一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法与流程

本发明涉及公共安全领域，尤其涉及一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法。具体为基于包括北斗卫星导航系统的双向通讯功能，实现飞机、船舶、车辆、个人、固定设施需要对定位、时间及其他关键状态信息数据进行记录、保存的黑匣子系统及实现方法。

背景技术：

飞机黑匣子学名叫“飞行记录器”，用于记录飞行时间、速度、高度、飞机舵面偏度、发动机转速等数据，以及机上空勤人员的对话、机上与地面的通话与机舱里的各种声音的各种话音记录。另外，还有汽车黑匣子、船舶黑匣子等，是分别应用于汽车、船舶等的电子记录装置，同样是用于记录定位、时间、速度及其他关键状态信息。目前传统的黑匣子都绑定于飞机、船舶、车辆等载体，当遇到飞机/船舶/车辆等失踪、毁损等紧急事故时，如何寻找黑匣子以及恢复其中的记录数据都面临着挑战。

曾经有一些航空电子设备公司建议用实时卫星数据来取代黑匣子。但是，这一建议几乎没有得到支持。如今，马航客机的神秘失踪又重燃了支持不间断卫星数据的呼声，甚至还有人呼吁实行实时声音传输，或者是在驾驶舱安装“空中摄像头”。但这些技术尚未成熟且除了中国北斗卫星(CNSS)之外的运用成熟的美国的GPS等卫星导航系统均无双向通讯功能。为所有航班不间断地发送数据将会产生大量数据，同时也会导致难以对这些数据进行监测和分析的挑战。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法，本发明的目的在于克服传统黑匣子在事故发生后不易寻找的缺陷与不足，基于双向通讯导航系统的双向通讯导航特点实现其需要对定位、时间及其他关键状态信息数据进行记录、保存的实现方法和系统。

本发明提出的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统，包括对象载体数据平台、地面远程黑匣子系统，所述对象载体数据平台绑定于对象载体，依据触发条件记录和发送对象载体的状态数据，其包括数据采集模块、数据发送开关控制模块、数据发送模块，所述数据采集模块对对象载体的状态数据进行收集，所述数据发送开关控制模块与所述地面远程黑匣子系统相互通信，判断对象载体是否满足数据的发送触发条件并控制数据发送模块的工作状态，所述数据发送模块将状态数据加密发送至双向通讯导航系统，所述地面远程黑匣子系统包括黑匣子开启控制模块、数据接收模块，所述黑匣子开启控制模块对应一个或多个对象载体数据平台，对对象载体数据平台进行通讯控制管理，所述数据接收模块与双向通讯导航系统通讯，接收双向通讯导航系统返回的状态数据；其中，所述对象载体包括飞机、船舶、车辆、个人、固定设施，所述发送触发条件包括地面远程黑匣子系统的强制触发，当对象载体处于突发紧急状态下，黑匣子开启控制模块可触发数据发送开关控制模块实现状态数据的发送，有效避免突发紧急状态数据丢失损坏。

优选的，所述对象载体数据平台还包括数据采集开关控制模块、数据加密模块，所述数据采集开关控制模块判断对象载体满足数据的采集触发条件后，触发并控制数据采集模块的工作状态，依据对象载体的具体需求，所述数据采集开关控制模块可以持续处于开启状态，其采集触发条件包括人为触发和突发状况下数据采集开关控制模块自动触发；所述数据加密模块对数据发送模块发送的状态数据进行加密处理。

优选的，所述地面远程黑匣子系统还包括远程数据存储模块、应急响应模块、数据信息安全体系模块，所述远程数据存储模块对双向通讯导航系统所返回的状态数据进行存储，所述应急响应模块连接公共报警接援体系，对状态数据进行分析，判断对象载体是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联；所述数据信息安全体系模块为地面远程黑匣子系统对返回的状态数据进行解密、加密及信息安全保障。

优选的，所述双向通讯导航系统包括北斗卫星导航系统。

本发明提出的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子实现方法，包括如下步骤：

(一)数据采集触发：对象载体处于突发状态下数据采集开关控制模块自动触发，或者人为触发，控制数据采集模块开始工作，依据对象载体的具体需求，模块可以持续处于开启状态，突发状态下数据采集开关控制模块自动触发，数据采集模块开启数据的收集，实现状态数据的智能化收集、其人为触发可有效缓解飞行员对远程监听驾驶舱常规对话的抵触；

(二)数据采集：数据采集模块完成对象载体的定位、时间及其他状态信息的状态数据采集，同时将采集的数据存储在数据采集模块中；

(三)数据发送触发：数据发送开关控制模块判断对象载体是否满足开启发送数据的触发条件并控制数据发送模块的工作状态；

(四)数据发送：数据发送开关控制模块触发开启数据发送模块工作，数据加密模块将采集的状态数据进行加密并通过数据发送模块将数据加密发送至双向通讯导航系统；

(五)黑匣子开启控制模块控制地面远程黑匣子系统对当前选定对象载体数据平台的状态数据访问权限开启与否；

(六)基于双向通讯导航系统的双向通讯导航能力，地面远程黑匣子系统的数据接收模块接收双向通讯导航系统返回的状态数据；

(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行存储；

(八)应急响应模块对返回的状态数据或存储的状态数据进行实时分析，判断对象载体是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联；

(九)数据信息安全体系模块对状态数据数据加密、解密及信息安全保障。

优选的，所述步骤(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行分布式存储。航班不间断地发送数据将会产生大量数据而导致难以对数据的监测和分析，对返回的状态数据进行分布式存储将大量数据存储压力分布式处理、减少了状态数据监测分析开销。

优选的，所述方法可用于飞机、车辆、船舶、个人以及固定设施在紧急状态下，对状态数据实现的远程记录、监控、应急响应和该状态数据分析、处理、管理。其紧急状态包括而不限于船舶的颠簸、倾斜、主要设备故障或车辆的车祸、火灾、野外抛锚。其状态数据包括而不限于定位、时间、速度、路线、故障信息，所述固定设施包括核电站、水坝、军事设施、防灾减灾设施以及其他类推固定设施。

优选的，所述方法将黑匣子与相应对象载体之间的特定物理直接绑定关系，转化为远程分布式的、动态保密的黑匣子体系，黑匣子数据实时化分析。

优选的，所述方法还包括为北斗以外的其他双向通讯导航系统提供具有应用场景。

有益效果

本发明提出了一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法，对比与现有技术或者现有的技术偏见：

(一)可解决黑匣子与相应对象载体之间的特定物理直接绑定关系，转化为远程的、分布式的、动态的、保密的黑匣子体系，克服了传统黑匣子在绑定的载体对象发生失踪、损毁等事故时，黑匣子难以查找以及记录数据损坏、丢失等难题；

(二)实现了黑匣子数据分析的实时化、一体化与智能化，进一步扩展了黑匣子系统在应急、安全、救险等领域的应用；

附图说明

图1：本发明的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统示意图；

图2：本发明提出的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统模块框架图；

图3：本发明提出的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子实现方法流程图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

本实施例以用于飞机基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法为例进一步解说。

图1中：1、对象载体数据平台，2、地面远程黑匣子系统，3、双向通讯导航系统，4、公共报警接援体系。

结合图1、图2本实施例中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统，包括对象载体数据平台、地面远程黑匣子系统。

对象载体数据平台绑定于飞机，依据触发条件记录和发送飞机的状态数据。对象载体数据平台包括数据采集开关控制模块、数据采集模块、数据发送开关控制模块、数据发送模块、数据加密模块。当飞机处于突发紧急状态下，数据采集开关控制模块判断需状态数据采集，则自动触发或者人为触发开启数据采集模块工作。数据采集模块对飞行时间、速度、高度、飞机舵面偏度、发动机转速、对话、地勤通话等关键状态数据进行收集。数据发送开关控制模块人工触发启动数据发送模块工作，数据发送模块工作将收集的状态数据经数据加密模块加密发送至北斗卫星导航系统。

需要说明的是，依据飞机具体需求，所述数据采集开关控制模块可以持续处于开启状态。同时，数据发送开关控制模块与地面远程黑匣子系统相互通信，飞机处于突发紧急状态下，地面远程黑匣子系统可控制触发数据发送开关控制模块启动数据发送，有效避免突发紧急状态数据丢失损坏。

地面远程黑匣子系统包括黑匣子开启控制模块、数据接收模块，黑匣子开启控制模块对应一个或多个对象载体数据平台，对黑匣子进行通讯控制管理，数据接收模块与双向通讯导航系统通讯，接收双向通讯导航系统返回的状态数据。

需要说明的是，地面远程黑匣子系统还包括远程数据存储模块、应急响应模块、数据信息安全体系模块，远程数据存储模块对北斗卫星导航系统所返回的状态数据进行存储，应急响应模块连接公共报警接援体系，对状态数据进行分析，判断飞机是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联。数据信息安全体系模块为地面远程黑匣子系统对返回的状态数据进行解密、加密及信息安全保障。

结合图3，本实施中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子实现方法，包括如下步骤：

(一)数据采集触发：飞机处于突发状态下数据采集开关控制模块自动触发，或者人为触发，控制数据采集模块开始工作。数据采集模块开启数据的收集，实现状态数据的智能化收集、其人为触发可有效缓解飞行员对远程监听驾驶舱常规对话的抵触；

(二)数据采集：数据采集模块完成飞机的状态数据采集，同时将采集的数据存储在数据采集模块中；

(三)数据发送触发：数据发送开关控制模块触发启动数据发送模块的开始工作；

(四)数据发送：数据加密模块将采集的状态数据进行加密并通过数据发送模块将数据加密发送至北斗卫星导航系统；

(五)黑匣子开启控制模块控制地面远程黑匣子系统对当前选定黑匣子的状态数据访问权限开启与否；

(六)基于北斗卫星导航系统的双向通讯导航能力，地面远程黑匣子系统的数据接收模块接收北斗卫星导航系统返回的状态数据；

(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行存储；

(八)应急响应模块对返回的状态数据或存储的状态数据进行实时分析，判断飞机是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联；

(九)数据信息安全体系模块对状态数据数据加密、解密及信息安全保障。

优选的，所述步骤(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行分布式存储。航班不间断地发送数据将会产生大量数据而导致难以对数据的监测和分析，对返回的状态数据进行分布式存储将大量数据存储压力分布式处理、减少了状态数据监测分析开销。

实施例2

本实施例以用于车辆|船舶基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法为例进一步解说。

图1中：1、对象载体数据平台，2、地面远程黑匣子系统，3、双向通讯导航系统，4、公共报警接援体系。

结合图1、图2本实施例中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统，包括对象载体数据平台、地面远程黑匣子系统。

对象载体数据平台绑定于车辆|船舶，依据触发条件记录和发送车辆|船舶的状态数据。对象载体数据平台包括数据采集开关控制模块、数据采集模块、数据发送开关控制模块、数据发送模块、数据加密模块。当车辆|船舶处于突发紧急状态下，数据采集开关控制模块判断需状态数据采集，则自动触发或者人为触发开启数据采集模块工作。数据采集模块对定位、时间及其他关键状态数据进行收集。数据发送开关控制模块人工触发启动数据发送模块工作，数据发送模块工作将收集的状态数据经数据加密模块加密发送至北斗卫星导航系统。

地面远程黑匣子系统包括黑匣子开启控制模块、数据接收模块，黑匣子开启控制模块对应一个或多个对象载体数据平台，对对象载体数据平台进行通讯控制管理，数据接收模块与双向通讯导航系统通讯，接收双向通讯导航系统返回的状态数据。

需要说明的是，地面远程黑匣子系统还包括远程数据存储模块、应急响应模块、数据信息安全体系模块，远程数据存储模块对北斗卫星导航系统所返回的状态数据进行存储，应急响应模块连接公共报警接援体系，对状态数据进行分析，判断车辆|船舶是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联。数据信息安全体系模块为地面远程黑匣子系统对返回的状态数据进行解密、加密及信息安全保障。

结合图3，本实施中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子实现方法，包括如下步骤：

(一)数据采集触发：车辆|船舶处于突发状态下数据采集开关控制模块自动触发，或者人为触发，控制数据采集模块开始工作。

(二)数据采集：数据采集模块完成车辆|船舶的状态数据采集，同时将采集的数据存储在数据采集模块中；

(三)数据发送触发：数据发送开关控制模块触发启动数据发送模块的开始工作；

(四)数据发送：数据加密模块将采集的状态数据进行加密并通过数据发送模块将数据加密发送至北斗卫星导航系统；

(五)黑匣子开启控制模块控制地面远程黑匣子系统对当前选定黑匣子的状态数据访问权限开启与否；

(六)基于北斗卫星导航系统的双向通讯导航能力，地面远程黑匣子系统的数据接收模块接收北斗卫星导航系统返回的状态数据；

(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行存储；

(八)应急响应模块对返回的状态数据或存储的状态数据进行实时分析，判断车辆|船舶是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联；

(九)数据信息安全体系模块对状态数据数据加密、解密及信息安全保障。

实施例3

本实施例以用于水坝的基于双向通讯导航系统的黑匣子系统及实现方法为例进一步解说。

图1中：1、对象载体数据平台，2、地面远程黑匣子系统，3、双向通讯导航系统，4、公共报警接援体系。

结合图1、图2本实施例中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子系统，包括对象载体数据平台、地面远程黑匣子系统。

对象载体数据平台绑定于水坝设施，对象载体数据平台包括数据采集开关控制模块、数据采集模块、数据发送开关控制模块、数据发送模块、数据加密模块。突发紧急状态下，数据采集开关控制模块判断需状态数据采集，则自动触发或者人为触发开启数据采集模块工作。数据采集模块对定位、时间及其他关键状态数据进行收集。数据发送开关控制模块人工触发启动数据发送模块工作，数据发送模块工作将收集的状态数据经数据加密模块加密发送至双向通讯导航系统通讯。

地面远程黑匣子系统包括黑匣子开启控制模块、数据接收模块，黑匣子开启控制模块对应一个或多个对象载体数据平台，对对象载体数据平台进行通讯控制管理，数据接收模块与双向通讯导航系统通讯，接收双向通讯导航系统返回的状态数据。

需要说明的是，地面远程黑匣子系统还包括远程数据存储模块、应急响应模块、数据信息安全体系模块，远程数据存储模块对双向通讯导航系统通讯所返回的状态数据进行存储，应急响应模块连接公共报警接援体系，对状态数据进行分析，判断设施是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联。数据信息安全体系模块为地面远程黑匣子系统对返回的状态数据进行解密、加密及信息安全保障。

结合图3，本实施中的一种基于双向通讯导航系统的黑匣子实现方法，包括如下步骤：

(一)数据采集触发：处于突发状态下数据采集开关控制模块自动触发，控制数据采集模块开始工作。

(二)数据采集：数据采集模块完成的状态数据采集，同时将采集的数据存储在数据采集模块中；

(三)数据发送触发：数据发送开关控制模块触发启动数据发送模块的开始工作；

(四)数据发送：数据加密模块将采集的状态数据进行加密并通过数据发送模块将数据加密发送至双向通讯导航系统通讯；

(五)黑匣子开启控制模块控制地面远程黑匣子系统对当前选定黑匣子的状态数据访问权限开启与否；

(六)基于双向通讯导航系统通讯的双向通讯导航能力，地面远程黑匣子系统的数据接收模块接收双向通讯导航系统返回的状态数据；

(七)远程数据存储模块对返回的状态数据进行存储；

(八)应急响应模块对返回的状态数据或存储的状态数据进行实时分析，判断设施是否处于紧急待援状态，并完成与相应救援系统的关联；

(九)数据信息安全体系模块对状态数据数据加密、解密及信息安全保障。

需要说明的是，本实施例中的设施可类推为核电站、军事设施、防灾减灾设施以及其他固定设施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。