CN107539488A - 一种飞机碰撞传感器及其使用方法 - Google Patents

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田军
傅康毅
冷建波
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Abstract

本发明涉及一种飞机碰撞传感器，包括传感器模块；所述传感器模块包括三轴加速度传感器[1]、加速度处理单元[2]、触发装置[3]；属于航空电子技术领域，特别是应用于飞机事故检测设备。本发明通过感知飞机瞬态加速度，计算飞机的速度变化量来判断飞机是否发生了碰撞事故，给飞机上的相关设备(如事故信标等)提供触发信号。

Description

一种飞机碰撞传感器及其使用方法
技术领域
本发明属于航空电子技术领域，特别是应用于航空机载电子设备。
背景技术
为了确保飞机异常事故时，能在事故发生的短时间内，完成一些特定的、关键的工作(如启动飞机应急定位、分离关键设备等)，需要对飞机异常事故(主要是坠毁或撞毁)进行侦测，因此飞机碰撞传感器主要用于感知飞机加速度的异常变化，并视情输出状态信号给机上其它设备。
目前飞机碰撞传感器大多数为机械式传感器，利用惯性部件在加速度作用下发生位移的方式来侦测加速度的变化。这种传感器一般以一定加速度值为判别标准，即传感器侦测到加速度达到某一指定值一定时间(机械惯性的时间)后，立即输出状态信号。少部分采用电子式传感器，也是感知加速度超过一定阈值后持续时间达到一定时间即输出状态信号。也就是说无论哪种形式，传感器均以超过指定加速度持续一定时间来判断是否输出状态信号。而实际情况下，飞机坠毁或撞毁时，对应的碰撞物不同，因此出来的波形也是不同的，可能加速度峰值较大但持续时间短，也可能加速度峰值较小但持续时间较长，但在一定的飞行速度下，飞机的速度变化量却是相对固定的。因此采用速度变化量来作为碰撞判别依据更为合理。
因此，本发明的目的是实现一种基于速度变化量判断的碰撞传感器，使之能更为有效的识别飞机事故情况下的碰撞。
发明内容
发明目的：提供飞机碰撞传感器的实现方法。
技术方案：本发明所述飞机碰撞传感器，采用三轴加速度传感器作为敏感元件，通过处理器控制模数转换器对三轴加速度传感器的输出信号进行数字量化。对数字化后的加速度数据，通过加速度阈值判别与持续时间判别，来获取连续有效的加速度值采样点，同步对这些采样点进行积分运算得到速度变化量，然后判别速度变化量是否超过设定的阈值，若超过则通过驱动器[13]控制电子开关[14]闭合，否则断开。
由于飞机碰撞传感器要求比较高，设计中采用两套相同的传感器模块进行与操作，降低误触发的可能性。
具体提供了一种飞机碰撞传感器，包括传感器模块；所述传感器模块包括三轴加速度传感器、加速度处理单元、触发装置；
三轴加速度传感器将采集的加速度信号发送给加速度处理单元，加速度处理单元发送触发信号给触发装置，触发装置工作时能够发出指示飞机发生碰撞的信号。
进一步的，触发装置为能够输出无线信号、电信号、声波信号或光信号。
以及提供了一种上述飞机碰撞传感器的使用方法，加速度处理单元设置有加速度阈值GH、加速度累加值GSUM、时间累加值TC、时间阈值TH、速度变化量值△V和速度变化量阈值△VH，加速度累加值GSUM和时间累加值TC初始值均为零；
以周期TS连续采集传感器模块的三轴加速度传感器输出的轴向加速度值，对于至少一个轴向的加速度值进行如下处理步骤：
步骤一、对加速度值进行判断，若大于加速度阈值GH，则将该加速度值记为加速度值Gn，并将加速度累加值GSUM记为加速度累加值GSUM+加速度值Gn，将时间累加值TC累加一个周期TS，执行步骤二；若否，则将加速度累加值GSUM和时间累加值TC清零，返回步骤一；
步骤二、判断时间累加值TC是否大于时间阈值TH累加，若是，则计算速度变化量值△V，计算公式为：速度变化量值△V＝加速度累加值GSUM×周期TS，执行步骤三；若否，返回步骤一；
步骤三、判断速度变化量值△V是否大于速度变化量阈值△VH，若是，则驱动触发装置[4]工作，若否，返回步骤一。
进一步的，对于三个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
进一步的，对于至少两个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
有益效果：本发明所述的飞机碰撞传感器，通过识别飞机速度变化量来判断飞机是否发生事故，能够适应更多的碰撞工况。
附图说明
图1为本发明所述飞机碰撞传感器示意图；
图2为本发明所述速度变化量判别图；
其中：1-三轴加速度传感器、2-加速度处理单元、3-触发装置。
具体实施方式
下面结合附图对发明的一种实施例作进一步详细描述，请参阅图1至图2。
具体提供了一种飞机碰撞传感器，包括传感器模块；所述传感器模块包括三轴加速度传感器[1]、加速度处理单元[2]、触发装置[3]；
三轴加速度传感器[1]将采集的加速度信号发送给加速度处理单元[2]，加速度处理单元[2]发送触发信号给触发装置，触发装置工作时能够发出指示飞机发生碰撞的信号；触发装置[3]输出无线信号、电信号、声波信号或光信号。
以及提供了一种上述飞机碰撞传感器的使用方法，加速度处理单元[2]设置有加速度阈值GH、加速度累加值GSUM、时间累加值TC、时间阈值TH、速度变化量值△V和速度变化量阈值△VH，加速度累加值GSUM和时间累加值TC初始值均为零；
以周期TS连续采集传感器模块[1]的三轴加速度传感器输出的轴向加速度值，对于至少一个轴向的加速度值进行如下处理步骤：
步骤一、对加速度值进行判断，若大于加速度阈值GH，则将该加速度值记为加速度值Gn，并将加速度累加值GSUM记为加速度累加值GSUM+加速度值Gn，将时间累加值TC累加一个周期TS，执行步骤二；若否，则将加速度累加值GSUM和时间累加值TC清零，返回步骤一；
步骤二、判断时间累加值TC是否大于时间阈值TH累加，若是，则计算速度变化量值△V，计算公式为：速度变化量值△V＝加速度累加值GSUM×周期TS，执行步骤三；若否，返回步骤一；
步骤三、判断速度变化量值△V是否大于速度变化量阈值△VH，若是，则驱动触发装置[4]工作，若否，返回步骤一。
在另一实施例中，对于三个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
在另一实施例中，对于至少两个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
参考图2，确定判别逻辑，先确定加速度阈值GH，最小持续时间TH(持续超过GH的时间)以及速度变化量阈值△VH。根据△VH/TH可以得到加速度最小测量范围。根据加速度最小测量范围选取合适的三轴加速度传感器，推荐采用数字式三轴加速度传感器，如各大半导体厂商的基于SPI总线接口的三轴加速度传感器，这样可以省去模数转换器。
采用微处理器等间隔(间隔时间尽可能小，低于最小持续时间的1/10以下)获取三轴加速度传感器的数据，对于任一轴向，加速度数据高于GH时，数据有效，并进行积分(累加)运算，反之将结果清零。当有效数据持续时间高于TH，且积分结果高于△VH时，控制电子开关导通。

Claims (5)

1.一种飞机碰撞传感器，其特征在于，包括传感器模块；所述传感器模块包括三轴加速度传感器[1]、加速度处理单元[2]、触发装置[3]；
三轴加速度传感器[1]将采集的加速度信号发送给加速度处理单元[2]，加速度处理单元[2]发送触发信号给触发装置，触发装置工作时能够发出指示飞机发生碰撞的信号。
2.如权利要求1所述的一种飞机碰撞传感器，其特征在于：触发装置[3]为能够输出无线信号、电信号、声波信号或光信号。
3.一种上述权利要求1-2所述的飞机碰撞传感器的使用方法，其特征在于：加速度处理单元[2]设置有加速度阈值GH、加速度累加值GSUM、时间累加值TC、时间阈值TH、速度变化量值△V和速度变化量阈值△VH，加速度累加值GSUM和时间累加值TC初始值均为零；
以周期TS连续采集传感器模块[1]的三轴加速度传感器输出的轴向加速度值，对于至少一个轴向的加速度值进行如下处理步骤：
步骤一、对加速度值进行判断，若大于加速度阈值GH，则将该加速度值记为加速度值Gn，并将加速度累加值GSUM记为加速度累加值GSUM+加速度值Gn，将时间累加值TC累加一个周期TS，执行步骤二；若否，则将加速度累加值GSUM和时间累加值TC清零，执行下一周期；
步骤二、判断时间累加值TC是否大于时间阈值TH累加，若是，则计算速度变化量值△V，计算公式为：速度变化量值△V＝加速度累加值GSUM×周期TS，执行步骤三；若否，执行下一周期；
步骤三、判断速度变化量值△V是否大于速度变化量阈值△VH，若是，则驱动触发装置[4]工作，若否，执行下一周期。
4.如权利要求3所述的飞机碰撞传感器的使用方法，其特征在于：对于三个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
5.如权利要求3所述的飞机碰撞传感器的使用方法，其特征在于：对于至少两个轴向的加速度值均同时进行步骤一到步骤三的处理。
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