CN104246637B - 分析飞行器记录的飞行数据以将其截取到飞行阶段的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析在飞行器的至少一次飞行期间记录的飞行数据的方法，所述飞行数据包括关于所述飞行的特征参数的数据，所述方法包括以下步骤：确定飞行的状态模式，所述状态模式包括若干状态，每个状态对应于所述飞行器的可能飞行阶段，所述状态模式包括转换以及至少一个标准，所述转换限定在这些所说的状态之间的切换，所述至少一个标准用于初始化状态模式，所述初始化标准对应于所述状态模式的初始状态，每个转换和每个初始化标准取决于可以在所述飞行器的飞行期间记录的至少一个特征参数。

Description

分析飞行器记录的飞行数据以将其截取到飞行阶段的方法

技术领域

本发明涉及在飞行器的至少一次飞行期间记录的一组飞行数据的分析。

背景技术

关于维护以及空中交通的规定限定了航空公司为了确保最高水平的客户安全性而必须遵守的标准。

为了最优化并监控空中操作，在监管机构的压力之下，公司为自己装备了用于分析飞行数据的系统。

用于分析飞行数据的系统被称为FDM(飞行数据监控)或者FPQA(飞行操作质量保证)。这些系统包括装备飞行器的飞行数据记录仪。这样的记录仪例如是黑匣子，或者是特殊的记录仪，比如ACMS(飞行器状态监控系统)。

使用这些系统，航空公司能够根据这些飞行数据值的常规记录来详细了解飞行过程，这些常规记录是在航空公司的每架飞机的每次飞行期间记录的。

为此目的，这些系统检测在飞行期间出现的预定义事件，然后由专家来分析这些指示在飞行期间出现的技术故障的事件，其是飞行程序没有观察到的预见的情况或状态，从而在可能出现的可能故障或事故的早期阶段发出警告。

为了应用该检测，每一飞行必须截取记录的数据，而且每次飞行必须被截取到飞行阶段。

实际上，事件的检测受到当前飞行阶段的影响。例如，在飞行器的起飞期间，当在巡航时不希望同样类型的事件。

因此，记录数据的截取和截取方法的质量能够保证分析的相关性。

包括截取记录的飞行数据的分析飞行数据的方法是已知的。

这些已知方法是基于设定关于某些飞行参数的值的判定标准。这些方法也是基于典型的事件理论序列。

最后，该标准使用单一来源参数。

问题在于，所使用的标准对于记录错误(不连续或者超出界限的值)、对于飞机类型的多样性、对于飞行操作的多样性或者对于产生临界情况的空中操作的未知因素是不稳健的。

发明内容

本发明提出克服这些缺点中的至少一个。

为此目的，本发明提出了一种分析在飞行器的至少一次飞行期间记录的飞行数据的方法，所述飞行数据包括关于所述飞行的特征参数的数据，所述方法包括以下步骤：确定飞行的状态模式，所述状态模式包括若干状态，每个状态对应于所述飞行器的可能飞行阶段，所述状态模式包括转换以及至少一个标准，所述转换限定在这些所说的状态中的改变，所述至少一个标准用于初始化状态模式，所述初始化标准对应于所述状态模式的初始状态，每个转换和每个初始化标准取决于可以在所述飞行器的飞行期间记录的至少一个特征参数。

根据本发明的方法还依次地包括下列步骤：

-提取记录的飞行数据，所述飞行数据关于所述飞行器的特征参数；

-根据关于所述飞行器的特征参数的飞行数据计算初始化标准，以便检测所述飞行数据开始对应所述状态模式的初始状态的初始时刻；

-在所述初始时刻之后根据关于记录的特征参数的飞行数据来计算所述状态模式的多个转换，以便检测关于所述飞行器的特征参数的飞行数据开始对应所述状态模式的状态改变的时刻；

-根据由此确定的时刻截取所述飞行数据，以便将记录的飞行数据与飞行阶段匹配。

通过下述特征(单独采用或者以其在技术上的任意可能组合)，有利地完成了本发明；

-所述转换的计算包括在所述初始状态的检测之后至少一个所述状态模式的转换的计算，其给出从所述初始状态转到对应于飞行阶段的被称为当前状态的状态的概率。

-所述转换的计算包括至少一个转换的计算，其给出从所述当前状态转到晚于所述当前状态的状态的概率。

-确定在两个转换之间的时间间隔，以便确定所述飞行数据对应所述状态模式的状态的时间段。

-状态模式的初始状态是正在巡航的飞行器或处于飞行结束时的飞行器。

-转换的计算包括依据关于所述飞行器的至少一个特征参数的飞行数据来计算判定标准。

-消除在所述飞行数据开始对应初始状态的时刻之前的所述飞行数据。

-所述特征参数为：垂直加速度、水平加速度、纵向加速度、高度、副翼的配置、垂直速度和水平速度、气压高度、雷达高度、起落架的状态、航向。

所述状态模式的状态为：飞行结束、发动机启动、滑出、起飞、拒绝起飞、第二环节、初始上升、上升、下降、巡航、进场、复飞、最终进场、着陆、触地复飞、滑入。

本发明还涉及一种用于分析飞行数据的系统，包括处理单元和存储单元，所述处理单元适用于应用根据前述权利要求中的一项的方法，所述存储单元用于存储状态模式。

本发明具有多个益处。

记录的数据的截取是自动的，而飞行和阶段的手动截取将会耗费每一飞行至少五分钟。

截取对于记录错误是稳健的。

所使用的标准不依赖飞机的类型，这是因为所使用的参数是在所有飞行器上都记录的一般参数。

截取的精确性也得到了进一步的提升。

附图说明

根据下面的描述，本发明的其他特征、目标和优点将会变得明显，下面的描述是纯示意的而非限制，而且应当参考所附附图进行阅读，在所述附图中：

-图1示出了根据本发明的实施方式的方法的步骤；

-图2示出了根据本发明的实施方式的状态模式；

-图3示出了根据本发明的实施方式的确定转换的实例。

具体实施方式

如同在介绍中所提及阐述的，飞行数据在飞机的至少一次飞行期间得到记录飞行数据。

这些飞行数据对应于记录的飞行器的参数。其可以是速度、高度、副翼的位置等等。

这些记录数据以矩阵的形式被接收，其每一行对应于飞行期间的飞行器参数的记录。

为了将飞行数据与飞行阶段联系起来，每一飞行阶段地记录的飞行数据被适当地截取。

一旦它们被得到了截取，则它们可以以相关方式对它们进行分析。

图1示出了根据本发明的实施方式的用同于分析飞行数据的系统。这样的系统包括存储单元10、处理单元20和显示单元30，其中处理单元20包括处理器(未显示)。

存储单元10包括存储器(未显示)，以用于存储源自飞行器数次飞行期间的记录的飞行数据。这样的存储单元10可以由用硬盘或SSD或者任何其他可移除且可重写存储装置构件(USB盘、记忆卡等)形成。

处理单元20能够应用用于实现分析飞行数据的方法(见后文)。存储单元10可以是处理单元20的ROM/RAM存储器、USB盘、记忆卡。这样的处理单元是例如计算机(多个计算机)、处理器(多个处理器)、微控制器(多个微控制器)、微型计算机(多个微型计算机)、可编程逻辑控制器(多个可编程逻辑控制器)、专用集成电路(多个专用集成电路)、其他可编程电路(多个可编程电路)或其他包括计算机的设备，比如工作站。

显示单元30能够显示该方法的结果，尤其是截取的飞行数据。这样的显示单元可以是例如计算机屏幕、监视器、平面屏幕、等离子屏幕或已知类型中任何其他类型的显示设备。

关于图2，描述了用于分析飞行数据的方法。

在第一步骤100中，飞行的状态模式(或状态机)得以确定。这样的确定可以是将状态模式装载到分析系统的存储单元10中。

图3示出了这样的状态模式。该状态模式特别存储在图1的用于分析飞行数据的系统的存储单元10中。

这样的状态模式包括若干状态E0、E0’、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、E11、E12、E13、E14、E15、E16。

每个状态对应于在飞行期间飞行器可能处于的可能飞行阶段。

这些飞行阶段是：飞行结束E0、发动机启动E1、滑出E2、起飞E3、拒绝起飞E4、第二环节E5、初始上升E6、上升E7、下降E8、巡航E0’、进场E10、复飞E9、最终进场E11、着陆E12、触地复飞(touchand go)E14、滑入E15。

关于不同飞行阶段的解释可以参考文献：商用航空安全组，国际民航组织，“phase of flight definitions and usage notes”，2010年6月。

状态模式包括转换，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20、T21、T22、T23、T24，所述转换限定了不同状态之间的切换。

状态模式还包括两个初始化标准T0、T0’，其对应于状态模式的初始状态E0、E0’。

初始化标准T0、T0’两者是状态模式中的两个可能输入。

每个转换以及每个初始化标准取决于至少一个可以在飞行器的飞行期间记录的特征参数。

特征参数优选在多数飞行器中常规记录的参数。

这些参数是(在航空学中所使用的常用术语)：涡轮旋转速度(N2)、发动机燃料流1、发动机燃料流2、废气温度(EGT)、垂直加速度、纵向加速度、高度、起落架的位置、航向、相对地面的速度、副翼的配置、垂直速度、马赫数、气压高度、雷达高度。

在本分析方法的范围内，在第二步骤200中，从记录的飞行数据中提取关于飞行器的特征参数的飞行数据。这些参数已在上面列出。

为了继续进行飞行数据的截取，在步骤300中，计算初始化标准。具体来说，将检测对应于飞行器的初始状态的飞行数据所在的记录时刻。状态模式的初始状态是“飞行器正在巡航”E0’或“飞行器处于飞行结束”E0。

该步骤300例如能够消除关于不完整飞行的飞行数据，即，消除在飞行数据对应初始状态的时刻之前的飞行数据。

替代地，也可以分析这些数据以为其他目的，这是因为飞行阶段可能不与这些数据相联系。

接下来，在步骤400中，在初始时刻之后将根据关于记录的特征参数的飞行数据来计算状态模式的若干转换，以便检测关于飞行器的特征参数的飞行数据对应状态模式的状态改变的时刻。

换句话说，一旦检测到了初始状态，将检测来自该检测的初始状态的可能转换中的一个。然后将重复该用于计算转换的阶段，以便处理全部的有效记录持续时间。

应当注意，转换的计算包括依据关于飞行器的至少一个特征参数的飞行数据来计算判定标准。

例如，如图3所示，如果从状态E0开始，检测到转换T5，则可以得到飞行器处于状态E2的结论。

因此，通过检测转换，可以推测飞行数据对应状态模式的状态期间的时间间隔。

因此，根据转换检测，可以得到状态改变的结论。

通过使用状态模式，能以避免穷举搜索。实际上，从一个状态开始，只会检测到有限数量的转换。

在探测转换之后，在步骤500在，根据由此确定的时刻截取飞行数据，以便使得记录的飞行数据对应于飞行阶段。

该方法在记录的每一秒处执行。然而，在更高的频率需要某些参数，因此算法的迭代可以使用在位于程序的执行步骤(1Hz)之外的时刻的参数值。

如上所述，转换取决于飞行器的至少一个特征参数。

转换可以取决于单一特征参数。在该情况下，转换根据关于该特征参数的飞行数据来计算，而且之后的转换与阈值比较，以便例如确定是否检测到转换。

转换可以取决于若干特征参数。在该情况下，对关于这些特征参数的飞行数据进行处理，对它们进行组合而且将结果与阈值进行比较，以便例如确定是否检测到转换。

作为计算起飞状况的实例，将使用四个参数：发动机燃料流1，以便检测发动机1正在聚集动量；发动机燃料流2，以便检测发动机2正在聚集动量；相对地面的速度，以便检测飞行器正在移动；以及纵向加速度，以便检测飞行器正处于加速阶段。

进行转换的计算的同时，首先检查若干参数，并将权重关联至每个检测。

检测的参数如下：

-如果关于发动机燃料流1的参数等于特定值至少3秒，则发动机1正在聚集动量；

-如果关于发动机燃料流1的参数等于特定值至少3秒，则发动机2正在聚集动量；

-如果相对地面的速度大于5海里每小时，则飞行器正在移动；

-如果纵向加速度大于0.1g，则飞行器正在加速。

对于每个检查，如果满足条件，关联值1，如果不满足，关联值零。

为了检测飞行器正在起飞，如果将四个条件相加，得到至少为3的值(四个条件中满足了三个)，则将检测到转换。

Claims (10)

1.一种分析在飞行器的至少一次飞行期间记录的飞行数据的方法，所述飞行数据包括关于所述飞行的特征参数的数据，所述方法包括以下步骤：

-确定飞行的状态模式(10)，所述状态模式包括若干状态(E0-E16、E0’)，每个状态对应于所述飞行器的可能飞行阶段，所述状态模式包括转换(T1-T19)，所述转换限定在这些所说的状态之间的切换，其特征在于，所述状态模式包括至少一个标准(T0-T0’)，所述至少一个标准(T0-T0’)用于所述状态模式的初始化，所述初始化标准(T0、T0’)对应于所述状态模式的初始状态(E0、E0’)，每个转换和每个初始化标准取决于能够在所述飞行器的飞行期间记录的至少一个特征参数；

所述方法还依次地包括以下步骤：

-从记录的飞行数据中提取关于所述飞行器的特征参数的飞行数据(20)；

-根据关于所述飞行器的特征参数的飞行数据计算初始化标准(30)，以便检测所述飞行数据开始对应所述状态模式的初始状态的初始时刻；

-在所述初始时刻之前根据关于记录的特征参数的飞行数据来计算所述状态模式的多个转换(40)，以便检测关于所述飞行器的特征参数的飞行数据开始对应所述状态模式的状态改变的时刻；

-依据由此确定的时刻截取所述飞行数据(50)，以便将记录的飞行数据与飞行阶段匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换的计算包括在所述初始状态的检测之后至少一个所述状态模式的转换的计算，其给出从所述初始状态转到对应于飞行阶段的被称当前状态的状态的概率。

3.根据前一权利要求所述的方法，其中所述转换的计算包括至少一个转换的计算，其给出从所述当前状态转到晚于所述当前状态的状态的概率。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中确定在两个转换之间的时间间隔，以便确定所述飞行数据对应所述状态模式的状态的持续时间。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述状态模式的初始状态是正在巡航的飞行器或者处于飞行结束时的飞行器。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中转换的计算包括依据关于所述飞行器的至少一个特征参数的飞行数据来计算判定标准。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中消除了在所述飞行数据开始对应初始状态的时刻之前的所述飞行数据。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述特征参数为：垂直加速度、水平加速度、纵向加速度、高度、副翼的配置、垂直速度和水平速度、气压高度、雷达高度、起落架的状态、航向。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述状态模式的状态为：飞行结束、发动机启动、滑出、起飞、拒绝起飞、第二环节、初始上升、上升、下降、巡航、进场、复飞、最终进场、着陆、触地复飞、滑入。

10.一种用于分析飞行数据的系统，包括处理单元和存储单元，所述处理单元适用于应用根据前述权利要求中的一项的方法，所述存储单元用于存储状态模式。