[實用新型]一種基于圓型基陣的拖曳式黑匣子探測系統

有效

• 申請號: 201721492600.X
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN207882429U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 隋海琛;秦金濤;楊鯤;魯東;雷鵬;安永寧;湯云龍;董陽;秦志亮;田春和;魏玉闊
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所;北京海卓同創科技有限公司
• 主分類號: G01S1/76
• 分類號: G01S1/76
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本實用新型公開了一種基于圓型基陣的拖曳式黑匣子探測系統，包括水下拖體、拖纜、采集控制單元和數據處理單元，水下拖體上安裝有多元圓型基陣換能器、電子羅盤、姿態儀、壓力傳感器、高度計和網絡傳輸模塊，多元圓型基陣換能器接收黑匣子聲信標的聲脈沖信號并輸出給采集控制單元，電子羅盤、姿態儀、壓力傳感器和高度計分別采集水下拖體的方位角、橫傾縱傾、入水深度和離地高度信號并輸出給采集控制單元，采集控制單元將數據轉發至數據處理單元，數據處理單元處理數據得到黑匣子聲信標相對于水下拖體的位置。本實用新型能夠在深水拖曳條件下對3km范圍內的黑匣子聲信標進行探測并快速定位，工作效率高、探測距離遠。

技術領域

本實用新型涉及失事飛機黑匣子信號的水下搜尋技術，特別是涉及一種基于圓型基陣的拖曳式黑匣子探測系統。

背景技術

“黑匣子”(Black Box)作為飛行記錄儀的俗稱，已成為現代航空器的標配電子設備之一。對于海上空難突發事件，快速而有效地實現對黑匣子的探測、定位和打撈，有助于及時分析飛機失事原因，從而正確做出事故調查結論。空難事故發生后，黑匣子在水中的探測和定位，主要是搜尋黑匣子上聲信標發出的超聲波信號。

目前，我國在進行水上空難事故黑匣子聲信標的搜尋工作時，使用的都是進口的手持式探測設備，量程小、精度差，往往需要大量的測量時間并進行繁瑣的分析和計算才能得到目標的大致位置，搜尋效率極低。而國際上已成熟應用的拖曳式搜尋儀和浮標式定位儀，不但覆蓋范圍廣、工作水深大，可以對大面積海域進行地毯式搜索，而且搜索速度快、定位精度高，可以實現黑匣子的快速定位和打撈。而我國在水下黑匣子搜尋與定位領域還存在明顯的不足，急需加強深遠海搜救配套設備，特別是黑匣子深水條件下搜尋設備的研發和建設。

發明內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于圓型基陣的拖曳式黑匣子探測系統，該系統能夠在深水拖曳條件下對3km范圍內的黑匣子聲信標進行探測并快速定位，具有工作效率高、探測距離遠、使用靈活方便等特點。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于圓型基陣的拖曳式黑匣子探測系統，包括水下拖體、拖纜、采集控制單元和數據處理單元，所述水下拖體與所述采集控制單元通過所述拖纜連接，所述采集控制單元與所述數據處理單元通過網線連接，所述水下拖體包括殼體及安裝其內部的多元圓型基陣換能器、電子羅盤、姿態儀、壓力傳感器、高度計和網絡傳輸模塊，所述多元圓型基陣換能器接收黑匣子聲信標的聲脈沖信號并轉換為電信號通過所述拖纜輸出給所述采集控制單元，所述電子羅盤、所述姿態儀、所述壓力傳感器和所述高度計分別采集所述水下拖體的方位角、橫傾縱傾、入水深度和離地高度信號并順次通過所述網絡傳輸模塊和所述拖纜輸出給所述采集控制單元，所述采集控制單元通過所述拖纜發送工作參數控制所述水下拖體工作并將接收到的數據轉發至所述數據處理單元，所述數據處理單元處理數據得到黑匣子聲信標相對于所述水下拖體的位置。

所述多元圓型基陣換能器采用64元復合棒圓型布陣，相鄰兩個單元相距半波長，接收頻率范圍為20～50kHz。

所述采集控制單元包括超低噪聲電源、模擬信號處理模塊和數字信號處理模塊，所述模擬信號處理模塊的輸入端通過所述拖纜與所述多元圓型基陣換能器和所述網絡傳輸模塊相連，所述模擬信號處理模塊的輸出端與所述數字信號處理模塊的輸入端相連，所述數字信號處理模塊的輸出端與所述數據處理單元的輸入端相連，所述超低噪聲電源用于為所述模擬信號處理模塊和所述數字信號處理模塊供電。

所述模擬信號處理模塊包括依次連接的差分阻抗匹配模塊、無源帶通濾波器、儀表運算放大器、模擬帶通濾波器、壓控增益放大器、模擬乘法器、低通濾波器和多通道模數轉換器，在所述壓控增益放大器上連接有增益控制器，在所述模擬乘法器上連接有混頻控制器，所述差分阻抗匹配模塊通過所述拖纜與所述多元圓型基陣換能器和所述網絡傳輸模塊相連。