CN107065817A

CN107065817A - 一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法

Info

Publication number: CN107065817A
Application number: CN201611087472.0A
Authority: CN
Inventors: 靳方留
Original assignee: Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Current assignee: Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: CN107065817B

Abstract

本发明涉及飞机飞行控制系统技术领域，特别涉及一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法。故障检测方法包括如下步骤：通过检测模块实时检测飞机预定状态下的当前纵向参数和当前横向参数；通过数据对比模块将任务导航系统接收的当前纵向参数与给定纵向参数、当前横向参数与给定横向参数进行对比，得到纵向参数差值和横向参数差值；判断所述纵向参数差值以及所述横向参数差值是否超范围。本发明的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，通过判断所述纵向参数差值以及所述横向参数差值是否同时在预定值范围内，从而准确判断所述自动驾驶仪是否故障，确保安全。

Description

一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法

技术领域

本发明涉及飞机飞行控制系统技术领域，特别涉及一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法。

背景技术

如图1所示，自动驾驶仪主要用于保持飞机高度、姿态、自动改平，或者通过与任务、导航系统交联实现自动导航、返场着陆或者引导功能，以减轻飞行员操作负担。在自动驾驶仪工作过程中，可能出现设备硬件、信号的故障，也可能受到外部的强扰动，导致系统不能正常工作。系统需要对这些故障进行监控和识别，并及时断开自动控制并提示飞行员，保证飞行安全。

目前，大部分硬件的故障可通过飞行中机内自检测来识别，外部输入的交联信号故障则可以通过判断信号的有效字或者状态位来识别。但是，当外部信号数值出现异常或者大气扰动太大导致系统无法实现自动控制时，以上方法则不能满足监控需求，无法准确检测。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，以解决现有自动驾驶仪故障检测方法存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、通过检测模块实时检测飞机预定状态下的当前纵向参数和当前横向参数，并将检测数据传递至任务导航系统；

步骤二、通过数据对比模块将所述任务导航系统接收的当前纵向参数与所述任务导航系统接收的给定纵向参数进行对比，得到纵向参数差值；

另外，还通过数据对比模块将所述任务导航系统接收的当前横向参数与所述任务导航系统接收的给定横向参数进行对比，得到横向参数差值；

步骤三、判断所述纵向参数差值以及所述横向参数差值是否同时在预定值范围内；如果是，则说明所述自动驾驶仪故障。

可选的，所述飞机预定状态包括保持模态和非保持类模态。

可选的，所述保持模态选自飞机姿态、飞行高度中的一种；

所述非保持类模态包括飞机的导航状态。

可选的，所述当前纵向参数以及所述给定纵向参数中的纵向参数包括飞机的法向过载参数。

可选的，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为保持模态时，所述法向过载参数的差值范围是：

正向数值允许边界为2个重力加速度的增量过载，负向数值允许边界为所述给定法向过载参数的1.5倍。

可选的，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为非保持模态时，所述法向过载参数的差值范围是：

正向数值允许边界为2个重力加速度的增量过载，负向数值允许边界为所述给定法向过载参数的1.5倍。正向数值允许边界和负向数值允许边界为所述给定法向过载参数的1.5倍。

可选的，所述当前横向参数以及所述给定横向参数中的横向参数均包括飞机的横滚角参数以及横滚角速率参数。

可选的，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为保持模态时，所述横滚角参数差值范围是15度。

可选的，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为非保持模态时，所述横滚角参数以及横滚角速率参数的差值范围是：

所述横滚角参数正向数值允许边界和负向数值允许边界数值为所述给定法向过载参数的边界；

所述横滚角速率参数边界值选取的条件是使所述当前横滚角参数在1s内达到所述给定横滚角参数边界的1.5倍。

可选的，在所述步骤二中，还包括：

通过低通滤波器对所述当前法向过载信号进行处理。

发明效果：

本发明的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，通过判断所述纵向参数差值以及所述横向参数差值是否同时在预定值范围内，从而准确判断所述自动驾驶仪是否故障，确保安全；本发明从控制效果方面监控系统是否正常工作，能够对非设备类故障引起的系统响应不正常情况进行监控，进一步提高了系统的安全性。

附图说明

图1是现有飞机通过自动驾驶仪控制的控制原理图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1对本发明一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法做进一步详细说明。

本发明提供了基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤二、通过数据对比模块将所述任务导航系统接收的当前纵向参数与所述任务导航系统接收的给定纵向参数进行对比，得到纵向参数差值；其中，数据对比模块是单独的单片机、微信计算机等处理装置，也可以采用原有的例如任务导航系统中的处理装置。

具体地，以一种飞机为例，参照图1所示的自动驾驶仪控制原理图。自动驾驶仪纵向指令信号为法向过载，横航向指令信号为横滚角，首先确定这2个重要信号为监控参数。当自动驾驶仪正常工作时，飞机的当前法向过载和横滚角应快速跟踪给定的法向过载和横滚角，以保证完成各种自动飞行。当传感器出现故障，不能准确敏感对应的飞行参数，或者受到强大气扰动超出系统控制能力时，均能通过监控法向过载和横滚角识别故障，确保安全。

进一步，自动驾驶仪纵向控制信号为法向过载，监控策略是判断法向过载是否超出了数值允许边界，本发明的纵向参数监控方案如下：

一)、数值允许边界的确定：

对于姿态、高度类保持模态，正向数值允许边界为2个重力加速度的增量过载；负向边界为给定法向过载的1.5倍。

对于非保持类模态(例如飞机导航状态)，正向和负向数值允许边界为给定法向过载边界的1.5倍。

其中，不同的控制模态，给定法向过载边界值不同，因此监控的数值允许边界也不同。

二)、通过低通滤波器对当前法向过载信号的噪声和跳变抑制，使信号更为平滑，保证数据监控的正确性。

进一步，自动驾驶仪横向控制信号为横滚角，监控策略是判断横滚角、横滚角速率是否超出数值允许边界、给定横滚角和现实横滚角的差值是否超出允许边界；本发明的横向参数监控方案如下：

一)、对于姿态保持类模态，给定横滚角和现实横滚角的差值超过15度。

二)、对于非姿态保持类模态，监控包括以下几类：

2.1)、横滚角现时值超出了数值允许边界：

一般情况下，正向和负向数值允许边界为给定横滚角边界的1.5倍。自动着陆时当对准跑道后，数值允许边界为15度。

2.2)、横滚角现时值和横滚角速率同时超出了数值允许边界：

横滚角正向和负向数值允许边界为给定法向过载边界；

横滚角速率边界值应可以使当前横滚角在1s内达到横滚角边界的1.5倍。因此横滚角速率边界值为与横滚角边界同向，并且大约在10度/秒和15度/秒之间。

本发明基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，是通过对比系统控制的预期参数(给定参数)和飞机当前的现时参数、判断现时参数的是否超出系统控制范围等方式，来判断系统是否正常工作并有效控制的；当传感器出现故障，不能准确敏感对应的飞行参数，或者受到强大气扰动超出系统控制能力时，均能通过监控法向过载和横滚角识别故障，确保安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，所述飞机预定状态包括保持模态和非保持类模态。

3.根据权利要求2所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，所述保持模态选自飞机姿态、飞行高度中的一种；

所述非保持类模态包括飞机的导航状态。

4.根据权利要求2或3所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，所述当前纵向参数以及所述给定纵向参数中的纵向参数包括飞机的法向过载参数。

5.根据权利要求4所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为保持模态时，所述法向过载参数的差值范围是：

6.根据权利要求4所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为非保持模态时，所述法向过载参数的差值范围是：

7.根据权利要求4所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，所述当前横向参数以及所述给定横向参数中的横向参数均包括飞机的横滚角参数以及横滚角速率参数。

8.根据权利要求7所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为保持模态时，所述横滚角参数差值范围是15度。

9.根据权利要求7所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述飞机预定状态为非保持模态时，所述横滚角参数以及横滚角速率参数的差值范围是：

10.根据权利要求4所述的基于参数监控的自动驾驶仪故障检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，还包括：

通过低通滤波器对所述当前法向过载信号进行处理。