CN103065372A - 一种航空记录器及自动定位方法 - Google Patents

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夏元林
熊春海
费生波
程金
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本发明属于航空电子技术领域，特别是涉及到一种航空记录器及自动定位方法。一种航空记录器，包括可分离的漂浮箱和控制箱，所述漂浮箱和控制箱之间设置有连接器，所述漂浮箱包括北斗/GPS信标。航空记录器落入水中之后，漂浮箱和控制箱分离，漂浮箱漂浮在水面，北斗/GPS信标通过裸露在水面上的天线发送漂浮箱的位置信息到外部接收装置，接收装置接收位置信息之后，对航空记录器进行准确定位。本发明主要解决飞行器发生海上事故时记录器落入大海后搜救、打捞困难等问题，可以准确、及时获得坠海时间和地理位置，指引地面搜救人员快速救援，及时打捞证据进行事故调查分析，非常适合现代飞行器的应急救援。

Description

一种航空记录器及自动定位方法
技术领域
本发明属于航空电子技术领域，特别是涉及到一种航空记录器及自动定位方法。
背景技术
航空记录器主要用于飞行器坠毁时提供事故调查的科学证据，对于分析事故原因具有不可替代的重要作用。因此，如何准确定位事故位置，及时找到记录器将直接影响到事故调查分析。然而，现有的航空记录器没有实现卫星应急搜救定位，现有的航空记录器主要通过外表醒目颜色、反光胶贴以及安装水下定位信标、无线电信标等方法来实现定位。但是当飞行器发生海上事故坠入大海时，通过目视很难发现目标，水下定位信标或无线电信标发出的定位信号距离十分有限，搜救、打捞难度大，这些方法往往很难找到记录器。
航空记录器作为一种机载客观信息记录设备，主要以防护型抗坠毁记录器为主，已成为部队信息化建设的重要手段。通过运用记录器的数据进行事故调查分析、机务维护、快速故障诊断及量化训练质量评估，使装备质量安全水平得到了较大提升。然而传统的航空记录器也有它的不足，由于它是固定安装在飞机上，当飞机在海上失事后，记录器与飞机一同沉入大海，将花费巨大的人力物力进行搜索打捞。同时飞机失事后，机上无线电和雷达信号消失，指挥所无法及时、准确获得飞行事故的具体位置。一旦发生事故后如果不能快速找寻到失事地点，就有可能丧失抢救机上乘员生命的宝贵时机，同时也可能使机上的涉密信息落入敌方手中。目前也出现了一些安装有无线电信标或水下定位信标的航空记录器，但仅在几十公里范围内才能够被专用仪器探测到，一般需要出动直升机空中再次搜救定位，这种定位方法受到无线电信号传输距离的限制，而且事故打捞难度大，一般还需要打捞船携带专用仪器和工具并潜水打捞，这已经不适宜于当前应急救援定位和及时调查事故原因。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种航空记录器及自动定位方法，利用卫星系统准确定位事故位置，克服传统方法定位距离较近、及时性差等缺点，并可自动漂浮于水面，易于发现和打捞。
技术方案：一种航空记录器，包括可分离的漂浮箱1和控制箱2，所述漂浮箱1和控制箱2之间设置有连接器3，所述漂浮箱1包括北斗/GPS信标101、给北斗/GPS信标101供电的内置电池102、防护壳体103以及天线104，所述防护壳体103内设置有用于保存飞行数据的数据存储介质105，所述北斗/GPS信标101与天线104连接；所述控制箱2包括航空插头201、至少一组水传感器202、用于采集飞行数据并传输到数据存储介质105的数据采集单元203、分离机构204以及用于控制分离机构204的控制单元205，从航空插头201引出有给水传感器202和数据采集单元203供电的电源单元206，所述水传感器202与控制单元205连接，控制单元205与给分离机构204供电的电池207连接。
所述漂浮箱1为密封结构，所述漂浮箱1由轻质、耐冲击材料制成，使得漂浮箱1的密度小于水的密度，使得漂浮箱1和控制箱2彻底分离之后，漂浮箱1能够漂浮在水面。
所述漂浮箱1的重心位于漂浮箱1的下半部分。
所述天线104设置在漂浮箱1上方，漂浮箱1漂浮在水面上时，天线104裸露在水面上。
所述天线104为缝隙天线，数量为两条。
所述漂浮箱1上设置有反光胶贴106和涂刷有醒目的颜色。
一种航空记录器自动定位方法，航空记录器落入水中之后，水传感器202将状态信号传输给控制单元205，控制单元205促使电池207开始供电，触发分离机构204工作，使得漂浮箱1和控制箱2开始分离，此时连接器3分离，进而使得漂浮箱1和控制箱2彻底分离，漂浮箱1漂浮在水面，北斗/GPS信标101通过裸露在水面上的天线104发送漂浮箱1的位置信息到外部接收装置，接收装置接收位置信息之后，对航空记录器进行准确定位。
有益效果：本发明主要解决飞行器发生海上事故时记录器落入大海后搜救、打捞困难等问题，可以准确、及时获得坠海时间和地理位置，指引地面搜救人员快速救援，及时打捞证据进行事故调查分析。本发明的主要优点在于提出了快速定位、快速搜救的经济方案，而且提供了具有抗坠毁保护能力的、能够自动漂浮于水面的、具备自动应急定位能力的航空记录器及其定位方法，非常适合现代飞行器的应急救援。
本发明所述的航空记录器是一种具有抗坠毁保护、自动分离与漂浮、自动定位能力的新型航空记录器，其内部的防护壳体103具有抗坠毁保护能力，防护性能满足TSO-C124b标准，在遇到强冲击、高温火烧、海水浸泡、化学腐蚀等环境下能够保护内部数据存储介质105免受损害。在被设计为漂浮型航空记录器后，可有效避免因飞行器发生事故后爆炸、着火、撞击、挤压、腐蚀、浸泡等恶劣环境对记录器的损害，可以进一步提高其防坠毁数据幸存概率。还可以自动感知飞行器事故征兆，当安装此记录器的飞行器发生事故落入水中时，记录器内部水传感器202感应到飞机入水，自动产生抛放信号，与飞机分离后，独特的结构设计使得记录器能够自动上浮，平稳地漂浮在水面上，并始终保持天线104面朝向天空。同时，发射北斗/GPS无线电救援信号。指挥所能够在第一时间准确获得坠海时间和地理位置等事故信息，指引地面搜救人员快速救援，及时打捞证据进行事故调查分析。这种航空记录器及其定位方法不仅具有很高的抗坠幸存概率，还能够为事故应急救援和快速获取事故数据提供帮助。
此外，本发明还提出了使用市场上可获得的标准元件的经济方案，而且也非常容易适合所有飞行器的严酷环境、电源适应和电磁兼容规范。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为漂浮箱示意图。
其中，1-漂浮箱，101-北斗/GPS信标，102-内置电池，103-防护壳体，104-天线，105-数据存储介质，106-反光胶贴，2-控制箱，201-航空插头，202-水传感器，203-数据采集单元，204-分离机构，205-控制单元，206-电源单元，207-电池，3-连接器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图2。
如图1所示，一种航空记录器，包括可分离的漂浮箱1和控制箱2，所述漂浮箱1和控制箱2之间设置有连接器3，所述漂浮箱1包括北斗/GPS信标101、给北斗/GPS信标101供电的内置电池102、防护壳体103以及天线104，所述防护壳体103内设置有用于保存飞行数据的数据存储介质105，所述北斗/GPS信标101与天线104连接；所述控制箱2包括航空插头201、至少一组水传感器202、用于采集飞行数据并传输到数据存储介质105的数据采集单元203、分离机构204以及用于控制分离机构204的控制单元205，从航空插头201引出有给水传感器202和数据采集单元203供电的电源单元206，所述水传感器202与控制单元205连接，控制单元205与给分离机构204供电的电池207连接。
所述漂浮箱1为密封结构，所述漂浮箱1由轻质、耐冲击材料制成，使得漂浮箱1的密度小于水的密度，使得漂浮箱1和控制箱2彻底分离之后，漂浮箱1能够漂浮在水面。
如图2所示，所述漂浮箱1的重心位于漂浮箱1的下半部分。
如图2所示，所述天线104设置在漂浮箱上方，漂浮箱漂浮在水面上时，天线104裸露在水面上。
如图2所示，所述天线104为缝隙天线，数量为两条。
所述漂浮箱1上设置有反光胶贴106和涂刷有醒目的颜色。
一种航空记录器自动定位方法，航空记录器落入水中之后，水传感器202将状态信号传输给控制单元205，控制单元205促使电池207开始供电，触发分离机构204工作，使得漂浮箱1和控制箱2开始分离，此时连接器3分离，进而使得漂浮箱1和控制箱2彻底分离，漂浮箱1漂浮在水面，北斗/GPS信标101通过裸露在水面上的天线104发送漂浮箱1的位置信息，对航空记录器进行准确定位。
在具体实施中，漂浮箱1外壳采用具有一定韧性和强度的轻质材料设计，保证耐冲击、耐火烧等抗坠毁幸存能力，例如可以是碳纤维的或非金属材料。同时漂浮箱的平均密度小于水的密度，可以保证漂浮箱能够在水中漂浮，并尽可能将整个漂浮箱的重心降低，例如将质量较大的防护壳体103、内置电池102放置在漂浮箱的底部，以保证自我扶正能力，在水中漂浮时始终保持天线104面朝向天空。漂浮箱顶部内设计一长方形天线开口，这种设计更能保证在飞行器坠毁时确保天线104完好无损。天线104适合采用缝隙天线，具有体积小、重量轻、能量聚集强，无线接入较远等特点，并且在漂浮箱的保护下抗毁幸存能力更高。防护壳体103是密封的，采用耐强冲击的硬质材料如特殊钢材、钛合金材料等，其内部空腔中布置了大量吸能材料，以保护内部数据存储介质105在经受坠落冲击、火烧等剧烈环境时不受损坏。抗坠毁幸存能力能够承受如TSO-C124b标准规定的试验量值。
漂浮箱1与控制箱2之间的机电联系通过可分离的连接器3实现，在外力作用下可释放锁紧装置让漂浮箱1与飞行器上的控制箱2分离。
控制箱2通过航空插头201接收来自飞行器系统的飞行数据和供电电源，由电源单元206将飞行器电源转换为记录器所需内部工作电源例如+5V、+3.3V等，数据采集单元203通过连接器3将飞行数据保存在防护壳体103的数据存储介质105中。为了保证在事故情况下抛放漂浮箱1，将至少一组水传感器202设置于记录器控制箱2，探测该记录器入水信息，当检测到其坠入海水中例如达到3米水深时发出入水信息给控制单元205，设计至少一组水传感器202的目的是考虑余度，并确保事故时能够发出有效信号。控制单元205综合分析各个水传感器202送来的信号，防止误动作触发，当确定发生了事故后，再接通电池207供电。电池207具有较大电流，可启动分离机构204动作，而释放漂浮箱1，分离机构204具有机电可控锁紧装置，在外力作用下可释放该锁紧装置，使漂浮箱1分离。控制单元205同时启动内置电池102供电，北斗/GPS信标101和天线104工作，通过卫星系统与地面指挥中心通信。卫星导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务，北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，在飞行器失事后记录器立即可以确定失事所在的地理位置，通过采用报文通信方式可将事故信息不断地发送给地面指挥中心。
本发明所述的航空记录器是一种具有抗坠毁保护、自动分离与漂浮、自动定位能力的新型航空记录器，其内部的防护壳体103具有抗坠毁保护能力，防护性能满足TSO-C124b标准，在遇到强冲击、高温火烧、海水浸泡、化学腐蚀等环境下能够保护内部数据存储介质105免受损害。在被设计为漂浮型航空记录器后，可有效避免因飞行器发生事故后爆炸、着火、撞击、挤压、腐蚀、浸泡等恶劣环境对记录器的损害，可以进一步提高其防坠毁数据幸存概率。还可以自动感知飞行器事故征兆，当安装此记录器的飞行器发生事故落入水中时，记录器内部水传感器202感应到飞机入水，自动产生抛放信号，与飞机分离后，独特的结构设计使得记录器能够自动上浮，平稳地漂浮在水面上，并始终保持天线104面朝向天空。同时，发射北斗/GPS无线电救援信号。指挥所能够在第一时间准确获得坠海时间和地理位置等事故信息，指引地面搜救人员快速救援，及时打捞证据进行事故调查分析。这种航空记录器及其定位方法不仅具有很高的抗坠幸存概率，还能够为事故应急救援和快速获取事故数据提供帮助。

Claims (7)

1.一种航空记录器，其特征在于，包括可分离的漂浮箱[1]和控制箱[2]，所述漂浮箱[1]和控制箱[2]之间设置有连接器[3]，所述漂浮箱[1]包括北斗/GPS信标[101]、给北斗/GPS信标[101]供电的内置电池[102]、防护壳体[103]以及天线[104]，所述防护壳体[103]内设置有用于保存飞行数据的数据存储介质[105]，所述北斗/GPS信标[101]与天线[104]连接；所述控制箱[2]包括航空插头[201]、至少一组水传感器[202]、用于采集飞行数据并传输到数据存储介质[105]的数据采集单元[203]、分离机构[204]以及用于控制分离机构[204]的控制单元[205]，从航空插头[201]引出有给水传感器[202]和数据采集单元[203]供电的电源单元[206]，所述水传感器[202]与控制单元[205]连接，控制单元[205]与给分离机构[204]供电的电池[207]连接。
2.根据权利要求1所述的一种航空记录器，其特征在于，所述漂浮箱[1]为密封结构，所述漂浮箱[1]由轻质、耐冲击材料制成，使得漂浮箱[1]的密度小于水的密度，使得漂浮箱[1]和控制箱[2]彻底分离之后，漂浮箱[1]能够漂浮在水面。
3.根据权利要求2所述的一种航空记录器，其特征在于，所述漂浮箱[1]的重心位于漂浮箱[1]的下半部分。
4.根据权利要求3所述的一种航空记录器，其特征在于，所述天线[104]设置在漂浮箱上方，漂浮箱漂浮在水面上时，天线[104]裸露在水面上。
5.根据权利要求4所述的一种航空记录器，其特征在于，所述天线[104]为缝隙天线，数量为两条。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种航空记录器，其特征在于，所述漂浮箱1上设置有反光胶贴[106]和涂刷有醒目的颜色。
7.一种航空记录器自动定位方法，其特征在于，航空记录器落入水中之后，水传感器[202]将状态信号传输给控制单元[205]，控制单元[205]促使电池[207]开始供电，触发分离机构[204]工作，使得漂浮箱[1]和控制箱[2]开始分离，此时连接器[3]分离，进而使得漂浮箱[1]和控制箱[2]彻底分离，漂浮箱[1]漂浮在水面，北斗/GPS信标[101]通过裸露在水面上的天线[104]发送漂浮箱[1]的位置信息到外部接收装置，接收装置接收位置信息之后，对航空记录器进行准确定位。
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