水下黑匣子信標(biāo)全稱為水下定位信標(biāo)(Underwater Locator Beacon),從外觀上看,它通常安裝在黑匣子盒體的一端,是一個小巧的圓柱體,大小約為黑匣子把手的兩倍。其設(shè)計緊湊,便于安裝在黑匣子上,且不易受到外界環(huán)境的干擾。
在實際應(yīng)用中,水下黑匣子信標(biāo)的工作流程是這樣的:當(dāng)飛機發(fā)生意外事故并沉入水中時,黑匣子上的信標(biāo)感應(yīng)到水的存在,便會立即啟動并持續(xù)發(fā)出聲波脈沖。搜尋人員會利用飛機空投、船載拖曳吊放、潛器自主引導(dǎo)等多種方式,攜帶專用的聲吶接收設(shè)備對信號進行搜索。一旦接收到信標(biāo)發(fā)出的聲波脈沖,就可以通過分析信號的特征、強度、傳播時間等信息,來確定信標(biāo)在水中的位置,進而找到黑匣子的準(zhǔn)確位置。例如在“五七”空難中,搜尋人員就是通過接收到黑匣子信標(biāo)發(fā)出的聲脈沖信號,快速確定了黑匣子的位置,為成功打撈黑匣子提供了重要支持。
水下黑匣子信標(biāo)的校準(zhǔn)方法:
1.位置校準(zhǔn):
-已知位置比對法:將信標(biāo)放置在一個已知準(zhǔn)確位置的水下點,然后使用其他高精度的定位設(shè)備(如長基線定位系統(tǒng)、超短基線定位系統(tǒng)等)對該信標(biāo)進行定位測量,對比測量結(jié)果與已知位置的偏差,根據(jù)偏差調(diào)整信標(biāo)的位置參數(shù)或安裝角度,使其定位準(zhǔn)確。
-多信標(biāo)交匯定合法:在較大的水域中,布放多個信標(biāo)形成一定的幾何陣列,通過測量不同信標(biāo)之間的距離、角度等關(guān)系,利用幾何原理和算法來計算每個信標(biāo)的位置,并與理論位置進行比較和校準(zhǔn)。這種方法可以提高校準(zhǔn)的精度和可靠性,但需要較多的信標(biāo)和復(fù)雜的測量計算過程。
2.深度校準(zhǔn):
-壓力傳感器對比法:將信標(biāo)與一個經(jīng)過校準(zhǔn)的高精度壓力傳感器一起沉入水中,在不同的深度停留一段時間,記錄信標(biāo)自帶的深度測量數(shù)據(jù)和壓力傳感器的測量數(shù)據(jù),對比兩者的差值,對信標(biāo)的深度測量進行校準(zhǔn)。
-已知深度參照物法:在水下選擇一個已知深度的固定參照物(如水下礁石、人工設(shè)施等),將信標(biāo)靠近參照物放置,測量信標(biāo)到參照物的距離,結(jié)合參照物的已知深度,計算出信標(biāo)的深度,并與信標(biāo)自身的深度測量值進行比較和校準(zhǔn)。
3.時間同步校準(zhǔn):
-外部時鐘源校準(zhǔn)法:將信標(biāo)與一個高精度的外部時鐘源(如GPS時鐘、原子鐘等)進行時間同步,通過接收外部時鐘信號來校準(zhǔn)信標(biāo)內(nèi)部的時鐘,確保信標(biāo)發(fā)射信號的時間準(zhǔn)確性。
-主從信標(biāo)同步法:在一個信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中,選擇一個性能穩(wěn)定、精度高的信標(biāo)作為主信標(biāo),其他信標(biāo)作為從信標(biāo)。主信標(biāo)定期發(fā)射時間同步信號,從信標(biāo)接收到信號后,根據(jù)自身的測量和計算,調(diào)整內(nèi)部時鐘,與主信標(biāo)實現(xiàn)時間同步。