则直接通过北斗定位。落水人员定位器包括北斗卫星定位模块、AIS模块、定位数据处理模块、天线模块和电源管理模块。
[0018]优选的，指挥中心服务器还能够优化舱室内的伤员和落水人员的搜救路径，借助动态模拟平台Anylogic构造模拟舰船和海上路径，根据船员定位及其生命体征监测的结果，进行路径优化。
[0019]本发明还提供基于上述系统的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法，包括以下步骤:
[0020]步骤一:电子围栏发射器在指挥中心服务器的控制下在舰船区域范围上发射电子信号，当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水；
[0021]步骤二:船员生命体征实时监测器采集船员生命体征监测数据；
[0022]步骤三:当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，船员实时定位器采集舰载人员定位数据，并获取上述船员生命体征实时监测数据，将船员生命体征数据和定位数据发送至舰载人员定位处理器，定位数据经舰载人员定位处理器处理后传输至指挥中心服务器；
[0023]步骤四:当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水，启动落水人员定位器，落水人员定位器采集落水人员定位数据，并获取船员生命体征数据，并将其与落水人员定位数据一起发送给指挥中心服务器；
[0024]步骤五:人员生命体征数据及定位数据通过数据链路传输至指挥中心服务器后，实时呈现在指挥机地图中，显示人员信息、生命体征、定位数据。
[0025]优选的，在步骤二中，采用多个传感器采集船员生命体征监测数据，其中，温度传感器信号输出端嵌有导线连接温度传感器，实时获取船员腋下温度；脉搏监测传感器监测肱动脉每分钟搏动次数；呼吸波监测传感器通过监测人体呼吸引起的胸廓运动及心脏位置变化，结合心电波动，获取呼吸频率；血压监测传感器通过监测脉搏波，计算人体体表2个不同位置传导的脉搏波传导速度，建立模型结合卡尔曼滤波方程，推测人体血压；心电监测传感器通过3导联心电电极实时获取人体心电波，并通过信号放大器将微弱的心电信号放大，通过滤波器去除噪点和杂波；运动监测通过置于人体穿戴设备上的六自由度陀螺仪及三维加速度仪，智能评测人体运动状态。
[0026]优选的，在步骤三中，采集舰载人员定位数据时，通过构建在船体内部的无线网络，采用UWB定位标签技术实时发送脉冲电磁波，舰载人员定位处理器接收，并利用基于距离的定位算法TOA (Time Of Arrival)测距法，来测量UWB通信收发节点间的距离。生命体征数据信息也可以通过UWB定位标签发射的脉冲电磁波传输到舰载人员定位处理器。
[0027]优选的，步骤四中，落水人员定位器采集落水人员定位数据采用北斗定位与AIS定位双重模式，正常状态下采用AIS定位，若AIS定位失效，则直接通过北斗定位。
[0028]优选的，步骤五中，指挥中心服务器还结合人体所处现场环境设定的生命体征判断标准，利用贝叶斯公式及马尔科夫链进行实时判断个人生命体状态。指挥中心服务器还能够优化舱室内的伤员和落水人员的搜救路径，根据指挥中心获取的人员生命体征及定位数据，结合构造和内部舱室环境地图，模拟搜救路线，选择最优搜救及搬运路线。
[0029]本发明的有益效果:
[0030]1.适应现代战争海上救援的需要。目前我国遭受着来自海上的诸多威胁，大型舰艇一旦受到损害性的攻击，非常容易在短时间内产生大批量伤员。一方面是由于大型作战舰艇承载的人员数量大，密度高，舰艇的任意部位受创都可能造成直接性的人体损伤；另一方面，由于舰艇战位、舱室众多，线路复杂，遭到打击后引发的火灾、有毒气体泄漏、爆炸等也会对舰员造成二次伤害。除此之外，伤员还有可能因为舰艇遭受打击而直接落水，或在舰艇倾覆时落水。通过以信息技术为主的大型舰艇单兵定位、生命体征监测及搜救的研制与应用，进行针对性的海上医学救援训练，可以帮助救护人员区分不同伤员的伤情严重程度，做到“先重后轻，先急后缓”，提高资源利用效率，在战伤救治的黄金时间内完成合理的医疗救治，维护和恢复舰船员工作实力。
[0031]2.船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统，具有准确高效，经济安全等优点:美军认为该系统将引起海上搜救革命性的变化，可破除当前海上卫勤保障人员搜救的瓶颈，提高人员搜救的效率和水平。
[0032]3.船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统，通过动态模型进行救援路径的优化，通过模型的结构、功能和行为来研究实际系统，从而研究战时海上救援的特点和规律，动态分析卫生资源的需求，利用和伤病员救治效果。可以充分发挥二者的功能，又可以在实际应用中进行优化和提高。其经济效益，如果投入400万项目经费，配备接、收发器，定位示位标、网络设备、软件开发等，可作为舰船装备配置，每一艘船仅考虑70万，我国现有大型舰船应用其收益可达几个亿。
[0033]总之，本发明的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统实现了舰(船)员生命体征遥测及搜救统一管理，实现各种数据的统一管理、维护、派发等功能，以及基于卫勤与施救的优化管理。其可用于北斗+AIS+生命体征单兵设备及民用救生背包:实现舰(船)员落水后定位、搜救信号发送、生命体征监测。定位精度10-20m，搜救信号范围50海里，生命体征与信号同时发送，能够提升海上舰员保障能力与水平，做到既能实现具体到单个伤员的精确保障、又能促进舰船信息与后方指挥平台的融合、提升舰员战斗力。
【附图说明】
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[0034]图1为使用本发明方法的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统框图；
[0035]图2为使用本发明方法的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的信号流程图；
[0036]图3为使用本发明方法的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的船员生命体征实时监测示意图；
[0037]图4为使用本发明方法的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的基于UffB的舰载人员实时定位示意图；
[0038]图5为使用本发明方法的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的落水人员定位和搜救框图。
【具体实施方式】
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[0039]以下结合附图1-5对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
[0040]本发明的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统包括指挥中心服务器、电子围栏发射器、船员生命体征实时监测器、船员实时定位器、舰载人员定位处理器和落水人员定位器。
[0041]电子围栏发射器，其在指挥中心服务器的控制下在舰船区域范围上发射电子信号，当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水。
[0042]船员生命体征实时监测器，利用Sensium等传感技术，设计为穿戴式服装形状，内嵌多种传感器和控制器等，实时采集船员的生命体征，包括体温监测模块、脉搏监测模块、呼吸波监测模块、血压监测模块、心电监测模块、运动监测模块和处理器。其中，处理器，用以控制体温监测模块、脉搏监测模块、呼吸波监测模块、血压监测模块、心电监测模块、运动监测模块工作，并将测得数据通过IEEE 802.15.4协议无线传输技术传输至船员实时定位器；体温监测模块用以监测伤员的体温特征值，并将监测到的数据发送至处理器；脉搏监测模块用以监测伤员的脉搏特征值，并将监测到的数据发送至处理器；呼吸波监测模块用以监测伤员呼吸频率，并将监测的数据发送至处理器；血压监测模块用以监测伤员的血压特征值，并将监测到的数据发送至处理器；心电监测模块用以监测伤员的心电特征值，并将监测到的数据发送至处理器；运动监测模块用以监测伤员运动模式及特征，并将监测的数据发送至处理器。
[0043]船员实时定位器，用于对船员进行实时定位并采集船员生命体征数据，并将相应信号向外发射，其采用高速、低成本和低功耗，抗多径干扰、穿透能力强的UWB无线通信技术，设计为腕表形状，包括IEEE 802.15.4协议接收器和UWB定位标签，其中UWB定位标签包括脉冲发生器，产生脉冲电磁波，信号源经调制由天线发出。当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，船员实时定位器将获取的船员生命体征数据和定位数据发送至舰载人员定位处理器，定位数据经舰载人员定位处理器处理后通过数据传输路由器传输至指挥中心服务器。其定位精度〈0.3m，生命体征采样率IHZ?100HZ，落水监测响应速度快于0.01秒。
[0044]落水人员定位器，用于当船员实时定位器离开电子围栏时，确认船员落水，落水人员定位器向指挥中心服务器发出报警信号，并发射定位信号，通知指挥人员并报告人员与舰船的相对位置，其包括北斗卫星定位模块、AIS模块、定位数据处理模块、天线模块、电源管理模块。该落水人员定位器为北斗与AIS双模器件，北斗定位数据通过北斗卫星和卫星通信链路传输到指挥中心服务器，AIS定位数据通过AIS船载基站传输到指挥中心服务器，从而能够实现北斗定位数据与AIS定位数据的校对与融合，正常状态下通过定位数据处理模块形成AIS报文向指挥基站广播发送，若AIS模块失效，则直接通过北斗短报文发送至指挥机，双模设计保证定位数据及时发送并引导救援。落水人员定位器还能够采集船员生命体征数据，并将其与定位数据一起发送给指挥中心服务器。
[0045]指挥中心服务器用于接收并处理船员定位数据和船员生命体征数据，能够结合船员定位数据，进行综合评判，从而实现了生命体征监测信息与定位数据的紧密结合，通过有效的信息接合过程，实现生命体征通过定位系统信道的无障碍传输，满足实际需要解决的信息汇总、统计、传输以及指令下达等各种需求。指挥中心服务器还能够优化舱室内的伤员和落水人员的搜救路径，借助动态模拟平台Anylogic构造海上大型作战舰艇内部舱室，模拟其内部的路径及其组合，根据伤员分布与生命体征监测的结果，按照“先重后轻，先急后缓”的原则，并在路径优化的基础上确定搬运或搜救路线，完成路径优化，提出优化方案。
[0046]本发明基于上述系统的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法包括以下步骤:
[0047]电子围栏发射器在指挥中心服务器的控制下在舰船区域范围上发射电子信号，当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水。
[0048]船员生命体征实时监测器采集船员生命体征实时监测数据，温度传感器信号输出端嵌有导线连接温度传感器，实时获取船员腋下温度，同时将测得数据传到处理器；脉搏监测传感器监测肱动脉每分钟搏动次数，同时通过导线将测得数据传到处理器；呼吸波监测传感器通过监测人体呼吸引起的胸廓运动及心脏位置变化，结合心电波动，获取呼吸频率，并将所得数据传输至处理器；血压监测传感器通过监测脉搏波，计算人体体表2个不同位置传导的脉搏波传导速度，建立模型结合卡尔曼滤波方程，推测人体血压；心电监测传感器通过3导联心电电极实时获取人体心电波，并通过信号放大器将微弱的心电信号放大，通过滤波器去除噪点和杂波，将信号发送到处理器。运动监测通过置于人体穿戴设备上的六自由度陀螺仪及三维加速度仪，智能评测人体运动状态，同时根据状态对生理参数监测质量进行有效评估、取舍和自校正，尽量避免和减轻活动对生理信号测量的影响。处理器将各个传感器获得信息数据解析压缩，将融合后的数据传输到发射装置。
[0049]当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，船员实时定位器采集舰载人员实时定位数据，并获取上述船员生命体征实时监测数据，将船员生命体征数据和定位数据发送至舰载人员定位处理器，定位数据经舰载人员定位处理器处理后传输至指挥中心服务器。其中，通过构建在船体内部的无线网络，采用UWB定位标签技术实时发送脉冲电磁波，舰载人员定位处理器接收，并利用基于距离的定位算法TOA(Time Of Arrival)测距法，来测量UWB通信收发节点间的距离，并结合坐标呈现在地图中，实时定位准确度约10厘米，定位频率可达200HZ甚至更高，同时生命体征数据信息亦可以通过此脉冲电磁波传输到舰载人员定位处理器。
[0050]当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水，启动落水人员定位器。该定位器既可手动启动，也可以落水自动开启。落水人员定位器采集落水人员定位数据，采集过程为北斗定位与AIS定位双重模式，北斗定位数据通过北斗卫星和卫星通信链路传输到指挥中心服务器，AIS定位数据通过AIS船载基站传输到指挥中心服务器，从而能够实现北斗定位数据与AIS定位数据进行校对与融合，正常状态下通过定位数据处理模块形成AIS报文向指挥基站广播发送，若AIS模块失效，则直接通过北斗短报文发送至指挥机，双模设计保证定位数据及时发送并引导救援。落水人员定位器还能够采集船员生命体征数据，并将其与定位数据一起发送给指挥中心服务器。
[0051]船员生命体征监测信息和舰载人员定位数据传输通过覆盖全船的无线及有线网络，既利用无线网络的传输便捷性又利用有线网络克服船体钢体结构的信号屏蔽。人员生命体征数据及定位数据通过数据链路传输至指挥中心服务器后，实时呈现在指挥机地图中，显示人员信息、生命体征、定位数据。
[0052]指挥中心服务器结合设定的生命体征判断标准，实时判断个人生命体状态是否需要医疗救助。同时生命体征判断标准结合人体所处现场环境可随时调整、修订基础参数，模型构建利用贝叶斯公式及马尔科夫链进行实时预测。
[0053]指挥中心服务器还能够优化舱室内的伤员和落水人员的搜救路径，根据指挥中心获取的人员生命体征及定位数据，结合构造和内部舱室环境地图，模拟搜救路线，选择最优搜救及搬运路线，提出优化方案，辅助决策。
[0054]以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种基于船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救系统的船员海上舱内定位、生命体征监测及搜救方法，所述系统包括指挥中心服务器、电子围栏发射器、船员生命体征实时监测器、船员实时定位器、舰载人员定位处理器和落水人员定位器，其特征在于:该方法包括以下步骤: 步骤一:电子围栏发射器在指挥中心服务器的控制下在舰船区域范围上发射电子信号，当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水； 步骤二:船员生命体征实时监测器采集船员生命体征监测数据； 步骤三:当船员实时定位器位于电子围栏内时，确认船员在舰船上，船员实时定位器采集舰载人员定位数据，并获取上述船员生命体征实时监测数据，将船员生命体征数据和定位数据发送至舰载人员定位处理器，定位数据经舰载人员定位处理器处理后传输至指挥中心服务器； 步骤四:当船员实时定位器离开电子围栏，则认为船员落水，启动落水人员定位器，落水人员定位器采集落水人员定位数据，并获取船员生命体征数据，并将其与落水人员定位数据一起发送给指挥中心服务器； 步骤五:人员生命体征数据及定位数据通过数据链路传输至指挥中心服务器后，实时呈现在指挥机地图中，显示人员信息、生命体征、定位数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:在步骤二中，采用多个传感器采集船员生命体征监测数据，其中，温度传感器信号输出端嵌有导线连接温度传感器，实时获取船员腋下温度；脉搏监测传感器监测肱动脉每分钟搏动次数；呼吸波监测传感器通过监测人体呼吸引起的胸廓运动及心脏位置变化，结合心电波动，获取呼吸频率；血压监测传感器通过监测脉搏波，计算人体体表2个不同位置传导的脉搏波传导速度，建立模型结合卡尔曼滤波方程，推测人体血压；心电监测传感器通过3导联心电电极实时获取人体心电波，并通过信号放大器将微弱的心电信号放大，通过滤波器去除噪点和杂波；运动监测通过置于人体穿戴设备上的六自由度陀螺仪及三维加速度仪，智能评测人体运动状态。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:在步骤三中，采集舰载人员定位数据时，通过构建在船体内部的无线网络，采用UWB定位标签技术实时发送脉冲电磁波，舰载人员定位处理器接收，并利用基于距离的定位算法TOA (Time Of Arrival)测距法，来测量UWB通信收发节点间的距离。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤三中，生命体征数据信息也可以通过UffB定位标签发射的脉冲电磁波传输到舰载人员定位处理器。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤四中，落水人员定位器采集落水人员定位数据采用北斗定位与AIS定位双重模式，正常状态下采用AIS定位，若AIS定位失效，则直接通过北斗定位。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤五中，指挥中心服务器还结合人体所处现场环境设定的生命体征判断标准，利用贝叶斯公式及马尔科夫链进行实时判断个人生命体状态。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤五中，指挥中心服务器还能够优化舱室内的伤员和落水人员的搜救路径，根据指挥中心获取的人员生命体征及定位数据，结合构造和内部舱室环境地图，模拟搜救路线，选择最优搜救及搬运路线。
【文档编号】A61B5/0402GK105852817SQ201510028571
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】刘晓荣, 刘斌, 顾洪, 陈国良, 刘厚佳, 刘建, 沙琨, 程滨, 刘旭东, 齐亮
【申请人】中国人民解放军第二军医大学