專利名稱：一種航空記錄器及自動定位方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航空電子技術領域，特別是涉及到一種航空記錄器及自動定位方法。
背景技術：
航空記錄器主要用于飛行器墜毀時提供事故調(diào)查的科學證據(jù)，對于分析事故原因具有不可替代的重要作用。因此，如何準確定位事故位置，及時找到記錄器將直接影響到事故調(diào)查分析。然而，現(xiàn)有的航空記錄器沒有實現(xiàn)衛(wèi)星應急搜救定位，現(xiàn)有的航空記錄器主要通過外表醒目顏色、反光膠貼以及安裝水下定位信標、無線電信標等方法來實現(xiàn)定位。但是當飛行器發(fā)生海上事故墜入大海時，通過目視很難發(fā)現(xiàn)目標，水下定位信標或無線電信標發(fā)出的定位信號距離十分有限，搜救、打撈難度大，這些方法往往很難找到記錄器。航空記錄器作為一種機載客觀信息記錄設備，主要以防護型抗墜毀記錄器為主，已成為部隊信息化建設的重要手段。通過運用記錄器的數(shù)據(jù)進行事故調(diào)查分析、機務維護、快速故障診斷及量化訓練質(zhì)量評估，使裝備質(zhì)量安全水平得到了較大提升。然而傳統(tǒng)的航空記錄器也有它的不足，由于它是固定安裝在飛機上，當飛機在海上失事后，記錄器與飛機一同沉入大海，將花費巨大的人力物力進行搜索打撈。同時飛機失事后，機上無線電和雷達信號消失，指揮所無法及時、準確獲得飛行事故的具體位置。一旦發(fā)生事故后如果不能快速找尋到失事地點，就有可能喪失搶救機上乘員生命的寶貴時機，同時也可能使機上的涉密信息落入敵方手中。目前也出現(xiàn)了一些安裝有無線電信標或水下定位信標的航空記錄器，但僅在幾十公里范圍內(nèi)才能夠被專用儀器探測到，一般需要出動直升機空中再次搜救定位，這種定位方法受到無線電信號傳輸距離的限制，而且事故打撈難度大，一般還需要打撈船攜帶專用儀器和工具并潛水打撈，這已經(jīng)不適宜于當前應急救援定位和及時調(diào)查事故原因。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種航空記錄器及自動定位方法，利用衛(wèi)星系統(tǒng)準確定位事故位置，克服傳統(tǒng)方法定位距離較近、及時性差等缺點，并可自動漂浮于水面，易于發(fā)現(xiàn)和打撈。技術方案一種航空記錄器，包括可分離的漂浮箱I和控制箱2，所述漂浮箱I和控制箱2之間設置有連接器3，所述漂浮箱I包括北斗/GPS信標101、給北斗/GPS信標101供電的內(nèi)置電池102、防護殼體103以及天線104，所述防護殼體103內(nèi)設置有用于保存飛行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105，所述北斗/GPS信標101與天線104連接；所述控制箱2包括航空插頭201、至少一組水傳感器202、用于采集飛行數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲介質(zhì)105的數(shù)據(jù)采集單元203、分離機構(gòu)204以及用于控制分離機構(gòu)204的控制單元205，從航空插頭201引出有給水傳感器202和數(shù)據(jù)采集單元203供電的電源單元206，所述水傳感器202與控制單元205連接，控制單元205與給分離機構(gòu)204供電的電池207連接。所述漂浮箱I為密封結(jié)構(gòu)，所述漂浮箱I由輕質(zhì)、耐沖擊材料制成，使得漂浮箱I的密度小于水的密度，使得漂浮箱I和控制箱2徹底分離之后，漂浮箱I能夠漂浮在水面。所述漂浮箱I的重心位于漂浮箱I的下半部分。所述天線104設置在漂浮箱I上方，漂浮箱I漂浮在水面上時，天線104裸露在水面上。所述天線104為縫隙天線，數(shù)量為兩條。所述漂浮箱I上設置有反光膠貼106和涂刷有醒目的顏色。一種航空記錄器自動定位方法，航空記錄器落入水中之后，水傳感器202將狀態(tài)信號傳輸給控制單元205，控制單元205促使電池207開始供電，觸發(fā)分離機構(gòu)204工作，使得漂浮箱I和控制箱2開始分離，此時連接器3分離，進而使得漂浮箱I和控制箱2徹底分離，漂浮箱I漂浮在水面，北斗/GPS信標101通過裸露在水面上的天線104發(fā)送漂浮箱I的位置信息到外部接收裝置，接收裝置接收位置信息之后，對航空記錄器進行準確定位。有益效果本發(fā)明主要解決飛行器發(fā)生海上事故時記錄器落入大海后搜救、打撈困難等問題，可以準確、及時獲得墜海時間和地理位置，指引地面搜救人員快速救援，及時打撈證據(jù)進行事故調(diào)查分析。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于提出了快速定位、快速搜救的經(jīng)濟方案，而且提供了具有抗墜毀保護能力的、能夠自動漂浮于水面的、具備自動應急定位能力的航空記錄器及其定位方法，非常適合現(xiàn)代飛行器的應急救援。本發(fā)明所述的航空記錄器是一種具有抗墜毀保護、自動分離與漂浮、自動定位能力的新型航空記錄器，其內(nèi)部的防護殼體103具有抗墜毀保護能力，防護性能滿足TS0-C124b標準，在遇到強沖擊、高溫火燒、海水浸泡、化學腐蝕等環(huán)境下能夠保護內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105免受損害。在被設計為漂浮型航空記錄器后，可有效避免因飛行器發(fā)生事故后爆炸、著火、撞擊、擠壓、腐蝕、浸泡等惡劣環(huán)境對記錄器的損害，可以進一步提高其防墜毀數(shù)據(jù)幸存概率。還可以自動感知飛行器事故征兆，當安裝此記錄器的飛行器發(fā)生事故落入水中時，記錄器內(nèi)部水傳感器202感應到飛機入水，自動產(chǎn)生拋放信號，與飛機分離后，獨特的結(jié)構(gòu)設計使得記錄器能夠自動上浮，平穩(wěn)地漂浮在水面上，并始終保持天線104面朝向天空。同時，發(fā)射北斗/GPS無線電救援信號。指揮所能夠在第一時間準確獲得墜海時間和地理位置等事故信息，指引地面搜救人員快速救援，及時打撈證據(jù)進行事故調(diào)查分析。這種航空記錄器及其定位方法不僅具有很高的抗墜幸存概率，還能夠為事故應急救援和快速獲取事故數(shù)據(jù)提供幫助。此外，本發(fā)明還提出了使用市場上可獲得的標準元件的經(jīng)濟方案，而且也非常容易適合所有飛行器的嚴酷環(huán)境、電源適應和電磁兼容規(guī)范。


圖1為本發(fā)明原理框圖；圖2為漂浮箱示意圖。其中，1-漂浮箱，101-北斗/GPS信標，102-內(nèi)置電池，103-防護殼體，104-天線，105-數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，106-反光膠貼，2-控制箱，201-航空插頭，202-水傳感器，203-數(shù)據(jù)采集單元，204-分離機構(gòu)，205-控制單元，206-電源單元，207-電池，3-連接器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述，請參閱圖1至圖2。如圖1所示，一種航空記錄器，包括可分離的漂浮箱I和控制箱2，所述漂浮箱I和控制箱2之間設置有連接器3，所述漂浮箱I包括北斗/GPS信標101、給北斗/GPS信標101供電的內(nèi)置電池102、防護殼體103以及天線104，所述防護殼體103內(nèi)設置有用于保存飛行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105，所述北斗/GPS信標101與天線104連接；所述控制箱2包括航空插頭201、至少一組水傳感器202、用于采集飛行數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲介質(zhì)105的數(shù)據(jù)采集單元203、分離機構(gòu)204以及用于控制分離機構(gòu)204的控制單元205，從航空插頭201引出有給水傳感器202和數(shù)據(jù)采集單元203供電的電源單元206，所述水傳感器202與控制單元205連接，控制單元205與給分離機構(gòu)204供電的電池207連接。所述漂浮箱I為密封結(jié)構(gòu)，所述漂浮箱I由輕質(zhì)、耐沖擊材料制成，使得漂浮箱I的密度小于水的密度，使得漂浮箱I和控制箱2徹底分離之后，漂浮箱I能夠漂浮在水面。如圖2所示，所述漂浮箱I的重心位于漂浮箱I的下半部分。如圖2所示，所述天線104設置在漂浮箱上方，漂浮箱漂浮在水面上時，天線104裸露在水面上。如圖2所示，所述天線104為縫隙天線，數(shù)量為兩條。所述漂浮箱I上設置有反光膠貼106和涂刷有醒目的顏色。一種航空記錄器自動定位方法，航空記錄器落入水中之后，水傳感器202將狀態(tài)信號傳輸給控制單元205，控制單元205促使電池207開始供電，觸發(fā)分離機構(gòu)204工作，使得漂浮箱I和控制箱2開始分離，此時連接器3分離，進而使得漂浮箱I和控制箱2徹底分離，漂浮箱I漂浮在水面，北斗/GPS信標101通過裸露在水面上的天線104發(fā)送漂浮箱I的位置信息，對航空記錄器進行準確定位。在具體實施中，漂浮箱I外殼采用具有一定韌性和強度的輕質(zhì)材料設計，保證耐沖擊、耐火燒等抗墜毀幸存能力，例如可以是碳纖維的或非金屬材料。同時漂浮箱的平均密度小于水的密度，可以保證漂浮箱能夠在水中漂浮，并盡可能將整個漂浮箱的重心降低，例如將質(zhì)量較大的防護殼體103、內(nèi)置電池102放置在漂浮箱的底部，以保證自我扶正能力，在水中漂浮時始終保持天線104面朝向天空。漂浮箱頂部內(nèi)設計一長方形天線開口，這種設計更能保證在飛行器墜毀時確保天線104完好無損。天線104適合采用縫隙天線，具有體積小、重量輕、能量聚集強，無線接入較遠等特點，并且在漂浮箱的保護下抗毀幸存能力更高。防護殼體103是密封的，采用耐強沖擊的硬質(zhì)材料如特殊鋼材、鈦合金材料等，其內(nèi)部空腔中布置了大量吸能材料，以保護內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105在經(jīng)受墜落沖擊、火燒等劇烈環(huán)境時不受損壞。抗墜毀幸存能力能夠承受如TS0-C124b標準規(guī)定的試驗量值。漂浮箱I與控制箱2之間的機電聯(lián)系通過可分離的連接器3實現(xiàn)，在外力作用下可釋放鎖緊裝置讓漂浮箱I與飛行器上的控制箱2分離?？刂葡?通過航空插頭201接收來自飛行器系統(tǒng)的飛行數(shù)據(jù)和供電電源，由電源單元206將飛行器電源轉(zhuǎn)換為記錄器所需內(nèi)部工作電源例如+5V、+3. 3V等，數(shù)據(jù)采集單元203通過連接器3將飛行數(shù)據(jù)保存在防護殼體103的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105中。為了保證在事故情況下拋放漂浮箱1，將至少一組水傳感器202設置于記錄器控制箱2，探測該記錄器入水信息，當檢測到其墜入海水中例如達到3米水深時發(fā)出入水信息給控制單元205，設計至少一組水傳感器202的目的是考慮余度，并確保事故時能夠發(fā)出有效信號?？刂茊卧?05綜合分析各個水傳感器202送來的信號，防止誤動作觸發(fā)，當確定發(fā)生了事故后，再接通電池207供電。電池207具有較大電流，可啟動分離機構(gòu)204動作，而釋放漂浮箱1，分離機構(gòu)204具有機電可控鎖緊裝置，在外力作用下可釋放該鎖緊裝置，使漂浮箱I分離?？刂茊卧?05同時啟動內(nèi)置電池102供電，北斗/GPS信標101和天線104工作，通過衛(wèi)星系統(tǒng)與地面指揮中心通信。衛(wèi)星導航系統(tǒng)可為服務區(qū)域內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務，北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，在飛行器失事后記錄器立即可以確定失事所在的地理位置，通過采用報文通信方式可將事故信息不斷地發(fā)送給地面指揮中心。本發(fā)明所述的航空記錄器是一種具有抗墜毀保護、自動分離與漂浮、自動定位能力的新型航空記錄器，其內(nèi)部的防護殼體103具有抗墜毀保護能力，防護性能滿足TS0-C124b標準，在遇到強沖擊、高溫火燒、海水浸泡、化學腐蝕等環(huán)境下能夠保護內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)105免受損害。在被設計為漂浮型航空記錄器后，可有效避免因飛行器發(fā)生事故后爆炸、著火、撞擊、擠壓、腐蝕、浸泡等惡劣環(huán)境對記錄器的損害，可以進一步提高其防墜毀數(shù)據(jù)幸存概率。還可以自動感知飛行器事故征兆，當安裝此記錄器的飛行器發(fā)生事故落入水中時，記錄器內(nèi)部水傳感器202感應到飛機入水，自動產(chǎn)生拋放信號，與飛機分離后，獨特的結(jié)構(gòu)設計使得記錄器能夠自動上浮，平穩(wěn)地漂浮在水面上，并始終保持天線104面朝向天空。同時，發(fā)射北斗/GPS無線電救援信號。指揮所能夠在第一時間準確獲得墜海時間和地理位置等事故信息，指引地面搜救人員快速救援，及時打撈證據(jù)進行事故調(diào)查分析。這種航空記錄器及其定位方法不僅具有很高的抗墜幸存概率，還能夠為事故應急救援和快速獲取事故數(shù)據(jù)提供幫助。
權(quán)利要求
1.一種航空記錄器，其特征在于，包括可分離的漂浮箱[I]和控制箱[2]，所述漂浮箱[I]和控制箱[2]之間設置有連接器[3]，所述漂浮箱[I]包括北斗/GPS信標[101]、給北斗/GPS信標[101]供電的內(nèi)置電池[102]、防護殼體[103]以及天線[104]，所述防護殼體[103]內(nèi)設置有用于保存飛行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)[105]，所述北斗/GPS信標[101]與天線[104]連接；所述控制箱[2]包括航空插頭[201]、至少一組水傳感器[202]、用于采集飛行數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲介質(zhì)[105]的數(shù)據(jù)采集單元[203]、分離機構(gòu)[204]以及用于控制分離機構(gòu)[204]的控制單元[205]，從航空插頭[201]引出有給水傳感器[202]和數(shù)據(jù)采集單元[203]供電的電源單元[206]，所述水傳感器[202]與控制單元[205]連接，控制單元[205]與給分離機構(gòu)[204]供電的電池[207]連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空記錄器，其特征在于，所述漂浮箱[I]為密封結(jié)構(gòu)，所述漂浮箱[I]由輕質(zhì)、耐沖擊材料制成，使得漂浮箱[I]的密度小于水的密度，使得漂浮箱[I]和控制箱[2]徹底分離之后，漂浮箱[I]能夠漂浮在水面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種航空記錄器，其特征在于，所述漂浮箱[I]的重心位于漂浮箱[I]的下半部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種航空記錄器，其特征在于，所述天線[104]設置在漂浮箱上方，漂浮箱漂浮在水面上時，天線[104]裸露在水面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種航空記錄器，其特征在于，所述天線[104]為縫隙天線，數(shù)量為兩條。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的一種航空記錄器，其特征在于，所述漂浮箱I上設置有反光膠貼[106]和涂刷有醒目的顏色。
7.一種航空記錄器自動定位方法，其特征在于，航空記錄器落入水中之后，水傳感器[202]將狀態(tài)信號傳輸給控制單元[205]，控制單元[205]促使電池[207]開始供電，觸發(fā)分離機構(gòu)[204]工作，使得漂浮箱[I]和控制箱[2]開始分離，此時連接器[3]分離，進而使得漂浮箱[I]和控制箱[2]徹底分離，漂浮箱[I]漂浮在水面，北斗/GPS信標[101]通過裸露在水面上的天線[104]發(fā)送漂浮箱[I]的位置信息到外部接收裝置，接收裝置接收位置信息之后，對航空記錄器進行準確定位。
全文摘要
本發(fā)明屬于航空電子技術領域，特別是涉及到一種航空記錄器及自動定位方法。一種航空記錄器，包括可分離的漂浮箱和控制箱，所述漂浮箱和控制箱之間設置有連接器，所述漂浮箱包括北斗/GPS信標。航空記錄器落入水中之后，漂浮箱和控制箱分離，漂浮箱漂浮在水面，北斗/GPS信標通過裸露在水面上的天線發(fā)送漂浮箱的位置信息到外部接收裝置，接收裝置接收位置信息之后，對航空記錄器進行準確定位。本發(fā)明主要解決飛行器發(fā)生海上事故時記錄器落入大海后搜救、打撈困難等問題，可以準確、及時獲得墜海時間和地理位置，指引地面搜救人員快速救援，及時打撈證據(jù)進行事故調(diào)查分析，非常適合現(xiàn)代飛行器的應急救援。
文檔編號G01S19/17GK103065372SQ20121052169
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者夏元林, 熊春海, 費生波, 程金 申請人:陜西千山航空電子有限責任公司