專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)－應(yīng)答定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于記錄交通工具運(yùn)行狀態(tài)的飛行數(shù)據(jù)記錄儀(FDR，俗稱(chēng)“黑匣子”)的基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答搜尋定位方法。
背景技術(shù)：
美國(guó)負(fù)責(zé)航空事故調(diào)查的機(jī)構(gòu)——國(guó)家交通安全委員會(huì)前副主席、安全專(zhuān)家羅伯特 弗朗西斯表示，“如果找不到飛行數(shù)據(jù)記錄儀，這將是航空界的一大恥辱。因?yàn)槿绻覀兿朐谖磥?lái)避免類(lèi)似悲劇，首先要知道哪些方面出了問(wèn)題?！辈ㄒ艄驹?jīng)說(shuō)過(guò)“很多時(shí)候， 我們只能通過(guò)空難去發(fā)現(xiàn)故障來(lái)改進(jìn)飛機(jī)”。依賴(lài)飛行數(shù)據(jù)記錄儀記錄的飛行狀態(tài)參數(shù)，事故調(diào)查員可以直接得到或推斷出飛機(jī)空難事故原因。這些飛行狀態(tài)參數(shù)記錄在機(jī)載飛行數(shù)據(jù)記錄儀里面，因此尋找飛行數(shù)據(jù)記錄儀就成為航空空難事故調(diào)查的第一任務(wù)。所以國(guó)際航空運(yùn)輸界的航空器普遍裝備有飛行數(shù)據(jù)記錄儀，用于實(shí)時(shí)記錄其飛行狀態(tài)參數(shù)。目前， 用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的主要搜索定位技術(shù)有①無(wú)線(xiàn)電全向信標(biāo)定位技術(shù)一典型系統(tǒng)有 C0SPAS/SARSAT系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求飛機(jī)在受到撞擊時(shí)，自動(dòng)激活ELT (緊急無(wú)線(xiàn)電位置指示塔臺(tái))以發(fā)射求救信號(hào)，通過(guò)該信號(hào)可以對(duì)失事飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行定位；@GPS定位技術(shù)一利用GPS提供的數(shù)字編碼定位信息進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)記錄儀的精確定位；③人工視覺(jué)定位技術(shù)一GPS或者ELT的定位精確度都不能使搜救人員直接抵達(dá)飛行數(shù)據(jù)記錄儀的精確位置，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，多數(shù)時(shí)候失事航空器的飛行數(shù)據(jù)記錄儀還需要搜救人員通過(guò)視覺(jué)搜索； ④機(jī)載光學(xué)遙感搜索技術(shù)一這種技術(shù)常用來(lái)輔助搜索飛行數(shù)據(jù)記錄儀。如前視紅外傳感器等，將其安裝在直升機(jī)上，可以用來(lái)搜索定位失事飛機(jī)。但是由于失事航空器地點(diǎn)的地形通常比較復(fù)雜，即使在開(kāi)闊地帶，也由于航空器爆炸、空中解體等多種原因而造成失事航空器散布在一個(gè)較大的區(qū)域，很難及時(shí)找到飛行數(shù)據(jù)記錄儀，因此需要大量的搜索人員的艱苦努力才能奏效。有時(shí)需要幾天或者更長(zhǎng)的時(shí)間，致使飛行器失事原因遲遲不能得到確認(rèn)， 造成各方面不必要的人力、物力和財(cái)力的巨大損失。例如2009年6月法航AF447A330客機(jī)失事，經(jīng)過(guò)近兩年堅(jiān)持不懈地、不計(jì)成本地努力，2011年4月26日發(fā)現(xiàn)飛行記錄儀，2011年
5月27日法國(guó)BEA就公布了最新的事故調(diào)查報(bào)告。綜上，傳統(tǒng)的飛行數(shù)據(jù)記錄儀定位技術(shù)存在的共同問(wèn)題是①由于無(wú)法知曉飛行數(shù)據(jù)記錄儀的墜落軌跡，因此只能將飛機(jī)從雷達(dá)屏幕消失的地方判斷為失事地點(diǎn)，從而帶來(lái)確定方位范圍的困難；②無(wú)法知曉飛行數(shù)據(jù)記錄儀墜落的準(zhǔn)確位置。由于失事飛機(jī)散落面積大，從而帶來(lái)了搜索范圍的不確定，因此只能在空難現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大規(guī)模、大范圍的大海撈針式的查找；③單頻無(wú)方向性定位信號(hào)容易受到周邊電磁環(huán)境的干擾，水面下容易受到背景噪聲的影響，造成虛假目標(biāo)多單頻無(wú)方向性定位信號(hào)不包含任何協(xié)助定位信息，僅能根據(jù)能量的強(qiáng)弱人工判斷大致方位；⑤可供查找的時(shí)間不夠長(zhǎng)、成功率不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，從而可以節(jié)省大量人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)包括FDR機(jī)載北斗定位裝置和地面移動(dòng)搜尋定位裝置；其中FDR機(jī)載北斗定位裝置安裝在飛行數(shù)據(jù)記錄器的內(nèi)部，具有利用北斗系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位、自動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)、自動(dòng)應(yīng)答和廣播功能；地面移動(dòng)搜尋定位裝置安裝在用于搜救的移動(dòng)地面站內(nèi)部，其能夠通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置發(fā)出的位置信息進(jìn)行搜尋定位，同時(shí)利用多點(diǎn)定位組件通過(guò)步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)的方式與FDR機(jī)載北斗定位裝置進(jìn)行問(wèn)答式通信，并利用多點(diǎn)定位組件進(jìn)一步確定 FDR機(jī)載北斗定位裝置的位置。所述的FDR機(jī)載北斗定位裝置包括本機(jī)電源、檢測(cè)單元、飛行姿態(tài)參數(shù)單元、備用電源、聲納單元、中央控制單元、北斗收發(fā)單元、北斗單元天線(xiàn)、應(yīng)答收發(fā)單元、應(yīng)答單元天線(xiàn)和ELT單元；其中本機(jī)電源為正常情況下本系統(tǒng)的工作電源，其輸入電源由飛機(jī)內(nèi)部的工作電源提供，輸出端與檢測(cè)單元相連接，為FDR機(jī)載北斗定位裝置提供直流28V電源；檢測(cè)單元為飛機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)檢測(cè)電路，其輸入端與飛行姿態(tài)參數(shù)單元、聲納單元和ELT單元相連接，輸出端與中央控制單元相連接，用于檢測(cè)上述各單元的工作狀態(tài)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給中央控制單元；飛行姿態(tài)參數(shù)單元用于采集飛機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并傳輸給檢測(cè)單元；備用電源為蓄電池組成的28V備用電源，用于在本機(jī)電源失效的情況下，繼續(xù)為 FDR機(jī)載北斗定位裝置供電；備用電源分別與檢測(cè)單元、聲納單元和ELT單元相連接；聲納單元和ELT單元為傳統(tǒng)技術(shù)中采用的緊急通訊裝置，能夠在飛機(jī)遇險(xiǎn)的時(shí)候自行啟動(dòng)運(yùn)行；中央控制單元為整個(gè)裝置的控制核心，其能夠通過(guò)檢測(cè)單元對(duì)飛機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)做出判斷，并控制北斗收發(fā)單元、應(yīng)答收發(fā)單元、聲納單元和ELT單元根據(jù)要求正常工作；北斗收發(fā)單元為北斗系統(tǒng)通信單元，用于接收北斗系統(tǒng)發(fā)出的定位信息和通過(guò)北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與地面移動(dòng)搜尋定位裝置之間的短消息互通；北斗單元天線(xiàn)為與北斗收發(fā)單元配套的射頻天線(xiàn)；應(yīng)答收發(fā)單元為與地面移動(dòng)搜尋定位裝置實(shí)現(xiàn)通信的無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元，應(yīng)答單元天線(xiàn)為與之配套的射頻天線(xiàn)。所述的中央控制單元之中存儲(chǔ)有FDR標(biāo)識(shí)碼。所述的地面移動(dòng)搜尋定位裝置包括搜索定位顯示單元、北斗接收天線(xiàn)、北斗接收機(jī)、綜合處理目標(biāo)追蹤單元、數(shù)據(jù)處理單元、步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元、詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)、多個(gè)TOA接收單元和多個(gè)TOA接收天線(xiàn)；其中搜索定位顯示單元為內(nèi)部具有電子地圖系統(tǒng)的定位顯示器，其與北斗接收機(jī)和綜合處理目標(biāo)追蹤單元相連接，能夠根據(jù)北斗接收機(jī)與綜合處理目標(biāo)追蹤單元提供的位置信息在電子地圖上顯示追蹤目標(biāo)的位置；北斗接收機(jī)為北斗系統(tǒng)通信單元，用于通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置發(fā)出的短消息形式的廣播數(shù)據(jù)包；北斗接收天線(xiàn)為與北斗接收機(jī)配套的射頻天線(xiàn)；綜合處理目標(biāo)追蹤單元與北斗接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理單元和步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元相連接， 用于接收并處理搜尋目標(biāo)的位置信息和指揮步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)通信；數(shù)據(jù)處理單元為T(mén)D0A/FD0A信息處理器，其與多個(gè)TOA接收單元相連接，用于根據(jù)接收的應(yīng)答信號(hào)計(jì)算目標(biāo)的位置；
步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元為問(wèn)詢(xún)信號(hào)發(fā)射裝置，與詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)相連接，詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)為與步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元配套的射頻天線(xiàn)；TOA接收單元為應(yīng)答信號(hào)接收裝置，與TOA接收天線(xiàn)相連接，TOA接收天線(xiàn)為與TOA 接收單元配套的射頻天線(xiàn)。由于本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)采用了北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答模式和多點(diǎn)定位系統(tǒng)的方式，且發(fā)射包含標(biāo)識(shí)碼和位置坐標(biāo)的指定響應(yīng)信號(hào)頻率的廣播數(shù)據(jù)包，搜索定位方法包含了協(xié)作定位和相關(guān)定位算法的位置坐標(biāo)的互相印證模式，使搜索救援人員能夠根據(jù)收到的北斗坐標(biāo)信息和指定頻率迅速找到失事飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)記錄儀，從而達(dá)到快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的目的，能夠節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，并且提高了救援效率。


圖I為本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)構(gòu)成框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)包括FDR機(jī)載北斗定位裝置I和地面移動(dòng)搜尋定位裝置2 ;其中FDR機(jī)載北斗定位裝置I安裝在飛行數(shù)據(jù)記錄器的內(nèi)部，具有利用北斗系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位、自動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)、自動(dòng)應(yīng)答和廣播功能；地面移動(dòng)搜尋定位裝置2安裝在用于搜救的移動(dòng)地面站內(nèi)部，其能夠通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置I發(fā)出的位置信息進(jìn)行搜尋定位，同時(shí)利用多點(diǎn)定位組件通過(guò)步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)的方式與FDR機(jī)載北斗定位裝置I進(jìn)行問(wèn)答式通信，并利用多點(diǎn)定位組件進(jìn)一步確定FDR機(jī)載北斗定位裝置I的位置。所述的FDR機(jī)載北斗定位裝置I包括本機(jī)電源101、檢測(cè)單元102、飛行姿態(tài)參數(shù)單元103、備用電源104、聲納單元105、中央控制單元106、北斗收發(fā)單元107、北斗單元天線(xiàn)108、應(yīng)答收發(fā)單元109、應(yīng)答單元天線(xiàn)110和ELT單元111 ;其中本機(jī)電源101為正常情況下本系統(tǒng)的工作電源，其輸入電源由飛機(jī)內(nèi)部的工作電源提供，輸出端與檢測(cè)單元102 相連接，為FDR機(jī)載北斗定位裝置I提供直流28V電源；檢測(cè)單元102為飛機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)檢測(cè)電路，其輸入端與飛行姿態(tài)參數(shù)單元103、 聲納單元105和ELT單元111相連接，輸出端與中央控制單元106相連接，用于檢測(cè)上述各單元的工作狀態(tài)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給中央控制單元106 ；飛行姿態(tài)參數(shù)單元103用于采集飛機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并傳輸給檢測(cè)單元102 ；備用電源104為由蓄電池組成的28V備用電源，用于在本機(jī)電源101失效的情況下，繼續(xù)為FDR機(jī)載北斗定位裝置I供電；備用電源104分別與檢測(cè)單元102、聲納單元105 和ELT單元111相連接；聲納單元105和ELT單元111為傳統(tǒng)技術(shù)中采用的緊急通訊裝置，能夠在飛機(jī)遇險(xiǎn)的時(shí)候根據(jù)環(huán)境因素自行激活并啟動(dòng)運(yùn)行；
中央控制單元106為整個(gè)裝置的控制核心，其能夠通過(guò)檢測(cè)單元102對(duì)飛機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)做出判斷，并控制北斗收發(fā)單元107、應(yīng)答收發(fā)單元109、聲納單元105和ELT單元 111根據(jù)要求正常工作；北斗收發(fā)單元107為北斗系統(tǒng)通信單元，用于接收北斗系統(tǒng)發(fā)出的定位信息和通過(guò)北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與地面移動(dòng)搜尋定位裝置2之間的短消息互通；北斗單元天線(xiàn)108為與北斗收發(fā)單元107配套的射頻天線(xiàn)；應(yīng)答收發(fā)單元109為與地面移動(dòng)搜尋定位裝置2實(shí)現(xiàn)通信的無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元，應(yīng)答單元天線(xiàn)110為與之配套的射頻天線(xiàn)。所述的中央控制單元106之中存儲(chǔ)有FDR標(biāo)識(shí)碼。所述的地面移動(dòng)搜尋定位裝置2包括搜索定位顯示單元201、北斗接收天線(xiàn)202、 北斗接收機(jī)203、綜合處理目標(biāo)追蹤單元204、數(shù)據(jù)處理單元205、步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206、詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)207、多個(gè)TOA接收單元208和多個(gè)TOA接收天線(xiàn)209 ;其中搜索定位顯示單元201為內(nèi)部具有電子地圖系統(tǒng)的定位顯示器，其與北斗接收機(jī)203和綜合處理目標(biāo)追蹤單元204 相連接，能夠根據(jù)北斗接收機(jī)203與綜合處理目標(biāo)追蹤單元204提供的位置信息在電子地圖上顯示追蹤目標(biāo)的位置；北斗接收機(jī)203為北斗系統(tǒng)通信單元，用于通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置I發(fā)出的短消息形式的廣播數(shù)據(jù)包；北斗接收天線(xiàn)202為與北斗接收機(jī)203配套的射頻天線(xiàn)；綜合處理目標(biāo)追蹤單元204與北斗接收機(jī)203、數(shù)據(jù)處理單元205和步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206相連接，用于接收并處理搜尋目標(biāo)的位置信息和指揮步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)通信；數(shù)據(jù)處理單元205為T(mén)D0A/FD0A信息處理器，其與多個(gè)TOA接收單元208相連接， 用于根據(jù)接收的應(yīng)答信號(hào)計(jì)算目標(biāo)的位置；步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206為問(wèn)詢(xún)信號(hào)發(fā)射裝置，與詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)207相連接，詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)207 為與步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206配套的射頻天線(xiàn)；TOA接收單元208為應(yīng)答信號(hào)接收裝置，與TOA接收天線(xiàn)209相連接，TOA接收天線(xiàn)209為與TOA接收單元208配套的射頻天線(xiàn)。本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)中FDR機(jī)載北斗定位裝置I的工作過(guò)程為當(dāng)航空器飛行時(shí)，檢測(cè)單元102通過(guò)測(cè)量本機(jī)電源101輸出的 28V電源信號(hào)和通過(guò)飛行姿態(tài)參數(shù)單元103輸入的飛行姿態(tài)參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)視航空器的運(yùn)行狀態(tài)；如果航空器運(yùn)行正常，檢測(cè)單元102無(wú)輸出，此時(shí)北斗收發(fā)單元107中的接收部件是正常工作的，可以實(shí)時(shí)計(jì)算航空器坐標(biāo)參數(shù)并顯示；一旦檢測(cè)單元102檢測(cè)到本機(jī)電源101 輸出電源電壓降為OV或者檢測(cè)到航空器飛行姿態(tài)參數(shù)與前連續(xù)三個(gè)時(shí)刻的檢測(cè)值存在矛盾(如航空器爬升時(shí)，高度參數(shù)是連續(xù)上升的，但是在爬升段未結(jié)束時(shí)高度值反而迅速下降)，檢測(cè)單元102立即產(chǎn)生輸出信號(hào)，中央控制單元106接到信號(hào)后立即啟動(dòng)機(jī)載北斗收發(fā)單元107中的發(fā)射部件，通過(guò)北斗系統(tǒng)將含有FDR標(biāo)識(shí)碼和FDR航跡信息的廣播數(shù)據(jù)包以IHz的頻率間隔用短消息的形式向外廣播，同時(shí)開(kāi)始檢測(cè)聲納單元105和ELT單元111 的工作狀態(tài)，以便確認(rèn)航空器是否處于失事?tīng)顟B(tài)，中央控制單元106將本航空器坐標(biāo)參數(shù)與FDR標(biāo)識(shí)碼封裝成可供應(yīng)答收發(fā)單元109應(yīng)答發(fā)射的應(yīng)答數(shù)據(jù)包；若在T = 10分鐘(可根據(jù)環(huán)境參數(shù)設(shè)定)的延時(shí)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)聲納單元105或者ELT單元111均未進(jìn)入工作狀態(tài)，則中央控制單元106不啟動(dòng)應(yīng)答收發(fā)單元109，并停止北斗收發(fā)單元107中發(fā)射部件的廣播數(shù)據(jù)包發(fā)射；如果在T = 10分鐘的延時(shí)檢測(cè)中檢測(cè)單元102檢測(cè)到聲納單元105或者 ELT單元111開(kāi)始工作，中央控制單元106將啟動(dòng)應(yīng)答收發(fā)單元109的接收機(jī)若檢測(cè)單元 102檢測(cè)到ELT單元111開(kāi)始工作，則中央控制單元106將通過(guò)應(yīng)答收發(fā)單元109的接收機(jī)開(kāi)始搜索頻率為fl = 1030MHz (根據(jù)需要設(shè)置)的詢(xún)問(wèn)信號(hào)，如果在fl頻段接收到詢(xún)問(wèn)信號(hào)，中央控制單元106將立即啟動(dòng)應(yīng)答收發(fā)單元109內(nèi)部的發(fā)射機(jī)，采用f2 = 1090MHz (根據(jù)需要設(shè)置)的頻率發(fā)射包含當(dāng)前時(shí)刻北斗收發(fā)單元107的坐標(biāo)參數(shù)和FDR標(biāo)識(shí)碼的應(yīng)答數(shù)據(jù)包；若檢測(cè)單元102檢測(cè)到聲納單元105開(kāi)始工作，則中央控制單元106將通過(guò)應(yīng)答收發(fā)單元109開(kāi)始搜索頻率為Π = 30KHz (根據(jù)需要設(shè)置)的詢(xún)問(wèn)信號(hào)，如果在Π頻段接收到詢(xún)問(wèn)信號(hào)，中央控制單元106將立即啟動(dòng)應(yīng)答收發(fā)單元109內(nèi)部的發(fā)射機(jī)，采用f2 = 40KHz (根據(jù)需要設(shè)置)的頻率發(fā)射包含當(dāng)前時(shí)刻北斗收發(fā)單元107的坐標(biāo)參數(shù)和FDR標(biāo)識(shí)碼的應(yīng)答數(shù)據(jù)包；此時(shí)，北斗收發(fā)單元107中的接收發(fā)射部件均在工作，并通過(guò)北斗系統(tǒng)的短消息功能不斷廣播包含本航空器坐標(biāo)參數(shù)與FDR標(biāo)識(shí)碼信息的廣播數(shù)據(jù)包。由于FDR所處位置原因，此時(shí)北斗收發(fā)單元107廣播的坐標(biāo)參數(shù)并不準(zhǔn)確也可能不是當(dāng)前坐標(biāo)。所述的地面移動(dòng)搜尋定位裝置2的工作大致過(guò)程如下搜救部門(mén)收到航空器失事信息，通過(guò)北斗系統(tǒng)的短消息可以獲得相應(yīng)的航空器位置參數(shù)與FDR標(biāo)識(shí)碼信息。在失事地域通過(guò)北斗接收機(jī)203接獲從FDR機(jī)載北斗定位裝置I發(fā)出的短消息形式的廣播數(shù)據(jù)包中的FDR坐標(biāo)參數(shù)與標(biāo)識(shí)碼信息,并顯示在搜索定位顯示單元201上,然后根據(jù)顯示的坐標(biāo)參數(shù)啟動(dòng)地面移動(dòng)搜尋定位裝置2，通過(guò)北斗接收機(jī)203可接收到FDR機(jī)載北斗定位裝置I 所發(fā)送的FDR最后時(shí)刻位置坐標(biāo)，通過(guò)搜索定位顯示單元201顯示其位置；將多個(gè)TOA接收單元208按照一定的定位規(guī)則布置，形成多點(diǎn)定位模式，同時(shí)啟動(dòng)步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206，發(fā)射頻率為Π的詢(xún)問(wèn)信號(hào)、覆蓋范圍取R = 30匪的最大值；若FDR是在陸地上，步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206采用fl = 1030MHz (根據(jù)需要設(shè)置)的頻率發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)，并通過(guò)多個(gè)TOA接收單元208搜索頻率為f2 = 1090MHz (根據(jù)需要設(shè)置)的應(yīng)答信號(hào)；若FDR是在水面下，步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206采用fl = 30KHz (根據(jù)需要設(shè)置)的頻率發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)，并通過(guò)多個(gè)TOA 接收單元208搜索頻率為f2 = 40KHz (根據(jù)需要設(shè)置)的應(yīng)答信號(hào)；由于FDR機(jī)載北斗定位裝置I所發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)包含F(xiàn)DR坐標(biāo)參數(shù)與FDR標(biāo)識(shí)碼信息，此時(shí)地面移動(dòng)搜尋定位裝置2等待在多個(gè)TOA接收單元208之中不少于三個(gè)TOA接收單元208收到應(yīng)答信號(hào)f2 的時(shí)候，數(shù)據(jù)處理單元205將對(duì)不少于三個(gè)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行處理，從中估算出FDR的最新位置坐標(biāo)；受FDR機(jī)載北斗定位裝置I和地面移動(dòng)搜尋定位裝置2中的數(shù)據(jù)處理單元205的定位狀態(tài)與定位參數(shù)影響，定位精確度并不很好，為了提高定位精確度，根據(jù)最新的FDR位置坐標(biāo)調(diào)整步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206發(fā)射信號(hào)覆蓋范圍，減小步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元206中R的取值并再次進(jìn)行詢(xún)問(wèn)，利用不少于三個(gè)TOA接收單元208接收的f2到達(dá)時(shí)間參數(shù)，數(shù)據(jù)處理單元 205再次估算FDR的位置坐標(biāo)，重復(fù)以上步驟，直到找到FDR。本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)是利用北斗系統(tǒng)短消息功能、詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答模式和到達(dá)時(shí)間差(TDOA)或到達(dá)頻差(FDOA)等參數(shù)來(lái)估算目標(biāo)位置，在地面移動(dòng)搜尋定位裝置2的無(wú)線(xiàn)電覆蓋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)飛行數(shù)據(jù)記錄儀的快速搜索定位，其中飛行數(shù)據(jù)記錄儀被賦予固定標(biāo)識(shí)碼，以便地面單位系統(tǒng)實(shí)施詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答。通過(guò)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)短消息，F(xiàn)DR定位系統(tǒng)能夠方便、快速地將失事航空器飛行數(shù)據(jù)記錄儀的落地點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)地傳遞給搜救人員，無(wú)論是在任何地點(diǎn)(其中包括海洋、丘陵、山地、森林、沼澤等等復(fù)雜多變的地形地貌)，地面搜救人員根據(jù)落地點(diǎn)坐標(biāo)、利用地面移動(dòng)搜尋定位裝置 2與目標(biāo)飛行數(shù)據(jù)記錄儀形成詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答對(duì)，同時(shí)再根據(jù)TDOA參數(shù)及FDOA參數(shù)估算出目標(biāo)飛行數(shù)據(jù)記錄儀的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)，其特征在于所述的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)包括FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)和地面移動(dòng)搜尋定位裝置(2);其中FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)安裝在飛行數(shù)據(jù)記錄器的內(nèi)部，具有利用北斗系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位、自動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)、自動(dòng)應(yīng)答和廣播功能；地面移動(dòng)搜尋定位裝置(2)安裝在用于搜救的移動(dòng)地面站內(nèi)部，其能夠通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)發(fā)出的位置信息進(jìn)行搜尋定位，同時(shí)利用多點(diǎn)定位組件通過(guò)步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)的方式與FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)進(jìn)行問(wèn)答式通信，并利用多點(diǎn)定位組件進(jìn)一步確定FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)，其特征在于所述的FDR機(jī)載北斗定位裝置⑴包括本機(jī)電源(101)、檢測(cè)單元(102)、飛行姿態(tài)參數(shù)單元(103)、備用電源(104)、聲納單元(105)、中央控制單元(106)、北斗收發(fā)單元(107)、北斗單元天線(xiàn)(108)、應(yīng)答收發(fā)單元(109)、應(yīng)答單元天線(xiàn)(110)和ELT單元(111)； 其中本機(jī)電源(101)為正常情況下本系統(tǒng)的工作電源，其輸入電源由飛機(jī)內(nèi)部的工作電源提供，輸出端與檢測(cè)單元(102)相連接，為FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)提供直流28V電源；檢測(cè)單元(102)為飛機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)檢測(cè)電路，其輸入端與飛行姿態(tài)參數(shù)單元(103)、 聲納單元(105)和ELT單元(111)相連接，輸出端與中央控制單元(106)相連接，用于檢測(cè)上述各單元的工作狀態(tài)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸給中央控制單元(106)；飛行姿態(tài)參數(shù)單元(103)用于采集飛機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并傳輸給檢測(cè)單元(102)；備用電源(104)為蓄電池組成的28V備用電源，用于在本機(jī)電源(101)失效的情況下， 繼續(xù)為FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)供電；備用電源(104)分別與檢測(cè)單元(102)、聲納單元(105)和ELT單元(111)相連接；聲納單元(105)和ELT單元(111)為傳統(tǒng)技術(shù)中采用的緊急通訊裝置，能夠在飛機(jī)遇險(xiǎn)的時(shí)候根據(jù)環(huán)境因素自行激活并啟動(dòng)運(yùn)行；中央控制單元(106)為整個(gè)裝置的控制核心，其能夠通過(guò)檢測(cè)單元(102)對(duì)飛機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)做出判斷，并控制北斗收發(fā)單元(107)、應(yīng)答收發(fā)單元(109)、聲納單元(105)和ELT 單元(111)根據(jù)要求正常工作；北斗收發(fā)單元(107)為北斗系統(tǒng)通信單元，用于接收北斗系統(tǒng)發(fā)出的定位信息和通過(guò)北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與地面移動(dòng)搜尋定位裝置(2)之間的短消息互通；北斗單元天線(xiàn)(108)為與北斗收發(fā)單元(107)配套的射頻天線(xiàn)；應(yīng)答收發(fā)單元(109)為與地面移動(dòng)搜尋定位裝置(2)實(shí)現(xiàn)通信的無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元，應(yīng)答單元天線(xiàn)(110)為與之配套的射頻天線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)，其特征在于所述的中央控制單元(106)之中存儲(chǔ)有FDR標(biāo)識(shí)碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)一應(yīng)答定位系統(tǒng)，其特征在于所述的地面移動(dòng)搜尋定位裝置(2)包括搜索定位顯示單元(201)、北斗接收天線(xiàn) (202)、北斗接收機(jī)(203)、綜合處理目標(biāo)追蹤單元(204)、數(shù)據(jù)處理單元(205)、步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元(206)、詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)(207)、多個(gè)TOA接收單元(208)和多個(gè)TOA接收天線(xiàn)(209);其中 搜索定位顯示單元(201)為內(nèi)部具有電子地圖系統(tǒng)的定位顯示器，其與北斗接收機(jī)(203) 和綜合處理目標(biāo)追蹤單元(204)相連接，能夠根據(jù)北斗接收機(jī)(203)與綜合處理目標(biāo)追蹤單元(204)提供的位置信息在電子地圖上顯示追蹤目標(biāo)的位置；北斗接收機(jī)(203)為北斗系統(tǒng)通信單元，用于通過(guò)北斗系統(tǒng)接收FDR機(jī)載北斗定位裝置(I)發(fā)出的短消息形式的廣播數(shù)據(jù)包；北斗接收天線(xiàn)(202)為與北斗接收機(jī)(203)配套的射頻天線(xiàn)；綜合處理目標(biāo)追蹤單元(204)與北斗接收機(jī)(203)、數(shù)據(jù)處理單元(205)和步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元(206)相連接，用于接收并處理搜尋目標(biāo)的位置信息和指揮步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)通信；數(shù)據(jù)處理單元(205)為T(mén)D0A/FD0A信息處理器，其與多個(gè)TOA接收單元(208)相連接， 用于根據(jù)接收的應(yīng)答信號(hào)計(jì)算目標(biāo)的位置；步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元(206)為問(wèn)詢(xún)信號(hào)發(fā)射裝置，與詢(xún)問(wèn)天線(xiàn)(207)相連接，詢(xún)問(wèn)天線(xiàn) (207)為與步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)單元(206)配套的射頻天線(xiàn)；TOA接收單元(208)為應(yīng)答信號(hào)接收裝置，與TOA接收天線(xiàn)(209)相連接，TOA接收天線(xiàn)(209)為與TOA接收單元(208)配套的射頻天線(xiàn)。
全文摘要
一種用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)—應(yīng)答定位系統(tǒng)。包括FDR機(jī)載北斗定位裝置和地面移動(dòng)搜尋定位裝置；前者安裝在飛行數(shù)據(jù)記錄器的內(nèi)部；后者安裝在用于搜救的移動(dòng)地面站內(nèi)部。由于本發(fā)明提供的用于飛行數(shù)據(jù)記錄儀的步進(jìn)式詢(xún)問(wèn)—應(yīng)答定位系統(tǒng)采用了北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、詢(xún)問(wèn)—應(yīng)答模式和多點(diǎn)定位系統(tǒng)的方式，且發(fā)射包含標(biāo)識(shí)碼和位置坐標(biāo)的指定響應(yīng)信號(hào)頻率的廣播數(shù)據(jù)包，搜索定位方法包含了協(xié)作定位和相關(guān)定位算法的位置坐標(biāo)的互相印證模式，使搜索救援人員能夠根據(jù)收到的北斗坐標(biāo)信息和指定頻率迅速找到失事飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)記錄儀，從而達(dá)到快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的目的，能夠節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，并且提高了救援效率。
文檔編號(hào)G01S19/42GK102608636SQ20121006870
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者宮峰勛, 馬艷秋 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)