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使用紫外 辐射的搜索和救援

阅读：502发布：2020-05-15

专利汇可以提供使用紫外辐射的搜索和救援专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于搜索和救援的系统包括：救援信标，其包括用于发射辐射的辐射源，该辐射的至少一部分包括紫外c-带辐射；以及紫外c-带探测器，其用于探测该紫外c-带辐射以实现该救援信标的定位。，下面是使用紫外辐射的搜索和救援专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于搜索和救援的系统，包括：
救援信标，包括：
用于发射辐射的辐射源，所述辐射的至少一部分包括紫外c-带辐射；以及紫外c-带探测器，用于探测所述紫外c-带辐射以实现所述救援信标的定位。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述救援信标耦合到移动物体。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述辐射源是全向辐射源。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述辐射的相当一部分是紫外c-带辐射。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述辐射源是发光二极管和气体放电管中的至少一种。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述气体放电管是氙放电管或者水银放电管。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述紫外c-带探测器是一位探测器。
8.如权利要求7所述的系统，还包括：
刺激发生器，其响应于所探测的紫外c-带辐射来产生刺激。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述刺激发生器是振动发生器、听觉发生器和视觉发生器中的一种。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述紫外c-带探测器是成像仪。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述成像仪向用户呈现图像，所述图像包括：
用于表示所探测的紫外c-带辐射的紫外c-带部分；以及
用于表示所述救援信标的环境的可见光部分。
12.一种用于搜索和救援的方法，包括：
提供救援信标，所述救援信标包括：
用于发射辐射的辐射源，所述辐射的至少一部分包括紫外c-带辐射；以及使用紫外c-带探测器来探测所述紫外c-带辐射。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述救援信标被耦合到移动物体。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述辐射源是全向辐射源。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述辐射的相当一部分是紫外c-带辐射。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述辐射源是发光二极管和气体放电管中的至少一种。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述气体放电管是氙放电管或者水银放电管。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述紫外c-带探测器是一位探测器。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：
响应于所探测的紫外c-带辐射来产生刺激。
20.如权利要求19所述的方法，其中，产生刺激包括以下中的至少一种：产生振动刺激、产生听觉刺激和产生视觉刺激。
21.如权利要求12所述的方法，其中，所述紫外c-带探测器是成像仪。
22.如权利要求12所述的方法，还包括：
向用户呈现图像，所述图像包括：
用于表示所探测的紫外c-带辐射的紫外c-带部分；以及
用于表示所述救援信标的环境的可见光部分。

说明书全文

使用紫外辐射的搜索和救援

背景技术

[0001] 如本领域所知的，紫外(UV)光是波长比可见光的波长短但比X射线的波长长的电磁辐射。UV光包括在100纳米(nm)至400纳米的范围内的波长并且包括从3 电子伏特至124电子伏特的能量。UV光由太阳、电弧以及诸如黑光(black light)之类的人造光源发出。作为电离辐射，UV源能够引起使得很多物质发热或者发荧光的化学反应。尽管UV光不属于可见光，但是大多数人通过晒斑觉察到UV辐射的影响。然而，UV光谱对人类健康具有很多其他影响，既包括有利的影响又包括有害的影响。

[0002] 可以以多种方式对UV辐射进行分类，包括被划分为如下几个辐射带：

[0003] UVA-带：400-320nm。

[0004] UV B-带：320-280nm。

[0005] UV C-带：280-200nm。

[0006] 太阳发出UVA-带辐射、UV B-带辐射和UV C-带辐射；然而，地球大气的臭氧层吸收了这些辐射的大约98.7％，主要位于UV B-带和UV C-带中。UV辐射的其他自然源包括闪电和火。

[0007] 如同样是本领域所知的，UV A-带的辐射是部分可穿透普通玻璃的，但是UV B-带和UV C-带中的较短UV波长是不能穿透普通玻璃的。甚至UVC-带辐射能够穿透二氧化硅玻璃或者石英玻璃(取决于材料的品质)，而窗玻璃透过大约90％的大于350nm的UV光，但是阻挡超过90％的小于300nm的UV光。

[0008] UV辐射可以是有效的杀病毒物质和杀细菌物质，并且被用于废水处理。然而，它仅仅开始被用于饮用水的灭菌。UV灯被用来对生物实验室和医疗设施中使用的工具和工作空间进行灭菌。特别地，因为UV光能够通过破坏细胞DNA来阻止繁殖，甚至它可以不杀死宿主组织，所以UV光可以是有效的杀菌物质。

[0009] 如同样是本领域所知的，UV C-带辐射对于人类、普通相机、视频装置和夜视系统来说是不可见的。现有的UV探测器通常包括固态设备(例如碳化硅或者氮化铝设备)或者充气管，作为感测元件。UV探测器被主要用于探测人造光。例如，石化工业使用UV探测器来监测在185-260nm范围内强烈辐射的燃烧的氢火焰。UV探测器对燃烧的化合物(例如碳氢化合物)、金属、硫磺、氢、肼和氨是敏感的。工业安全应用利用UV探测器来有效地探测弧焊、电弧、照明以及X射线。

[0010] 已经使用UV C-带相机来探测从高压电线中的热点放射的不可见电晕以识别潜在的破坏性电弧(所谓的“闪络(flash-over)”)。这些相机使用特殊的石英镜头或者氟化钙镜头，并且具有分开的光学路径来处理可见光和UV光，并且最终将可见光和UV光组合为可视图像。该可见光沿着常规的摄像机路径前进，而UV光穿过UV C-带的传输光学路径。然后，所述UV光穿过日盲滤光器(solar blind filter)进入UV增强型电荷耦合器件(ICCD)。图像再组合导致不可见的UV辐射被呈现(render)为可见光，作为在标准视频图像上的叠加。典型地，当相机操作者通过实时UV C-带相机观察UVC-带发射源时，能够看到明亮的UV C-带光子的云。
发明内容

[0011] 在对被击落飞行员或失踪的飞行员、海上落水者(MOB)、雪崩遇难者、失踪的徒步旅行者的搜救期间、以及在其他搜救情形中，时间是至关重要的。由于遇难者的体温迅速下降、精疲力尽、溺水、危险地形或者敌对的遭遇，遇难者的成功搜救可以以分钟来估量。在恶劣的环境条件下，救援队伍可能无法对佩戴(或者绑系)需要视线来定位和追踪的搜索辅助装备的遇难者进行定位。而且，几乎不可能在开阔的海洋中从相对远的距离处对很多搜索辅助装备进行定位和追踪，并且当救援船只改向并且尝试折回搜索时，可能会失去联系。

[0012] 在夜晚的平静水面上，小于1英里距离处的闪光(strobe)是适度可见的。不幸的是，在白天期间和/或很多事故发生的恶劣天气中，闪光是较不可见的。同样，当救援队伍暂时失去遇难者的位置时，在海上漂浮和/或在陆地上移动(例如，为了避开在区域中的危险状况和/或敌对势力)的遇难者可能会失踪。洋流和风可能进一步阻碍了各种努力，从而使得失踪的遇难者漂流很长的距离。

[0013] 发明人认识到在搜索和救援工作期间可以使用UV C-带辐射来克服很多这些问题。特别地，发明人认识到：由于UV C-带探测器是日盲的(地球大气阻挡UV C-带辐射)，所以UV C-带辐射能够在包括室外和室内、以及白天和夜晚的各种各样的环境中使用。此外，UV C-带辐射通常不受诸如雨和雾之类的险恶天气以及灰尘影响，并且因此能够在这些否则成问题的环境下有效使用UV C-带辐射。另一个有用的特征在于：UV C-带辐射可以很好地从水面、土地、雪以及人造表面(例如人行道和墙)上反射。

[0014] 总的来说，本文描述的创新的概念、技术以及系统可以用在定位和追踪失踪实体的搜索和救援工作中。更具体地，该创新的概念、技术以及系统包括使用UV C-带探测器来对被贴在和/或绑系在失踪的遇难者或者资产上的UV C-带辐射源进行定位和追踪。该创新的概念、技术以及系统可以用于支持搜索和救援用途，并且在某种程度上克服了常规技术中遇到的很多问题。

[0015] 有利地，在救援队伍必须覆盖相对大的距离的情况下(例如，为了试图定位因飞机坠毁而失踪的遇难者，其中救援队伍不能查明坠毁的精确位置)，该创新的概念、技术以及系统实现了能够从相对大的距离定位和追踪失踪的实体。在一个实施例中，低功率的UV C-带辐射源可以通过辐射的视线(即，没有被任何阻碍物阻挡)、辐射的被反射的和/或被散射的在空气中的反射而在每个方向上在数英里内是可见的。

[0016] 在进一步的实施例中，可以通过手持UV C-带成像仪来观察UV C-带辐射。在同一或者不同的实施例中，救援设备可以被配置为包括该创新的系统。例如，发射在大约400纳米(nm)至大约700nm范围内的可见光(例如从发光二极管)和/或超过700nm的红外光的闪光灯可以被配置为包括UV C-带辐射源，并且可以使用UV C-带成像仪来加速和简化搜索和救援尝试。在使用闪光灯的应用中，可以去除通常阻挡UV C-带辐射的玻璃或塑料的闪光灯盖或者利用不阻挡闪光灯发射的UV C-带辐射的另一种材料来代替该玻璃或塑料的闪光灯盖。在其他例子中，闪光灯管材料可能阻挡UVC-带辐射，该闪光灯管材料可以由不阻挡UV C-带辐射的另一种材料来代替。

[0017] 在一个方面，一种用于搜索和救援的系统包括救援信标和紫外c-带探测器，该救援信标包括用于发射辐射的辐射源，该辐射的至少一部分包括紫外c-带辐射，该紫外c-带探测器用于探测该紫外c-带辐射以实现该救援信标的定位。

[0018] 在进一步的实施例中，该系统包括以下特征中的一个或多个：该救援信标被耦合到移动物体；该辐射源是全向辐射源；该辐射的相当一部分是紫外c-带辐射；该辐射源是以下中的至少一种：发光二极管和气体放电管；该气体放电管是氙放电管或者水银放电管；该紫外c-带探测器是一位(one-bit)探测器；用于响应于所探测的紫外c-带辐射而振动的振动发生器；该紫外c-带探测器是成像仪；该成像仪向用户呈现图像，该图像包括用于表示所探测的紫外c-带辐射的紫外c-带部分以及用于表示该救援信标的环境的可见光部分。

[0019] 在另一方面，一种用于搜索和救援的方法包括：提供包括辐射源的救援信标，该辐射源的至少一部分包括紫外c-带辐射；以及使用紫外c-带探测器来探测该紫外c-带辐射。

[0020] 该方法的进一步实施例包括以下特征中的一个或多个：该救援信标被耦合到移动物体；该辐射源是全向辐射源；该辐射的相当一部分是紫外c-带辐射；该辐射源是以下中的至少一种：发光二极管和气体放电管；该气体放电管是氙放电管或者水银放电管；该紫外c-带探测器是一位探测器；响应于所探测的紫外c-带辐射而产生振动刺激；该紫外c-带探测器是成像仪；向用户呈现图像，该图像包括用于表示所探测的紫外c-带辐射的紫外c-带部分以及用于表示该救援信标的环境的可见光部分。

[0021] 本领域普通技术人员容易明白的是，该创新的概念、技术以及系统并不仅限于搜索和救援工作。作为非限制性的示例，该创新的概念、技术以及系统可以被用于定位和追踪移动的和/或固定的信标以支持研究工作和/或商业活动和/或组织职能。例如，UV辐射源可以被贴在气象气球上以支持气象报告，或者贴在现场设备上以追踪UV探测器所探测的商业资产。附图说明

[0022] 通过对以下附图的描述，可以更加全面地理解前述的特征以及具体实施方式，在附图中：

[0023] 图1是根据本文描述的创新的概念、技术以及系统的搜索和救援系统的实施例的图形表示；

[0024] 图2是电磁波谱的图形表示，该电磁波谱的一部分包括UV C-带辐射；

[0025] 图3A是根据本文描述的创新的概念、技术以及系统的救援信标的实施例的图形表示；

[0026] 图3B是根据本文描述的创新的概念、技术以及系统的救援信标的另一实施例的图形表示；

[0027] 图3C是根据本文描述的创新的概念、技术以及系统的救援信标的又一实施例的图形表示；

[0028] 图3D是包括本文描述的创新的概念、技术以及系统的实施例的搜索和救援环境的图形表示；

[0029] 图3E是使用本文描述的创新的概念、技术以及系统的实施例的研究环境的图形表示；

[0030] 图3F是使用本文描述的创新的概念、技术以及系统的实施例的又一搜索和救援环境的图形表示；

[0031] 图4是在图1的系统中使用的一种类型的紫外(UV)C-带成像仪的实施例的图形表示；以及

[0032] 图5是本文描述的用于搜索和救援的创新方法的实施例的流程图。

具体实施方式

[0033] 在开始对本文描述的创新的概念、技术以及系统进行详细描述之前，对利用常规的技术和诸如救生衣之类的搜索辅助装备(其可以包括水中操作的闪光灯、可用夹子夹住的射频设备等)以及其他方法的搜索和救援操作以及问题进行概述是很有用的，该其他方法例如是烟雾信号、口哨以及火光(flare)。

[0034] 用于定位遇难者(例如被击落的飞行员和/或落水者(MOB))的搜索和救援尝试经常遇到环境上的和程序上的阻碍。特别地，搜索环境的障碍物和表面特性可能阻碍救援尝试。例如，海上起伏的波浪、陆地上的崎岖地形、险恶的气候(包括雨和雾)以及距离可能阻碍对遇难者定位所必须的从定位者到遇难者的直接视线。诸如波浪上的白浪花之类的其他表面特性可能遮掩遇难者，使得救援队伍特别难认出遇难者。当救援队伍在搜索船只转向时的所谓“改向(come-about)”操作期间看不见遇难者时，引起其他问题。

[0035] 参考图1，根据本文描述的创新的概念、系统以及技术的实施例，用于搜索和救援的系统100包括：救援信标102，其包括用于发射辐射112的辐射源103，该辐射112的至少一部分包括紫外(UV)C-带辐射；以及UV C-带探测器130，其用于探测该UV C-带辐射以实现救援信标102的定位。

[0036] 该UV C-带辐射源103包括能够发射光的设备，该光包括在UV C-带辐射范围内的光。参考示出了电磁波谱255的图2，在进一步的实施例中，相对于在UV-B带252、UV-A带254、可见范围256以及红外范围258发射的光，所发射的光的相当一部分(例如所发射出的光的至少80％)是在所述电磁波谱255的UV C-带辐射范围250内。如在图2中能够看到的，UV C-带辐射250是位于大约200nm至大约280nm的范围内。

[0037] 再次参考图1，作为非限制性的示例，辐射源103可以包括固态设备或者充气管，该固态设备例如是碳化硅或者氮化铝设备。在另一个非限制性的示例中，UV C-带辐射源103可以包括UV C-带发光二极管或者气体低压或者中压氙放电管和/或水银放电管。这样的管可以包括闪光灯，该闪光灯可以是低成本和长寿命的设备。其他辐射源包括激光二极管和气体放电管中的其他类型的气体混合物。

[0038] 该UV C-带辐射探测器130包括能够探测包括UV C-带辐射范围内的光的光的设备。作为非限制性的示例，探测器130可以包括能够检测在大约185nm至大约260nm范围内的光的一位UV C-带探测器，该一位UV C-带探测器的非限制性示例是由日本静冈县岩田市的Hamamatsu Photonics K.K.制造的UVTron R2868。在进一步的实施例中，该探测器130包括UV C-带成像仪，该UV C-带成像仪的非限制性示例是以色列的Nes-Ziona的Ofil Ltd.制造的DayCor Superb，其是具有绝对日盲性能以及高精细分辨度的敏感双波谱的可见光和UV C-带探测装置。本领域普通技术人员将理解的是，该探测器130并不限于上述实施例，并且该探测器130可以包括其他类型的UV C-带辐射探测器。

[0039] 在进一步的实施例中，UV C-带探测器130包括：一位探测器(如可以与上述的一位UVTron探测器类似)；以及用于响应于所探测的UV C-带辐射而产生振动刺激的振动发生器。作为非限制性示例，该振动发生器可以是振动电机。该振动发生器可以响应于所检测的U V C-带辐射的量来增强和/或减小振动刺激。例如，可以响应于相对强烈的UV C-带辐射源而增强该振动刺激。

[0040] 这样的探测器103可以被包含在手持设备中，该手持设备响应于所探测的UV C-带辐射而振动。有利地，这样的探测器103是相对简单并且低成本的，但是能够有效地向用户传达UV C-带辐射的存在和/或位置。例如，当该用户将该手持装置直接指向该UV C-带辐射源102时，该探测器103可以振动。在其他的例子中，该探测器103可以响应于被散射的UV C-带辐射(例如被灰尘颗粒散射的辐射)和/或被反射的UV C-带辐射(例如，在水面上反射的辐射)而进行振动。尽管被散射和反射的UV C-带辐射可能不指示该UV C-带辐射的精确的源和位置，但是它能够指示该源的大致方向以缩小搜索空间。

[0041] 在进一步的实施例中，UV C-带探测器130还包括听觉(audio)发生器设备和/或视觉(visual)发生器设备，该听觉发生器设备和/或视觉发生器设备用于响应于所探测的UV C-带辐射产生相应的听觉刺激和视觉刺激。这些设备还可以与上述振动发生器设备组合。

[0042] 现在参考图3A和图3B，在图3A和图3B中，相同的元件具有相同的附图标记，在进一步的实施例中，包括UV C-带辐射源303的救援信标302(如可以类似于上面结合图1所述的救援信标102和辐射源103)被耦合到由遇难者301穿着的救生衣305(图3A)。在其他实施例中，该救援信标102可以耦合到救生圈或者可投掷的落水者标识物310(图3B)，该救生圈或者可投掷的落水者标识物310可以被绑系307到遇难者301上。可以使用各种方法来将该救援信标302耦合到这些设备上，方法包括，但不限于，提供诸如紧固件(该紧固件的非限制性示例包括铆钉、夹子、卡钉)之类的机械设备，或以化学方式(例如使用环氧树脂)，或其组合。

[0043] 参考图3C，在图3C中与图3A和图3B相同的元件具有相同的附图标记，在另一个实施例中，该救援信标302是固定的物体。作为非限制性的示例，该救援信标可以是被插入地面317中的杆315、诸如塔架之类的永久支撑建筑物、或其他任何固定的物体。在该实施例中，救援遇难者301可以停留在该救援信标302的附近，使得救援队伍能够定位该遇难者301。

[0044] 在另一个实施例中，该救援信标302是移动物体。作为非限制性的示例，救援信标302可以是漂浮设备，该漂浮设备随着表面波浪、洋流一起移动，和/或受到风力而漂流，或者该救援信标302可以耦合到移动的交通工具或者移动的失踪遇难者。在后者情况下，该失踪的遇难者可以移动以避开敌对势力、寻找庇护所、和/或避开不安全的环境条件(例如陡峭的地形)。在同一或者不同的实施例中，救援信标302可以被暂时固定并且仅在特定时刻移动或者在特定事件期间(例如，由于不稳定的地面)移动。例如，救援信标302可以被置于不稳定的雪堆中，并且可能在雪崩期间或者由于沉降、融化和/或结冰和下雪而暂时地移动。

[0045] 现在参考图3D，在图3D中与图3A和图3B相同的元件具有相同的附图标记，在进一步的实施例中，辐射源303是全向辐射源312。全向辐射源是在源周围的所有方向上基本上相等地发射光的辐射源。有利地，可以从各个方向(包括从安装在正接近辐射源和/或正离开辐射源的交通工具上的UV C-带探测器)探测到这样的辐射源。

[0046] 当辐射源303与UV C-带辐射的反射特性相结合时，可以探测到该辐射源303，而不管该辐射源是否处于救援交通工具319的视线318之内。如可以在图3D中所看到的，救援交通工具319和救援信标302之间的视线318被山顶321所阻挡。然而，只要UV C-带探测器330的视场331的一部分与从UV C-带源303发射的UV C-带辐射307的场的一部分重叠333，则该救援信标302就可以被探测到。

[0047] 本领域普通技术人员应当容易明白的是，该创新的概念、技术以及系统不限于在搜索和救援工作中的应用。作为非限制性的示例，该创新的概念、技术以及系统可以用来定位和追踪移动的信标和/或固定的信标，以支持研究工作和/或商业行为和/或组织职能。现在参考图3E，例如，包括UV辐射源383的信标382可以被贴在气象气球387上以支持气象工作。在该示例中，UV探测器380可以被安装在塔架389上。在一个或多个商业应用中，该创新的概念、技术以及系统可以被用于追踪资产。

[0048] 如本申请全文所述，UV C-带辐射是处于大约200nm至大约280nm的范围内。参考图3F，有利地，该发射光392不能被可见光探测相机395和/或其他光学设备(包括在本领域中经常使用的单筒望远镜或双筒望远镜397)探测到。这样，该创新的概念、技术以及系统可以帮助挫败敌对势力393，该敌对势力393通常使用这些设备395、397来试图定位、捕获和/或压制失踪的或者被击落的遇难者391，例如，陷于飞机坠毁399中的被击落飞行员。

[0049] 现在参考图4，在进一步的实施例中，该创新的概念、技术以及系统包括成像仪430，该成像仪430能够探测由UV C-带辐射源403发出的UV C-带辐射412和存在于环境
490中的可见光。该成像仪430在显示设备432上生成图像434，该图像434包括所探测的UV C-带辐射413和该环境423的视觉场景。该成像仪430可以包括由附图标记455一般化表示的UV物镜(objective UV)和/或变焦镜头、反射镜和其他部件。

[0050] 在进一步的实施例中，所探测的UV C-带图像413被转换415以呈现为所显示的图像434的视觉成分433，该视觉成分433可以与存在于环境490中的其他显示对象435叠加。以这一方式，救援队伍可以定位和追踪与结合附图1描述的救援信标102相类似的救援信标402。

[0051] 现在参考图5，一种用于搜索和救援的方法500包括：提供救援信标502，该救援信标包括用于发射UV C-带辐射的紫外C-带辐射源；以及使用紫外C-带探测器来探测该紫外C-带辐射504。在进一步的实施例中，所述方法500包括提供辐射扫描器来自动地扫描并且监测宽的搜索区域，例如，救援船只周围的360度的搜索区域。

[0052] 在同一实施例或不同的实施例中，该方法500包括提供UV C-带辐射反射器来从宽的搜索区域向所述UV C-带探测器反射UV C-带辐射。例如，该UV C-带发射器可以包括能够朝向该探测器反射UV C-带辐射的反射镜。这样的反射镜可以被可旋转地耦合到上述扫描器，以从所有方向朝向该探测器基本上相等地反射UV C-带辐射。

[0053] 已经描述了本发明的示例性实施例，现在本领域普通技术人员应当清楚的是，也可以使用并入它们的概念的其他实施例。本文包含的实施例不应当被限于所公开的实施例，而是本文包含的实施例仅应当由所附权利要求的精神和范围来限定。通过引用的方式将本文引用的所有的公开物以及参考文献的全部内容明确地合并入本文。

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