[发明专利]一种用于飞行数据记录仪的步进式询问－应答定位系统

说明书

技术领域

本发明属于航空技术领域，特别是涉及一种用于记录交通工具运行状态的飞行数据记录仪(FDR，俗称“黑匣子”)的基于北斗导航系统的步进式询问—应答搜寻定位方法。

背景技术

美国负责航空事故调查的机构——国家交通安全委员会前副主席、安全专家罗伯特·弗朗西斯表示，“如果找不到飞行数据记录仪，这将是航空界的一大耻辱。因为如果我们想在未来避免类似悲剧，首先要知道哪些方面出了问题。”波音公司曾经说过：“很多时候，我们只能通过空难去发现故障来改进飞机”。依赖飞行数据记录仪记录的飞行状态参数，事故调查员可以直接得到或推断出飞机空难事故原因。这些飞行状态参数记录在机载飞行数据记录仪里面，因此寻找飞行数据记录仪就成为航空空难事故调查的第一任务。所以国际航空运输界的航空器普遍装备有飞行数据记录仪，用于实时记录其飞行状态参数。目前，用于飞行数据记录仪的主要搜索定位技术有：①无线电全向信标定位技术—典型系统有COSPAS/SARSAT系统。该系统要求飞机在受到撞击时，自动激活ELT(紧急无线电位置指示塔台)以发射求救信号，通过该信号可以对失事飞机飞行数据记录仪进行定位；②GPS定位技术—利用GPS提供的数字编码定位信息进行飞行数据记录仪的精确定位；③人工视觉定位技术—GPS或者ELT的定位精确度都不能使搜救人员直接抵达飞行数据记录仪的精确位置，统计结果表明，多数时候失事航空器的飞行数据记录仪还需要搜救人员通过视觉搜索；④机载光学遥感搜索技术—这种技术常用来辅助搜索飞行数据记录仪。如：前视红外传感器等，将其安装在直升机上，可以用来搜索定位失事飞机。但是由于失事航空器地点的地形通常比较复杂，即使在开阔地带，也由于航空器爆炸、空中解体等多种原因而造成失事航空器散布在一个较大的区域，很难及时找到飞行数据记录仪，因此需要大量的搜索人员的艰苦努力才能奏效。有时需要几天或者更长的时间，致使飞行器失事原因迟迟不能得到确认，造成各方面不必要的人力、物力和财力的巨大损失。例如2009年6月法航AF447A330客机失事，经过近两年坚持不懈地、不计成本地努力，2011年4月26日发现飞行记录仪，2011年5月27日法国BEA就公布了最新的事故调查报告。

综上，传统的飞行数据记录仪定位技术存在的共同问题是：①由于无法知晓飞行数据记录仪的坠落轨迹，因此只能将飞机从雷达屏幕消失的地方判断为失事地点，从而带来确定方位范围的困难；②无法知晓飞行数据记录仪坠落的准确位置。由于失事飞机散落面积大，从而带来了搜索范围的不确定，因此只能在空难现场进行大规模、大范围的大海捞针式的查找；③单频无方向性定位信号容易受到周边电磁环境的干扰，水面下容易受到背景噪声的影响，造成虚假目标多；④单频无方向性定位信号不包含任何协助定位信息，仅能根据能量的强弱人工判断大致方位；⑤可供查找的时间不够长、成功率不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够快速发现目标，从而可以节省大量人力、物力、财力和时间的用于飞行数据记录仪的步进式询问—应答定位系统。

为了达到上述目的，本发明提供的用于飞行数据记录仪的步进式询问—应答定位系统包括FDR机载北斗定位装置和地面移动搜寻定位装置；其中：FDR机载北斗定位装置安装在飞行数据记录器的内部，具有利用北斗系统实时定位、自动状态检测、自动应答和广播功能；地面移动搜寻定位装置安装在用于搜救的移动地面站内部，其能够通过北斗系统接收FDR机载北斗定位装置发出的位置信息进行搜寻定位，同时利用多点定位组件通过步进式询问的方式与FDR机载北斗定位装置进行问答式通信，并利用多点定位组件进一步确定FDR机载北斗定位装置的位置。

所述的FDR机载北斗定位装置包括：本机电源、检测单元、飞行姿态参数单元、备用电源、声纳单元、中央控制单元、北斗收发单元、北斗单元天线、应答收发单元、应答单元天线和ELT单元；其中：本机电源为正常情况下本系统的工作电源，其输入电源由飞机内部的工作电源提供，输出端与检测单元相连接，为FDR机载北斗定位装置提供直流28V电源；

检测单元为飞机工作状态检测检测电路，其输入端与飞行姿态参数单元、声纳单元和ELT单元相连接，输出端与中央控制单元相连接，用于检测上述各单元的工作状态，并将检测结果传输给中央控制单元；

飞行姿态参数单元用于采集飞机的运行参数，并传输给检测单元；

备用电源为蓄电池组成的28V备用电源，用于在本机电源失效的情况下，继续为FDR机载北斗定位装置供电；备用电源分别与检测单元、声纳单元和ELT单元相连接；