本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)自主容錯(cuò)的fads系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及fads系統(tǒng)

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)通常采用空速管來測量總壓和靜壓，采用迎、側(cè)角風(fēng)標(biāo)測量迎、側(cè)角，在大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)完成各大氣參數(shù)的解算及修正，這種傳統(tǒng)的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中空速管和迎、側(cè)角風(fēng)標(biāo)均突出飛機(jī)的蒙皮表面。然而，隨著現(xiàn)代飛機(jī)對隱身性能的要求越來越高，突出飛機(jī)蒙皮表面的傳感器將破壞飛機(jī)的雷達(dá)隱身性能，因此，內(nèi)置于蒙皮內(nèi)部的嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢。

2、fads系統(tǒng)(flush?air?data?sensing，嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng))通常包括取氣裝置、引氣管路、壓力測量單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元以及嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)算法以及數(shù)據(jù)電纜等組成，通過測量飛機(jī)表面的壓力分布，經(jīng)過解算得到迎角、側(cè)滑角、靜壓、動壓以及馬赫數(shù)。由于測量的需要以及實(shí)際機(jī)上的情況，通常設(shè)計(jì)多個(gè)測壓點(diǎn)進(jìn)行壓力測量，這些測壓點(diǎn)分別布置在機(jī)體的上下表面以及機(jī)翼上，這些測壓裝置均需要與大氣數(shù)據(jù)解算計(jì)算機(jī)采用電纜連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于機(jī)上環(huán)境的限制，尤其是機(jī)翼部分的測壓孔，電纜的敷設(shè)和連接會很困難；為了提高大氣參數(shù)解算的精度，需要盡可能多的選取測壓孔，而選取的位置越多，位置分布的越分散，電纜的總重量、占用機(jī)上的空間和敷設(shè)難度也會成倍增加。

3、在fads系統(tǒng)的布置上，布置在飛機(jī)機(jī)翼上表面的嵌入式壓力傳感器的測壓孔朝上設(shè)置，容易沉積粉塵、或者遭到雨水的侵襲，會造成測壓孔的氣動管路堵塞，使得壓力的測量產(chǎn)生很大的誤差。布置在飛機(jī)機(jī)翼下表面的嵌入式壓力傳感器的測壓孔，雖然受外界環(huán)境因素的影響較小，但考慮到飛機(jī)雷達(dá)散射截面積，分布在在機(jī)體下側(cè)的測壓孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮隱身性能的影響，然而結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性會導(dǎo)致其故障率的上升。因此，在fads系統(tǒng)中，任何一個(gè)嵌入式壓力傳感器失效都將造成嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)不可用，會致使大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)失效從而直接影響到飛機(jī)的飛行安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種fads系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及一種具有自主容錯(cuò)能力的fads系統(tǒng)。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、fads系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取fads系統(tǒng)各個(gè)測量模塊測量得到的大氣壓力數(shù)據(jù)；

5、s2、采用基于主元分析法的故障檢測方法，對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，并剔除其中的故障點(diǎn)數(shù)據(jù)；

6、s3、采用基于證據(jù)理論的信任計(jì)算方法，對各個(gè)測量模塊測量數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評價(jià)，選取經(jīng)步驟s2處理后隸屬度高、互支持度高的測量模塊的測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行大氣解算得到大氣參數(shù)數(shù)據(jù)。

7、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述fads系統(tǒng)包括多個(gè)分布設(shè)置在機(jī)身上的測量模塊和大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，所述測量模塊與大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)之間無線連接。

8、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中所采用的故障檢測方法為：

9、獲取任意時(shí)間段內(nèi)各個(gè)測量模塊所測量的大氣壓力數(shù)據(jù)的序列值，將其構(gòu)成大氣壓力數(shù)據(jù)矩陣x；

10、對得到的矩陣x進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到均值為0，方差為1的矩陣z*；

11、構(gòu)建拉格朗日函數(shù)，獲取矩陣z*中各列的最大特征的右特征向量，對矩陣z*進(jìn)行簡化和降維處理；

12、獲取故障檢測指標(biāo)q以及置信水平在設(shè)定值下的控制限，當(dāng)故障檢測指標(biāo)q大于該控制限時(shí)，說明系統(tǒng)發(fā)生故障。

13、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中確定故障點(diǎn)數(shù)據(jù)的方法為：在故障檢測指標(biāo)q大于該控制限時(shí)，獲取該時(shí)間段內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的方差貢獻(xiàn)量，得到故障發(fā)生的時(shí)刻，該時(shí)刻對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)即為故障點(diǎn)數(shù)據(jù)。

14、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3中基于證據(jù)理論的信任計(jì)算方法對各個(gè)測量模塊測量數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評價(jià)，包括以下步驟：

15、s31、獲取各個(gè)測試模塊之間的隸屬度關(guān)系、互支持度，如果某個(gè)測試模塊的隸屬度關(guān)系、互支持度低于設(shè)定閾值，對該測試模塊的測試數(shù)據(jù)做隔離處理，并將其轉(zhuǎn)換為證據(jù)；

16、s32、采用d-s證據(jù)理論合成規(guī)則進(jìn)行證據(jù)組合，得到各測量數(shù)據(jù)的權(quán)值分配系數(shù)，對分析結(jié)果進(jìn)行融合，對各個(gè)測量模塊的測量數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評價(jià)。

17、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s32中對各個(gè)測量模塊測試數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評價(jià)，包括以下步驟：

18、s311、將獲取的所有測量數(shù)據(jù)作為識別框架，并將其轉(zhuǎn)換為證據(jù)進(jìn)行合成；

19、s312、獲取第j個(gè)測量模塊對測量值zj的隸屬度ηij，其中ηij越大，表示第j個(gè)測量模塊與第i個(gè)測量模塊的結(jié)果越相近，其隸屬于該識別目標(biāo)的可能性越大，對該目標(biāo)的支持程度越高；反之，則支持程度越低；

20、s313、構(gòu)建系統(tǒng)中n個(gè)測試模塊對應(yīng)識別目標(biāo)的隸屬度矩陣u；

21、獲取隸屬度矩陣u的第i行向量pi以及其到其它測量模塊的方均歐式距離di，根據(jù)di的大小判斷測量模塊的互支持度，當(dāng)互支持度大于設(shè)定值時(shí)，說明該測量模塊的可行度較高，當(dāng)互支持度小于設(shè)定值時(shí)，則將其進(jìn)行隔離。

22、作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s311中采用降半高斯分布函數(shù)作為隸屬度函數(shù)。

23、另一方面，本發(fā)明中還提供fads系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：

24、故障檢測單元，所述故障檢測單元采用基于主元分析法的故障檢測方法，對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，并剔除其中的故障點(diǎn)數(shù)據(jù)；

25、可信度評價(jià)單元，所述可信度評價(jià)單元采用基于證據(jù)理論的信任計(jì)算方法，獲取測量模塊的測試數(shù)據(jù)的隸屬度、互支持度，判斷測量模塊的測試數(shù)據(jù)的隸屬度、互支持度大小，對各個(gè)測量模塊測量數(shù)據(jù)的可信度進(jìn)行評價(jià)；

26、解算單元，所述解算單元對獲取的大氣壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣解算得到大氣參數(shù)數(shù)據(jù)。

27、另一方面，本發(fā)明中還提供一種fads系統(tǒng)，包括：

28、多個(gè)測量模塊，所述測量模塊包括分別對應(yīng)設(shè)置于各個(gè)測壓孔的壓力傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集處理模塊、無線收發(fā)模塊；

29、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊、無線接收模塊，所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊采用所述數(shù)據(jù)處理方法得到大氣參數(shù)數(shù)據(jù)。

30、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

31、該fads系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)通過將無線接收的大氣壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，自動剔除其中的故障點(diǎn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，篩選出可信度高的數(shù)據(jù)用于大氣解算，使解算得到的大氣參數(shù)信息數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，很好地解決了fads系統(tǒng)中因嵌入式壓力傳感器發(fā)生故障導(dǎo)致fads系統(tǒng)失效的問題。

32、該數(shù)據(jù)處理方法通過對多個(gè)測量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自主容錯(cuò)處理，對各個(gè)測量模塊進(jìn)行分析，選取可信度高于80％的測量模塊，實(shí)現(xiàn)對故障或偏差過大的測壓孔進(jìn)行自動剔除，降低了數(shù)據(jù)的冗余性，通過智能篩選精度高的測量模塊數(shù)據(jù)，提高了大氣參數(shù)數(shù)據(jù)的解算精度，并提高了fads系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

33、基于上述數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，使fads系統(tǒng)具備主動容錯(cuò)的能力，從而能夠降低fads系統(tǒng)的復(fù)雜度，各測量模塊與大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)之間能夠更好地應(yīng)用無線數(shù)據(jù)傳輸，方便了fads系統(tǒng)的功能擴(kuò)展，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對測量模塊的故障定位與替換，延長了fads的使用壽命及工作效率；為促進(jìn)飛行器向長壽命、高可靠性、強(qiáng)擴(kuò)展性、即插即用等方向上的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。