CN106516159A - Acars机载系统及其故障诊断与健康管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了ACARS机载系统及其故障预测与健康管理方法，所述机载系统包括通信单元、通信管理单元、综合模块化航空电子设备和控制/显示单元，所述综合模块化航空电子设备包括有数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块，所述机载系统与地面控制中心之间通信，实现飞机与地面之间的实时信息传输，同时，机载系统设有数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块，能够对ACARS系统本身进行健康状况的监控和故障诊断，从而进一步提高了ACARS系统的安全性和可靠性，保障飞行安全。

Description

ACARS机载系统及其故障诊断与健康管理方法

技术领域

本发明涉及航空电子技术领域，具体涉及ACARS机载系统及其故障诊断与健康管理方法。

背景技术

飞机通信寻址与报告系统(Aircraft Communications Addressing andReporting System，简称ACARS)是一种在飞机和地面站之间通过无线电或卫星传输短消息的数字数据链系统，广泛应用于空中交通服务和航空公司运行控制，作为飞机运行控制与服务、飞机/发动机远程状态监控与故障诊断、地面服务等重要通信联系和信息传递的手段，是当下民用飞机通信领域使用最多、最广泛的数据链系统。ACARS系统对航空飞行安全十分重要，当前的ACARS系统能够实现飞机与地面之间的实时信息传输，但不能对ACARS机载系统本身进行健康状况的监控和故障诊断，导致现有的ACARS系统存在安全性、可靠性较差的问题，直接威胁飞行安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供ACARS机载系统及其故障诊断与健康管理方法，既能实现飞机与地面之间的实时信息传输，又能对ACARS机载系统本身进行健康状况的监控和故障诊断，提高ACARS系统的安全性和可靠性，进而保障飞行安全。

本发明通过下述技术方案实现：

ACARS机载系统，包括通信单元、通信管理单元、综合模块化航空电子设备和控制/显示单元，其中，

所述通信单元与通信管理单元电连接，用于通信管理单元与地面控制中心的数据交换；

所述通信管理单元与综合模块化航空电子设备电连接，用于接收综合模块化航空电子设备的指令，控制通信单元与综合模块化航空电子设备之间的通信；

所述综合模块化航空电子设备外接机载航电系统，用于获取机载航电系统传送的飞机飞行相关信息和地面控制中心发送的ACARS机载系统各单元运行状态信息，并对获取的数据进行分析、判断,具体包括数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块和存储模块；

所述控制/显示单元与综合模块化航空电子设备电连接，用于向综合模块化航空电子设备发出操作指令和显示综合模块化航空电子设备获取的数据。

特别地，所述通信管理单元与综合模块化航空电子设备之间通过AFDX数据总线连接。

特别地，所述通信单元与通信管理单元之间通过ARINC429数据总线连接。

特别地，所述通信单元包括卫星通信单元、高频通信单元、甚高频通信单元。

特别地，所述控制/显示单元采用触摸屏。

对ACARS机载系统进行故障诊断与健康管理的方法，包括以下步骤：

S1、通信单元周期性的发送通信单元自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息至少包括通信单元各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息；

S2、通信管理单元将获取的通信单元运行状态信息及通信管理单元自身的运行状态信息发送至综合模块化航空电子设备，所述通信管理单元运行状态信息至少包括通信管理单元各模块的温度、电流、电压、内存使用率信息以及各设备的工作模式、链路状态、故障参数信息；

S3、综合模块化航空电子设备对通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行分析，判断ACARS机载系统健康状况，并对ACARS机载系统故障情况进行诊断。

特别地，所述步骤S3包括：

S31、数据采集模块获取通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息；

S32、数据处理模块对数据采集模块获取的通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行数据转换和特征提取，获得特征数据；

S33、状态监控模块监控ACARS机载系统各设备以及单元模块的运行状态，并设定各设备以及单元模块的各项特征数据的阈值范围和数学关系；

S34、健康评估与故障诊断模块根据ACARS机载系统各设备以及单元模块状态信息，评估ACARS机载系统的健康状况，并在ACARS机载系统发生故障时，判断故障原因及故障的严重程度。

特别地，所述对ACARS机载系统进行故障诊断与健康管理的方法还包括步骤S4：

S4、控制/显示单元显示ACARS机载系统健康状况及故障诊断情况。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明所述ACARS机载系统及其故障诊断与健康管理方法，机载系统与地面之间通过通信单元进行通信，实现飞机与地面之间的实时信息传输，同时，机载系统设有数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块，能够对ACARS机载系统本身进行健康状况的监控和故障诊断，从而进一步提高了ACARS系统的安全性和可靠性，保障飞行安全。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的ACARS机载系统结构框图。

图2为本发明实施例2提供的对ACARS机载系统进行故障诊断与健康管理的方法的流程图。

图3为本发明实施例2提供的综合模块化航空电子设备对通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行分析、判断的流程示意图。

图4为本发明实施例2提供的ACARS机载系统故障诊断专家系统结构框图。

图5为本发明实施例2提供的ACARS机载系统故障树框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，图1为本发明实施例1提供的ACARS机载系统结构框图。

ACARS系统包括机载系统、地面控制系统和通信基站。通信基站实现机载系统与地面控制中心之间的通信。

机载系统设置于飞机上，包括通信单元、通信管理单元、综合模块化航空电子设备和控制/显示单元。

ACARS机载系统与地面控制中心之间的通信通过甚高频、卫星、高频三个空地通信子网中的某一个实现。甚高频通信是最为廉价的一种通讯方式，但由于其直线传输的局限性无法跨海洋传播；卫星通信是通过INMARSAT卫星网络(可以覆盖出基地外的全球)进行传播，相当昂贵；高频网络的建立是为了覆盖卫星通信的死角。相应地，所述通信基站包括卫星、高频电台和甚高频电台。相应地，所述通信单元包括卫星数据通信单元、高频通信单元和甚高频通信单元。通信单元与通信管理单元通过ARINC 429数据总线通信，同时与地面控制中心无线通信，航空公司根据ACARS机载系统与地面控制中心之间传送信息的具体内容判断采用哪个通信子网进行信息的传递，并生成一张传送信息与通信子网的对应表内置于综合模块化航空电子设备，综合模块化航空电子设备根据对应表选择最佳子网，向通信管理单元发出控制指令，通信管理单元选择对应的通信单元和通信基站实现ACARS机载系统与地面控制中心之间的数据交换。同时，通信单元周期性的发送通信单元自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息至少包括通信单元各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息等。

通信管理单元与综合模块化电子设备通过AFDX数据总线通信，接收综合模块化航空电子设备的指令，控制通信单元与综合模块化航空电子设备之间的通信。同时，卫星通信单元、高频通信单元和甚高频通信单元的运行状态信息周期性的通过ARINC 429数据总线发送至通信管理单元，通信管理单元将自身的运行状态信息及通信单元运行状态信息通过AFDX数据总线发送至综合模块化航空电子设备，所述通信管理单元运行状态信息包括通信管理单元各模块的温度、电流、电压、内存使用率信息以及各设备的工作模式、链路状态、故障参数信息。

综合模块化航空电子设备连接控制/显示单元并外接机载航电系统，包括数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块和存储模块。所述数据采集模块获取机载航电系统传送的飞行数据，所述飞行数据具体包括飞机在各个飞行阶段航空器、引擎等各部件的运行状态数据，飞行线路、燃油量等数据，并将飞行数据发送至通信管理单元，经通信管理单元和通信单元发送至地面控制中心。同时，数据采集模块经通信单元和通信管理单元接收地面控制中心发送的相关信息。同时，数据采集模块获取通信单元及通信管理单元各设备及单元模块的运行状态数据，并对其进行预处理后分类存储至存储模块。数据处理模块从存储模块导入预处理后的数据，进行数据转换和特征提取，获得符合健康评估与故障诊断处理所需的数据特征存储至存储模块。状态监控模块监控ACARS机载系统各设备以及单元模块的运行状态，并设定各设备以及单元模块的各项特征数据的阈值范围和数学关系。健康评估与故障诊断模块从存储模块提取通信单元及通信管理单元各设备及模块工作状态，与监控模块设定的各项特征数据的阈值范围相比较，评估机载系统各设备及模块的性能状况，当评估的结果为机载系统发生故障时，采用基于规则的故障诊断专家系统进行故障诊断，定位机载系统的故障并分析故障发生的原因以及故障的严重程度，并将分析的结果发送至通信管理单元和控制/显示单元。

综合模块化航空电子设备接收的所有数据及其分析结果都可以在控制/显示单元进行显示。同时，控制/显示单元还可以向综合模块化航空电子设备发出控制指令，如机组人员想获得气象信息，则通过控制/显示单元发出获取气象信息指令，该指令依次经综合模块化航空电子设备、通信管理单元、通信单元和通信基站发送至地面控制中心，地面控制中心接收指令后做出响应，将气象信息依次经、通信单元、通信管理单元发送至综合模块化航空电子设备，并在控制/显示单元进行显示。所述控制/显示单元采用触摸屏，也可由采用其他上位机。由于综合模块化航空电子设备与地面控制中心处理的数据格式不同，两者之间的数据交换通过通信单元完成。

实施例2

如图2、图3所示，图2为本发明实施例2提供的对ACARS机载系统进行故障诊断与健康管理的方法的流程图，图3为本发明实施例2提供的综合模块化航空电子设备对通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行分析、判断的流程示意图。

本实施例公开了对实施例1所述的ACARS机载系统进行故障预测与健康管理的方法，包括以下步骤：

S1、通信单元周期性的发送通信单元自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息至少包括通信单元各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息。

ACARS机载系统的通信单元包括卫星数据通信单元、高频通信单元和甚高频通信单元。

所述甚高频通信单元具体为VHF电台，VHF电台是民机数据链系统的重要组成，主要实现低空视距无线通信功能。其频率范围为117.975MHz～137MHz(实际指配的频率范围为118MHz～136.975MHz)，信道间隔为25kHz。其中中国地区(含香港、澳门)使用的VHF数据通信基频频率为131.450MHz，除基频外还有127.275MHz、133.025MHz和126.475MHz作为备用工作频点。VHF机载设备工作模式为语音模式和数据模式。数据传输速率为2.4kb/s,信道接入方式采用CSMA方式。

VHF电台包括以下模块：

电源模块：为VHF电台内其他模块提供所需的电源；

接收机单元：通过2次滤波、混频将来自天线的射频信号下变频到中频；

发射机单元：将中频信号经混频发射出去；

中频数字信号处理模块：中频数字信号处理单元是VHF电台的核心部件，包括收发中频信号处理及收发状态处理；

频率合成器：采用DDS技术，在中频数字信号处理模块的控制下，产生收发接收机所需的频率信号；

I/O处理模块：完成调谐，数据收发，语音处理等功能；

收发开关：完成收发切换以及接收机保护等功能。

VHF电台周期性的发送自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息包括上述VHF电台各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息，VHF电台语音/数据状态、750/716模式、VHF电台工作状态(S1\S2\S3\S4\S5\S6\S7)、CMU与VHF电台接口协议(ModeA、Mode2)、VHF设备安装位置(左、中、右)、传输超时警告、RF信号质量、VHF电台运行频率(118MHz～136.975MHz)、VHF电台调制格式(只支持2400bps DSB-AM/MSK)、VHF电台故障信息(天线/同轴电缆状态(故障/正常)、收发机故障、8.33k调谐能力、自检测试抑制、DFS总线选择等)。

所述高频通信单元具体为HF电台，HF电台频率范围为2-30MHz，信道间隔为100Hz。HF机载设备工作模式为语音模式和数据模式。

HF电台包括以下模块：

电源模块：为HF电台内其他模块提供所需的电源；

接收机单元：通过2次滤波、混频将来自天线的射频信号下变频到中频；

发射机单元：将中频信号经混频发射出去；

中频数字信号处理模块：中频数字信号处理单元是HF电台的核心部件，包括收发中频信号处理及收发状态处理；

频率合成器：采用DDS技术，在中频数字信号处理模块的控制下，产生收发接收机所需的频率信号；

I/O处理模块：完成调谐，数据收发，语音处理等功能；

收发开关：完成收发切换以及接收机保护等功能。

HF电台周期性的发送自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息包括上述HF电台各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息，HF电台运行频率(2.0000～29.9999MHz)、语音/数据模式、HF电台支持协议(Enveloped/ISO8208)、数据模式键控(SSB/USB/CW)、HF电台互锁状态、HF电台主/备状态、通信状态(是否存在断续振荡信号)、空地状态、HF电台故障信息(数据发送状态、收发机故障、天线耦合器故障、天线故障、奇偶校验状态、HF数据链有效性、HF数据链登录状态)。

所述卫星数据通信单元具体为SATCOM设备，SATCOM设备工作于L波段(1525-1660.5MHZ),工作模式包括语音和数据模式。SATCOM与INMARSAT卫星、陆上地球站(GES)和地面通信网构成了INMARSAT全球航空移动卫星系统。SATCOM所提供的基本服务包括：数据和语音。SATCOM从飞机机载电子设备中接收各种数据和语音信息，进行编码、调制和变频，经高功率放大器放大并由天线单元辐射出去，卫星接收到此信号后再转发给陆上地球站(GES)，信号通过地面专用网或公共网络到达信息目的地。同时，SATCOM可接收来自地面用户经GES和卫星转发的数据和语音信息。

SATCOM设备包括以下模块：

卫星数据单元(SDU)模块：SDU提供对整个SATCOM系统的控制和监视信号，它可以提供多个通道通信能力，支持全双工话音或数据通信。这些信道支持旅客语音/数据通信和航空公共通信、飞行员语音和数据通信，并为航空管理人员提供ATC，AOC和AAC通信链路。

射频单元模块(RFU)：RFU将中频转换成L波段以及将接收的卫星发射信号转换成中频信号。

高功率放大器(HPA)：HPA提供射频信号的线性放大，每个信道的功率可由SDU进行控制。

天线模块:包括高增益天线(HGA)或低增益天线(LGA)，波束转向组件(BSU)，双工器/低噪声放大器(DIP/LNA)。

SATCOM设备周期性的发送自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息包括上述SATCOM设备各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息，SATCOM设备天线类型(高增益/低增益)、BSU选择、追踪模式、ACU/BSU温度、实际输出功率、HPA温度、PR功率输入、控制总线状态、HPA补偿范围(16dB～31dB)、SATCOM通信设备故障信息(内部RAM状态、内部ROM状态、内部供电状态、VSWR输出状态、HGA LNA状态等)。

S2、通信管理单元将获取的通信单元运行状态信息及通信管理单元自身的运行状态信息发送至综合模块化航空电子设备，所述通信管理单元运行状态信息至少包括通信管理单元各模块的温度、电流、电压、内存使用率信息以及各设备的工作模式、链路状态、故障参数信息。

通信管理单元是民机数据链系统的核心部件，负责无线电通信设备的控制管理和数据链功能处理。它与VHF电台、HF电台和SATCOM设备一起为飞机提供数据通信功能。

所述通信管理单元包括以下模块：

数据链处理模块(DLM)：通过ARINC429收发接口(不与信号处理板共用)完成与VHF、HF和SATCOM的数据通信协议处理，同时通过ARINC429经RDIU与综合模块化航空电子设备连接完成路由处理和ARINC619协议处理。

信号处理模块：实现数据集中、数据分发、无线电台(VHF、HF)电台调谐/控制、音频管理等。

电源模块：为整机工作提供需要的各种直流电源，包括+28V、+5V、+3.3V等。

通信管理单元将获取的通信单元运行状态信息及通信管理单元自身的运行状态信息发送至综合模块化航空电子设备，所述通信管理单元运行状态信息包括通信管理单元的服务能力(0级、0.1级、0.2级和0.3级)、通信管理单元应用能力等级(A、B、C、D)、主/备状态、VHF通信频率(118MHz～136.975MHz)、信息等待状态、通信链路可用性、HF/SAT链路状态(有效/无效)、VHF链路状态(有效/无效)、打印机状态(故障/正常)、OOOI输入状态(有效/无效)、FMC输入状态(有效/无效)、MCDU(有效/无效)、SDU输入状态(有效/无效)。

S3、综合模块化航空电子设备对通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行分析，判断ACARS机载系统健康状况，并对ACARS机载系统故障情况进行诊断。

S31、数据采集模块获取通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息；

VHF电台运行状态信息、HF电台运行状态信息、SATCOM设备运行状态信息和通信管理单元运行状态信息打包成数据包后，通过AFDX网络传输至数据采集模块。数据采集模块对AFDX格式的网络帧进行解析，并对数据帧进行CRC校验，丢弃无效帧，将获取的有效帧以队列或采样的方式传输给数据处理模块。

S32、数据处理模块对数据采集模块获取的通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行数据转换和特征提取，获得各设备、模块特征数据；

所述综合模块化航空电子设备采用eXtremeDB数据库，该数据库专门应用于军事以及航空、航天领域，其最大优势是能满足DO-178B的需求。在该数据库中建立VHF电台、HF电台、SATCOM通信设备、通信管理单元数据表以及各设备模块数据表，将数据采集模块获取的数据按信息类别提取特征数据，并对特征数据进行格式转换后存储至对应的数据表中。如对于VHF电台电源模块状态数据表，将数据采集模块获取的电源模块的温度、输入电压、输出电压等特征数据进行格式转换后存储至VHF电台电源模块数据表中，同理，其他设备和模块，将数据采集模块获取的各设备/模块的特征数据进行格式转换后存储至各自对应的数据表中。通信单元以及通信管理单元上传的各设备及模块的运行状态信息经数据处理模块后，能更准确反映出各设备及模块的运行特征。

S33、状态监控模块监控ACARS机载系统各设备、模块的运行状态，并设定各设备、模块的各项特征数据的阈值范围和数学关系；

所述状态监控模块对数据处理模块获得的VHF电台、HF电台、SATCOM通信设备、通信管理单元数据表以及各设备模块的特征数据进行监控，并设定各设备、模块的各项特征数据的阈值范围和数学关系。以VHF电台电源模块为例，VHF电台功率正常范围为：10w～20w，VHF电台电源模块有一组输入电压和两组输入电压，输入电压正常范围为18V～36V、输出电压1正常范围为2.8V～3.3V、输出电压2正常范围为3.6V～5V。则状态监控模块设定VHF电台电源模块输入电压阈值范围为18V～36V，输出电压1阈值范围为2.8V～3.3V，输出电压2阈值范围为3.6V～5V；同时还需监控数据转换模块获得的VHF电台电源模块输入电压、输出电压、电流、功率等特征数据的数值。同理，对于VHF电台发射模块也采取同样的方式，发射模块涉及的数据特征包括：频率范围(118～137MHz)、调制方式(DSB-AM)、输入功率(射频至馈线)：20～50W、工作温度(-20℃～+55℃)、频率精度(5ppm)等。状态监控模块设定这些参数的阀值，以及这些参数之间是否存在数学关系以及逻辑关系，如果存在，建立参数之间的关系，同时监控这些参数的具体数值。

S34、健康评估与故障诊断模块根据ACARS机载系统各设备以及单元模块状态信息，评估ACARS机载系统各设备以及单元模块的健康状况，并在ACARS机载系统发生故障时，判断故障原因及故障的严重程度。

健康评估与故障诊断模块采用故障诊断专家系统来进行故障诊断和判断，根据ACARS机载系统各设备以及模块的状态信息数据，采用故障诊断专家系统对ACARS机载系统的健康状况进行评估，如果ACARS机载系统的健康状况为故障，则进一步分析故障并明确故障发生的原因及严重程度。如图4所示，图4为本发明实施例2提供的ACARS机载系统故障诊断专家系统结构框图。

所述ACARS机载系统故障诊断专家系统包括ACARS机载系统故障知识库、ACARS机载系统推理机和ACARS机载系统故障知识库管理系统。

所述ACARS机载系统故障知识库是ACARS机载系统故障诊断专家的核心之一，该知识库的建立通过建立ACARS机载系统故障树获取故障知识，再将故障知识以列表的形式表示出来。

所述建立ACARS机载系统故障树就是在在ACARS机载系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境以及人为因素等)进行分析，画出逻辑图(即故障树)，从而确定ACARS机载系统常见故障机发生的原因。如图5所示，图5为本发明实施例2提供的ACARS机载系统故障树框图。建立ACARS机载系统故障树主要依据如下：

ACARS机载系统维护手册及常见故障汇编；

ACARS机载系统VHF电台、HF电台、SATCOM通信设备、通信管理单元(CMU)中各个单元模式的知识；

ACARS机载系统操作维护人员的经验和实践总结的知识；

ACARS机载系统设计厂家的相关专家的意见；

ACARS机载系统基本原理及各类电路图分析手册、软件测试报告等；

ACARS机载系统故障排除履历表和各种故障登记记录本。

所述列表包括故障事实表和规则表。根据ACARS机载系统故障树建立故障事实表。如下表所示为故障事实表部分内容：

规则表是专家系统的核心部分，是推理的基本依据。该系统采用一系列的if(前提条件)then(结论)的规则方法把知识表示出来，从数据库结构上讲，可将每一条规则视作一条规则记录，用便于数据库存储识别的形式来表示故障知识库。在规则表中，索引定位为规则的编号，其余字段为规则的前提和结论。在ACARS机载系统故障诊断专家系统中假设前提条件不多于四个，如下表所示为四个假设前提条件表格：

字段名	中文字段名	数据类型	主键
				RULE_NO	规则标号	char
A_Cond1	条件1	char
				A_Cond2	条件2	char
A_Cond3	条件3	char
				A_Cond4	条件4	char
A_Conclu	结论	char

根据ACARS机载系统故障树建立规则表，如下表所示为规则表部分内容：

RULE_NO	Cond1	Cond2	Cond3	Conclu
					R001	A001			A000
R002	A002			A000
					R003	A003			A000
R004	A004			A000
					R005	A005			A000

所述ACARS机载系统推理机在故障诊断专家系统中，将故障知识以列表的形式表示出来后，按照一定的控制策略，根据输入的有关数据或信息，利用知识库的知识进行推理。推理是以知识库中的现有知识为根据，是一种基于知识的推理。在ACARS机载系统故障专断专家系统中，推理过程控制方式主要有正向推理、反向推理。以ACARS机载系统中VHF电台为例，建立正向及反向推理算法，正向即如果HF/VHF语音功能故障，则由故障树所示的各模块故障情况出现，依层次往下推断；反向即从底层模块开始，向上推断到顶层的功能故障，从而得到最终的故障原因。

所述ACARS机载系统知识库管理系统主要包括：知识库的添加、修改和删除等。

上述ACARS机载系统故障诊断专家系统基本原理为：对知识库进行初始创建，包括建立故障事实表和规则表，录入工程经验、历史数据以及对知识库进行维护。当系统开始诊断工作时，将处理后的ACARS机载系统各个设备以及模块的特征数据输入给推理机，推理机根据诊断过程的需要来运行推理过程，并与知识库中的相关知识进行匹配，评估ACARS机载系统各设备以及单元模块的健康状况，并在ACARS机载系统发生故障时，判断故障原因及故障的严重程度。诊断结束后，最终将诊断的结果发送至控制/显示单元。

S35、控制/显示单元显示ACARS机载系统健康状况及故障预测情况。

控制/显示单元用于显示ACARS机载系统故障诊断情况以及健康状况最终分析结果。如有故障，控制/显示单元从ACARS机载系统故障诊断表中提取HF电台、HF电台、SATCOM设备、CMU设备故障诊断情况，并在控制/显示单元显示故障诊断情况，包括故障类型以及故障定位。例如显示XXX设备语音功能故障以及故障定位为中频数据信号处理模块故障。

除了用于显示ACARS机载系统监控状况及故障诊断情况，控制/显示单元还提供了人机交互接口，用于对ACARS机载系统故障诊断专家系统的数据进行维护和管理。

本发明的技术方案，机载系统与地面控制中心之间通信，实现飞机与地面之间的实时信息传输，同时，机载系统设有数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块，能够对ACARS系统本身进行健康状况的监控和故障诊断，从而进一步提高了ACARS系统的安全性和可靠性，保障飞行安全。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.ACARS机载系统，其特征在于，包括通信单元、通信管理单元、综合模块化航空电子设备和控制/显示单元，其中，

所述通信单元与通信管理单元电连接，用于通信管理单元与地面控制中心的数据交换；

所述通信管理单元与综合模块化航空电子设备电连接，用于接收综合模块化航空电子设备的指令，控制通信单元与综合模块化航空电子设备之间的通信；

所述综合模块化航空电子设备外接机载航电系统，用于获取机载航电系统传送的飞机飞行相关信息和地面控制中心发送的ACARS机载系统各单元运行状态信息，并对获取的数据进行分析、判断,具体包括数据采集模块、数据处理模块、状态监控模块、健康评估与故障诊断模块和存储模块；

所述控制/显示单元与综合模块化航空电子设备电连接，用于向综合模块化航空电子设备发出操作指令和显示综合模块化航空电子设备获取的数据。

2.根据权利要求1所述的ACARS机载系统，其特征在于，所述通信管理单元与综合模块化航空电子设备之间通过AFDX数据总线连接。

3.根据权利要求1所述的ACARS机载系统，其特征在于，所述通信单元与通信管理单元之间通过ARINC429数据总线连接。

4.根据权利要求1所述的ACARS机载系统，其特征在于，所述通信单元包括卫星通信单元、高频通信单元、甚高频通信单元。

5.根据权利要求1所述的ACARS机载系统，其特征在于，所述控制/显示单元采用触摸屏。

6.对如权利要求1至5任一所述的ACARS机载系统进行故障诊断与健康管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通信单元周期性的发送通信单元自身运行状态信息至通信管理单元，所述通信单元运行状态信息至少包括通信单元各模块的温度、电流、电压、天线状态信息以及各设备的工作模式、工作频率、工作状态、故障参数信息；

S2、通信管理单元将获取的通信单元运行状态信息及通信管理单元自身的运行状态信息发送至综合模块化航空电子设备，所述通信管理单元运行状态信息至少包括通信管理单元各模块的温度、电流、电压、内存使用率信息以及各设备的工作模式、链路状态、故障参数信息；

S3、综合模块化航空电子设备对通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行分析，判断ACARS机载系统健康状况，并对ACARS机载系统故障情况进行诊断。

7.根据权利要求6所述的ACARS机载系统故障诊断与健康管理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、数据采集模块获取通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息；

S32、数据处理模块对数据采集模块获取的通信单元运行状态信息和通信管理单元运行状态信息进行数据转换和特征提取，获得特征数据；

S33、状态监控模块监控ACARS机载系统各设备以及单元模块的运行状态，并设定各设备以及单元模块的各项特征数据的阈值范围和数学关系；

S34、健康评估与故障诊断模块根据ACARS机载系统各设备以及单元模块状态信息，评估ACARS机载系统的健康状况，并在ACARS机载系统发生故障时，判断故障原因及故障的严重程度。

8.根据权利要求6所述的ACARS机载系统故障诊断与健康管理方法，其特征在于，还包括步骤S4：

S4、控制/显示单元显示ACARS机载系统健康状况及故障诊断情况。