一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统技术方案

一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，包括黑匣子单元和搜救单元，所述黑匣子单元包括GPS信号接收机、落水监测模块、超声波发射模块、主单片机和电池；采用超声波载波编码技术改变了传统的搜救模式，通过调制基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，最后通过解调技术，从已调信号的参量变化中恢复到原始的基带信号，相对于传统的搜救模式，具有较高的工作效率，较低的搜救成本，为搜救赢得了宝贵的时间，且节省了大量的人力物力；另外，满足了系统的数据信息处理，同时又提供了较好的人机交互界面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统
：本技术涉及一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统。
技术介绍
：飞机黑匣子在飞行事故调查中起着不可替代的作用，同时飞机落水后黑匣子的求救信号可以大大缩短搜救时间，传统的黑匣子搜救模式是黑匣子发出单一的脉冲求救信号，不载有任何信息量，搜寻信号的方法只能通过三角形信号强度方向定位的方式，由母船以航速1至5节拖拽水下声波探测仪进行搜寻，工作效率极为低下。且传统搜救模式的接收端仅通过信号的波形特征验证是否为飞机所有的黑匣子求救脉冲信号。验证方式准确度较低，且花费大量时间验证，延误了最佳搜寻时机，增加了人力物力的消耗。众所周知，在马来西亚MH370航班搜救过程中出现了很多问题。在澳大利亚海域附近搜救过程中，采用传统的搜救方法，即采用三角信号强度定位的方式，三个超声波信号强度监听装置按照三角形排列，并且随着某一最强信号角向前缓慢移动搜索。搜救效率低下，而且有很大的失误，严重影响了最佳搜救时间。另一种搜救方式是通过水下自动航行器进行搜索，航行器装有侧扫声呐系统，可以在水下1.47万英尺近距离观察物体，美国“金枪鱼”号水下自动航行器的观测范围仅为百米左右，由此可见，搜救效率仍旧较低，以上两种传统的搜救方式均存在一定弊端，且消耗了大量的人力物力。
技术实现思路
：本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，它结构设计合理，相对于传统的搜救模式，本技术所述的搜救模式具有较高的工作效率，以及较低的搜救成本，为搜救赢得了宝贵的时间，且节省了大量的人力物力；另外，从硬件设计上较好的抑制了发射余波效应，同时设计了谐振调节模块，使之工作时保证最优效率，本技术采用了数字信号处理器加人机交互软件的组合方式，满足了系统的数据信息处理，同时又提供了较好的人机交互界面，解决了现有技术中存在的问题。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，包括黑匣子单元和搜救单元，所述黑匣子单元包括GPS信号接收机、落水监测模块、超声波发射模块、主单片机和电池；所述GPS信号接收机用于记录飞机落水前的地理位置信息，并把时间和主单片机的时间同步，落水监测模块用于监测飞机落水信号，并把落水信号发送给主单片机，主单片机将落水信号发送给超声波发射模块，超声波发射模块将接收到的落水信号进行解析处理，然后将解析处理后的数据送入输出口等待超声波载波发射；所述搜救单元包括超声波接收模块、信号解调模块、数据采集模块、谐振调节、接收单片机、数据处理输出、人机交互窗口、线性电源；所述超声波接收模块接收到超声波载波发射过来的脉冲信号后，将脉冲信号转换为电压，通过谐振回路送入信号解调模块，信号解调模块将电压转换成数字信号发送给数据采集模块，数据采集模块将采集到的数据信息发送给接收单片机，接收单片机将接收到的信息转换成数字信号后发送给数据输出端，数据输出端将数字信号发送给人机交互界面，人机交互界面根据收到的信息识别出黑匣子落水时的地理位置信息及时间信息。所述超声波发射模块包括一连接主单片机CutOff引脚的电阻R14、一连接主单片机SendCtrl引脚的场效应管N1的栅极，电阻R14的另一端连接一三极管P1的基极，三极管P1的发射极连接一升压变压器T1的一输入端，三极管P1的集电极串联电阻R15后与升压变压器T1的另一输入端相连接，升压变压器的另一输入端还通过开关连接场效应管N1的漏极，场效应管N1的源极接地，场效应管N1的栅极连接一电阻R13后接地，升压变压器T1的两个输出端分别连接一电容C19和一电容C18，在电容C18的两端并联一压电陶瓷发射头US-T。所述超声波接收模块包括一压电陶瓷接收头US-R，压电陶瓷接收头US-R的两接线端之间串联有一电容C8，压电陶瓷接收头US-R的一接线端依次串联一电容C9和一电感L1后连接一芯片U2的XIN引脚，芯片U2的型号为TL852，压电陶瓷接收头US-R的另一接线端连接芯片U2的GND接线端并接地，芯片U2的GADJ引脚与GIN引脚之间连接有一电阻R2，芯片U2的GIN引脚和XIN引脚之间连接有一电阻R1，芯片U2的G2N引脚与GLOUT引脚之间连接有一电容C7，芯片U2的LC引脚连接一LC振荡电路后与引脚VCC相连接，芯片U2的VCC引脚连接电源，芯片U2的BLAS引脚连接一接地电阻R3，芯片U2的GCA引脚、GCB引脚、GCC引脚、GCD引脚为增益调控引脚，芯片U2的REC引脚连接一接地的电容C5和一放大器U3A的正输入端，放大器U3A的负输入端与输出端相连接，放大器U3A的正电源供电端连接一3.3V电压和一接地的电容C10，放大器U3A的输出端依次连接一电阻R5和一放大器U3B的负输入端，放大器U3A的正输入端连接一电阻R6，电阻R6的另一端连接一接地的电阻R4和串联接地的二极管D1和D2，放大器U3B输出端连接接收单片机的Signl引脚。所述落水监测模块位于黑匣子外壳体上。所述主单片机和接收单片机均为MSP430F149处理器。所述超声波发射模块的发射头和超声波接收模块的接收头均由压电陶瓷材料制成。本技术采用上述方案，采用超声波载波编码技术改变了传统的搜救模式，通过调制基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，最后通过解调技术，从已调信号的参量变化中恢复到原始的基带信号，用几组37.5kHz的脉冲调制出一组含有信息量的脉冲波，将飞机入水前的GPS信息以及飞机机型码编码进信号脉冲中，超声波接收模块将接收的信号波形通过信号解调模块、数据采集模块以及接收单片机解调之后得到黑匣子的地理位置，相对于传统的搜救模式，本技术所述的搜救模式具有较高的工作效率，以及较低的搜救成本，为搜救赢得了宝贵的时间，且节省了大量的人力物力；另外，本技术同时优化了超声波发射模块与超声波接收模块，从硬件设计上较好的抑制了发射余波效应，同时设计了谐振调节模块，使之工作时保证最优效率，本技术采用了数字信号处理器加人机交互软件的组合方式，满足了系统的数据信息处理，同时又提供了较好的人机交互界面。附图说明：图1为本技术的工作流程示意图。图2为本技术的工作原理示意图。图3为本技术中超声波发射模块的工作原理示意图。图4为本技术中超声波接收模块的工作原理示意图。图5为本技术中超声波发射模块在发射过程中的多径效应示意图。具体实施方式：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本技术进行详细阐述。如图1-5所示，一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，包括黑匣子单元和搜救单元，所述黑匣子单元包括GPS信号接收机、落水监测模块、超声波发射模块、主单片机和电池。所述GPS信号接收机用于记录飞机落水前的地理位置信息，并把时间和主单片机的时间同步，落水监测模块用于监测飞机落水信号，并把落水信号发送给主单片机，主单片机将落水信号发送给超声波发射模块，超声波发射模块将接收到的落水信号进行解析处理，然后将解析处理后的数据送入输出口等待超声波载波发射。所述搜救单元包括超声波接收模块、信号解调模块、数据采集模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，其特征在于：包括黑匣子单元和搜救单元，所述黑匣子单元包括GPS信号接收机、落水监测模块、超声波发射模块、主单片机和电池；所述GPS信号接收机用于记录飞机落水前的地理位置信息，并把时间和主单片机的时间同步；所述落水监测模块用于监测飞机落水信号，并把落水信号发送给主单片机，主单片机将落水信号发送给超声波发射模块；所述超声波发射模块将接收到的落水信号进行解析处理，然后将解析处理后的数据送入输出口等待超声波载波发射；所述搜救单元包括超声波接收模块、信号解调模块、数据采集模块、谐振调节、分处理器、数据处理输出、人机交互窗口、线性电源；所述超声波接收模块接收到超声波载波发射过来的脉冲信号后，将脉冲信号转换为电压，通过谐振回路送入信号解调模块；所述信号解调模块用于将电压转换成数字信号发送给数据采集模块，数据采集模块将采集到的数据信息发送给接收单片机，接收单片机将接收到的信息转换成数字信号后发送给数据输出端，数据输出端将数字信号发送给人机交互界面，人机交互界面根据收到的信息识别出黑匣子落水时的地理位置信息及时间信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，其特征在于：包括黑匣子单元和搜救单元，所述黑匣子单元包括GPS信号接收机、落水监测模块、超声波发射模块、主单片机和电池；所述GPS信号接收机用于记录飞机落水前的地理位置信息，并把时间和主单片机的时间同步；所述落水监测模块用于监测飞机落水信号，并把落水信号发送给主单片机，主单片机将落水信号发送给超声波发射模块；所述超声波发射模块将接收到的落水信号进行解析处理，然后将解析处理后的数据送入输出口等待超声波载波发射；所述搜救单元包括超声波接收模块、信号解调模块、数据采集模块、谐振调节、分处理器、数据处理输出、人机交互窗口、线性电源；所述超声波接收模块接收到超声波载波发射过来的脉冲信号后，将脉冲信号转换为电压，通过谐振回路送入信号解调模块；所述信号解调模块用于将电压转换成数字信号发送给数据采集模块，数据采集模块将采集到的数据信息发送给接收单片机，接收单片机将接收到的信息转换成数字信号后发送给数据输出端，数据输出端将数字信号发送给人机交互界面，人机交互界面根据收到的信息识别出黑匣子落水时的地理位置信息及时间信息。2.根据权利要求1所述的一种基于GPS信息载波的落水飞机黑匣子搜救系统，其特征在于：所述超声波发射模块包括一连接主单片机CutOff引脚的电阻R14、一连接主单片机SendCtrl引脚的场效应管N1的栅极，电阻R14的另一端连接一三极管P1的基极，三极管P1的发射极连接一升压变压器T1的一输入端，三极管P1的集电极串联电阻R15后与升压变压器T1的另一输入端相连接，升压变压器的另一输入端还通过开关连接场效应管N1的漏极，场效应管N1的源极接地，场效应管N1的栅极连接一电阻R13后接地，升压变压器T1的两个输出端分别连接一电容C19和一电容C18，在电容C18的两端并联一压电陶瓷发射头U...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惟滨，
申请(专利权)人：王惟滨，
类型：新型
国别省市：山东,37