CN106469106A - 一种基于符号数据模型的状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于符号数据模型的状态监测方法，利用机上成员系统特征参数和专家知识进行符号数据模型建模，完成对飞机的状态监测分析、统计及预测潜在的问题隐患。

Description

一种基于符号数据模型的状态监测方法

技术领域

本发明属于电子技术类，应用于航空电子技术领域。

背景技术

随着航空电子设备自测试系统的不断发展，越来越多的设备在运转过程中产生了大量的自测试维护数据和状态信号数据，这些数据的典型形态就是具有符号特征的、能够反映设备运转状态的随时间变化的离散状态变量。通过对这些数据物理意义的归类及相关性分析，在复合的逻辑和数学运算的基础上，建立起代表航空电子设备或其系统内部状态和故障的符号数据模型。基于对这种符号数据模型的监测和分析，将有助于快速直观的评估设备或系统内部工作状态以及对其他内部或外部部件的影响，从而全面、准确地实现全机航空电子设备的状态监测和评估。

发明内容

本发明的目的：提供一种基于符号数据模型的状态监测与分析方法，使得各类机载数据采集、记录、维护设备通过应用此方法实时监测模型输出结果，进一步分析出飞机各成员系统的异常工作状态，及时提供给飞机操控员、驾驶员或地勤检查人员，以便迅速做出应对措施，排除机上成员系统设备故障、降低事故隐患。

本发明采用的方案是：设计一种数据模型构建方式，将用于文字、符号表达的专家知识转化成数理逻辑序列，再将其按照后缀表达式的方式融入数据模型，使机载、地面计算平台都可以轻松编译执行，完成数据分析任务，输出报告。具体技术方案是提供了一种基于符号数据模型的状态监测与分析方法，其特征在于，由以下步骤组成：

步骤一：将文本类专家知识符号化：

设计词法解释器，将专家知识翻译解释成逻辑表达式；

(1)建立词法库：构建开放式中英文词法库，并按照状态变量参数数据名称、运算符、专家知识定义名称进行分类，参数数据名称词法库由机载系统的符号数据参数表得到，运算符词法库由数理逻辑运算符表得到，词法库所有元素都有中、英文两种方式，按照枚举类型进行匹配，所述的元素包括参数名称和运算符名称；

(2)词法统一：将专家知识内容统一采用中文或英文表达转换；

(3)词法简化：按照ASCII序列设计适配器表，将参数名称映射为'a'…'s'、'u'…'z'的字符序列，将专家知识定义名称映射为'A'…'S'、'U'…'Z'的字符序列，将“时间”或“持续时间”映射为'T'字符；

(4)词法剔除：剔除掉其他无用的形容词、副词词组及空格；

步骤二：将中缀逻辑表达式转换后缀表达式，存储数据模型：

遍历中缀表达式的每个字符，按照后缀表达式法则，将运算符、算子、参数名称代号、专家知识名称代号压栈；

(1)设计语法树：根据运算符字符形式和运算符优先级规则，设定语法树逻辑，将中缀表达式各元素分层拆解到各个节点，底层最先执行，顶层最后执行；

(2)数据模型存储：为提高效率，将树形结构内容按照数组结构分类存储，并将所有字符信息数字化，1类存放运算符的顺序号、1类存放算子的顺序号、1类存放参数名称或专家知识名称的顺序号，1类存放参数名称或专家知识名称类型，这种映射关系依赖于机载数据采集、记录、维护设备提供的离散信号参数配置表，及设计词法库时定义的枚举类型涵义；

步骤三：提取接收数据段中参与状态监测的参数数据进行物理量还原处理，并进行监测分析：

(1)设计信号处理单元：信号处理单元首先为各个状态变量参数设置初值，初值能够反映飞机的初始正常工作状态，初值存放在参数实时数据缓存区结构中，包含参数的原始信号值、物理量信号值、数据更新时间，每当相关数据更新时，触发指示信号，根据具体的还原公式对离散状态变量参数进行还原，更新实时数据缓存区结构的内容；

(2)实时监测：由于已经将所有的数据模型按照统一的格式进行了存储，因此就可以顺序访问数组集合模型、从实时数据缓存区提取参数值进行快速判读，获取数据模型执行结果；

(3)数据分析：监测的结果还不能直接供给用户使用，须依据专家知识用途分类进行结果融合，对于事件或故障触发类的，立即提供报文，对于统计类的，在满足预定时间段下的发生概率时，提供报文，对于预测类的，实时缓存报文序列，统计状态变化或异常的时间拐点，在此基础上监控其他参数或状态信号组，最后根据机上系统健康指数，给出相对时间段内的预测结果报文；

步骤四：将监测分析结果关联IETM手册，并给出评估建议；

(1)IETM建档：将IETM手册转换成机载设备能识别的数据格式，机载设备没有文件系统时，将IETM少量内容写入Flash，机载设备有文件系统时，将文字和图片资源以可解读的文件格式存入Flash；

(2)IETM关联：将监测的结果以及结合专家知识的维护建议，给出IETM对应的章节号信息，通过关键词的搜索，定位到具体章节中的具体内容位置；

建议评估：成功抽取IETM内容并将其作为专家知识维护建议的执行参考，方便用户需求时浏览。

本发明描述的方法主要由符号模型解析、符号模型匹配存储、符号数据处理分析、建议评估几步，实现基于符号数据模型的状态监测与分析。

附图说明：

图1是状态监测过程示意图；

图2是词法分析示意图；

图3是数据监测分析示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明:

如图1所示为基于符号数据模型的状态监测与分析方法的过程示意图。在实施时，分为五部分来进行：

1、符号模型解析；2、符号模型匹配存储；3、符号数据处理分析；4、建议评估。

1、步骤一：将文本类专家知识符号化：

设计词法解释器，将专家知识翻译解释成逻辑表达式。

(5)建立词法库：构建开放式中英文词法库，并按照状态变量参数数据名称、运算符、专家知识定义名称进行分类，参数数据名称词法库由机载系统的符号数据参数表得到，运算符词法库由数理逻辑运算符表得到，词法库所有元素(含参数名称、运算符名称等)都有中、英文两种方式，按照枚举类型进行匹配；

(6)词法统一：将专家知识内容统一采用中文或英文表达转换；

(7)词法简化：为了化解因参数数据名称长度不同、格式不同造成的转换困难，同时为保证数据分析效率，按照ASCII序列设计适配器表，将参数名称映射为'a'…'s'、'u'…'z'的字符序列，将专家知识定义名称映射为'A'…'S'、'U'…'Z'的字符序列，将“时间”或“持续时间”映射为'T'字符；

(8)词法剔除：剔除掉其他无用的形容词、副词词组及空格等。

2、步骤二：将中缀逻辑表达式转换后缀表达式，存储数据模型：

遍历中缀表达式的每个字符，按照后缀表达式法则，将运算符、算子、参数名称代号、专家知识名称代号压栈。

(3)设计语法树：根据运算符字符形式和运算符优先级规则，设定语法树逻辑，将中缀表达式各元素分层拆解到各个节点，底层最先执行，顶层最后执行；

(4)数据模型存储：为提高效率，将树形结构内容按照数组结构分类存储，并将所有字符信息数字化，1类存放运算符的顺序号、1类存放算子的顺序号、1类存放参数名称或专家知识名称的顺序号，1类存放参数名称或专家知识名称类型，这种映射关系依赖于机载数据采集、记录、维护设备提供的离散信号参数配置表，及设计词法库时定义的枚举类型涵义。

3、步骤三：提取接收数据段中参与状态监测的参数数据进行物理量还原处理，并进行监测分析；

为了提高实时数据分析效率，依据机载数据采集、记录、维护设备的状态参数定义和生成过程，按照触发式规则只在系统监测相关数据更新时还原数据。

(4)设计信号处理单元：信号处理单元首先为各个状态变量参数设置初值，初值能够反映飞机的初始正常工作状态，初值存放在参数实时数据缓存区结构中，包含参数的原始信号值、物理量信号值、数据更新时间，每当相关数据更新时，触发指示信号，根据具体的还原公式对离散状态变量参数进行还原，更新实时数据缓存区结构的内容；

(5)实时监测：由于已经将所有的数据模型按照统一的格式进行了存储，因此就可以顺序访问数组集合模型、从实时数据缓存区提取参数值进行快速判读，获取数据模型执行结果；

(6)数据分析：监测的结果还不能直接供给用户使用，须依据专家知识用途分类进行结果融合，对于事件或故障触发类的，立即提供报文，对于统计类的，在满足预定时间段下的发生概率时，提供报文，对于预测类的，实时缓存报文序列，统计状态变化或异常的时间拐点，在此基础上监控其他参数或状态信号组，最后根据机上系统健康指数，给出相对时间段内的预测结果报文。

4、步骤四：将监测分析结果关联IETM手册，给出评估建议；

(3)IETM建档：将IETM手册转换成机载设备能识别的数据格式，我们根据机载设备有无文件系统分为两类，没有文件系统，我们将IETM少量内容写入Flash，有文件系统，我们将文字和图片资源以可解读的文件格式存入Flash；

(4)IETM关联：系统监测的结果、结合专家知识的维护建议，给出IETM对应的章节号信息，通过关键词的搜索，定位到具体章节中的具体内容位置；

(5)建议评估：成功抽取IETM内容并将其作为专家知识维护建议的执行参考，方便用户需求时浏览。

Claims (1)

1.一种基于符号数据模型的状态监测方法，其特征在于，由以下步骤组成：

步骤一：将文本类专家知识符号化：

设计词法解释器，将专家知识翻译解释成逻辑表达式；

(1)建立词法库：构建开放式中英文词法库，并按照状态变量参数数据名称、运算符、专家知识定义名称进行分类，参数数据名称词法库由机载系统的符号数据参数表得到，运算符词法库由数理逻辑运算符表得到，词法库所有元素都有中、英文两种方式，按照枚举类型进行匹配，所述的元素包括参数名称和运算符名称；

(2)词法统一：将专家知识内容统一采用中文或英文表达转换；

(3)词法简化：按照ASCII序列设计适配器表，将参数名称映射为'a'…'s'、'u'…'z'的字符序列，将专家知识定义名称映射为'A'…'S'、'U'…'Z'的字符序列，将“时间”或“持续时间”映射为'T'字符；

(4)词法剔除：剔除掉其他无用的形容词、副词词组及空格；

步骤二：将中缀逻辑表达式转换后缀表达式，存储数据模型：

遍历中缀表达式的每个字符，按照后缀表达式法则，将运算符、算子、参数名称代号、专家知识名称代号压栈；

(1)设计语法树：根据运算符字符形式和运算符优先级规则，设定语法树逻辑，将中缀表达式各元素分层拆解到各个节点，底层最先执行，顶层最后执行；

(2)数据模型存储：为提高效率，将树形结构内容按照数组结构分类存储，并将所有字符信息数字化，1类存放运算符的顺序号、1类存放算子的顺序号、1类存放参数名称或专家知识名称的顺序号，1类存放参数名称或专家知识名称类型，这种映射关系依赖于机载数据采集、记录、维护设备提供的离散信号参数配置表，及设计词法库时定义的枚举类型涵义；

步骤三：提取接收数据段中参与状态监测的参数数据进行物理量还原处理，并进行监测分析：

(1)设计信号处理单元：信号处理单元首先为各个状态变量参数设置初值，初值能够反映飞机的初始正常工作状态，初值存放在参数实时数据缓存区结构中，包含参数的原始信号值、物理量信号值、数据更新时间，每当相关数据更新时，触发指示信号，根据具体的还原公式对离散状态变量参数进行还原，更新实时数据缓存区结构的内容；

(2)实时监测：由于已经将所有的数据模型按照统一的格式进行了存储，因此就可以顺序访问数组集合模型、从实时数据缓存区提取参数值进行快速判读，获取数据模型执行结果；

(3)数据分析：监测的结果还不能直接供给用户使用，须依据专家知识用途分类进行结果融合，对于事件或故障触发类的，立即提供报文，对于统计类的，在满足预定时间段下的发生概率时，提供报文，对于预测类的，实时缓存报文序列，统计状态变化或异常的时间拐点，在此基础上监控其他参数或状态信号组，最后根据机上系统健康指数，给出相对时间段内的预测结果报文；

步骤四：将监测分析结果关联IETM手册，并给出评估建议；

(1)IETM建档：将IETM手册转换成机载设备能识别的数据格式，机载设备没有文件系统时，将IETM少量内容写入Flash，机载设备有文件系统时，将文字和图片资源以可解读的文件格式存入Flash；

(2)IETM关联：将监测的结果以及结合专家知识的维护建议，给出IETM对应的章节号信息，通过关键词的搜索，定位到具体章节中的具体内容位置；

(3)建议评估：成功抽取IETM内容并将其作为专家知识维护建议的执行参考，方便用户需求时浏览。