CN114783162B - 一种飞机三余度***告警表决方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种飞机三余度***告警表决方法,其包括以下步骤:收集得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;将最大信号值与最小信号值之间的差与对应预设的阈值进行比对;当其小于阈值时,判断对应通道类别的三个通道信号均正常,输出中间信号值,否则,进行下一步;利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;分别将预测信号值与最大信号值、中间信号值、最小信号值之间的差与阈值进行比对;判断对应通道类别的对应通道信号正常。本发明引入信号预测值,将各路通道的信号分别与信号预测值进行比对求差,再与阈值进行比较的方式,实现对信号故障精准告警。
Description
技术领域
本发明涉及民用航空技术领域,尤其是涉及一种飞机三余度***告警表决方法。
背景技术
飞机告警***作为全机的核心***,实时监控其它***的运行参数,当监控到其它***参数异常时,发出警告信息,提示驾驶员故障部位,开展相应异常处理程序,保证飞机能恢复到安全飞行状态。
现代飞机为保证安全,各类***多采用三余度设计。现有技术中飞机三余度***的故障告警表决法多采用如图1所示的方法,即收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;分别求得每个通道类别中最大信号值与最小信号值之间的差,最大信号值与中间信号值之间的差,中间信号值与最小信号值之间的差;分别将对应的、、与对应预设在飞机三余度***中的阈值进行比对。先比较最大值与最小值之间的差和阈值之间的关系,差值小于阈值时,则三个通道信号均正常;若最大信号值和最小信号值之间的差大于等于阈值时,则依次比较最大信号值与中间信号值的之间差值、中间信号值与最小信号值之间的差值和阈值的关系,并最终确定各余度信号的状态判决故障通道。
这种传统的信号表决方式存在以下问题:(1)其采用当前采样周期的中间值作为参考值,根据与当前采样周期的中间值是否存在离散的情况进行判断信号是否正常的方法,存在相当大的误报警情况或者有故障却未能即时告警的情况。(2)当三个差值的值均大于阈值时,其实也可能存在以下情况,即三路信号均故障或者一路正常、两路故障或者两路正常、一路故障。但是传统策略却只能告警三路均故障,而无法准确竞争区分出具体情况。尤其当三余度信号中只有一路正常时,传统策略无法有效辨别出对应正常信号,而触发出告警,分散飞行员注意力。(3)飞机***受外部环境影响会出现瞬时信号跳变现象(即某一发生了瞬时故障,但是马上会信号恢复正常,不影响飞机的实际飞行安全),但是一次瞬时故障的出现往往伴随着表决算法中某一通道信号对应逻辑值的更新,继而影响到飞机告警***的表决信号的输出,容易造成飞机告警***发出虚假警告信息。
随着人工智能技术的发展,基于对航空安全,以及航空公司运行效率的考虑,市场急需一种可以精准定位到具体通道信号故障的一种飞机三余度***告警表决方法。
发明内容
为解决现有技术中的问题,本发明提供一种飞机三余度***告警表决方法。该飞机三余度***告警表决方法通过引入信号预测值的方式,将各路信号通道的信号分别与精准的信号预测值进行比对求差,再与预设在***中的阈值进行比较的方式,解决了传统多余度***告警参考当前信号中间值的表决方式可能存在误报的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种飞机三余度***告警表决方法,其包括以下步骤:
步骤1:收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
步骤3:采用对应通道类别前n个采样周期内的有效信号值,n的取值大于等于三,利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;
优选的技术方案,所述步骤3中采用对应通道类别前10个采样周期内的有效信号值。
优选的技术方案,所述步骤3中采用最小均方误差算法对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
优选的技术方案,所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,不输出对应故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警。
优选的技术方案,所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,当对应故障计数小于飞机三余度***中的预设计数值时,不输出对应故障告警,当对应故障计数大于等于飞机三余度***中的预设计数值时,输出对应通道信号故障告警。
优选的技术方案,所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,并计算对应瞬时故障发生的频率,当对应瞬时故障发生的频率小于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,不输出对应故障告警,当对应瞬时故障发生的频率大于等于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,输出对应通道信号故障告警。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明的飞机三余度***告警表决方法通过引入信号预测值的方式,将各路信号通道的信号分别与精准的信号预测值进行比对求差,再与预设在***中的阈值进行比较的方式,解决了传统多余度***告警参考当前信号中间值的表决方式可能存在误报的问题;能够快速、准确的判定到每一个通道类别的具体通道信号是否正常。
(2)本发明的告警表决方法采用了计时器功能,允许某一通道故障持续一定时长,避免了大多数时候***因受外部环境的影响,而出现的信号某一瞬间的跳变后又恢复正常时(实际大多数瞬时故障并不会对整个飞机的运行造成影响),***仍触发不必要告警的问题。提高了表决算法中故障告警的鲁棒性,有利于飞行员集中精力应对真实有危险的故障告警,提高了飞行安全性。
(3)本发明的告警表决方法还采用了计数器功能,通过对瞬时故障的计数判断,当瞬时故障累计到一定次数时,尤其在较短时间内出现的频率较高时,即使是跳变现象引起的瞬时故障,也触发***告警,提醒相关人员引起关注,提高了飞行安全性。
(4)针对传统多余度信号表决器工作时无法辨识两个通道故障和三个通道故障的具体情况,易造成表决错误,造成***输出错误信号,或者造成虚假警报,引入预测值算法,将各路余度信号与预测值进行比较,当三余度***出现单通道、两通道和三通道故障时,通过判断各个通道信号与预测值之间差值的大小,以及差值与阀值的大小关系,精准判定具体通道的故障信号。
(5)飞机***受外部环境影响会出现瞬时信号跳变现象,可以称某一发生了瞬时故障,一次瞬时故障的出现往往伴随着表决算法中某一通道信号对应逻辑值的更新,继而影响到表决信号的输出,容易造成虚假警告信息。对此在表决方法中增加计时器和计数器功能,允许某一通道故障持续一段时间,一个采样步长中,计数器会记录一个通道出现故障的次数,超过设定的上限值后,即认为发生了永久故障,其对应的通道将被“隔离”并锁存故障信息,发出告警信息。
附图说明
图1为现有技术中的飞机三余度***告警表决方法的流程示意图。
图2为实施例1中的飞机三余度***告警表决方法的流程示意图。
图3为实施例2中的飞机三余度***告警表决方法的流程示意图。
图4为实施例3中的飞机三余度***告警表决方法的流程示意图。
图5为实施例4中的飞机三余度***告警表决方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例1,如图2所示,一种飞机三余度***告警表决方法包括以下步骤:
收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
采用对应通道类别前3个采样周期内的有效信号值,利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;此处具体采用最小均方误差算法(Least meansquare,LMS)对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,进而计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
LMS算法是根据外部环境的变化,基于预测值与期望值之间的最小均方误差准则,对维纳滤波器系数进行迭代计算,以获取最优维纳滤波器的系数,使得维纳滤波器的输出达到期望的响应信号。利用LMS算法求得预测值得原理如下:
设代表期望信号值,即为三余度***信号的已知的真实值;表示参考信号,即上几个采样周期三余度***的有效值;代表维纳滤波器,一组随时间变化的维纳滤波器的系数值;经过维纳滤波器之后的输出值为;代表和信号的差值;将差值送入LMS算法,LMS通过不断调整滤波器的系数值,使得的值最小,即可获得最佳的输出值,也即是最佳的预测值。衡量维纳滤波器预测值的准确度,客观的、量化的,就是考察预测值与期望值之间的均方误差。若均方误差越小,则预测值精度最高。利用均方误差作为反馈,实现维纳滤波器系数的更新。步骤如下:
分别将对应的、、与对应预设在飞机三余度***中的阈值进行比对;当对应的、、小于,则判断对应通道类别的对应通道信号正常,表决输出中间信号值(即mid值);否则,判断对应通道类别的对应通道为信号故障,输出对应通道信号故障告警。
实施例2,如图3所示,一种飞机三余度***告警表决方法包括以下步骤:
收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
采用对应通道类别前10个采样周期内的有效信号值, 利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;此处具体采用最小均方误差算法(Least meansquare,LMS)对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,进而计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
虚假告警判定,当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,不输出对应故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警。
实施例3,如图4所示,一种飞机三余度***告警表决方法包括以下步骤:
收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
采用对应通道类别前10个采样周期内的有效信号值, 利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;此处具体采用最小均方误差算法(Least meansquare,LMS)对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,进而计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时(例如预设时间值可以为10个采样周期),判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警。当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,当对应故障计数小于飞机三余度***中的预设计数值时(本实施例预设计数值取10),不输出对应故障告警,当对应故障计数大于等于飞机三余度***中的预设计数值时,输出对应通道信号故障告警。
实施例4,如图5所示,一种飞机三余度***告警表决方法包括以下步骤:
收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
采用对应通道类别前10采样周期内的有效信号值, 利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;此处具体采用最小均方误差算法(Least meansquare,LMS)对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,进而计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时(例如预设时间值可以为10个采样周期),判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,并计算对应瞬时故障发生的频率,当对应瞬时故障发生的频率小于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,不输出对应故障告警,当对应瞬时故障发生的频率大于等于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,输出对应通道信号故障告警。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,应当指出的是,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种飞机三余度***告警表决方法,其特征在于:其包括以下步骤:
步骤1:收集飞机三余度***中每个通道类别对应的三个通道的信号值,并按照大小对每个通道类别的三个通道的信号值进行对应排序,得到每个通道类别对应的最大信号值、中间信号值、最小信号值;
步骤3:采用对应通道类别前n个采样周期内的有效信号值,其中n的取值为10,利用维纳滤波器对当前采样周期的数据进行预测,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值;
所述计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值的具体过程如下:
2.根据权利要求1所述的一种飞机三余度***告警表决方法,其特征在于:所述步骤3中采用最小均方误差算法对维纳滤波器的系数进行迭代计算,获得最优维纳滤波器的系数,计算对应通道类别当前采样周期的预测信号值。
3.根据权利要求2所述的一种飞机三余度***告警表决方法,其特征在于:所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,不输出对应故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警。
4.根据权利要求2所述的一种飞机三余度***告警表决方法,其特征在于:所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,当对应故障计数小于飞机三余度***中的预设计数值时,不输出对应故障告警,当对应故障计数大于等于飞机三余度***中的预设计数值时,输出对应通道信号故障告警。
5.根据权利要求2所述的一种飞机三余度***告警表决方法,其特征在于:所述步骤3中在输出对应通道信号故障告警之前,还设有虚假告警判定步骤,具体如下:
当判断对应通道类别的对应通道为信号故障时,采用计时器对对应通道信号故障计时,当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间大于等于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为真实故障,输出对应通道信号故障告警;当对应通道类别的对应通道信号故障持续时间小于飞机三余度***中的预设时间值时,判定对应通道信号为瞬时故障,则采用计数器对对应通道的瞬时故障进行故障计数,并计算对应瞬时故障发生的频率,当对应瞬时故障发生的频率小于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,不输出对应故障告警,当对应瞬时故障发生的频率大于等于飞机三余度***中预设的对应瞬时故障频率值时,输出对应通道信号故障告警。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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