一种航空器应急搜寻装置、系统及方法制造方法及图纸

本申请属于航空安全保障技术领域，具体涉及一种航空器应急搜寻装置、系统及方法；搜寻装置包括一无人机群，每台无人机包括：用于实时获取目标信号并进行处理的ELT信号监测机；用于自身定位的定位模块；用于为目标信号打时间标签的时钟模块；机载通信模块；以及机载信息处理模块，用于计算出监测目标的精确位置信息，并同步给其他无人机，以及能够对监测目标进行最终定位，并将得到的相关信息对外发送。本申请的航空器应急搜寻装置、系统及方法中，利用无人机群搭载ELT信号监测机，结合本地自主化和灵活移动的优点，可有效进行局部区域搜寻，弥补了目前搜救系统存在的问题，提高复杂环境下的航空应急信号获取能力及时效性。环境下的航空应急信号获取能力及时效性。环境下的航空应急信号获取能力及时效性。

【技术实现步骤摘要】
一种航空器应急搜寻装置、系统及方法


[0001]本申请属于航空安全保障
，具体涉及一种航空器应急搜寻装置、系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，国际和国内多次发生航空器遇险失事均无法进行有效定位和快速救援，对人员和财产造成重大损失。因此，航空器遇险失事后，如何对事故地点进行快速及精确定位，提高救援效率，是航空工业需要解决的重大课题。
[0003]航空器应急示位标(Emergency Locator Transmitter，以下简称ELT) 能够在航空器遇险时发射求救信号为搜寻和救援定位提供重要的线索，是航空器遇险阶段的重要设备。目前对ELT告警信号的传输主要是靠全球卫星搜救系统(COSPAS
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SARSAT)来完成。该系统由美国、苏联、法国和加拿大四国联合开发，旨在利用卫星提供全球搜索和救援服务，服务对象包括航空器、船舶以及个人。COSPAS
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SARSAT系统由卫星空间段、遇险示位标和地面处理三大部分组成。当遇险时，应急定位设备可以通过人工或者自动触发的方式(如速递/加速度失常、重击、进水等) 向外发射406MHz信号，每次发送随机间隔为47.5s到52.5s。信号会携带航空器身份、状态等信息经卫星接收并转发，再由遍布全球的本地用户终端(LUT)接收、计算遇险航空器位置并把信息发送给搜救任务控制中心(MCC)，后经互联网络通知遇险地区的相关搜救协调中心(RCC) 进行搜救。其中，406MHz信号具备112bits或144bits两种不同长度的信号，短编码不携带位置信息，长编码携带位置信息。
[0004]但是，406MHz应急信号基于COSPAS
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SARSAT系统，数据流转节点多，运行流程及信息路径较长，导致实时性较差。同时， COSPAS
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SARSAT低轨卫星数量有限使得卫星星座存在覆盖盲区，可能接收不到盲区的遇险航空器ELT告警信息，或者卫星接收到ELT告警信息不能及时传递给地面LUT。如果航空器遇险位置处于山地、森林等环境，通讯环境复杂，由于卫星距离地面较远也会影响ELT告警信息传输导致信号无法有效探测。
[0005]目前，在抢险救灾、地形勘测、侦察监视等领域虽然已经广泛运用到无人机目标定位技术，但是，现有无人机目标定位技术由于存在如下问题，导致其仍然无法满足上述遇险航空器的定位以及应急救援要求：
[0006]1)现有无人机主流的目标定位方法主要包括有源定位和无源定位，有源定位主要以基于姿态测量/测光测距定位模型为主，需要装备光电侦察设备来完成目标跟踪、激光测距功能，成本较高；无源定位通过摄像机采集目标图像，利用图像处理算法来获取目标位置，从而实现目标定位，该方法精度较高，但实时性差，需要事先建立图像库，且环境条件对于此类方法来说非常关键。在实际使用中，对于实时性有较高要求的遇险航空器高精度定位以及应急救援场景，目前的无人机目标定位方法适用性不高；
[0007]2)目前典型的无人机自主定位目标必须在视距情况下才能实现，在遇险航空器位置不确定的情况下无法精确定位目标。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本申请提供了一种航空器应急搜寻装置、系统及方法。
[0009]第一方面，本申请公开了一种航空器应急搜寻装置，包括至少一个无人机群，每个所述无人机群由至少四台无人机相互组网构成，其中，每台所述无人机包括：
[0010]ELT信号监测机，用于实时获取目标信号，并对目标信号进行处理后至少得到监测目标的身份信息，其中，所述目标信号为406MHz信号；
[0011]定位模块，用于无人机的自身定位；
[0012]时钟模块，用于为实时获取到的所述目标信号打上时间标签；
[0013]机载通信模块，用于与同组群中的其他无人机进行组网，以及与地面信息处理中心进行实时通信；
[0014]机载信息处理模块，在同组群的至少四台无人机中，设定其中一台无人机的所述机载信息处理模块作为中心节点，其中：
[0015]作为中心节点的所述机载信息处理模块，用于结合同组群中其他无人机传输的针对同一监测目标且具有时间标签的目标信号，通过多点定位原理实时计算出监测目标的精确位置信息，并将所述精确位置信息实时传输给同组群中其他无人机以及所述地面信息处理中心，以及用于按照所述精确位置信息控制当前无人机进行飞行，在最终到达所述监测目标位置时，对所述监测目标进行最终定位，并将最终定位信息发送至所述地面信息处理中心；
[0016]未作为中心节点的所述机载信息处理模块，用于根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的精确位置信息控制当前无人机进行同步飞行。
[0017]根据本申请的至少一个实施方式，所述ELT信号监测机对目标信号进行处理后，若目标信号中带有位置协议，则得到监测目标的第一初步位置信息，若目标信号中未带有位置协议，则得到监测目标的第一方位区域信息；
[0018]则作为中心节点所述机载信息处理模块在计算出监测目标的精确位置信息之前，还用于：
[0019]按照所述第一初步位置信息或第一方位区域信息控制当前无人机进行飞行，同时将所述第一初步位置信息或第一方位区域信息同步传输给同组群中其他无人机；以及
[0020]在当前无人机飞行至与所述第一初步位置信息或第一方位区域信息确定的位置或区域具有预定距离时，再进行精确位置信息的计算以及按照计算出的精确位置信息进行飞行；
[0021]相应的，未作为中心节点的所述机载信息处理模块则用于：
[0022]先后根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的第一初步位置信息或第一方位区域信息，以及精确位置信息控制当前无人机进行飞行。
[0023]根据本申请的至少一个实施方式，所述机载通信模块与地面信息处理中心的通信信息中，包括所述地面信息处理中心传输来的，对监测到的目标信号进行处理后得到的所述监测目标的身份信息以及第二初步位置信息或第二方位区域信息；
[0024]则作为中心节点所述机载信息处理模块在计算出监测目标的精确位置信息之前，还用于：
[0025]当所述地面信息处理中心传输来的信息为第二初步位置信息时，用所述第二初步位置信息替换所述第一初步位置信息；以及
[0026]当所述地面信息处理中心传输来的信息为第二方位区域信息时，继续使用所述第一方位区域信息控制当前无人机进行飞行；
[0027]相应的，未作为中心节点的所述机载信息处理模块则用于：
[0028]先后根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的第二初步位置信息或第一方位区域信息，以及精确位置信息控制当前无人机进行飞行。
[0029]根据本申请的至少一个实施方式，作为中心节点所述机载信息处理模块还用于：
[0030]将同组群中所有无人机实时获取到的具有时间标签的目标信号以及与时间标签相对应的各无人机的位置信息，通过所述机载通信模块发送至地面信息处理中心；以及<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空器应急搜寻装置，其特征在于，包括至少一个无人机群，每个所述无人机群由至少四台无人机相互组网构成，其中，每台所述无人机包括：ELT信号监测机，用于实时获取目标信号，并对目标信号进行处理后至少得到监测目标的身份信息，其中，所述目标信号为406MHz信号；定位模块，用于无人机的自身定位；时钟模块，用于为实时获取到的所述目标信号打上时间标签；机载通信模块，用于与同组群中的其他无人机进行组网，以及与地面信息处理中心进行实时通信；机载信息处理模块，在同组群的至少四台无人机中，设定其中一台无人机的所述机载信息处理模块作为中心节点，其中：作为中心节点的所述机载信息处理模块，用于结合同组群中其他无人机传输的针对同一监测目标且具有时间标签的目标信号，通过多点定位原理实时计算出监测目标的精确位置信息，并将所述精确位置信息实时传输给同组群中其他无人机以及所述地面信息处理中心，以及用于按照所述精确位置信息控制当前无人机进行飞行，在最终到达所述监测目标位置时，对所述监测目标进行最终定位，并将最终定位信息发送至所述地面信息处理中心；未作为中心节点的所述机载信息处理模块，用于根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的精确位置信息控制当前无人机进行同步飞行。2.根据权利要求1所述的航空器应急搜寻装置，其特征在于，所述ELT信号监测机对目标信号进行处理后，若目标信号中带有位置协议，则得到监测目标的第一初步位置信息，若目标信号中未带有位置协议，则得到监测目标的第一方位区域信息；则作为中心节点所述机载信息处理模块在计算出监测目标的精确位置信息之前，还用于：按照所述第一初步位置信息或第一方位区域信息控制当前无人机进行飞行，同时将所述第一初步位置信息或第一方位区域信息同步传输给同组群中其他无人机；以及在当前无人机飞行至与所述第一初步位置信息或第一方位区域信息确定的位置或区域具有预定距离时，再进行精确位置信息的计算以及按照计算出的精确位置信息进行飞行；相应的，未作为中心节点的所述机载信息处理模块则用于：先后根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的第一初步位置信息或第一方位区域信息，以及精确位置信息控制当前无人机进行飞行。3.根据权利要求2所述的航空器应急搜寻装置，其特征在于，所述机载通信模块与地面信息处理中心的通信信息中，包括所述地面信息处理中心传输来的，对监测到的目标信号进行处理后得到的所述监测目标的身份信息以及第二初步位置信息或第二方位区域信息；则作为中心节点所述机载信息处理模块在计算出监测目标的精确位置信息之前，还用于：当所述地面信息处理中心传输来的信息为第二初步位置信息时，用所述第二初步位置信息替换所述第一初步位置信息；以及当所述地面信息处理中心传输来的信息为第二方位区域信息时，继续使用所述第一方位区域信息控制当前无人机进行飞行；
相应的，未作为中心节点的所述机载信息处理模块则用于：先后根据作为中心节点的所述机载信息处理模块传输的第二初步位置信息或第一方位区域信息，以及精确位置信息控制当前无人机进行飞行。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的航空器应急搜寻装置，其特征在于，作为中心节点所述机载信息处理模块还用于：将同组群中所有无人机实时获取到的具有时间标签的目标信号以及与时间标签相对应的各无人机的位置信息，通过所述机载通信模块发送至地面信息处理中心；以及通过所述机载通信模块接收来自所述地面信息处理中心的针对监测目标精确位置进行修正的修正后位置信息；以及若接收到所述修正后位置信息，则将所述修正后位置信息用于替换自身计算的所述精确位置信息，以控制同组群中各无人机进行飞行。5.根据权利要求4所述的航空器应急搜寻装置，其特征在于，每台所述无人机还包括拍摄装置和存储模块，则至少作为中心节点的所述机载信息处理模块还用于：在当前无人机按照精确位置信息飞行至靠近所述监测目标，且对其进行目标定位后，控制当前无人机上的所述拍摄装置对所述监测目标进行图像和/或视频拍照；以及在当前无人机能够通过所述机载通信模块与地面信息处理中心进行通信时，将所述图像和/或视频信息传输至地面信息处理中心；或在当前无人机无法通过所述机载通信模块与地面信息处理中心进行通信时，将所述ELT信号监测机获取的相关信息、用于进行多点定位的相关信息、最终定位信息以及拍摄装置拍摄的图像和/或视频信息存储至所述存储模块，直到恢复通信时再将存储的各种信息传输至地面信息处理中心。6.一种航空器应急搜寻系统，其特征在于，包括：至少一个如权利要求1
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5中任一项所述的航空器应急搜寻装置；ELT信号地面监测站，用于实时获取所述目标信号，其中，所述目标信号来自监测目标的航空器应急示位标或全球卫星搜救系统，所述ELT信号地面监测站能够对来自航空器应急示位标的目标信号进行处理，以得到监测目标的身份信息，以及当目标信号中带有位置协议时还得到监测目标的第二初步位置信息，当目标信号中未带有位置协议时还得到监测目标的第二方位区域信息；地面通信模块和地面信息处理中心，所述地面信息处理中心用于将所述ELT信号地面监测站获取的来自全球卫星搜救系统的目标信号进行处理，以至少得到监测目标的身份信息以及所述第二初步位置信息或第二方位区域信息，以及用于将所述监测目标的身份信息以及第二初步位置信息或第二方位区域信息通过所述地面通信模块传输至对应的所述航空器应急搜寻装置，以及用于通过所述地面通信模块接收来自对应的所述航空器应急搜寻装置发送的信息。7.根据权利要求6所述的航空器应急搜寻系统，其特征在于，当通过所述地面通信模块接收来自所述航空器应急搜寻装置发送的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红莉，何东林，刘翱，何龙，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：