CN109884648A - 飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 - Google Patents
飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109884648A CN109884648A CN201910186053.XA CN201910186053A CN109884648A CN 109884648 A CN109884648 A CN 109884648A CN 201910186053 A CN201910186053 A CN 201910186053A CN 109884648 A CN109884648 A CN 109884648A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sonar
- black box
- unit
- search
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明属于定位搜寻声呐设备领域，具体涉及一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备；包括搜寻声呐组合基阵、实时信息处理分***以及搜寻声呐主控***。本发明通过在搜寻平台上安装搜寻声呐组合基阵、实时信息处理分***以及搜寻声呐主控***，可依次实时实现对黑匣子声信标信号的侦听、测向及精确定位，同时为搜寻平台提供导航信息，实现对黑匣子的快速、有效搜寻。本发明适用于水中失事飞机在失事后的初期阶段对飞机黑匣子的快速搜寻，在深海水域可安装在潜航器上使用，而在浅水水域还可安装于水面舰船上进行搜寻作业，专用性强，功能丰富，平台适应性强，同时本发明声呐设备的探测、定位、搜寻工作采用一套设备完成，协同搜寻能力更强，搜寻成功率高。
Description
技术领域
本发明属于定位搜寻声呐设备领域，具体涉及一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备。
背景技术
在海上失事飞机搜寻过程中，搜寻的目标物主要包括飞机黑匣子和坠落残骸。及时、有效地利用好黑匣子声信标信号，在黑匣子声信标为期一个月的生命周期里利用专用声呐设备对黑匣子进行精确定位与搜索，是实现失事飞机水下成功搜寻的关键。而在以往发生的多起海上飞机失事事故中，总体搜寻工作效果不佳，以马航MH370飞机搜寻为例，虽经历了1046天涉及水面和水下的搜索工作，并且我国“海巡01”利用进口声呐侦听到了疑似黑匣子声信标信号、澳大利亚的“海洋之盾”号救援船也曾5次收到疑似脉冲信号，但直至黑匣子声信标电量消尽，所用搜寻设备最终均无法精确定位失事飞机黑匣子的具***置。在随后的两年时间里，即便在南印度洋、非洲东部和南部海岸等地相继发现了MH370疑似残骸碎片，但对飞机失事地点的判定无法发挥关键作用。
综合分析，未能有效利用好海上飞机失事前期30天这一关键时间窗口期，电池可维持飞机黑匣子声信标连续工作30天，并未及时、有效地对其黑匣子声信标进行精确定位，是搜寻失败的重要原因之一。特别是在海上失事飞机搜寻工作中，相比于飞机残骸搜寻，对黑匣子声信标的探测更易于实现。从技术方面，具体暴露了搜寻装备种类少、专用性不强、功能单一、搜寻能力差、协同搜寻效果不佳等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体搜寻能力强、海上协同作业能力强的飞机黑匣子定位搜寻声呐设备。
一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，包括搜寻声呐组合基阵、实时信息处理分***以及搜寻声呐主控***；搜寻声呐组合基阵安装于搜寻平台壳体外侧，侦听、侧向以及定位黑匣子声信标辐射声波信号，并将声信号转换为电信号送实时信息处理分***；实时信息处理分***与搜寻声呐主控***安装于水下耐压舱中，水下耐压舱内各功能模块通过接口单元与船载测控平台或潜航器进行数据交互；搜寻声呐组合基阵包括矢量水听器和三棱锥立体阵；实时信息处理分***包括预处理模块、信号侦听模块、侧向模块和定位模块；搜寻声呐主控***包括航线规划单元、坐标解算单元、辅助信息解析单元、接口单元以及控制信息生成单元。
所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，矢量水听器为工作频率为37.5kHz的二维压差式矢量水听器。
所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，三棱锥立体阵由四个工作频率为37.5kHz的球形声压水听器构成。
所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，预处理模块由四路矢量信号预处理通道和四路声压信号预处理通道构成，每个预处理通道依次由矢量/声压前放模块、矢量/声压压控增益模块、矢量/声压带通滤波模块、矢量/声压模数转换模块组成。
所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，接口单元包括数字处理器、软件接口单元和硬件接口单元；软件接口单元包括双工通信接口1、双工通信接口2和单工通信接口1；硬件接口单元包括网口、单工串口和双工串口。
所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，接口单元中的数字处理器采用FPGA实现；软件接口单元中的双工通信接口1与控制信息生成单元连接，双工通信接口2与辅助信息解析单元连接，单工通信接口与坐标解算单元连接；硬件接口单元中的网口、单工串口以及双工串口均与本发明设备所搭载搜寻平台的相关功能模块相连接。
本发明的有益效果在于：
本发明搜寻声呐组合基阵工作频率为37.5kHz，与国际标准规定的飞机黑匣子声信标工作频率相对应，专用性强；传统设备仅能侦听或侧向，不具备定位功能，而本发明声呐具备黑匣子声信标信号侦听、侧向、精确定位的功能，而且还可以为搭载平台提供航线规划、位置坐标等信息，功能丰富；在浅水水域工作时，本发明声呐设备可安装于水面舰船上工作，在对黑匣子声信标进行探测、定位的同时输出规划航线、目标位置等各种搜寻信息；其在深水水域工作时，也可安装于潜航器上，在工作范围上较传统设备有了很大的扩展，平台适应性强；传统黑匣子搜寻多在完成一种设备探测后，再改装另一种设备进行重入式探测，数据融合利用困难，探测效率低下，极易浪费宝贵的搜寻时间；而本发明声呐设备的探测、定位、搜寻工作采用一套设备完成，无需耗费宝贵的搜寻时间，各功能间协作可实现无缝作业，协同搜寻能力更强，大大提高了搜寻效率和搜寻成功率。
附图说明
图1为本发明飞机黑匣子定位搜寻声呐设备组成及各模块连接框图；
图2为预处理模块的组成框图；
图3为接口单元的组成框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明所述的飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，它由搜寻声呐组合基阵1、实时信息处理分***2以及搜寻声呐主控***3组成。
搜寻声呐组合基阵1安装于搜寻平台(深水搜寻采用潜航器，浅水搜寻还可采用水面船只)壳体外侧，用于侦听、侧向以及定位黑匣子声信标辐射声波信号，并将声信号转换为电信号送实时信息处理分***2；实时信息处理分***2与搜寻声呐主控***3安装于水下耐压舱15中，水下耐压舱15内各功能模块通过接口单元13与船载测控平台或潜航器进行数据交互。其中：搜寻声呐组合基阵1由矢量水听器4和三棱锥立体阵5组成；实时信息处理分***2由预处理模块6、信号侦听模块7、侧向模块8和定位模块9组成；搜寻声呐主控***3由航线规划单元10、坐标解算单元11、辅助信息解析单元12、接口单元13以及控制信息生成单元14组成。
矢量水听器4在搜寻前期侦听黑匣子声信标信号，用于目标检测与侧向，输出信号实时传送至实时信息处理分***2中的预处理模块6；三棱锥立体阵5用于获取黑匣子声信标声信号，以对黑匣子进行精确定位，输出信号也实时传送至实时信息处理分***2中的预处理模块6；预处理模块6用于对声呐组合基阵1输出的电信号进行接收、调理与模数转换，其输出数字信号同时输送至信号侦听模块7、测向模块8和定位模块9；信号侦听模块7对矢量水听器4上传数据进行检波处理，并实时将侦听结果发送至控制信息生成单元14；侧向模块8利用矢量水听器4上传数据进行实时目标方位解算，并将解算出的相对于矢量水听器4的方位角信息实时输出至航线规划单元10；定位模块9利用三棱锥立体阵5上传数据对黑匣子声信标进行定位，将实时估计的相对于三棱锥阵的目标方位角及俯仰角信息输出至坐标解算单元11。
控制信息生成单元14在侦听到黑匣子声信标信号后将侦听结果发送至航线规划单元10，同时还接收辅助信息解析单元12经接口单元13发来的距海底深度信息，同时也将生成的控制信息经接口单元13输出至船载测控平台或潜航器；航线规划单元10在接收到控制信息生成单元14发来的黑匣子声信标信号检波结果以及坐标解算单元11实时发来的坐标信息后，根据侧向模块8发送的相对于矢量水听器4的侧向信息对新航线进行规划，并实时将航线规划结果发送至控制信息生成单元14，以为潜航器或船载测控平台航行提供控制信息；坐标解算单元11根据辅助信息解析单元12发来的平台位置坐标信息和定位模块9发来的黑匣子相对于三棱锥阵的定位结果信息，解算出黑匣子相对于平台的位置信息，同时实时将解算结果发送至接口单元；所述的辅助信息解析单元12接收从接口单元13发来的信息中实时解析出平台位置信息发送至坐标解算单元11，解析出距海底的深度信息实时经接口单元13发送至控制信息生成单元14，接收控制信息生成单元14、坐标解算单元11以及辅助信息解析单元12发来的信息并将其输出至船载测控平台或潜航器。
设计矢量水听器4工作频率为37.5kHz，且设计为二维压差式矢量水听器，具体将黑匣子声信标辐射声信号转换为四路电信号，并相应输出至预处理模块6的四路矢量信号预处理通道，预处理通道工作中心频率也为37.5kHz；设计三棱锥立体阵5由四个工作频率为37.5kHz的球形声压水听器，每个球形声压水听器具体将黑匣子声信标辐射声信号转换为电信号，并相应输出至预处理模块6的四路声压信号预处理通道，预处理通道工作中心频率也为37.5kHz。
如图2所示，预处理模块6由四路矢量信号预处理通道和四路声压信号预处理通道构成，每个预处理通道依次由(矢量/声压)前放模块16、(矢量/声压)压控增益模块17、(矢量/声压)带通滤波模块18、(矢量/声压)模数转换模块19组成，并依次相连。
如图3所示，接口单元13包括数字处理器20、软件接口单元21和硬件接口单元22。软件接口单元21包括双工通信接口123、双工通信接口224和单工通信接口125；硬件接口单元22由网口26、单工串口27、双工串口28组成。接口单元13中的数字处理器20采用FPGA实现。软件接口单元21中的双工通信接口123与控制信息生成单元14连接，双工通信接口223与辅助信息解析单元12连接，单工通信接口25与坐标解算单元11连接；硬件接口单元22中的网口26、单工串口27以及双工串口28均与本发明设备所搭载搜寻平台的相关功能模块相连接。
除上述实例具体实施外，凡采用同等替换或等效变型而形成的相关技术方案均落在本发明专利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，包括搜寻声呐组合基阵、实时信息处理分***以及搜寻声呐主控***；搜寻声呐组合基阵安装于搜寻平台壳体外侧；实时信息处理分***与搜寻声呐主控***安装于水下耐压舱中，水下耐压舱内各功能模块通过接口单元与船载测控平台或潜航器进行数据交互；搜寻声呐组合基阵包括矢量水听器和三棱锥立体阵；实时信息处理分***包括预处理模块、信号侦听模块、侧向模块和定位模块；搜寻声呐主控***包括航线规划单元、坐标解算单元、辅助信息解析单元、接口单元以及控制信息生成单元。
2.根据权利要求1所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，所述矢量水听器为工作频率为37.5kHz的二维压差式矢量水听器。
3.根据权利要求1所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，所述三棱锥立体阵由四个工作频率为37.5kHz的球形声压水听器构成。
4.根据权利要求1所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，所述预处理模块由四路矢量信号预处理通道和四路声压信号预处理通道构成，每个预处理通道依次由矢量/声压前放模块、矢量/声压压控增益模块、矢量/声压带通滤波模块、矢量/声压模数转换模块组成。
5.根据权利要求1所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，所述接口单元包括数字处理器、软件接口单元和硬件接口单元；软件接口单元包括双工通信接口1、双工通信接口2和单工通信接口1；硬件接口单元包括网口、单工串口和双工串口。
6.根据权利要求1或5所述一种飞机黑匣子定位搜寻声呐设备，其特征在于，所述接口单元中的数字处理器采用FPGA实现；软件接口单元中的双工通信接口1与控制信息生成单元连接，双工通信接口2与辅助信息解析单元连接，单工通信接口与坐标解算单元连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910186053.XA CN109884648A (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910186053.XA CN109884648A (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109884648A true CN109884648A (zh) | 2019-06-14 |
Family
ID=66931948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910186053.XA Pending CN109884648A (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109884648A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110850396A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-28 | 哈尔滨工程大学 | 一种应用于深海黑匣子搜探定位***电模拟器及其轨迹生成方法 |
| CN114019488A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-08 | 哈尔滨工程大学 | 黑匣子声信标搜寻声呐组合基阵安装装置 |
| CN115113696A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 黑匣子搜索设备及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2942770A1 (fr) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | Acsa Srl | Procede et dispositif transportable d'exploration et intervention sous-marine destine a la recuperation d'objets de valeur abimes par grande profondeur. |
| CN203480026U (zh) * | 2013-09-02 | 2014-03-12 | 夏光辉 | 搜救声呐*** |
| CN104007418A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-08-27 | 罗宇 | 一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位***及方法 |
| CN106952554A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-14 | 佛山市三水区希望火炬教育科技有限公司 | 一种青少年国防科技研究专用的军民融合渔船声纳*** |
| CN108267717A (zh) * | 2016-12-31 | 2018-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七六○研究所 | 一种水声信标搜寻定位方法及*** |
| CN108614258A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-02 | 天津大学 | 一种基于单水声信标距离量测的水下定位方法 |
-
2019
- 2019-03-12 CN CN201910186053.XA patent/CN109884648A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2942770A1 (fr) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | Acsa Srl | Procede et dispositif transportable d'exploration et intervention sous-marine destine a la recuperation d'objets de valeur abimes par grande profondeur. |
| CN203480026U (zh) * | 2013-09-02 | 2014-03-12 | 夏光辉 | 搜救声呐*** |
| CN104007418A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-08-27 | 罗宇 | 一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位***及方法 |
| CN108267717A (zh) * | 2016-12-31 | 2018-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七六○研究所 | 一种水声信标搜寻定位方法及*** |
| CN106952554A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-14 | 佛山市三水区希望火炬教育科技有限公司 | 一种青少年国防科技研究专用的军民融合渔船声纳*** |
| CN108614258A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-02 | 天津大学 | 一种基于单水声信标距离量测的水下定位方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王祯辉: "一种声信标搜寻***的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
| 隋海琛: "深水黑匣子声信标快速搜寻定位方法研究", 《海洋测绘》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110850396A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-28 | 哈尔滨工程大学 | 一种应用于深海黑匣子搜探定位***电模拟器及其轨迹生成方法 |
| CN110850396B (zh) * | 2019-11-29 | 2022-08-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种应用于深海黑匣子搜探定位***电模拟器及其轨迹生成方法 |
| CN114019488A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-08 | 哈尔滨工程大学 | 黑匣子声信标搜寻声呐组合基阵安装装置 |
| CN115113696A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 黑匣子搜索设备及方法 |
| CN115113696B (zh) * | 2022-07-13 | 2023-08-11 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 黑匣子搜索设备及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109884648A (zh) | 飞机黑匣子定位搜寻声呐设备 | |
| CN203714144U (zh) | 一种基于声学和gps智能定位的浮标装置 | |
| CN103926560B (zh) | 一种深海水声综合定位***及其对水下潜器的定位与导航方法 | |
| CN110764055A (zh) | 虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量***及测量方法 | |
| CN104215988A (zh) | 一种水下目标定位方法 | |
| CN108267717A (zh) | 一种水声信标搜寻定位方法及*** | |
| Zhang et al. | Positioning systems for Jiaolong deep-sea manned submersible: sea trial and application | |
| CN111551942B (zh) | 一种基于解卷积算法的水下自主航行器回坞方法 | |
| CN112684482A (zh) | 一种基于海洋无人平台的水下目标探测***及方法 | |
| RU137126U1 (ru) | Гидроакустический комплекс надводного корабля | |
| CN116930868A (zh) | 一种基于水声通信的单矢量水听器潜标定位方法及潜标 | |
| Hodgkiss et al. | Direct measurement and matched-field inversion approaches to array shape estimation | |
| CN108919324A (zh) | 一种水下滑翔机的定位方法 | |
| Zhang et al. | Underwater target detection based on machine learning | |
| Indiveri | Geotechnical surveys with cooperative autonomous marine vehicles: The EC WiMUST project | |
| CN108519620B (zh) | 一种可自主布放回收的海底地震检波航行器 | |
| CN207096467U (zh) | 一种近海底水合物探测*** | |
| CN113153232B (zh) | 一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置及方法 | |
| CN113641954B (zh) | 一种复杂海洋环境中的三维声场快速预报方法及*** | |
| CN114194364B (zh) | 一种基于水下滑翔机的声电联合探测装置及方法 | |
| CN113703050B (zh) | 一种深海地震垂直缆二次定位方法 | |
| CN213813947U (zh) | 海上风电基础海缆接入端检测*** | |
| Liu et al. | Underwater positioning study of flight recorder | |
| CN113945892A (zh) | 一种体目标三维运动轨迹测量方法 | |
| Spiess et al. | Search for the" Thresher" Assistance to the Navy by the scientific community in this search effort proved to be essential. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190614 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |