CN110758749B - 一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法，包括以下步骤：通过三轴过载传感器采集飞机三轴向单分量的加速度信号；对信号进行采样；通过信号的范围对信号进行有效性判定，判定是否为有效过载信号；对有效过载信号进行滤波，将采样信号中高于指定的振动频率的信号滤除，得到低频过载信号；通过低频过载信号计算变换得到三轴向分量加速度的实际物理值；将三轴向分量加速度根据合成矢量和运算方法，合成矢量和加速度信号；当合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件时，启动信号输出。本发明能及时触发应急定位系统，使飞机应急救生定位过载触发更加完善和及时，提高了识别过载状态的准确性，提高了飞机的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法。
背景技术
国外机载应急定位发射装置(ELT)配有过载启动开关，在飞机发生紧急情况坠落时，可根据过载状况自动触发ELT。国内现有直升机卫星应急定位系统具备手动、浸水启动及过载启动，过载启动方式为单轴向启动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法，在飞机发生紧急事故时能及时触发应急定位系统，使飞机应急救生定位过载触发更加完善和及时，提高了识别过载状态的准确性，提高了飞机的安全性。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法，包括以下步骤：
1)通过三轴过载传感器采集飞机X、Y、Z三轴向单分量的加速度信号；
2)对信号进行DSP采样；
3)通过信号的范围对信号进行有效性判定，判定是否为有效过载信号；
4)对有效过载信号进行滤波，将采样信号中高于指定的振动频率的信号滤除，得到低频过载信号；
5)根据实际物理量纲与AD转换的换算关系，通过低频过载信号计算变换得到三轴向分量加速度的实际物理值；
6)将三轴向分量加速度根据合成矢量和运算方法，合成矢量和加速度信号；
7)当合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件时，启动信号输出。
按照上述技术方案，在所述的步骤7)中，合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件的具体过程为：当合成的加速度信号大于启动初始阈值时，计数器开始计，如果持续计数器计时达到启动脉宽，即判定达到启动脉宽条件，此时可启动信号输出，如果计数中出现合成的加速度信号小于启动初始阈值，计数器停止计时并归零，不启动信号输出。
按照上述技术方案，三轴过载传感器连接有两个余度控制板，三轴过载传感器将此采集的信号同时传递给两个余度控制板，每个余度控制板均对采集的信号依次进行DSP采样、有效性判定、滤波、信号物理量变换、合成运算和启动阈值和脉宽的判断。
按照上述技术方案，余度控制板包括依次连接的采样处理器、滤波器和运算控制器。
按照上述技术方案，滤波器为IIR滤波器。
按照上述技术方案，采样处理器为DSP采样处理器。
按照上述技术方案，采样处理器和滤波器之间连接有识别有效性判断模块。
按照上述技术方案，三轴过载传感器连接有数据存储板。
按照上述技术方案，数据存储板连接有电源电路板，电源电路板分别与三轴过载传感器和两个余度控制板连接。
按照上述技术方案，三轴过载传感器为三余度过载传感器。
按照上述技术方案，所述的大容量数据自记录的飞机应急救生定位过载启动装置还包括盒体，三轴过载传感器、电源电路板、两个余度控制板和数据存储板均固设于盒体内。
按照上述技术方案，两个余度控制板的输出端均与过载启动装置连接。
按照上述技术方案，在所述的步骤4)中，指定的振动频率为装机位置的振动频率。
本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于三轴过载信号矢量和的过载启动方法，采用该技术可实现飞机发生任意受力方向发生的紧急撞机坠落、水面迫降等复杂环境事故时，通过监控三轴向合成过载状况，在飞机发生紧急事故时能及时触发应急定位系统，使飞机应急救生定位过载触发更加完善和及时，提高了识别过载状态的准确性，提高了飞机的安全性；基于能量原理的三轴矢量和的过载启动方法应用于飞机应急救生定位系统的过载启动装置中；该方法也可以应用于其他基于能量原理的信号处理及设计、汽车防撞等触发系统，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中基于三轴过载矢量和的过载启动方法的流程图；
图2是本发明实施例中基于三轴过载矢量和的过载启动装置的原理图；
图中，1-三轴过载传感器，2-余度控制B板，3-余度控制A板，4-电源电路板，5-数据存储板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法，包括以下步骤：
1)通过三轴过载传感器采集飞机X、Y、Z三轴向单分量的加速度信号；
2)对信号进行DSP采样；
3)通过信号的范围对信号进行有效性判定，判定是否为有效过载信号；
4)对有效过载信号进行滤波，将采样信号中高于装机位置的振动频率的信号滤除，得到低频过载信号；
5)根据实际物理量纲与AD转换的换算关系，通过低频过载信号计算变换得到三轴向分量加速度的实际物理值；
6)将三轴向分量加速度根据合成矢量和运算方法，合成矢量和加速度信号；
7)当合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件时，启动信号输出。
进一步地，在所述的步骤7)中，合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件的具体过程为：当合成的加速度信号大于启动初始阈值时，计数器开始计，如果持续计数器计时达到启动脉宽，即判定达到启动脉宽条件，此时可启动信号输出，如果计数中出现合成的加速度信号小于启动初始阈值，计数器停止计时并归零，不启动信号输出。
进一步地，三轴过载传感器连接有两个余度控制板，三轴过载传感器将此采集的信号同时传递给两个余度控制板，每个余度控制板均对采集的信号依次进行DSP采样、有效性判定、滤波、信号物理量变换、合成运算和启动阈值和脉宽的判断，即每个余度控制板均实施所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法中步骤2)～7)的过程。
进一步地，余度控制板包括依次连接的采样处理器、滤波器和运算控制器。
进一步地，滤波器为IIR滤波器。
进一步地，采样处理器为DSP采样处理器。
进一步地，采样处理器和滤波器之间连接有识别有效性判断模块。
进一步地，三轴过载传感器连接有数据存储板。
进一步地，数据存储板连接有电源电路板，电源电路板分别与三轴过载传感器和两个余度控制板连接；三轴过载传感器、两个余度控制板、电源电路板和数据存储板构成基于三轴过载矢量和的过载启动装置。
基于三轴过载矢量和的过载启动装置还包括盒体，三轴过载传感器、电源电路板、两个余度控制板和数据存储板均固设于盒体内。
进一步地，三轴过载传感器为三余度过载传感器。
进一步地，两个余度控制板的输出端均与过载启动装置连接。
进一步地，电源电路板为三轴过载传感器、两个余度控制板和数据存储板供电，三轴过载传感器采集X、Y、Z三轴向单分量的加速度值，并将采集的信号同时传递给两个余度控制板，两个余度控制板的输出端均与过载启动装置连接，只有当两个余度控制板依据采集的信号均判定为过载状态，并输出给过载启动装置，过载启动装置才会启动。
进一步地，两个余度控制板分别为余度控制A板和余度控制B板。
进一步地，采用军用过载传感器作为控制输入源，感受外界加速度信号，转换为电信号后输入控制板及数据存储板组件；采用过载信号监控与处理技术，在控制线路组件中进行信号的采集、滤波；采用传感器三余度信号处理技术，实现余度传感器信号的有效性判别；通过两个余度控制板实现二余度控制监控技术启动输出信号的安全控制和输出；采用过载启动阈值和启动脉宽条件判断技术，实现撞机、迫降等事故状态的判断；本发明具备专用数据数据存储板，可实现1KHz采样率的4通道过载传感器采集，并进行数据记录，根据需求实现数据下载，为飞机飞行数据及事件数据分析提供数据储备。本发明启动输出信号通过通信结合硬件信号余度的信号，将过载启动信息上报定位系统，提高了系统安全性，实现飞机发生紧急事故时，安全可靠的输出启动信号。
本发明的工作原理：
上电后，电源电路板完成电源滤波、电源转换及隔离，给传感器、余度控制板及数据存储板提供电能，三余度过载传感器实时感受三余度三轴向过载，双余度控制板采集三余度三轴向过载数据，对过载信号进行余度信号有效性判断、余度表决、传感器信号滤波及启动条件监控，当过载信号值满足启动阈值和脉宽条件时，立即输出启动信号；余度控制板在进行过载信号监控的过程中进行过载启动装置自检，并与应急定位系统通信定时上报过载数据和自检状态。数据存储板实时采集三轴过载传感器，存储于数据存储器中。
采用基于能量原理的三轴矢量和的过载启动方法，通过三轴向过载信号的矢量和算法进行矢量值的运算判断是否达到过载启动条件。采用如下策略：三轴加速度传感器实时感受X、Y、Z三轴向的加速度值，输出模拟三轴传感器值，经处理器的AD采集、传感器信号有效性判断、低通数字滤波及物理量变换，转换为三轴分量的有效加速度值，三轴分量加速度值通过矢量合成算法，得到合成加速度值，合成加速度信号与给定的过载启动条件进行比较判断，当达到合成加速度启动条件时，输出启动信号。
通过本装置可给救生定位系统提供基于过载的启动输入源，能监控飞机三轴六向过载，通过两个余度控制板实现二余度控制监控技术启动输出信号的安全控制和输出，实现飞机发生紧急事故时，安全可靠的输出启动信号，在飞机发生紧急撞机坠落、水面迫降等事故时，实现通过过载状况及时触发应急定位系统以及启动过载应急措施，提高定位系统的搜救手段，同时可实时记录飞机飞行全程的过载数据，为飞机飞行及事后过载数据分析的重要依据，该装置为国内新型基于飞机过载信号、具备大容量数据自记录的应急定位发射装置的启动装置。根据设备需求，通过启动条件的装订，可扩展应用到其他应急定位与救援系统的过载监控，及应用于汽车防撞等系统，具有良好的应用前景。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过三轴过载传感器采集飞机X、Y、Z三轴向单分量的加速度信号；
2）对信号进行采样；
3）通过信号的范围对信号进行有效性判定，判定是否为有效过载信号；
4）对有效过载信号进行滤波，将采样信号中高于指定的振动频率的信号滤除，得到低频过载信号；
5）通过低频过载信号计算变换得到三轴向分量加速度的实际物理值；
6）将三轴向分量加速度根据合成矢量和运算方法，合成矢量和加速度信号；
7）当合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件时，启动信号输出。
2.根据权利要求1所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，在所述的步骤7）中，合成的加速度信号达到启动脉宽条件且满足阈值判断条件的具体过程为：当合成的加速度信号大于启动初始阈值时，计数器开始计，如果持续计数器计时达到启动脉宽，即判定达到启动脉宽条件，此时启动信号输出，如果计数中出现合成的加速度信号小于启动初始阈值，计数器停止计时并归零，不启动信号输出。
3.根据权利要求1所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，三轴过载传感器连接有两个余度控制板，三轴过载传感器将此采集的信号同时传递给两个余度控制板，每个余度控制板均对采集的信号依次进行采样、有效性判定、滤波、信号物理量变换、合成运算和启动阈值和脉宽的判断。
4.根据权利要求3所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，余度控制板包括依次连接的采样处理器、滤波器和运算控制器。
5.根据权利要求4所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，滤波器为IIR滤波器。
6.根据权利要求4所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，采样处理器为DSP采样处理器。
7.根据权利要求4所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，采样处理器和滤波器之间连接有识别有效性判断模块。
8.根据权利要求3所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，三轴过载传感器连接有数据存储板。
9.根据权利要求8所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，数据存储板连接有电源电路板，电源电路板分别与三轴过载传感器和两个余度控制板连接。
10.根据权利要求1所述的基于三轴过载矢量和的过载启动方法，其特征在于，在所述的步骤2）中，对信号进行采样为对信号的DSP采样。
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