[实用新型]一种基于圆型基阵的拖曳式黑匣子探测系统

说明书

本实用新型公开了一种基于圆型基阵的拖曳式黑匣子探测系统，包括水下拖体、拖缆、采集控制单元和数据处理单元，水下拖体上安装有多元圆型基阵换能器、电子罗盘、姿态仪、压力传感器、高度计和网络传输模块，多元圆型基阵换能器接收黑匣子声信标的声脉冲信号并输出给采集控制单元，电子罗盘、姿态仪、压力传感器和高度计分别采集水下拖体的方位角、横倾纵倾、入水深度和离地高度信号并输出给采集控制单元，采集控制单元将数据转发至数据处理单元，数据处理单元处理数据得到黑匣子声信标相对于水下拖体的位置。本实用新型能够在深水拖曳条件下对3km范围内的黑匣子声信标进行探测并快速定位，工作效率高、探测距离远。

技术领域

本实用新型涉及失事飞机黑匣子信号的水下搜寻技术，特别是涉及一种基于圆型基阵的拖曳式黑匣子探测系统。

背景技术

“黑匣子”(Black Box)作为飞行记录仪的俗称，已成为现代航空器的标配电子设备之一。对于海上空难突发事件，快速而有效地实现对黑匣子的探测、定位和打捞，有助于及时分析飞机失事原因，从而正确做出事故调查结论。空难事故发生后，黑匣子在水中的探测和定位，主要是搜寻黑匣子上声信标发出的超声波信号。

目前，我国在进行水上空难事故黑匣子声信标的搜寻工作时，使用的都是进口的手持式探测设备，量程小、精度差，往往需要大量的测量时间并进行繁琐的分析和计算才能得到目标的大致位置，搜寻效率极低。而国际上已成熟应用的拖曳式搜寻仪和浮标式定位仪，不但覆盖范围广、工作水深大，可以对大面积海域进行地毯式搜索，而且搜索速度快、定位精度高，可以实现黑匣子的快速定位和打捞。而我国在水下黑匣子搜寻与定位领域还存在明显的不足，急需加强深远海搜救配套设备，特别是黑匣子深水条件下搜寻设备的研发和建设。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于圆型基阵的拖曳式黑匣子探测系统，该系统能够在深水拖曳条件下对3km范围内的黑匣子声信标进行探测并快速定位，具有工作效率高、探测距离远、使用灵活方便等特点。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于圆型基阵的拖曳式黑匣子探测系统，包括水下拖体、拖缆、采集控制单元和数据处理单元，所述水下拖体与所述采集控制单元通过所述拖缆连接，所述采集控制单元与所述数据处理单元通过网线连接，所述水下拖体包括壳体及安装其内部的多元圆型基阵换能器、电子罗盘、姿态仪、压力传感器、高度计和网络传输模块，所述多元圆型基阵换能器接收黑匣子声信标的声脉冲信号并转换为电信号通过所述拖缆输出给所述采集控制单元，所述电子罗盘、所述姿态仪、所述压力传感器和所述高度计分别采集所述水下拖体的方位角、横倾纵倾、入水深度和离地高度信号并顺次通过所述网络传输模块和所述拖缆输出给所述采集控制单元，所述采集控制单元通过所述拖缆发送工作参数控制所述水下拖体工作并将接收到的数据转发至所述数据处理单元，所述数据处理单元处理数据得到黑匣子声信标相对于所述水下拖体的位置。

所述多元圆型基阵换能器采用64元复合棒圆型布阵，相邻两个单元相距半波长，接收频率范围为20～50kHz。

所述采集控制单元包括超低噪声电源、模拟信号处理模块和数字信号处理模块，所述模拟信号处理模块的输入端通过所述拖缆与所述多元圆型基阵换能器和所述网络传输模块相连，所述模拟信号处理模块的输出端与所述数字信号处理模块的输入端相连，所述数字信号处理模块的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，所述超低噪声电源用于为所述模拟信号处理模块和所述数字信号处理模块供电。

所述模拟信号处理模块包括依次连接的差分阻抗匹配模块、无源带通滤波器、仪表运算放大器、模拟带通滤波器、压控增益放大器、模拟乘法器、低通滤波器和多通道模数转换器，在所述压控增益放大器上连接有增益控制器，在所述模拟乘法器上连接有混频控制器，所述差分阻抗匹配模块通过所述拖缆与所述多元圆型基阵换能器和所述网络传输模块相连。