专利名称：直升机应急定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于定位导航技 术领域，基于北斗定位导航系统，用于直升机，为 一种直升机应急定位装置。
背景技术：
直升机在执行飞行计划与高原环境作业时不可避免地要发生各类故障，乃至发 生坠机等突发事件。有公布的统计数据表明一般航空事故65%无法成活，21%受伤并 能坚持一天，14%没有受伤可以生存三天。而直升机发生故障和事故时其成活可能性要 高许多。这样，若能及时正确地发出求援信号，并将当事直升机的位置报告给指挥中心 或搜救直升机，以便指挥中心或搜救直升机及时组织实施搜救行动的需求就显得十分迫 切。目前，没有一种有效的手段可以实现应急情况下，将求援信号正确地发给指挥中心 或搜救直升机，同时又能将当事直升机的位置报告给指挥中心或搜救直升机，如常用的 GPS定位系统，只能用于定位，而对于是否出现事故或故障等信息，无法确定，直升机 自身携带的通讯设备，往往易受环境影响不能正常发出，尤其是在高原、海上、山区等 通讯信号易受影响的区域，执行飞行任务时这类矛盾更为突出。实际上，无论在哪个地 区哪种情况，无论是否有人员生还，能及时正确地获取当事直升机的位置信息，并及早 赶赴出事地点是所有飞行驾驶员、地面指挥员最自然而迫切的需求。
发明内容本实用新型要解决的问题是目前的直升机定位方式不能实现及时报告直升机 的当前状态，地面指挥不能实时掌握直升机的状态。本实用新型的技术方案为直升机应急定位装置，包括机载设备和地面设备， 机载设备设置在目标直升机上，包括嵌入型北斗导航模块、控制器和天线，控制器和天 线分别与嵌入型北斗导航模块双向连接；地面设备包括北斗导航接收模块和上位机，机 载设备与地面设备通过北斗卫星导航系统无线连接。进一步的，机载设备的控制器连接有自动应急定位模块，所述自动应急定位模 块为三轴六自由度全向加速度开关，所述三轴六自由度全向加速度开关由两个相互垂直 布置的三轴加速度传感器及单片机构成。机载设备的天线包括信标机天线和嵌入型北斗导航模块天线。优选的，嵌入型北斗导航模块天线设置在直升机上被机翼覆盖最小的位置，所 述机翼覆盖指机翼旋转时形成的圆面在直升机上的投影。本实用新型利用北斗卫星导航系统导航定位体制，有效地实现直升机飞行时的 应急定位、辅助导航、指挥通信，解决直升机在高原、海上、丘陵山区等地区作战训练 尤其是低空飞行时地面指挥所不能很好掌握情况的问题，其中a)应急定位当目标直升机出现应急情况乃至发生坠机时，可以由飞行驾驶员 手动操作控制器，或由自动应急定位模块根据加速度开关的监测情况自动，实时报出目标直升机信息和事发地点位置与时间；b)辅助导航目标直升机通过嵌入式北斗导航模块以设定的频度获得位置信 息；地面指挥所通过北斗导航接收模块以设定的频度得到目标直升机飞行位置，并可以 在地图上动态展现各目标直升机飞行轨迹；C)指挥通信目标直升机与地面指挥所以及与友邻直升机间能互相进行短文通信，方便实现指挥与控制。本实用新型的有益效果为a)、利用北斗卫星导航系统卫星通信通道和有源定位、电文通信工作方式，解 决了在高原地区、海上、丘陵山区等无有效的地面通信设施支持时，应急定位、位置报 告、飞行简况通报以及地面指挥所准实时掌握所属目标直升机飞行位置与轨迹等问题； 另外，信标机天线用于应急发生时，向非北斗卫星导航系统的搜救方发射求救呼叫信 号，嵌入型北斗导航模块天线是用于和同属北斗卫星导航系统的北斗卫星或指挥中心、 友机通信、通报文。b)、在直升机机载设备中嵌入我国自主研制的北斗卫星导航模块，验证了直升 机多种飞行条件下北斗用户机的性能变化，并依据试飞试验结果确定能保持北斗导航模 块性能的北斗用户机天线机上适装位置，设置在直升机上被机翼覆盖最小的位置；C)、利用三轴六自由度全向加速度开关实时感知载机平台坠机等应急事件的发 生，自动启动应急定位工作方式；d)、利用手动启动、自动启动、连续飞行轨迹断点间接判断、预设短信通信等 多种工作方式组合，可靠实现载机的应急定位。
图1为本实用新型结构框图。图2为本实用新型使用示意图。
具体实施方式
如图1，本实用新型包括机载设备和地面设备，机载设备设置在目标直升机上， 包括嵌入型北斗导航模块、控制器和天线，控制器和天线分别与嵌入型北斗导航模块双 向连接；地面设备包括北斗导航接收模块和上位机，机载设备与地面设备通过北斗卫星 导航系统无线连接，机载设备的天线包括信标机天线和嵌入型北斗导航模块天线。本实用新型应急定位主要工作过程介绍本实用新型选用符合北斗卫星导航系 统入网要求的嵌入型北斗导航模块，适装各型直升机，以及北斗导航接收模块，也称为 指挥型北斗用户机，配备于直升机地面指挥中心，可下辖不多于100个的北斗用户机， 也就是可与不多于100个的北斗用户机建立指挥关系。当出现应急情况时，直升机驾驶员可以手动操作机载设备的控制器，手动启动 应急定位报警，直升机与战斗机不同，出现紧急情况时，飞行驾驶员大多可以有时间通 过控制面板进行一些操作。这样，飞行驾驶员可以根据实际情况选择拨动设置在控制面 板上的手动应急开关，发出应急定位报警。或通过自动应急定位模块自动启动，自动应急定位模块为三轴六自由度全向加速度开关，所述三轴六自 由度全向加速度开关由两个相互垂直布置的三轴加速度计及单 片机构成，三轴六自由度全向加速度开关是由两个三轴(X、Y、Z)，即三自由度的加 速度传感器和单片机组成的，三轴六自由度全向加速度开关使用有加速度传感功能的集 成电路，加上控制芯片CPU，即单片机，由单片机接受处理两个三轴加速度传感器的数 据，计算直升机的加速度状态，当机载设备内嵌的三轴六自由度全向加速度开关实时感 知目标直升机平台出现减加速度大于预设值时，对应于突然坠落和撞山等非正常情况， 进行自动定位报警。如图2，本实用新型直升机应急定位系统实时发出应急定位报警，参见图2中流 程1，经北斗卫星导航系统赤道上空的同步通信卫星将该应急定位报警发送至北斗卫星导 航系统卫星定位总站，参见图2中流程2，卫星定位总站解算发出应急定位报警时，目标 直升机位置数据，解算出的位置数据发至同步通信卫星，参见图2中流程3，再经卫星同 时发给地面指挥中心和发出应急定位报警的目标直升机，参见图2中流程4、5，至此， 应急定位完成。地面指挥中心可根据应急定位报警派出搜救机。应急定位的自动启动主要是由实时感知直升机载机平台任意方向加速度值的三 轴六自由度全向加速度开关完成，该全向加速度开关的启动阀门值可以在0 IOg内任意 设定。根据国内外经验，直升机非正常降落的减加速度值为4 6g。也就是说，一旦载 机的减加速度值大于4 6g，直升机应急定位装置将自动启动实时发出应急定位申请。其中，三轴六自由度全向加速度开关由两个相互垂直布置的双轴加速度计及单 片计算机系统构成。另外，通过本实用新型，定时确定目标直升机的位置和状态，当连续飞行轨迹 出现断点时也可以实现间接判断应急情况出现时的位置利用北斗卫星导航系统实现点 名定位功能，即直升机地面指挥中心可以根据需要。随时了解下辖目标直升机飞行位置 和飞行轨迹，北斗卫星导航系统可以以一定的服务频度连续提供被点名的目标机位置， 若出现应急情况，假如系统手动启动和自动启动应急定位申请均没有完成，此时原来连 续飞行轨迹就会消失，那最后出现断点的位置将很有可能是出事地点。
权利要求1.直升机应急定位装置，其特征是包括机载设备和地面设备，机载设备设置在目标 直升机上，包括嵌入型北斗导航模块、控制器和天线，控制器和天线分别与嵌入型北斗 导航模块双向连接；地面设备包括北斗导航接收模块和上位机，机载设备与地面设备通 过北斗卫星导航系统无线连接。
2.根据权利要求1所述的直升机应急定位装置，其特征是机载设备的控制器连接有自 动应急定位模块，所述自动应急定位模块为三轴六自由度全向加速度开关，所述三轴六 自由度全向加速度开关由两个相互垂直布置的三轴加速度传感器及单片机构成。
3.根据权利要求1或2所述的直升机应急定位装置，其特征是机载设备的天线包括信 标机天线和嵌入型北斗导航模块天线。
4.根据权利要求3所述的直升机应急定位装置，其特征是嵌入型北斗导航模块天线设 置在直升机上被机翼覆盖最小的位置，所述机翼覆盖指机翼旋转时形成的圆面在直升机 上的投影。
专利摘要直升机应急定位装置，包括机载设备和地面设备，机载设备设置在目标直升机上，包括嵌入型北斗导航模块、控制器和天线，控制器和天线分别与嵌入型北斗导航模块双向连接；地面设备包括北斗导航接收模块和上位机，机载设备与地面设备通过北斗卫星导航系统无线连接，机载设备的控制器连接有自动应急定位模块。本实用新型利用北斗卫星导航系统导航定位体制，有效地实现直升机飞行时的应急定位、辅助导航、指挥通信，解决直升机在高原、海上、丘陵山区等地区作战训练尤其是低空飞行时地面指挥所不能很好掌握情况的问题。
文档编号G01C21/24GK201795804SQ201020289610
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者吴畏, 葛志辉 申请人:中国人民解放军空军装备研究院航空装备研究所, 江苏泰达机电设备有限责任公司