用于航空器或其它运载工具的遇险信标系统

摘要

本发明涉及一种意图被提供在航空器、船舶或其他运载工具上的通用遇险信标系统，包括：信标和相关安装部，其参与命令以取决于环境而提供自动信标或救生信标的功能。自动遇险信标系统包括：安装部(1)，其被提供为诸如刚性地附着到航空器的结构；以及信标(2)，其被提供为诸如可移动地安装在所述安装部(1)上，所述安装部包括电子管理单元(10)，电子管理单元(10)配备有用于连接到数据总线和用于控制(121)航空器以便从所述总线接收数据以及以便激活信标(2)的第一装置(11)，和用于连接到信标(2)以便向其发送数据和激活命令的第二装置(12)，所述信标配备有用于存储所发送的数据的至少一个存储器模块和能够经由安装部(1)连接到在航空器外部的发送天线的无线电发送模块，所述安装部还包括连接到电子管理单元(10)、用于检测异常事件的至少一个装置，其目的在于激活所述信标。

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动遇险信标系统，特别提供其以装备诸如但不限于飞机、滑翔机、超轻型动力飞行器、直升机、旋翼飞机、飞船和其它机载机器的航空器。该自动遇险信标系统也可以装备任何其它类型的运载工具，例如，船舶或地面运载工具。

背景技术

根据现有技术已知信标被设计用来装备机载机器或其它运载工具。当航空器事故发生时，这些信标被自动激活，或者在被认为关键的情况下这些信标被手动激活，以便向远程救援装置通知遇险航空器的识别数据和地理位置。

国家规定固定了每个运载工具中必须携带的遇险信标的编号和位置。通常来说，航空器配备两个信标，即被称为自动和便携式救生信标的信标。当它们活动时，这些信标发送被设计为由形成例如COSPAS-SARSAT系统的一部分的卫星星座接收的无线电遇险信号。

自动信标是集成到航空器装备中并连接到航空器的外部发射天线的遇险信标。其通常固定到航空器的主结构上，例如在假平顶下方。其配备有各种功能模块，尤其是用于触发其激活并确保其识别。电子模块封闭在其壳体内，而集成冲击检测器被安装到后者上。其可由座舱飞行员的自愿行动的远程控制激活，或者在通过集成冲击检测器的猛烈冲击的情况下其被自动触发。

另一方面，救生信标是可移动的。其通常存放在航空器主舱中，并且机组人员易于获取。其被设计为在情形被认为关键的情况下由机组成员，或者在事故情况下甚至由幸存者带走和/或驱动。其配备有封闭在其壳体内用于触发其激活、确保其识别和其定位的功能模块。其还可以由对水的存在敏感的传感器触发。

发明内容

技术问题

航空器上几种类型的信标的安装和维护带来几个方面的缺点。一个缺点是操作者不得不管理几个基准，这增加了管理所需的时间以及复杂度，尤其是在维护和存储操作期间。存在的信标类型越多，信标制造期间的部件或者用于维护的备用部件的可用性需要更加有效的装置。对人员的培训也更加繁重。航空器中各种类型的信标的存在因此是使用成本增加的源头。

另一个缺点来自信标安装及其在操作条件下的维护固有的约束，这需要规则地访问信标并将其移除以进行检查和/或设置的更新。这些操作涉及对其到航空电子系统以及到天线的电连接的介入，与航空器的整体接口(例如，电缆连接和电源)有赖于此。另外，以规则时间间隔来重复这些操作以便进行强制的安全验证。存在在检查之后与航空器的航空电子系统以及与其它装备(例如，外部天线)的不正确重新连接，或者连接构件的劣化的有限风险。这种风险需要被完全消除或至少是大大减少。

另一个问题来自于以下事实：每个信标必须是可识别的，并且必须允许其所源自的航空器被识别，即使其远离该航空器(不管其是自动信标还是救生信标)。当前，设置过程是在工厂或车间针对每个信标执行的，并且当航空器更换操作者(或者其它数据将要插入信标)时必须重新进行设置过程，从而导致时间损失以及到航空器的航空电子系统和到诸如天线的其它装备的连接的可靠性的新风险。

技术解决方案

本发明的目标是：通过提供允许救生信标以可逆的方式变换成自动遇险信标的装置来提供对上述问题的解决方案。为此，发明人设计了信标的模型以及相关联的基座单元，它们协作以便根据情况提供自动信标功能或者救生信标的功能。基座单元被设计为固定到航空器的结构，而信标将被可拆卸地安装在基座单元上，以便形成自动信标系统。因此根据本发明的自动信标系统可以一般性地作为“遇险信标”。与其基座单元相关联的信标将被标注为“自动遇险信标系统”。

因此，操作者现在只需要管理信标的一个模型，这解决了存储、维护和部件可用性的问题领域，并且也简化了相关人员的培训。

因此，根据本发明的自动遇险信标系统包括可移动信标和固定基座单元，当可移动信标置于所述基座单元上时，可移动信标结合所述基座单元提供自动信标的所有功能；并且当可移动信标与基座单元分离时，可移动信标提供救生信标的所有功能。这种通用性是借助于特殊的基座单元而获得的，在该基座单元中，自动系统和其它装备的所有主要功能是局部化的，这一事实允许与航空器的整体接口(诸如，例如电缆连接和电源)在这里是集中式的。

由于主要功能转移到了基座单元上，因此，便利了系统的安装和操作条件下的维护。一旦基座单元已经固定到航空器的主结构上，操作者可以根据需要经常以单个动作、简单并且在不需要工具的情况下安装和撤回可移动信标。他或她不必拆除固定到航空器的基座单元。提供与航空器的航空电子系统和其它装备的接口的连接器保持连接，这大大减少了劣化或连接不良的问题。

因此，本发明的主题是设计用于装备航空器、船舶和其它运载工具的自动遇险信标系统，所述系统包括：

-基座单元，其被设计为刚性地固定到所述航空器的结构，以及

-信标，其被设计为可拆卸地安装在该基座单元上，

所述基座单元包括具有下列各项的电子管理单元：至所述航空器的数据和控制总线以用于从该总线接收数据连同用于激活信标的命令的第一连接装置；以及至所述信标用于向其发送数据和激活命令的第二连接装置，所述信标配备有用于存储所发送的数据的至少一个存储器模块以及被设计为经由所述基座单元连接到所述航空器的外部发送天线的一个无线电发送模块。

由于这种配置，可移动信标及其相关联的基座单元形成自动遇险信标系统，当信标安装在基座单元上时，信标结合基座单元提供自动遇险信标的功能。然而，如果其没有置于作为本发明的主题的基座单元上，则其被设计为用作救生信标并且在事故情况下扮演该角色。当其安装在基座单元中时，该信标连接到基座单元所包括的电子管理单元，并且在相反的情况下，其构成自主救生信标。

此外，在信标故障的情况下，通过兼容救生信标的容易且快速的更换现在变得可能，并且在仅当航空器配备有自动信标航空器飞行才能被授权的情况下，快速更换的可能性避免了本身成本高昂的地面延误。

根据本发明的另一个特征，基座单元附加地包括用于检测异常事件的至少一个装置，其连接到电子管理单元目的在于所述信标的激活。

因此，以原创的方式，基座单元集中了通常存在于自动信标的所有功能，尤其是用于连接到电力供给以及航空器的相应总线的元件。

因此，基座单元包括用于检测异常事件的至少一个装置，通常是至少一个冲击检测器。以补充的方式，基座单元包含允许异常事件检测的管理的电子管理单元，其目的在于：如果检测到异常事件，则激活自动信标系统。电子管理单元配备有：至所述航空器的数据和控制总线以用于从该总线接收数据连同用于激活可移动信标的命令的第一连接装置；以及至可移动信标用于向其发送数据和激活命令的第二连接装置。

尤其是信标本身配备有存储器模块，该存储器模块用于存储经由基座单元从航空器的数据总线向其发送的数据。其还包括：设计用于经由基座单元连接到航空器的外部发送天线以用于向卫星发送遇险信息的无线电发送模块。在与航空器的外部天线的连接出现故障的情况下，信标的内部天线自动接手以便确保所述遇险信息的发送。

可移动信标到基座单元的连接允许与飞行和航空器装备的操作有关的重要数据连同与航空器的地理位置有关的数据向该信标的存储器的转移。该数据存储在存储器模块中，并允许信标的激活。所述激活允许遇险信号生成，并且然后被发送到卫星星座。该遇险信号尤其包括其被发送时刻的航空器的地理坐标。因此，当航空器涉及严重到足以导致其疏散的事故或事件时，给出警报。应该指出的是，由于本发明，也可能在航空器处于关键情况(例如，在事故发生前的时间段中)时生成警报。

航空器位置的地理坐标经由航空器的数据总线或者可替代地经由自动信标系统传送，航空器和信标系统分别配备有地理定位系统，例如GPS(全球定位系统的缩写)类型的地理定位系统。优选地，全球定位系统集成到信标中。作为变型，全球定位系统也集成到基座单元中。

根据按照本发明的信标系统的优选特征，包括在基座单元中的电子管理单元包括：激活模块、数据通信模块和电力供给模块。该模块将有利地符合与航空器内部的总线和供电系统有关的标准以及航空学中使用的协议。其将优选地符合由AEEC(航空电子工程委员会)定义的以ARINC 429协议的名称所公知的标准。

有利地，在根据本发明的信标系统中，装备基座单元的用于检测异常事件的该装置或每个装置包括冲击检测器，该检测器连接到基座单元所包括的电子管理单元的激活模块。

根据按照本发明的信标系统的一个优选实施例，冲击检测器是可定向的加速型接触传感器。这种类型的检测器在所讨论的领域中是已知的，从而本领域的技术人员将能够选择最合适的模型。

根据按照本发明的信标系统的另一个特征，基座单元包含连接到激活模块的电-声换能器。该设备允许信标系统在其处于对射频不透明的环境中时被定位，以便甚至在水下检测到其。

根据本发明的又一个特别有利的特征，信标包括其特有的识别装置，并且基座单元包括其特有的识别装置。因此，可以单独识别自动信标系统的每个部件，不管这些部件彼此关联还是彼此远离。例如，识别装置是RFID(射频识别的缩写)芯片。信标和基座单元的识别装置携带标识符码或识别数据，其中，标识符可以是相同或不同的，但在任何情况下都是已知并列出的。

另外，根据本发明的另一个特征，信标还包括识别装置，其使得信标的识别装置能够以无线的方式读取，并且当后者安装在基座单元上时，作为第一优先级读取该基座单元的识别装置。

该模块有利地是RFID模块，其设计用于识别装置(例如RFID芯片)的非接触式读取。其可以插入装备信标的芯片附近，并可以允许信标的RFID芯片的非接触式读取。当该信标安装在基座单元上时，其还可以执行后者的RFID芯片的读取。在后一种情况下，写入基座单元的RFID芯片的识别数据(其由信标的RFID模块作为第一优先级读取)被认为是一般自动信标的识别数据。由于该识别数据是由基座单元携带的，因此其将可由另一个信标的RFID模块在没有任何工具的情况下读取(例如，在更换之后)。不需要航空器上信标数据的新的设置，这极大地简化了维护。根据本发明的另一个特征，基座单元由电力的外部源提供电力，电力的外部源可以是航空器的电源中的一个。

可替代地，根据本发明的另一个特征，基座单元具有以电池的形式集成到基座单元中的电力源。

根据本发明的另一个特征，基座单元配备有电连接电子管理单元的水压检测器，其目的在于：如果检测到水压(浸没)，则发送遇险信号。

根据本发明的另一个特征，基座单元并入以名称“水声信标”(pinger)所知的那些类型的电-声换能器。该电-声换能器由信标的电力源供电，或者潜在地由基座单元的电力源供电，如果这样的电源存在于基座单元中的话。该电-声换能器将由基座单元包括的电子管理单元激活。

根据本发明的另一个特征，信标配备有用于手动触发遇险信号的装置。

因此，在已经从信标的基座单元提取以后，该信标可用作便携式救生信标。

因此，本发明包括便利用户对基准的管理，并且允许在维护中获得时间、信标的交换非常迅速的单个信标系统。由于仅在基座单元进行连接，因此安装容易。另外，总质量非常小并且占据的体积减少，信标和基座单元组件非常平坦并且很容易置于航空器之内。

附图说明

当阅读通过非限制性示例参考附图呈现的一个优选实施例的描述时，本发明的其它优点、目标和特征将变得显而易见，在这些附图中：

图1是根据本发明的自动遇险信标系统的原理功能图。

如用户所见，图2a和2b是形成根据本发明的自动遇险信标系统的单独救生信标的示意图(图2a)和置于基座单元上的相同信标(图2b)的示意图。

具体实施方式

如图所示，根据本发明的自动遇险信标系统设计为装备运载工具，运载工具可以是但不限于航空器。其包括：设计为固定到航空器的结构120的基座单元1，以及设计为以可移动的方式与基座单元1接合并因此结合该基座单元1来执行自动遇险信标功能的信标2。从基座单元1分离，信标2用作救生信标。

基座单元1包括保护性的壳体100，其具有用于接收信标2的开放容纳部。

基座单元1配备有由连接装置连接到航空器的数据和控制总线121的电子管理单元10。该连接装置有利地包括还提供防止闪电、与移动电话或其它设备相关联的干扰的合适的保护的接口模块11，并且提供与总线121的物理接口，并且更一般地，与航空器的航空电子系统和其它装备(例如，天线)的物理接口，以便访问某些数据。其还设计用于：当其在航空器中时，保护信标系统免受由自动信标系统的环境引起的所有的电干扰。其符合尤其是与保护水平有关的现行标准。

当信标2安装到基座单元1中时，电子管理单元10也经由基座单元1的第二连接装置12连接到信标2包括的连接装置20。这两个连接装置12和20分别包括提供合适保护的接口模块。

电子管理单元10包括：提供与数据总线121的接口的ARINC 429类型的数据通信模块13。其还包括电力供给模块和激活模块15。电子管理单元10的上述模块连接到接口模块11和12，分别提供基座单元1与航空器的航空电子系统和其它装备(诸如天线)以及与信标2之间的通信。

安装到基座单元1的壳体100上的冲击检测器16电连接到激活模块15。其优选地包括：刚性固定到基座单元1的保护性壳体100的可定向的加速型接触传感器。以这种方式，该可定向的加速型接触传感器承受发送到航空器结构的各种加速度。水压传感器连同电-声换能器可以连接到该激活模块，从而使得在水下可检测到的信号能够被发送。

基座单元1的电力供给模块14设计为：提供基座单元1所需的功率，并潜在地管理配备信标2的电力源的再充电。该电源的再充电是使用由航空器的电力供给提供的电力来执行的。电力供给模块14也可以管理基座单元1可以包括的电力源的再充电。

基座单元1的激活模块15设计为：激活信标2，以便使后者在异常情形的情况下发送将由卫星星座接收并随后发送到地面站的遇险信号。遇险信号还可以生成并发送到地面，或者存储在存储器模块22中，以便之后使用。当检测到冲击时，可以触发激活，或者通过由飞行员远程控制的手动命令或者通过确定情形需要激活的另一个已知系统来触发激活。

信标2包括布置在微控制器周围的功率块30和控制及处理单元21。用于信标2的接口及保护模块20连接到该控制及处理单元21。还连接到该控制及处理单元21的是存储器模块22、RFID识别模块23、设计为指示航空器或信标的地理坐标的全球定位模块24、人机接口25、以及无线电发送模块26。

例如，存储器模块22具有非易失性类型。在该存储器模块22中存储与飞行的各个有用参数有关(尤其是与损坏和事故的分析及理解有关)的值。在该存储器模块22中，还以规则的时间间隔或连续地存储航空器的地理位置。由基座单元1包括的电子管理单元10从航空器的总线121接收的这些数据值被发送到可移动信标2，并且更具体地说，经由接口和保护模块12和20被发送到控制及处理单元21。随后，将这些数据值存储在存储器模块22中。存储器模块22周期性地对该数据进行保存和归档，以便编译数据的时间历史。

RFID识别模块23允许包含在RFID芯片17和27中的信息被读取。RFID芯片17集成到基座单元1中，并包含基座单元1特有的识别码。RFID芯片27集成到信标2中，并包含信标2的识别码。芯片RFID 17和27在维护操作期间是可重写的。

当信标2连接到基座单元1时，RFID识别模块23读取包含在基座单元1的RFID芯片17中的信息。当信标2和基座单元1分开时，RFID识别模块23读取包含在信标2包括的RFID芯片27中的信息。

当信标2安装在基座单元上，与航空器的地理坐标有关的数据从航空器的数据总线121读取，并且全球定位模块24由控制及处理单元21禁用。信标2从基座单元1的分离导致全球定位模块24由控制及处理单元21重新激活。

全球定位模块24可以具有任何已知类型。其连接到信标2的内部天线24a(GNSS(全球导航卫星系统的缩写)类型的天线)。该模块24设计为：使用其从合适的卫星星座接收的信号来确定航空器或信标的地理坐标。这些坐标由存储器模块22中的控制及处理单元21周期性地存储。

人机接口25由显示器以及包括若干按键的键盘组成。除其它事项外，显示器允许显示位置信息以及卫星系统和地面对警报的确认。这种信息的返回经由全球定位模块24执行，识别的显示允许在没有特定工具的情况下对信标2的标识符码进行验证。

无线电发送模块26在分配给COSPAS-SARSAT的频率上发送遇险信号，这些信号能够明显地包含航空器的地理坐标，并且潜在地包含基座单元和/或信标的识别码，它们分别被写入RFID芯片17和27中。该发送模块26通过电连接与信标2的UHF和VHF天线26d相关联。当信标2安装在所述基座单元1中时，发送模块26还通过基座单元1连接到航空器的外部UHF和VHF天线122。

无线电发送模块26包括VHF和UHF发送模块26a、26b，它们置于航空器的信标2和122的VHF/UHF天线26d的控制及管理模块26c的控制之下。

信标2的功率块30是电力供给块，其包括一个或多个电气电池30a以及记录来自电池的功耗需求的电气存储器板30b。电池30a可以具有不可再充电或可替代地可再充电类型。信标2配备有光指示器(如闪光器)连同反射器区域。

信标2有利地配备有水检测器，其知道本身电连接到控制及处理单元(21)以便确保在遇水情况下遇险信号的自动触发，不管其安装在基座单元1上还是与该基座单元分离。

图2a示出了救生信标类型的遇险信标2，而图2b示出了包括信标2以及其基座单元1的自动遇险信标系统，诸如之前所描述的。如在图2a和2b中可以看出的，信标2在这两种情况下是相同的。

被称为救生信标的第一信标2将置于航空器的主舱中，或者固定于被动支架，或者滑入保护盖并存储在行李仓中，被动支架唯一的功能是将第一信标2保持在适当位置以避免撞击结构或邻近的对象。根据事故情况下适用的过程，只要没有人激活信标或者直到检测到水的存在为止，信标就是不活跃的。

另一方面，被称为自动信标的第二信标2将仅固定(以可移动的方式)到基座单元1上，基座单元1其自身固定(以永久的方式)到航空器的结构。然后，基座单元1和信标2的RFID识别芯片17和27被彼此靠近地定位，从而RFID识别模块23作为第一优先级读取RFID芯片17的内容，换句话说，基座单元1的识别码。基座单元1和信标2的各个接口及保护模块12和20相连接并跨系统操作所必须的数据进行传输。

一旦从基座单元1移除，信标2就用作紧急救生信标，并且能够手动激活以便触发被设计为由卫星星座接收的遇险信号，该遇险信号尤其包含与信标的地理坐标和信标的识别码有关的数据。为此，信标包括用于手动触发遇险信号的装置，这些装置包括人机接口25的键盘的专用按键、该人机接口25以及控制及处理单元21。每当其检测到专用按键被推动以触发遇险信号，控制及处理单元21激活无线电发送模块26以便发送遇险信号并读取存储器模块22中与信标的地理坐标有关的数据，并且通过RFID识别模块23读取包含在RFID芯片27中的信标的识别码。该信息通过遇险信号发送到卫星星座。

最后，应该注意的是：本发明主题的应用领域不仅仅局限于航空器。相反，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明主题可以装备任何类型的机载、陆地或海上运载工具。

不言自明的是：在不偏离如所附权利要求定义的本专利的范围的前提下，本发明可以经历任意发展并接收来自本领域的技术等价物的任意变型。