專利名稱：單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)phm系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
飛行器是一類價(jià)值和維護(hù)成本都很高的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，飛行器的失效和事故往往造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，而且維護(hù)成本對于飛行器的服役來講，占成本的比重很大。飛行器的健康監(jiān)測和管理的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)飛行器系統(tǒng)的在線或離線的狀態(tài)監(jiān)測，及時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障隱患，減少系統(tǒng)事故，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)的需要進(jìn)行維護(hù)，這樣可以降低維護(hù)成本。因此對飛行器的健康監(jiān)測與管理技術(shù)具有非常重要的意義，它對于預(yù)防重大事故的發(fā)生、提高系統(tǒng)的安全性，減少經(jīng)濟(jì)損失、降低系 統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用、保障重大工程項(xiàng)目的建設(shè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。飛機(jī)結(jié)構(gòu)包含飛機(jī)骨架和蒙皮，其最典型的特征是覆蓋面積大、涉及到的零件級、部件級和整機(jī)級關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位非常多，而且承受的載荷形式、環(huán)境因素的影響各不相同。上述原因?qū)е嘛w機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷形式復(fù)雜多樣，損傷診斷過程中受到不確定因素的影響。因此急需對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的多個(gè)部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，保障飛機(jī)的安全運(yùn)行。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的PHM涉及多種結(jié)構(gòu)部位、多種結(jié)構(gòu)形式以及多種損傷模式，因此它的實(shí)現(xiàn)方法必然涉及多種傳感器，多種監(jiān)測方法和算法，需要研究傳感器、信號處理方法、損傷診斷方法以及系統(tǒng)的體系及其組織管理等難題。針對飛機(jī)結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，研究飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)體系時(shí)，應(yīng)著重考慮以下關(guān)鍵問題I.飛機(jī)結(jié)構(gòu)的PHM系統(tǒng)除了功能上的要求之外，作為機(jī)載設(shè)備應(yīng)該具有可靠性高、體積小、重量輕和功耗低等特點(diǎn)。然而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的監(jiān)測、辨識與預(yù)測需要采用較復(fù)雜的設(shè)備和算法，這為小體積、低重量和功耗的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)帶來難點(diǎn)。因此有必要將整個(gè)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)進(jìn)行分解,分為機(jī)上PHM系統(tǒng)和地面PHM系統(tǒng)兩部分。由于機(jī)載設(shè)備信號處理能力有限，所以機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)應(yīng)該具備關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可靠記錄能力和局部的信號處理能力，對于復(fù)雜的損傷診斷算法和健康預(yù)測方法則放在地面PHM系統(tǒng)上執(zhí)行。2.對結(jié)構(gòu)進(jìn)行多部位的監(jiān)測時(shí)將使用數(shù)量較大的傳感器，這必然會給飛機(jī)帶來額外的附加重量。因此，所選用的傳感器應(yīng)該具有多種參數(shù)監(jiān)測的能力，如壓電智能夾層即可以用于結(jié)構(gòu)沖擊的監(jiān)測也可以用于結(jié)構(gòu)損傷的監(jiān)測、光纖光柵傳感器即可以用于結(jié)構(gòu)應(yīng)變的監(jiān)測也能夠監(jiān)測結(jié)構(gòu)的環(huán)境溫度。還應(yīng)該減少傳感器的引線數(shù)目保證不影響飛機(jī)的結(jié)構(gòu)布局，可以考慮采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)監(jiān)測的形式，這樣不但減少了數(shù)目，更重要的是可以大大降低附加重量。3.有些結(jié)構(gòu)參數(shù)，如結(jié)構(gòu)受載產(chǎn)生的應(yīng)變、飛行過程中受到的沖擊等，必須在結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下在線獲取的。對于監(jiān)測此類結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)備應(yīng)該作為機(jī)載設(shè)備包含于機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)中。有些結(jié)構(gòu)參數(shù)是既可以在線獲取也可以事后獲取，如對結(jié)構(gòu)的損傷而言，既可以在線監(jiān)測，也可以待飛機(jī)降落后在地面上采用便攜式結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)進(jìn)行損傷診斷，這主要取決于監(jiān)測的結(jié)構(gòu)部位的重要性。
4.機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)應(yīng)該具有的特點(diǎn)。每種結(jié)構(gòu)參數(shù)對應(yīng)的系統(tǒng)應(yīng)該能夠利用已有的機(jī)載總線進(jìn)行互聯(lián)，并且應(yīng)該存在一個(gè)系統(tǒng)核心對多個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息綜合。由此達(dá)到多種結(jié)構(gòu)部位、多種結(jié)構(gòu)形式、多種損傷模式的綜合健康監(jiān)測與管理的功能要求。結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)是整個(gè)飛機(jī)PHM系統(tǒng)的組成部分之一，所以在設(shè)計(jì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到與其它飛機(jī)PHM系統(tǒng)的兼容性。
5.結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)是一個(gè)不斷完善和功能不斷完備的系統(tǒng)，隨著各種新技術(shù)、新算法的應(yīng)用，系統(tǒng)的所需的各種資源也是不斷更新和完善的，因此結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)的應(yīng)該能夠使得系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述提出的問題，提出了一種機(jī)上、地面組合，成員級、區(qū)域級分層次，多結(jié)構(gòu)部位、多區(qū)域、多損傷模式的單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)體系和實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)按照監(jiān)測對象和監(jiān)測系統(tǒng)的不同，將整個(gè)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域劃分為n個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域子區(qū)域。每個(gè)結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)測參數(shù)的不同，某些成員級系統(tǒng)只被動接收結(jié)構(gòu)的狀態(tài)響應(yīng)，如結(jié)構(gòu)應(yīng)變的監(jiān)測、沖擊事件的監(jiān)測；某些成員級系統(tǒng)需要向結(jié)構(gòu)發(fā)送主動監(jiān)測信號，如基于壓電傳感器和Lamb波的結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測。成員級系統(tǒng)包括了完成監(jiān)測的傳感器和相應(yīng)的信號傳輸、數(shù)據(jù)采集、信號處理。對于某些結(jié)構(gòu)對象，其損傷診斷方法簡單，可以將這些方法集成到成員級系統(tǒng)中，這樣的成員級系統(tǒng)還包括了狀態(tài)檢測和健康評估的功能。對于需要在線監(jiān)測健康狀態(tài)的結(jié)構(gòu)部件，其對應(yīng)的成員級系統(tǒng)為機(jī)載系統(tǒng)屬于機(jī)上PHM系統(tǒng)。對于不需要在線監(jiān)測健康狀態(tài)的結(jié)構(gòu)部件，其對應(yīng)的成員級系統(tǒng)為地面便攜式結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)，屬于地面PHM系統(tǒng)。機(jī)上成員級系統(tǒng)接受來自機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器的控制指令完成相應(yīng)的任務(wù)并將PHM數(shù)據(jù)傳送給機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器。地面成員級系統(tǒng)接受來自地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器的控制指令完成相應(yīng)的任務(wù)并將PHM數(shù)據(jù)傳送給地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器。地面成員級系統(tǒng)具備對復(fù)雜算法的執(zhí)行能力，具有狀態(tài)檢測和健康評估的功能。機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器和機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)的中央核心，主要功能有五點(diǎn)①根據(jù)地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器給入的PHM任務(wù)配置，通過控制機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線，向成員級系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)PHM驅(qū)動指令，實(shí)現(xiàn)對成員級系統(tǒng)的任務(wù)控制；②通過控制機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線，接收由成員級PHM系統(tǒng)提交的PHM數(shù)據(jù)；③根據(jù)成員級PHM系統(tǒng)提交的PHM數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的健康狀態(tài)評估；④通過機(jī)載總線與運(yùn)載管理計(jì)算機(jī)(Vehicle Management Computer, VMC)進(jìn)行通訊，向上層系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，提供在線的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，參與在線的飛行決策，接收VMC傳送的飛行參數(shù)和執(zhí)行的機(jī)動任務(wù)；⑤對PHM數(shù)據(jù)(包括原始數(shù)據(jù)、處理后的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估報(bào)告)和飛行相關(guān)信息進(jìn)行歸檔和存儲，形成標(biāo)準(zhǔn)的PHM信息。機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器只執(zhí)行當(dāng)次飛行的PHM任務(wù)。根據(jù)實(shí)際飛機(jī)的要求，機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器可以以一種獨(dú)立的軟硬件平臺實(shí)現(xiàn)，也可以作為軟件嵌入于VMC中。機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器軟件主要由三部分構(gòu)成總線通訊、健康狀態(tài)評估和數(shù)據(jù)庫。
成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊發(fā)出指令，通過結(jié)構(gòu)PHM總線通訊模塊啟動成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)格式內(nèi)容主要包括PHM系統(tǒng)設(shè)備編號、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)獲取時(shí)間、傳輸時(shí)間、原始數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)獲取時(shí)各儀器設(shè)備的參數(shù)、處理后的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)使用的處理方法及參數(shù)。結(jié)構(gòu)PHM總線通訊模塊集成了結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線的協(xié)議。成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊將從成員級PHM系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)分傳給數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊和健康狀態(tài)評估模塊。結(jié)構(gòu)的監(jiān)測參數(shù)可以分為應(yīng)變監(jiān)測、沖擊監(jiān)測和損傷評估三大類。因此健康狀態(tài)評估模塊具有與之對應(yīng)的功能。數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊驅(qū)動4個(gè)子數(shù)據(jù)庫模塊將由成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊傳送過來的原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)存入原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫；將由健康狀態(tài)評估模塊輸出的狀態(tài)評估結(jié)果存入狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫；將成員級PHM系統(tǒng)控制驅(qū)動模塊產(chǎn)生的硬件控制參數(shù)存入硬件參數(shù)數(shù)據(jù)庫；將由機(jī)載總線通訊模塊獲取的與飛行狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)存入飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫。最終機(jī)載綜合PHM系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)都存入海量存儲器中。地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器飛機(jī)執(zhí)行完飛行任務(wù)降落之后，根據(jù)需要和PHM驅(qū)動指令，使用地面成員級系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域進(jìn)行快速監(jiān)測，并最終將結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)傳送至地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器。地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器通過通訊線纜與機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū) 域級管理器進(jìn)行連接，快速下載PHM信息。綜合上述所有信息和數(shù)據(jù)，地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器對整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行評估并結(jié)合結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，對飛機(jī)的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。最終的狀態(tài)評估和預(yù)測結(jié)果以及相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)都通過地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器進(jìn)行歸檔，存儲于PHM數(shù)據(jù)庫中。地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器根據(jù)評估結(jié)果觸發(fā)地面后勤管理進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)的無損檢測和維護(hù)。地面后勤管理將無損檢測結(jié)果和維護(hù)情況也按照標(biāo)準(zhǔn)的格式歸入結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)庫中。有益效果I、將整個(gè)PHM系統(tǒng)機(jī)上PHM系統(tǒng)和地面PHM系統(tǒng)兩部分，實(shí)現(xiàn)可靠性高、體積小、重量輕和功耗低的要求；2、使用具有多種監(jiān)測功能的傳感器，有效地減小了飛機(jī)的附加重量；3、采用機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)，達(dá)到多種結(jié)構(gòu)部位、多種結(jié)構(gòu)形式、多種損傷模式的綜合健康監(jiān)測與管理的功能要求；4、結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)的統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。


圖I機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器軟件構(gòu)架；圖2地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器軟件構(gòu)架；圖3PHM數(shù)據(jù)庫基本組成結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器軟件主要由三部分構(gòu)成總線通訊、健康狀態(tài)評估和數(shù)據(jù)庫。成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊發(fā)出指令，通過結(jié)構(gòu)PHM總線通訊模塊啟動成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)格式內(nèi)容主要包括PHM系統(tǒng)設(shè)備編號、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)獲取時(shí)間、傳輸時(shí)間、原始數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)獲取時(shí)各儀器設(shè)備的參數(shù)、處理后的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)使用的處理方法及參數(shù)。結(jié)構(gòu)PHM總線通訊模塊集成了結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線的協(xié)議。成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊將從成員級PHM系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)分傳給數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊和健康狀態(tài)評估模塊。結(jié)構(gòu)的監(jiān)測參數(shù)可以分為應(yīng)變監(jiān)測、沖擊監(jiān)測和損傷評估三大類。因此健康狀態(tài)評估模塊具有與之對應(yīng)的功能。數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊驅(qū)動4個(gè)子數(shù)據(jù)庫模塊將由成員級PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動模塊傳送過來的原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)存入原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫；將由健康狀態(tài)評估模塊輸出的狀態(tài)評估結(jié)果存入狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫；將成員級PHM系統(tǒng)控制驅(qū)動模塊產(chǎn)生的硬件控制參數(shù)存入硬件參數(shù)數(shù)據(jù)庫；將由機(jī)載總線通訊模塊獲取的與飛行狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)存入飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫。最終機(jī)載綜合PHM系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)都存入海量存儲器中。如圖2所示，地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器軟件主要有五部分構(gòu)成總線通訊、健康狀態(tài)評估、健康狀態(tài)預(yù)測、決策生成和數(shù)據(jù)庫。
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總線通訊軟件與地面應(yīng)用的成員級PHM系統(tǒng)進(jìn)行通訊獲取相關(guān)的PHM數(shù)據(jù)及傳輸PHM指令。軟件從機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器的海量存儲器獲取當(dāng)次飛行的PHM信息并向其傳輸PHM任務(wù)配置。健康狀態(tài)評估對于機(jī)上沒有實(shí)現(xiàn)的健康評估的監(jiān)測對象，在獲取了 PHM信息之后，對其進(jìn)行健康評估。對于機(jī)上已經(jīng)處理過的健康評估信息，健康評估模塊將其與新產(chǎn)生的健康評估信息一起發(fā)送至健康狀態(tài)預(yù)測模塊。健康狀態(tài)預(yù)測綜合獲取到的PHM信息和從PHM數(shù)據(jù)庫中獲取的PHM歷史數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測?？刹捎玫念A(yù)測方法至少有基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)測方法、基于模型的預(yù)測方法和知識推理方法三種。最終產(chǎn)生的預(yù)測信息發(fā)送至決策生成模塊。決策生成根據(jù)健康狀態(tài)評估和健康狀態(tài)預(yù)測得到的PHM信息，決策生成模塊對飛機(jī)將要執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行決策。決策分為以下幾種基本情況①發(fā)現(xiàn)損傷并超過損傷閾值，決策生成模塊結(jié)合地面后勤管理的可用維護(hù)信息產(chǎn)生決策報(bào)告，驅(qū)動后勤管理實(shí)施無損檢測和維護(hù)；②發(fā)現(xiàn)損傷但沒有超過損傷閾值，決策生成模塊根據(jù)下次飛行執(zhí)行任務(wù)的情況作出繼續(xù)飛行或停飛維護(hù)的決策；③沒有發(fā)現(xiàn)損傷但有損傷發(fā)生的趨勢，決策生成模塊同樣根據(jù)下次飛行執(zhí)行任務(wù)的情況作出繼續(xù)飛行或停飛維護(hù)的決策；④沒有發(fā)現(xiàn)損傷并且沒有損傷發(fā)生的趨勢，決策生成模塊作出下次任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行的決策。如圖3所示，數(shù)據(jù)庫一個(gè)性能優(yōu)良的飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)，其具有穩(wěn)定可靠的PHM數(shù)據(jù)信息流是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。數(shù)據(jù)庫是這條數(shù)據(jù)信息流上的中轉(zhuǎn)和管理模塊，起著至關(guān)重要的作用。地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域管理器軟件的數(shù)據(jù)庫是整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息流最終匯總的地方。數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊將整個(gè)PHM系數(shù)數(shù)據(jù)信息流分為如下分支并最終匯聚到PHM數(shù)據(jù)庫中原始數(shù)據(jù)庫、硬件參數(shù)據(jù)庫、飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫、狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫、狀態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)庫和決策數(shù)據(jù)庫。當(dāng)健康狀態(tài)評估模塊和健康狀態(tài)預(yù)測模塊需要PHM歷史數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊向PHM數(shù)據(jù)庫發(fā)出請求并傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)至相應(yīng)模塊。當(dāng)決策生成需要結(jié)構(gòu)的維護(hù)歷史時(shí)，數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊向PHM數(shù)據(jù)庫發(fā)出請求并傳輸相應(yīng)決策歷史數(shù)據(jù)至決策生成模塊。
權(quán)利要求
1.一種單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)由機(jī)上PHM系統(tǒng)和地面PHM系統(tǒng)組成；機(jī)上PHM系統(tǒng)由n-1個(gè)機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)、飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)、航電PHM區(qū)域級管理器、燃油PHM區(qū)域級管理器和機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器組成；地面PHM系統(tǒng)由地面結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)、地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器、PHM數(shù)據(jù)庫和地面后勤管理組成；飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)、航電PHM區(qū)域級管理器、燃油PHM區(qū)域級管理器和機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器通過記載總線相互通信，機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)通過機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線與機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器通信，機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器與地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器相互通信，地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器分別與地面結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)、PHM數(shù)據(jù)庫和地面后勤管理雙向通信。
2.一種基于權(quán)利要求I所述的單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器①根據(jù)地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器給入的PHM任務(wù)配置，通過控制機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線，向成員級系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)PHM驅(qū)動指令,實(shí)現(xiàn)對成員級系統(tǒng)的任務(wù)控制；②通過控制機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)總線，接收由成員級PHM系統(tǒng)提交的PHM數(shù)據(jù)逾根據(jù)成 員級PHM系統(tǒng)提交的PHM數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的健康狀態(tài)評估；④通過機(jī)載總線與運(yùn)載管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，向上層系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，提供在線的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，參與在線的飛行決策，接收飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)傳送的飛行參數(shù)和執(zhí)行的機(jī)動任務(wù)；⑤對PHM數(shù)據(jù)和飛行相關(guān)信息進(jìn)行歸檔和存儲，形成標(biāo)準(zhǔn)的PHM信息，PHM數(shù)據(jù)包括原始數(shù)據(jù)、處理后的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估報(bào)告。
其特征在于地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器根據(jù)需要和PHM驅(qū)動指令，使用地面成員級系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域進(jìn)行快速監(jiān)測，并最終將結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)傳送至地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器，然后通過通訊線纜與機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器進(jìn)行連接，快速下載PHM信息；地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器綜合所有信息和數(shù)據(jù)對整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行評估，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對飛機(jī)的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測；地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器將最終的狀態(tài)評估和預(yù)測結(jié)果以及相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)都進(jìn)行歸檔，存儲于PHM數(shù)據(jù)庫中；地面結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器根據(jù)評估結(jié)果觸發(fā)地面后勤管理進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)的無損檢測和維護(hù)，并將檢測結(jié)果和維護(hù)情況也按照標(biāo)準(zhǔn)的格式歸入結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)庫中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述PHM數(shù)據(jù)庫分為兩類第一類是未經(jīng)過任何處理的結(jié)構(gòu)PHM原始數(shù)據(jù)，包括①原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，成員級PHM系統(tǒng)直接輸出的未經(jīng)處理的傳感器原始數(shù)據(jù)；②硬件參數(shù)數(shù)據(jù)庫，成員級系統(tǒng)軟硬件工作對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置；③飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫，機(jī)上結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器獲得的來自VMC的與飛機(jī)飛行相關(guān)的參數(shù)；④模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫，結(jié)構(gòu)的理論或有限元模型參數(shù)；第二類是經(jīng)過處理后獲得的結(jié)構(gòu)PHM數(shù)據(jù)，包括①狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫，存儲了與狀態(tài)評估及結(jié)果相關(guān)的信息；②狀態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)庫，存儲了與狀態(tài)預(yù)測及結(jié)果相關(guān)的信息；③決策數(shù)據(jù)庫，存儲了決策類型及決策生成的過程和原因；④維護(hù)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲與結(jié)構(gòu)維護(hù)歷史相關(guān)的維護(hù)信息。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種單機(jī)級飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM系統(tǒng)由機(jī)上PHM系統(tǒng)和地面PHM系統(tǒng)組成。飛機(jī)結(jié)構(gòu)PHM區(qū)域級管理器可以有效地實(shí)現(xiàn)與各結(jié)構(gòu)PHM成員級系統(tǒng)的通訊，驅(qū)動對應(yīng)的成員級系統(tǒng)完成相應(yīng)的PHM任務(wù)，接收成員級系統(tǒng)返回的PHM數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行存儲、歸檔和顯示。數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊將整個(gè)PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息流分為如下分支并最終匯聚到PHM數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)健康狀態(tài)評估模塊和健康狀態(tài)預(yù)測模塊需要PHM歷史數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊向PHM數(shù)據(jù)庫發(fā)出請求并傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)至相應(yīng)模塊。當(dāng)決策生成需要結(jié)構(gòu)的維護(hù)歷史時(shí)，數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊向PHM數(shù)據(jù)庫發(fā)出請求并傳輸相應(yīng)決策歷史數(shù)據(jù)至決策生成模塊。
文檔編號H04L29/08GK102801767SQ20111037565
公開日2012年11月28日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者邱雷, 袁慎芳, 鐘永騰 申請人:南京航空航天大學(xué)