2013年6月28日 alex

从地震想到的廉价应急通信网解决方案和生命探测器的实现

【发表于当年的汶川大地震之后】
sanicle写在前面的话:
首先祝灾区的所有人好运.
我们知道在地震中,互联网(Internet和电话网)和移动通信(手机网和各种AMFM无线电网)的中断带给人们太多不便,保持通信是十分重要的.我们所构建的通信系统或者说计算机系统对于人类社会的作用将会越来越重大,因为当我们每一个人都被部署在一个高效运行的网络上的时候,我们之间的联系能使我们获得更大的能力.在各种计算机系统解决方案中,如果按通信来分,系统无非部署在网络的各个结点,不同的结点有不同类型的计算机系统(一部电话,一台pc,一台服务器,一个voip网关,一个路由,一部手机 etc.).如何使我们的网络尽可能的始终保持运作?
1.适时建立足够健壮的无线互联网 保持应急通信
当地震发生时,光缆和电缆被破坏,有线通信很容易中断;而无线通信因为地面基站也容易被破坏,所以也很容易中断.我们更多的想到如何尽可能的保持无线通信,很容易想到卫星通信,但就我个人体会到的环境来说,个人利用简便设备进行卫星通信基本上还是很少见的.剩下的只有利用我们手里的手机等常用终端了,但是如果基站被毁坏了,我们如何继续和外界保持联系呢?自然会想到短距离p2p无线网.我们可以设计这样一种p2p双工无线网络,当网络覆盖范围最边缘的结点或一些结点能和外界取得联系时,所有网内的其他结点都可以将他们作为桥梁和外界取得联系.可以利用现今手机常见的各种类似wifi蓝牙,wimax的短距离无线通信建立网络,每一个终端都在网络中的所有其他终端上注册(并不绝对,可以设置一定的数量进行分片),任意两终端都可以互相通信,并且,只要有一个终端能和外界保持联系(所谓”外界”可以结合实际情况按不同的范围大小理解,更可以根据实际情况动态的改变网络自身的大小以适应通信需求),所有其他终端都可以借由这个终端(将其作为网关)和外界取得联系(暂不考虑性能问题和具体动态分片的复杂性),另外做专用的抗破坏能力强的这种网络和外界联系的基站,在容易发生破坏的位置专门设立.一旦建立这样的应急网络,即便附近的基站全部毁坏,密集度相对较高的人群也可以暂时互相通信.再结合GPS,我们可以通过这样的手持终端方便的进行互相定位.这种以尽可能保持通信为第一目标设计的p2p网络模型在Internet中已有实现的先驱,这里我不方便具体点名~大家也应该想到是什么了~~这种网络虽然对结点性能要求较高(因为协议势必比较复杂),但其健壮性极强,其最直观的理解就是,每个结点都尽可能的和附近的结点手拉手,并且始终尽自身的最大努力为别的终端服务.如果将其开发成一个基于短距离无线物理层的网络协议,在人口密集区发生地震或战争等灾害时,势必会成为我们强有力的救援导航工具.
2.生命探测器的实现
下面简单介绍一下现在灾区常用的生命探测仪的实现(日本是地震超级多发国家,他们肯定不缺这种东西,而我们大陆的行业圈里很少有听说哪个公司做这个开发的,而实际上多储备一些这种大天灾后救命的东西是必要的…生命探测仪做得成熟的话,应该可以区分老鼠等小动物和人的生命反映区别,这里就不再多写),本来想自己写一个,后来发现网上有文介绍,直接转来.以下内容为转载:

地震几乎将汶川夷为平地,到处是残墙断瓦,大部分人在地震中来不急逃生被压在废墟之下。如何快速的救援被掩埋在废墟下奄奄一息的伤员,成为救灾的焦点,但也是难点。除大型机械的缺乏,随着时间的推移,生命迹象也越来越弱。消防队员为了及时发现废墟下的伤员,广泛使用一种高科技救生仪——专用于搜救灾难中被困人员的”生命探测仪”。 通过这种探测仪,可以探测人力无法到达的区域是否还有人员被困,从而实施援救。在分秒必争的营救工作中,生命侦测仪可以帮助搜救人员迅速准确安全地发现仍然存活的遇险者, 从而为营救工作争取到宝贵的时间。

生命侦测仪可以即时移动侦测, 可以透过混凝土,砖, 雪, 冰和泥浆,专用于震灾、雪灾、泥石流等大型自然灾害。生命侦测仪移动探测系统是一个由以下主要部件组成的传感器,它包括一个发送超宽频信号的发送器、一个侦测接收返回信号的接收器、一台用于读入接收器的信号并进行算法处理的电脑,传感器包含了可编程的固件。传感器产生的信号通过无线传输传送给掌上电脑进行显示。传感器和控制器有各自相互独立的电源。原文地址:

http://www.industrialcontrols.eetchina.com/ART_8800523153_2500007_NT_8eaca3d9.HTM?click_from=0,0,2007-12-21,EETCOL,ARTICLE_ALERT

 

简单的说生命侦测仪实际上是一个呼吸和运动探测器(sanicle补充:当然还应结合热源探测,红外)。它的工作原理是:雷达信号发送器连续发射电磁信号,对一定空间进行扫描.,接收器不断接收反射信号并对返回信号进行算法处理。如果被探测者保持静止,返回信号是相同的。如果目标在动,则信号有差异。通过对不同时间段接受的信号进行比较等算法处理,就可以判断目标是否在动。生命侦测仪是通过测试被探测者的呼吸运动或者移动来工作的。由于呼吸的频率较低,一般每秒1到2次,就可以把呼吸运动和其他较高频率的运动区分开来。相比其他救生系统除了无法穿透障碍物侦测移动外,大部分的系统,例如摄像系统,侦测的范围非常有限并且只有在移动的遇险者进入摄像机镜头或传感器的视野后才能报警。基于音频的侦测系统大大受限于距离,障碍物,残垣以及遇险者是否还强壮和清醒到能够发出声音。