CN107883916A - 用于检测飞行器表面变形的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于检测飞行器表面(104)的表面变形的方法和设备。示例性设备包括用于监测飞行器表面(104)的传感器系统，所述传感器系统包括第一传感器(116)和第二传感器(118)。表面监测系统(102)接收来自第一传感器(116)和第二传感器(118)的信号，并且基于所接收的信号，表面监测系统(102)将：检测飞行器表面(104)上的表面变形；分析一个或多个环境状况或飞行器参数；并且基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。

Description

用于检测飞行器表面变形的方法和设备
技术领域
本公开总体涉及飞行器，且更具体地，涉及用于检测飞行器表面变形的方法和设备。
背景技术
一般来说，飞行器表面在飞行期间易于发生变形。飞行器表面的表面变形可以影响或改变一个或多个空气动力学特性，这可以降低飞行器性能。例如，飞行器表面的变形可以影响(例如，减小)升力、发动机效率等，和/或可以导致压缩机失速或发动机熄火。例如，垂直短距起降(V/STOL)飞行器是这样一种飞行器，其可以垂直地起离、降落和/或悬停并且可以从垂直悬停模式转换到水平飞行模式。在一些情况下，当悬停在某些地面材料上方并与特定的大气状况(例如，湿沙、含有湿气)结合时，这种飞行器的空气动力学表面或入口可以暴露于对飞行器的空气动力学表面和/或发动机造成损坏的颗粒物。
发明内容
本文公开的示例设备包括用于监测飞行器表面的传感器系统，该传感器系统包括第一传感器和第二传感器。表面监测系统接收来自第一传感器和第二传感器的信号，并且基于所接收的信号，表面监测系统将：检测飞行器表面上的表面变形；分析一个或多个环境状况或飞行器参数；并且基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
本文公开的示例方法包括经由第一传感器和第二传感器监测飞行器表面；接收来自第一传感器和第二传感器的信号；基于接收到的信号检测飞行器表面上的表面变形；分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及根据一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
本文公开的示例有形计算机可读介质包括这样的指令，其在被执行时使得机器：经由第一传感器和第二传感器监测飞行器表面；接收来自第一传感器和第二传感器的信号；基于接收到的信号检测飞行器表面上的表面变形；分析一个或多个环境状况或飞行器参数；并且基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
附图说明
图1是根据本公开的教导用示例表面监测系统实现的示例飞行器的框图。
图2是图1的示例飞行器的透视图。
图3是图1和图2的示例飞行器的局部放大视图。
图4是图1-3的示例表面监测系统的框图。
图5是图1-4的示例表面监测系统的示例第一传感器数据评估器的框图。
图6是图1-5的示例表面监测系统的示例警报检测器的框图。
图7是表示可用于实现图1-6的示例表面监测系统的示例方法的流程图。
图8是表示用于确定图1-7的示例表面监测系统的警报级别的示例方法的流程图。
图9是能够执行图7-8的方法以实现图1-6的示例表面监测系统的示例处理器平台900的框图。
具体实施方式
本文公开的示例方法和设备感测或检测飞行器表面变形。除了检测表面变形之外，本文公开的示例方法和设备还基于检测到的表面变形确定(一个或多个)飞行器操作状况和/或飞行环境状况是否影响飞行器性能。更具体地，本文公开的示例方法和设备基于一个或多个参数(例如，一个或多个表面变形特性、环境数据、飞行器状态或操作参数等)分析信息以将检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形影响飞行器的性能或安全性的可能性。因此，本文公开的示例方法和设备基于环境状况显著提高检测到的空气动力学和/或推进系统表面状况的质量和/或准确度，从而使飞行员能够对在检测到危险状况时是否保持较长或较短的时间段作出更明智的决定。
图1是装备有根据本公开的教导构造的示例表面监测系统102的示例飞行器100的框图。示例表面监测系统102监测飞行器表面104以在飞行期间检测变形。例如，所示示例的表面监测系统102检测飞行器表面104的变形，该变形可以影响飞行器性能(例如，发动机效率)和/或其对飞行器安全性的影响。
所示示例的飞行器表面104可以包括，例如发动机入口106、控制表面108、空气动力学表面110和/或期望进行表面监测的(一个或多个)任何其它飞行器表面。例如，监测发动机入口106可以包括监测限定飞行器发动机的入口的至少一部分的表面(例如，入口上游或下游的表面)。控制表面108可以包括例如副翼、襟翼、升降舵、方向舵、补翼、可调节表面、方向舵和/或一个或多个其它飞行控制机构。空气动力学表面110可以包括例如机舱的翼面、机翼和/或任何其它表面，诸如例如机身的表面等。在一些示例中，飞行器表面104可以包括，例如发动机内的表面(例如，发动机的第二压缩机的表面)、风扇或转子叶片，和/或飞行器100的任何其它表面。
如本文所使用的，术语“表面变形”包括，但不限于，与相应的飞行器表面104的初始或原始状态(例如，原始制造的飞行器表面104)相比时飞行器表面104的添加变形和/或飞行器表面104的消减变形。例如，由于(多种)外来物的(多种)材料、(多种)颗粒物在飞行器表面104上的积聚或吸积，可能发生添加变形，使得材料的积聚或吸积影响一个或多个气流特性和/或飞行器性能和/或飞行器安全性。例如，飞行器表面104上的(多种)材料的吸积可能由灰尘、颗粒物、湿沙、干沙、旋翼飞行器引发的混浊状况(brownout conditions)、冰积聚、流体积聚(例如液压油、燃料、传动流体等)、腐蚀和/或(多种)任何其它材料引起。在一些示例中，消减变形包括，但不限于，侵蚀、开裂、磨损、材料移除、转子叶片变形或损坏，和/或影响相应飞行器表面104的(多个)空气动力特性的对飞行器表面104的其它损坏(例如弯曲或凹陷)，该损坏可以由例如(多种)研磨材料(例如，在高速气流中夹带的沙)、鸟撞击、无人机撞击、弹道撞击、热变形等引起。在一些示例中，表面变形可以包括例如飞行器100的发动机132摄入的一定体积的材料、颗粒物或外来物。
为了监测飞行器100的飞行器表面104和/或检测某些环境或飞行状况，所示示例的示例表面监测系统102利用传感器系统112。具体地，所示示例的表面监测系统102接收和分析来自传感器系统112的数据以形成与被监测的飞行器表面104相对应的当前表面数据(例如，点云数据)，确定大气状况或(多个)特性，确定遮蔽(obscurant)状况，确定飞行器状态数据和(多个)操作参数等。所示示例的表面监测系统102将当前表面数据与历史表面数据(例如，初始点云数据、在飞行期间收集的多个点云数据等)进行比较。基于当前表面数据和历史表面数据的比较，表面监测系统102检测飞行器表面104的变形。在一些示例中，为了确定或检测表面变形、环境状况、飞行器操作参数和/或遮蔽状况，示例表面监测系统102分析来自传感器系统112的信号的(多个)特性，包括但不限于，强度、极化、表面104的反射率变化、飞行器表面104的温度梯度变化、LIDAR模式(例如，全波处理、拉曼散射等)和/或(多种)任何其它特性。
所示示例的传感器系统112包括多个传感器114，以监测关于多个飞行器表面104和/或环境或操作状况的数据或信息，和/或将该数据或信息提供到表面监测系统102。例如，所示示例的传感器114的相应一个传感器测量或监测与飞行器表面104中的相应一个相关联的点云。例如，点云可以是由x、y和z坐标定义的一组数据点(例如，可以以表格格式提供)，其表示飞行器表面104。例如，点云可以对飞行器表面104的外形或形状进行测量或建模，并且可以由例如3D扫描仪来确定。继而，表面监测系统102处理来自传感器114的信息，以确定飞行器表面104的变形。
在所示示例中，传感器114中的相应一个传感器监测飞行器表面104中的相应的一个表面。因此，每个飞行器表面104(例如，发动机入口106、控制表面108和空气动力学表面110)包括相应的专用传感器114。例如，传感器114中的第一个传感器监测发动机入口106(例如点云)，传感器114中的第二个传感器监测控制表面108(例如点云)，并且传感器114中的第三个传感器监测空气动力学表面110(例如点云)。
所示示例的每个传感器114利用第一传感器116和第二传感器118来检测被监测的飞行器表面104中的相应一个的表面变形(例如，颗粒物的吸积)。例如，传感器114中的第一个传感器的第一传感器116和第二传感器118可以被配置为(例如，瞄准)监测发动机入口106。在一些示例中，来自第二传感器118的数据可用于验证或确认由第一传感器116提供的数据。在一些示例中，所示示例的表面监测系统102融合来自第一传感器116和第二传感器118的数据，以确定例如与第一传感器116和第二传感器118相关联的飞行器表面104的变形。例如，所示示例的第一传感器116包括激光传感器(例如，LIDAR传感器系统、激光三维成像传感器等)，并且所示示例的第二传感器118是红外传感器。在一些示例中，第一传感器116和/或第二传感器118可以由其它传感器实现，诸如例如成像传感器、视觉传感器、照相机、太赫兹传感器、3D扫描仪、2D扫描仪和/或用于监测飞行器表面104的状况的任何其它传感器或感测系统。
在一些示例中，传感器114可以用于提供关于吸积在飞行器表面104上的颗粒物的数据或信息。例如，所示示例的传感器114可以提供关于吸积材料的密度信息、(多种)材料的类型、吸积材料的体积、表面温度、表面温度梯度和/或关于(多种)吸积材料的任何其它数据或信息。
在一些示例中，所示示例的传感器114可以向飞行器100的表面监测系统102和/或发动机控制系统(例如，全权限数字式发动机控制器(FADEC))提供空气数据或飞行状况信息。空气数据或飞行状况可以包括飞行器100的空速、沿着飞行器100流动的空气速度(例如，上升气流、下降气流和/或侧向气流)、飞行器100周围空气的温度、飞行器100的迎角、速度、高度、气压数据、冲压气压和静压力、空气密度、湿度、姿态、加速度和/或与空气和/或其它环境或飞行状况相关联的其它信息。在一些示例中，所示示例的飞行器100可以利用其它飞行器传感器120(例如，压力传感器、温度传感器、皮托特静态传感器、高度计)来确定空气数据和/或飞行状况。
除了检测飞行器表面104的变形之外，所示示例的示例表面监测系统102根据飞行器操作参数和/或环境状况确定检测到的表面变形是否影响飞行器性能。例如，如果检测到表面变形，则示例表面监测系统102分析空气动力学表面的温度、由于空气动力学表面上的颗粒物质引起的检测到的反射率变化，和/或考虑遮蔽状况、空气温度、空气压力、高度和/或任何其它参数，以确定这种参数或状况是否影响飞行器性能。例如，所示示例的表面监测系统102可以限制飞行器100暴露于某些遮蔽状况的持续时间。例如，在检测到的转子引发的混浊状况期间，如果表面监测系统102检测到(多种)遮蔽材料是例如特定大小和密度的湿沙，则表面监测系统102可以向乘员组提供旨在将飞行器100在混浊状况下的操作限制在指定持续时间(例如，1分钟)内的信息。
在一些示例中，所示示例的表面监测系统102基于检测到的飞行器表面变形和/或检测或预测的对飞行性能有影响的危险飞行环境状况向飞行员或乘员组提供警告。因此，在一些情况下，示例表面监测系统102基于检测到的或预测的危险飞行环境状况验证飞行器表面104的检测到的变形(例如，颗粒物积聚或表面损坏)是否需要通知给飞行员。飞行器表面状况和/或环境状况的这种确认减少了错误或不正确的通知。为此，所示示例的表面监测系统102显著提高检测到的表面状况的质量和/或准确性，这使飞行员能够对是否在检测到危险状况时保持较长或较短的时间段和/或在检测到危险状况时中止飞行任务做出更明智的决定。
基于确定的表面变形和/或环境状况，所示示例的表面监测系统102确定检测到的表面变形和/或环境状况，并对与确定的危险水平相对应的通知进行分级。例如，表面监测系统102可以对不同的表面变形和/或(多个)环境状况启动不同的警报。例如，表面监测系统102可以启动指示表面变形开始的建议警报，指示表面变形恶化的警示警报，或指示变形影响飞行器性能的警告警报。例如，建议警报可以通知飞行员继续飞行任务，但是存在可能导致飞行器性能恶化的状况，警示警报可以通知飞行员谨慎处理，并且通知飞行员可能需要立刻(例如1分钟内)移动飞行器远离具有危险环境状况的区域，并且警告警报可以会通知飞行员即将发生的危险状况，并且通知飞行员可能需要立即将飞行器移开。
所示示例的表面监测系统102可以经由用户界面或输出装置122向飞行员或乘员组提供警告。输出装置122可以位于飞行器100的驾驶舱中。在一些示例中，输出装置122可以例如由一个或多个显示装置实现，包括乘员组指示器124(例如，发光二极管(LED))、显示器126(例如，液晶显示器)、触摸屏、触觉输出装置、可听装置(例如，扬声器)，其组合和/或(多种)任何其它输出装置。由输出装置122提供的警告内容可以具有的形式有颜色、声音警报、触觉警报(例如，振动油门杆或控制杆)等。例如，表面监测系统102可以使乘员组指示器124用绿色照明以表示建议警报、黄色照明表示警示警报，并且红色照明表示警告警报。在一些示例中，表面监测系统102可以使输出装置122的输出信号在模式(例如，闪烁模式)、强度等方面变化或改变，以增强显著性。例如，可以根据至少一个或多个特性来调制输出音频信号，该特性包括：音量、音调、重复周期或节奏。
另外或可替代地，表面监测系统102经由专用显示器、MFD上的显示页面或存储器存储装置向飞行数据记录器128和/或维护者130提供表面变形信息。例如，系统130可以记录关于表面变形的位置的数据，并且可以提醒维护者130用于飞行后检查。例如，当飞行期间表面监测系统102检测到超过一些阈值的表面变形时，所示示例的表面监测系统102向维护者130提供故障数据，以检查或调查飞行器表面104。例如，如果表面监测系统102检测到材料(例如沙子)吸积在发动机入口106上或飞行器100的发动机132在飞行期间摄入了一定体积的颗粒物(例如沙子)，则表面监测系统102可以使维护者130注意维护以检查发动机入口106和/或发动机132。
另外或可替代地，所示示例的示例表面监测系统102可以向发动机132的电子发动机控制器和/或飞行控制计算机133提供反馈(例如实时数据)，以用于飞行期间的性能优化。例如，所示示例的表面监测系统102提供关于表面变形的数据(例如，实时数据)，并且监测用于改变发动机性能和/或(多个)控制表面特性的变形。在一些示例中，电子发动机控制器可以响应于由于检测到的飞行器表面变形而导致的(多个)性能特性的变化，调节例如发动机132和/或任何其它装置的另一特性或参数。例如，如果表面监测系统102检测到发动机132的发动机入口106处的表面变形，则表面监测系统102可以将这种信息传送到电子发动机控制器。电子发动机控制器可以改变例如燃料与空气的比率以增强或提高一个或多个其它发动机上的发动机效率或性能，所述一个或多个其他发动机可能以其它方式不会受到另一发动机上的发动机入口106的检测到的表面变形的影响。
在一些示例中，表面监测系统102可以与飞行器100的防冰系统(例如，环境控制系统(ECS))通信或引起防冰系统的激活。例如，当所示示例的表面监测系统102检测由翼型或机翼上的积冰引起的表面变形时，所示示例的表面监测系统102可以引起防冰系统的激活。
示例表面监测系统102可以经由数据总线134通信地耦合到传感器114、输出装置122、飞行数据记录器128、维护者130、发动机132的电子发动机控制器和/或飞行控制计算机133。传感器114可以通信地耦合到表面监测系统102，和/或表面监测系统102可以经由例如光纤光缆、无线连接、蜂窝连接，和/或(多个)任何其它合适的通信系统通信地耦合到电子发动机控制器或其它飞行器控制器。在一些示例中，表面监测系统102可以由全权限数字式发动机控制器(FADEC)和/或飞行控制计算机133来实现。
图2是图1的示例飞行器100的透视图。图2的示例飞行器100是倾斜转子飞行器(例如，V-22或鱼鹰飞行器)。飞行器100是示例飞行器，并且因此，本文公开的示例方法和设备可以用其它飞行器(例如，商用飞行器、固定翼飞行器、旋翼飞行器、复合飞行器等)、航天器或交通工具实现而不脱离本公开的范围。
在所示示例中，飞行器100包括机身202、第一机翼204和第二机翼206。第一转子系统208耦合到第一机翼204的一端并且第二转子系统210耦合到第二机翼206的一端。所示示例的第一转子系统208和第二转子系统210中的每一个包括可旋转的发动机212。每个发动机212包括支撑转子叶片216的转子214和容纳发动机212的部件(例如，压缩机、燃烧室、喷嘴等)的发动机舱218。所示示例的发动机212包括从转子214接收高速气流的发动机入口220。所示示例的发动机入口220限定由发动机舱218提供的开口，其向发动机212提供某些流动特性或轮廓(例如层流)。
在操作中，具有第一转子系统208和第二转子系统210的发动机212选择性地在直升机模式和飞机模式之间旋转。在直升机模式中，发动机212旋转到大致垂直的位置，使得飞行器100可以类似于常规直升机进行垂直起飞、着陆和在空中悬停。在飞机模式中，发动机212旋转到大致的水平位置，使得飞行器100可以类似于固定翼飞行器飞行(例如，使得能够如固定翼飞行器以更高的速度和/或更大的距离进行飞行)。
在垂直悬停、起离和/或起飞期间，转子叶片216以较高的速度向发动机入口220泵送相对较大体积的空气。而且，示例发动机212产生的推力指向地表面222(例如，沙地、水体、冰/雪覆盖区域等)。由于在垂直悬停、起离和/或起飞期间发动机定向的结果，发动机212产生下洗效应，当飞行器100距离地表面222在一定高度(例如，距离地表面222大约50至100英尺之间)内时，该下洗效应引起可见度降低的状况(例如，混浊(brownout)或雪盲(whiteout)状况)。例如，下洗效应可以通过搅拌地面222上的颗粒物(例如，灰尘、沙子、水分、水、雪、冰等)并使颗粒物(例如尘土云)上升高于转子214而产生混浊状况，转子214朝向发动机212的入口220抽吸(例如吸取)颗粒物和灰尘。例如，在下降期间和/或当飞行器100垂直悬停时，由于转子214朝向天空取向(例如，如图1的取向所示)，发动机212易于摄取颗粒物(例如，沙子)。在一些这种情况下，颗粒物被再循环或夹带在由转子214产生的高速气流中并以相对高的速度引导朝向发动机212的发动机入口220。这种高速颗粒物可以导致飞行器100的飞行器表面104(例如，转子叶片216或发动机入口220)的变形(例如，侵蚀或损坏)。在一些示例中，颗粒物或灰尘可以在限定发动机入口220的表面上吸积，其可以影响到发动机212的(多个)气流特性。在一些情况下，发动机入口220的表面变形可以劣化、损坏和/或降低发动机效率。例如，发动机入口220处的表面变形可以使到发动机212的气流模式变化，这可以降低发动机效率和/或可导致发动机熄火或压缩机失速。在一些情况下，转子叶片216的表面变形可以导致给定转子速度(Nr)下的预期升力的劣化。
图3是图2的示例第一转子系统208的放大图。图2的第二转子系统210基本上类似于或者等同于示例第一转子系统208，并且为了简洁起见，将仅详细讨论第一转子系统208。然而，本领域普通技术人员将会理解，根据本文公开的有关第一转子系统208的益处，可以完全知道第二转子系统210的结构和功能。
在所示示例中，传感器114包括用于监测限定第一发动机入口220a的第一点云302a的第一传感器114a，用于监测限定第二发动机入口220b的第二点云302b的第二传感器114b，以及用于监测限定第三发动机入口220c的第三点云302c的第三传感器114c。然而，在一些示例中，传感器(例如，图1的传感器114)可以被定位或引导以分析转子214的转子叶片216、机翼204、206、机身202和/或(多个)任何其它飞行器表面。
所示示例的传感器114a-c中的每一个包括耦合到发动机舱218的壳体304(例如，传感器盒(pod)或雷达天线罩)。例如，所示示例的壳体304可以安装在与传感器114a-c的相应一个传感器相关联的相应发动机入口220a-c上游的发动机舱218中形成的相应开口内。在所示示例中，壳体304从发动机舱218突出。在一些示例中，盖(例如，透明盖)可以定位在传感器114a-c上方。在一些示例中，所示示例的传感器114a-c可以相对于发动机舱218的外表面306(例如，空气动力学表面)平齐地安装。例如，传感器114a-c可以与发动机舱218的外表面306基本上齐平和/或限定发动机舱218的外表面306，使得传感器114a-c不干扰、扰乱、修改和/或阻碍朝向发动机212的入口220a-c移动的气流(例如，气流的模式或轮廓)。
如上文结合图1所述，所示示例的传感器114a-c中的每一个包括第一传感器116和第二传感器118。所示示例的示例第一传感器116是激光传感器或收发器(例如，光检测和测距(LIDAR)传感器)。例如，所示示例的第一传感器116包括激光发射器308和接收器310。所示示例的第二传感器118是红外传感器。例如，所示示例的第二传感器118包括发射器312(例如，发光二极管、红外或辐射发射体)和接收器314(例如，光电二极管)。第一个传感器114a的第一传感器116和第二传感器118被构造或定位(例如，瞄准)以监测第一发动机入口220a的第一点云302a。第二个传感器114b的第一传感器116和第二传感器118被构造或定位(例如，瞄准)以监测第二发动机入口220b的第二点云302b，以及第三个传感器114c的第一传感器116和第二传感器118被构造或定位(例如，瞄准)以监测第三发动机入口220c的第三点云302c。由接收器310和314接收的信号被发送到表面监测系统102。
图4是本文公开的示例表面监测系统102的框图。参考图4，示例表面监测系统102包括示例第一传感器数据寄存器402、示例第二传感器数据寄存器404、示例参考模型数据库406、示例第一传感器数据评估器408、示例第二传感器数据评估器410、示例遮蔽确定器412、示例警报检测器414和示例警报定位器416。
第一传感器数据寄存器402接收来自传感器114的相应一个传感器的第一传感器116的信号。在一些示例中，当多个传感器114监测多个飞行器表面104时，第一传感器数据寄存器402可以包括信号识别器以确定由第一传感器数据寄存器402接收的信号来自第一传感器。例如，示例信号识别器可以确定或识别(例如，标记)所接收的信号是否由如下示例提供：与(即，监测的)发动机入口106相关联的示例第一传感器116，与(即，监测的)控制表面108相关联的第一传感器116，与(即，监测的)空气动力学表面110相关联的第一传感器116，和/或与(即，监测的)发动机入口220a-c中的相应一个相关联的第一传感器116。在一些示例中，表面监测系统102可以被配置为包括用于传感器系统112的每个第一传感器116的专用的第一传感器数据寄存器402。
例如，由第一传感器116的激光发射器308发射的激光能量(例如，辐射、一个或多个波长等)被引导到限定飞行器表面104之一的点云(例如，发动机入口220a的第一点云302a)。例如，激光能量被反射和/或反向散射并且被第一传感器116的接收器310接收，接收器310将相应的信号发送到第一传感器数据寄存器402。例如，激光能量可以从相应的飞行器表面104(例如，发动机入口106)、空气云(例如，来自空气中的颗粒物、液滴的交叉区域等)、气溶胶等反射或反向散射。在一些示例中，第一传感器数据寄存器402可以包括用于确定两个或更多个信号之间的时间差的时钟或计时器(例如，由从第一传感器数据寄存器402接收的反向散射的激光能量产生的两个或更多个信号之间的时间差)。
更具体地，第一传感器数据寄存器402转换或调节反向散射的激光能量信号(例如，原始数据、表示波长的数据、波长变化等)以产生计算机可处理电子信号，该电子信号可被分析以检测或确定表面变形，识别颗粒物信息(例如，确定密度)，确定遮蔽测量，和/或确定其它环境状况或飞行参数。例如，反向散射能量信号(诸如例如波长、偏振波长、反向散射能量的强度、检测反向散射能量的角度和/或反向散射能量的任何其它分析)可以用于提供表示(例如，飞行器表面104的)表面轮廓或状况、表面变形、环境状况、操作参数、遮蔽状况的信息或数据和/或任何其它数据。
另外，第一传感器数据寄存器402提供表示第一传感器116正在监测的飞行器表面104(例如，发动机入口220a)的初始或参考模型的数据并且将信息存储在参考模型数据库406中。例如，飞行器表面104的参考模型可以在飞行器100的启动时确定。在一些示例中，第一传感器数据寄存器402在飞行的初始阶段(例如，起飞前)产生或捕获图像。在一些示例中，第一传感器数据寄存器402产生表示飞行器表面104的点云(例如，第一点云302a)的数据点，该飞行器表面104在飞行的初始阶段(例如，起飞前)由第一传感器116监测。因此，飞行器表面104的参考模型可以表示在飞行前确定的飞行器表面104的未变形(例如，理想的)表面状况。在一些示例中，可以在飞行器100的制造期间确定参考模型，并且参考模型可以存储在参考模型数据库406中。
所示示例的第一传感器数据寄存器402将处理的电子信号传送到第一传感器数据评估器408。如结合图5更详细所述，所示示例的第一传感器数据评估器408检测表面变形、(多个)环境特性和/或操作参数，并将该信息传送到警报检测器414。例如，为了确定表面变形、空气数据和/或(多个)环境状况，第一传感器数据评估器408可以采用不同的LIDAR模式或散射技术，包括例如瑞利散射、米氏散射、拉曼散射、全波处理、偏振和/或任何其它合适的散射。在一些示例中，第一传感器数据评估器408可以分析反向散射能量和/或偏振的强度以确定飞行器表面104的变化(例如，材料的吸积)和/或检测(多个)环境状况。
在所示示例中，第一传感器数据寄存器402向遮蔽确定器412提供信息(计算机可处理数据)。遮蔽确定器412使用与由第一传感器116测量的反向散射能量相关联的数据来确定飞行器100周围的遮蔽状况。例如，所示示例的遮蔽确定器412确定飞行器是否暴露于雨、雾、转子引发的尘土云、冰冷状况、沙子和/或(多种)任何其它遮蔽。遮蔽确定器将遮蔽测量传送到警报检测器414。
第二传感器数据寄存器404接收来自传感器114的相应一个传感器的第二传感器118的信号。在一些示例中，第二传感器数据寄存器404可以包括用于确定由第二传感器数据寄存器404接收的信号来自第二传感器的信号识别器。例如，示例信号识别器可以确定或识别(例如，标记)接收的信号是否由如下示例提供：与(即，监测的)发动机入口106相关联的示例第二传感器118，与(即，监测的)控制表面108相关联的第二传感器118，与(即，监测的)空气动力学表面110相关联的第二传感器118，和/或与发动机入口220a-c中的(即，监测的)相应一个相关联的第二传感器118。在一些示例中，所示示例的表面监测系统102包括用于传感器系统112的每个第二传感器118的专用第二传感器数据寄存器404。
在所示示例中，由第二传感器118的发射器312发射的红外能量(例如，红外光谱中的辐射)被引导到限定飞行器表面104的点云(例如，发动机入口220a的第一点云302a)。在一些示例中，红外传感器可以包括用于将红外信号聚焦或引导到与飞行器表面104相关联的点云的光学部件。发射器312发射被引导朝向飞行器表面104(例如，发动机入口106)的点云的红外辐射，并且接收器314接收反射信号以确定限定发动机入口220的表面的物体形状和/或热轮廓。例如，红外能量被反射并且被第二传感器118的接收器314接收，接收器314将相应的信号发送到第二传感器数据寄存器404。例如，红外能量可以从相应的飞行器表面104(例如，发动机入口106)反射。在一些示例中，第一传感器数据寄存器402可以包括用于确定两个或更多个信号之间的时间差的时钟或计时器(例如，从由第二传感器数据寄存器404接收的反向散射的激光能量产生的两个或更多个信号之间的时间差)。
第二传感器数据寄存器404将反射的红外能量信号转换或调节为计算机可处理的电子信号或数据，该电子信号和数据可被分析以检测或确定表面变形、飞行器表面104的热轮廓和/或其它环境状况或飞行参数。另外，第二传感器数据寄存器404提供表示第二传感器118正在监测的飞行器表面104(例如，发动机入口220a)的初始或基准参考模型(例如，最佳模型)的数据，并且将信息存储在参考模型数据库406中。例如，飞行器表面104的参考模型可以在飞行器100的启动时确定。例如，第二传感器数据寄存器404在飞行任务的初始阶段(例如，起飞前)产生或捕获表示正被第二传感器118监测的飞行器表面104的图像或点云(例如，第一点云302a)的数据点。因此，飞行器表面104的参考模型可以表示在飞行之前确定的飞行器表面104的未变形(例如，理想的)表面状况。在一些示例中，可以在飞行器100的制造期间确定参考模型，并且参考模型可以存储在参考模型数据库406中。
所示示例的第二传感器数据寄存器404将处理的电子信号传送到第二传感器数据评估器410。所示示例的第二传感器数据评估器410检测表面变形，产生飞行器表面104的热轮廓和/或确定(多个)环境特性和/或操作参数。例如，第二传感器数据评估器410在飞行任务期间(例如，飞行期间每几毫秒)产生表示由第二传感器118监测的飞行器表面104的点云(例如，第一点云302a)的多个当前图像或数据点。为了检测变形，第二传感器数据评估器410在任务期间将点云的当前数据点与在任务飞行之前获得的点云的初始或参考数据点进行比较。在一些示例中，第二传感器数据评估器410在一段时间内通过比较在飞行期间获得的点云的数据点来检测在被检测表面变形中的变化。因此，所示示例的第二传感器数据评估器410可以检测材料在一段时间内的吸积。第二传感器数据评估器410将该信息传送到警报检测器414。
所示示例的警报检测器414接收来自第一传感器数据评估器408和第二传感器数据评估器410的表面变形信息、(多个)飞行器操作参数和/或(多个)环境状况信息，来自遮蔽确定器412的遮蔽测量信息，和/或来自飞行器传感器120的(多个)飞行器操作参数和(多个)空气数据特性。如下面结合图6更详细描述的，所示示例的示例警报检测器414根据由第一传感器数据评估器408和/或第二传感器数据评估器410提供的被检测表面变形来确定(多个)飞行器操作状况和/或环境飞行状况是否影响飞行器性能。在一些示例中，本文公开的示例警报检测器414可以根据一个或多个参数(例如，(多个)表面变形特性、环境数据、飞行器状态或操作参数等)来确定或分级被检测表面变形的严重程度，以确定被检测表面变形影响飞行器性能和/或安全性的可能性。
警报检测器414将警报或报警信号传送给飞行器100的输出装置122、维护者130和/或(多个)发动机132的电子发动机控制器和/或飞行控制计算机133。在一些示例中，所示示例的表面监测系统102可以包括警报定位器416以检测被检测表面变形的位置。例如，警报定位器416可以确定或识别具有被检测表面变形的飞行器表面104，并将识别的飞行器表面104传送到维护者130。
图5是图4的示例第一传感器数据评估器408的框图。所示示例的第一传感器数据评估器408包括示例模型发生器502、示例当前参考模型数据库504、示例变化检测器506、示例物质分析器508、示例飞行器参数分析器510以及环境状况分析器512。
所示示例的示例模型发生器502从第一传感器数据寄存器402接收数据或信息，并产生或确定(例如，构建)监测的飞行器表面104的当前参考轮廓。例如，所示示例的第一传感器数据评估器408使用算法处理来自第一传感器数据寄存器402的数据，以确定由第一传感器116监测的飞行器表面104的表面轮廓。在一些示例中，模型发生器包括计时器，以对由模型发生器502产生的每个检测到的当前参考模型进行时间戳。
模型发生器502传送当前参考模型并将该信息存储在当前模型参考模型数据库(例如，存储器)中。当前参考模型可以是以表格形式提供的表示表面外形的点云的图像、数据点和/或任何其它数据。例如，模型发生器502建立表示飞行器表面104的点云的图像或数据点(例如，x轴、y轴、z轴坐标)。例如，点云是由表示飞行器表面104的外表面(例如，外形、轮廓或形状)的x、y和z坐标定义的数据点集合。例如，点云可以对飞行器表面的外形或形状测量或建模。第一传感器数据评估器408在飞行期间(例如，在飞行期间每几毫秒)采样或产生点云(例如，第一点云302a)的多个当前模型参考(例如，图像或数据点)。如上所述，模型发生器502可以被配置为对在飞行任务期间产生的每个当前参考模型进行时间戳。模型发生器502将当前参考模型存储在当前参考模型数据库504中。
进而，变化检测器506处理来自模型发生器502的信息，以确定飞行器表面104的变形并将该信息传送到警报检测器414。例如，变化检测器506从当前参考模型数据库504检索当前参考模型，并且从参考模型数据库406检索基准参考模型。特别地，变化检测器506经由比较器比较当前参考模型和基准参考模型，以检测由第一传感器116监测的飞行器表面104的表面变形。例如，如果在基准参考模型和当前参考模型之间的图像和/或数据点相差例如阈值(例如，参数的某种组合，当这些参数通过加权多项式被转换为数学值时该数学值超过预先确定的值)，则变化检测器506检测到飞行器表面104的表面变形。在一些示例中，所示示例的变化检测器506比较或采样(例如随时间推移获得的)多个当前参考模型以检测飞行器表面104的表面变形的变化。例如，变化检测器506在一段时间内通过比较在飞行期间获得的点云的数据点来检测被检测表面变形的变化。例如，所示示例的变化检测器506可以在一段时间内检测或量化材料在飞行器表面104上的吸积以及可用于触发向乘员组通知的积聚速率。
在一些示例中，基于当前参考模型和基准参考模型之间的比较和/或第一当前参考模型和第二当前参考模型之间的比较，所示示例的变化检测器506可以确定表面变形的特性。例如，变化检测器506可以检测反向散射能量的强度变化(例如，大于阈值的变化)，以确定飞行器表面104上的材料的吸积。例如，与从吸积在飞行器表面104上的颗粒物反射的反向散射能量的强度水平相比，具有更大强度的反向散射能量指示清洁的表面(例如，不存在颗粒物)。在一些示例中，所示示例的变化检测器506将由第一传感器数据评估器408和第二传感器数据评估器410检测到的飞行器表面104的变化进行比较来确定被监测的飞行器表面104上的吸积材料的尺寸特性(例如，高度或形状)。例如，变化检测器506比较吸积材料或者表面变形(例如，裂纹、孔或凹形)的厚度值、厚度、高度、形状、面积、周长和/或(多个)其它尺寸或轮廓特性。
此外，在一些示例中，物质分析器508、飞行器参数分析器510和/或环境状况分析器512接收来自第一传感器数据寄存器402的电子信号，以确定飞行器表面104上的外来物质的(多个)特性和/或一个或多个空气数据和/或(多个)环境特性。例如，第一传感器数据评估器408可以使用加权多项式(例如，下面提到的等式1-4)来处理来自第一传感器数据寄存器402的电子信号，以检测(多个)外来材料特性(如，密度、类型等)、空气数据和/或操作参数，和/或当与例如对应于损失或劣化的发动机功率或空气动力属性的预定值比较时的该数据或参数的相对值。例如，第一传感器数据评估器408检测反向散射能量的强度或偏振特性，以确定飞行器100周围的(多个)外来材料特性(例如，密度或材料类型)、飞行状况和/或环境状况。
在一些示例中，可以通过比较(例如，匹配)由第一传感器数据寄存器402(和/或第二传感器数据寄存器404)转换的电子信号和与材料和/或空气特性(例如，密度、压力、温度、颗粒尺寸等)相关联的实验确定的值来确定空气和/或被监测的飞行器表面104上的吸积材料的一个或多个特性(例如，压力、温度、密度)。例如，第一传感器数据评估器408可以从查找表中检索存储的信息，以经由比较器将由第一传感器数据寄存器402提供的电子信号与查找表中的存储值进行比较，以确定空气的压力、温度、速度和/或密度，飞行器表面104上的(多种)吸积材料的密度，和/或任何其它信息。
例如，变化检测器506通过分析检测到的反向散射激光能量的波长和/或由反向散射激光能量检测的材料颗粒的测量大小(例如，直径)来确定在飞行器表面104上吸积的(多个)特性(例如，(多个)材料的密度、类型、材料的体积等)。例如，飞行器参数分析器510可以使用应用多普勒速率的算法来处理电子信号或数据，以从频移分析来确定空气速度和/或速率。例如，环境状况分析器512分析波长曲线图(例如，线厚度、幅度等)和/或测量检测到的反向散射激光能量的强度，以确定飞行器100周围空气的压力和/或温度。例如，环境状况分析器512基于反向散射的激光能量确定颗粒物密度。
第二传感器数据评估器410可以被实现为基本上类似于示例第一传感器数据评估器408，并且因此将不讨论第二传感器数据评估器410。例如，所示示例的第二传感器数据评估器410可以包括与第一传感器数据评估器408的模型发生器502、当前参考模型数据库504和变化检测器506类似的模型发生器、当前参考模型数据库和变化检测器，以确定或检测飞行器表面104的表面变形的(多个)特性。例如，第二传感器数据评估器410在飞行任务期间(例如，在飞行期间中每几毫秒)产生表示正由第二传感器118监测的飞行器表面104的点云(例如，第一点云302a)的多个当前图像或数据点。为了检测变形，第二传感器数据评估器410将在飞行期间获得的点云的当前数据点与在飞行前获得的点云的初始或参考数据点进行比较。在一些示例中，第二传感器数据评估器410在一段时间内通过比较在任务期间获得的点云的数据点来检测被检测表面变形的变化。因此，所示示例的第二传感器数据评估器410可以在一段时间内检测材料的吸积。在一些示例中，第二传感器数据评估器410可以检测例如表面变形的厚度(例如，吸积的厚度)、表面变形的形状、引起表面变形的材料的密度、表面变形的温度梯度和/或与表面变形相关的其它数据。
图6是图4和图5的示例警报检测器414的框图。所示示例的示例警报检测器414包括示例遮蔽分析器602、示例信号滤波器604、示例数据聚合器606、示例警报分级器608、示例比较器610和示例警报发生器612。
如上所述，示例警报检测器414接收来自第一传感器数据评估器408和第二传感器数据评估器410的飞行器表面变形信息、操作参数(例如，空速、高度等)和来自第一传感器数据评估器408、第二传感器数据评估器410和/或飞行器传感器120的的环境状况(例如湿度、空气压力、空气温度、湿度、空气密度等)，以及来自遮蔽确定器412的遮蔽测量信息。
遮蔽分析器602确定遮蔽测量是否可以影响第一传感器116和/或第二传感器118的准确度。例如，遮蔽分析器602将遮蔽测量与阈值进行比较，以确定遮蔽状况是否影响传感器系统112的可靠性。遮蔽分析器602将信息传送到信号滤波器604。
所示示例的信号滤波器604辨别来自某些传感器的信号，该传感器可在遮蔽状况期间提供较差的信号。例如，如果遮蔽分析器602确定遮蔽测量大于阈值，则信号滤波器604忽略来自传感器114中的某些传感器的信号。例如，当存在某些遮蔽状况时，信号滤波器604可以忽略来自第二传感器118和/或第二传感器数据评估器410的信号或检测(例如，红外信号)，并且将仅基于从第一传感器116(例如，LIDAR传感器)接收的信号来处理信息。
数据聚合器606从信号滤波器604接收飞行器表面变形信息、操作参数、环境状况和遮蔽测量信息。警报分级器分析(例如，经由算法)表面变形信息、操作参数信息、环境状况信息和/或遮蔽测量分析器，以确定由被检测表面变形所引起的危害的严重程度和影响飞行器的性能或安全性的操作参数和/或环境状况的可能性。例如，数据聚合器606分析空气压力、空气温度、高度、空气密度、飞行器表面上吸积的外来物的厚度、外来物的形状、外来物的密度、飞行器表面的温度梯度或轮廓，和/或关于外来物、环境状况、操作参数和/或遮蔽状况的任何其它信息中的一个或多个。
为了确定危险状况的严重程度，所示示例的示例数据聚合器606基于由信号滤波器604提供的信息确定等级值。在一些示例中，数据聚合器606通过分析表面变形信息、环境状况和/或操作参数来确定等级值。例如，数据聚合器606通过将不同的加权值分配给不同的环境状况(例如，空气压力、空气温度、湿度、空气密度等)、操作参数(例如，空速、高度、迎角等)和/或表面变形(例如，外来材料的密度、外来物质的体积、密度、面积、飞行器表面中形成的开口的面积等)和/或其它参数来生成等级值。例如，数据聚合器606对不同的参数进行加权，并利用算法(例如，多项式方程)来确定等级值。例如，空气温度、表面温度、密度、表面变形的(多个)尺寸特性可以比例如空气压力、空速等更大地加权。等级值被传送到警报分级器608。
例如，等级值可以由数据聚合器606根据以下等式确定。
例如，在时间t处的点n处的变形可以由等式1确定：
等式1:Dn(t)＝w1th+w2d+w3r+w4te+...+wxpx
其中th是在时间t的点n的厚度；d是在时间t时的点n处的材料的密度；te是在时间t的点n的温度；px是可以用于确定点n处的变形的任何其它参数；w1、w2、w3、w4、wx分别是与相应物理参数th、d、te、px相关联的恒定加权因子。
在一些示例中，时间t处的总变形可以使用等式2通过(例如，点云的)不同点n处的变形的总和来确定：
等式2：
在一些示例中，可以确定变形率以推断空气动力性能的即将变化。变形率可以使用等式3来确定：
等式3：
可替代地，在一些示例中，用于确定对飞行器表面104(例如，空气动力学表面或发动机入口)上方的气流的扰动的方法可以通过表示表面(S)(例如，飞行器表面104或点云，表面点S0至Sn)在相对于参考模型的表面积的该空间或表面上积分的所有变形的总和来确定。例如，等式4可用于确定空气动力学表面上方的气流的扰动：
等式4：
可替代地，在一些示例中，数据聚合器606比较两个或多个环境状况和/或操作参数以确定被检测表面变形的严重程度。例如，如果空气温度和/或飞行器表面104的表面温度大于阈值温度并且飞行器的空速小于空速阈值，则示例数据聚合器606可以确定表面变形严重。例如，当在飞行器表面104上吸积的外来物的尺寸特性在采样时间段内没有增加并且空气温度低于阈值温度，外来物的密度低于阈值密度，和/或任何其它参数低于或在期望范围内时，数据聚合器606可以确定被检测表面变形可能不严重。在一些示例中，当在飞行器表面104上吸积的外来物的尺寸特性在采样时间段内增加并且空气温度低于阈值温度时，外来物的密度低于阈值密度，飞行器表面的表面温度低于阈值，和/或任何其它参数低于或在期望的阈值范围内时，数据聚合器606可以确定表面变形严重程度正在增加。在一些示例中，当在飞行器表面104上吸积的外来物的尺寸特性在采样时间段内增加并且空气温度大于阈值温度，外来物密度大于阈值密度，飞行器表面的表面温度大于阈值，和/或任何其它参数大于期望的阈值范围时，数据聚合器606可以确定表面变形是严重的。例如，当表面变形是由沙子的吸积引起并且空气温度和/或飞行器表面温度相对较高(例如，大于阈值)时，沙子可以熔化并且由于涡轮叶片玻璃化而产生气流的变化，从而降低飞行器100的效率。因此，数据聚合器606可以基于这两个参数产生警告。在一些示例中，当确定等级值时，这两个参数被赋予更大的权重。
警报分级器608基于被数据聚合器606分析的输入来确定或分级被检测表面变形的严重程度的级别。例如，严重程度级别可以包括例如建议警报、警示警报和警告警报。建议警报提供情境意识，诸如例如表面变形开始的建议，警示警报提供表面变形正在飞行器表面上累积的信息，并且警告警报提供变形影响飞行器性能的意识。为了检测严重程度级别，所示示例的警报分级器608将由数据聚合器606提供的等级值与阈值范围进行比较。例如，当等级值小于阈值范围的下限时，所示示例的警报分级器608启动建议警报，当等级值大于阈值范围的上限时启动警告警报，并且当等级值在阈值范围内时，启动警示警告。
警报分级器608将警报状态传送给警报发生器612。警报发生器612将警报传送到输出装置122、飞行数据记录器128、维护者130和/或发动机132的电子发动机控制器和/或飞行控制计算机133。
尽管在图4-6中示出实施图1的表面监测系统102的示例性方式，但图4-6中所示的元件、过程和/或装置中的一个或多个可以以任何其它方式组合、分割、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，示例第一传感器数据寄存器402、示例第二传感器数据寄存器404、示例参考模型数据库406、示例第一传感器数据评估器408、示例第二传感器数据评估器410、示例遮蔽确定器412、示例警报检测器414、示例警报定位器416、示例模型发生器502、示例当前参考模型数据库504、示例变化检测器506、示例物质分析器508、示例飞行器参数分析器510、环境状况分析器512、示例遮蔽分析器602、示例信号滤波器604、示例数据聚合器606、示例警报分级器608、示例比较器610和示例警告发生器612和/或更一般地，图1的示例表面监测系统可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例第一传感器数据寄存器402、示例第二传感器数据寄存器404、示例参考模型数据库406、示例第一传感器数据评估器408、示例第二传感器数据评估器410、示例遮蔽确定器412、示例警报检测器414、示例警报定位器416、示例模型发生器502、示例当前参考模型数据库504、示例变化检测器506、示例物质分析器508、示例飞行器参数分析器510、环境状况分析器512、示例遮蔽分析器602、示例信号滤波器604、示例数据聚合器606、示例警报分级器608、示例比较器610和示例警告发生器612和/或更一般地，图1的示例表面监测系统102中的任何一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、(多个)可编程处理器、(多个)专用集成电路(ASIC)、(多个)可编程逻辑器件(PLD)和/或(多个)现场可编程逻辑器件(FPLD)实现。当阅读本专利的任何设备或系统权利要求以覆盖纯粹的软件和/或固件实施方式时，示例第一传感器数据寄存器402、示例第二传感器数据寄存器404、示例参考模型数据库406、示例第一传感器数据评估器408、示例第二传感器数据评估器410、示例遮蔽确定器412、示例警报检测器414、示例警报定位器416、示例模型发生器502、示例当前参考模型数据库504、示例变化检测器506、示例物质分析器508、示例飞行器参数分析器510、环境状况分析器512、示例遮蔽分析器602、示例信号滤波器604、示例数据聚合器606、示例警报分级器608、示例比较器610和示例警告发生器612和/或更一般地，图1的示例表面监测系统中的至少一个在此被明确地定义为包括存储软件和/或固件的有形计算机可读存储装置或存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。此外，除了或代替图4-6中所示的元件、过程和/或装置之外，图1的示例表面监测系统可以包括一个或多个元件、过程和/或装置，和/或可以包括所示元件、过程和装置中的一个以上的任意物或全部。
图7和图8中示出表示用于实现图1的示例表面监测系统102的示例方法700、800的流程图。该方法可以使用机器可读指令来实现，该机器可读指令包括用于由处理器(诸如下面结合图9讨论的示例处理器平台900中所示的处理器912)执行的程序。程序可以用存储在有形计算机可读存储介质上的软件体现，有形计算机可读存储介质诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字通用盘(DVD)、蓝光盘或与处理器912相关联的存储器，但整个程序和/或其部分可替代地由除处理器912之外的装置执行和/或可以用固件或专用硬件体现。此外，尽管参照图7-8中所示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用实现示例表面监测系统102的许多其它方法。例如，可以改变块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合描述的块中的一些块。
如上所述，图7-8的示例方法700、800可以使用存储在有形计算机可读存储介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，所述有形计算机可读存储介质诸如硬盘驱动器、闪速存储器、只读存储器(ROM)、压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或任何其它存储装置或存储盘，在有形计算机可读存储介质中信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段，永久地，短暂的瞬间，暂时缓冲和/或信息缓存)。如本文所使用的，术语有形计算机可读存储介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。如本文所使用的，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。另外或可替代地，图7-8的示例方法700、800可以使用存储在非暂时计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，该非暂时计算机和/或机器可读介质诸如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字通用盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其它存储装置或存储盘，在非暂时计算机和/或机器可读介质中信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段，永久地，短暂的瞬间，暂时缓冲，和/或信息缓存)。如本文所使用的，术语非暂时性计算机可读介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。如本文所使用的，当短语“至少”在权利要求的前序部分中被用作过渡术语时，其以与术语“包括”是开放式的相同方式也是开放式的。
图7的方法700在表面监测系统102激活传感器系统112时的框702处开始。例如，表面监测系统102激活第一传感器116和第二传感器118以监测飞行器100的飞行器表面104。表面监测系统102使用传感器系统112获得飞行器表面104的参考模型(框704)。例如，第一传感器数据寄存器402基于从第一传感器116接收的信号产生参考模型，并且第二传感器数据寄存器404基于由第二传感器118提供的信号产生飞行器表面104的参考模型。飞行任务期间，表面监测系统102使用第一传感器116和第二传感器118产生飞行器表面104的当前模型(框706)。例如，模型发生器502接收来自第一传感器数据寄存器402的信息(例如，数据点)以确定飞行器表面104的当前模型。例如，所示示例的表面监测系统102可以每几毫秒获得飞行器表面的当前模型。变化检测器506例如经由比较器比较飞行器表面的当前模型和飞行器表面的参考模型(框708)，以检测当前模型和参考模型之间的变化(框710)。如果在框710处表面监测系统102没有检测到飞行器表面104的变化，则表面监测系统102返回到框706。如果表面监测系统102在框710处检测飞行器表面104的变化，则表面监测系统102确定表面变形被检测到(框712)。警报检测器414然后检测或分级警报级别(框714)。警报检测器414基于检测到的警报级别产生警报(框716)。
图8示出了用于检测用于实现图7的框714的警报级别的示例方法800。图8的方法800在警报检测器414接收到环境数据和操作参数时开始(框802)。例如，数据聚合器606接收来自第一传感器数据评估器408、第二传感器数据评估器410和/或飞行器传感器120的环境数据和操作参数。数据聚合器606还从遮蔽确定器412接收遮蔽状况信息(框804)。
遮蔽分析器602确定遮蔽状况是否大于阈值(框806)。如果在框806处遮蔽状况大于阈值，则信号滤波器604忽略或过滤来自第二传感器数据评估器410和/或第二传感器118(例如，红外传感器)的信息(例如，表面变形信息、环境数据和/或操作参数)(框808)。在一些这种情况下，数据聚合器606利用来自第一传感器数据评估器408和/或第一传感器116的数据(例如，表面变形信息、环境数据和/或操作参数)。
如果在框806处遮蔽状况不大于阈值，则数据聚合器606考虑来自第一传感器数据评估器408(例如，第一传感器116)和/或来自第二传感器数据评估器410(例如，第二传感器118)的信息(例如，表面变形信息、环境数据和/或操作参数)(框810)。
所示示例的数据聚合器606确定等级值(框612)。在一些示例中，数据聚合器606通过分析表面变形信息、环境状况和/或操作参数来确定等级值。例如，数据聚合器606基于不同的环境状况(例如，空气压力、空气温度、湿度、空气密度等)、操作参数(例如空速、高度、迎角等)和/或表面变形(例如，外来材料的密度，外来材料的体积、密度、面积，在飞行器表面中形成的开口面积等)和/或其它参数来产生加权值。例如，数据聚合器606对不同参数进行加权，并采用算法(例如，多项式方程)来确定等级值。
警报分级器608将(例如经由比较器610)等级值与阈值范围进行比较(框814)。如果等级值小于阈值范围的下限(框816)，则警报分级器608启动建议警报(框816)。如果等级值大于阈值范围的上限(框820)，则警报分级器608启动警告警报(框822)。如果等级值在阈值范围内，则警报分级器608启动警示警报(框824)。
图9是能够执行指令以实现图7和图8的方法700、800以及图1的表面监测系统102的示例处理器平台900的框图。处理器平台900可以是例如服务器、个人计算机、因特网设备或任何其它类型的计算装置。
所示示例的处理器平台900包括处理器912。所示示例的处理器912是硬件。例如，处理器912可以由来自任何期望系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。
所示示例的处理器912包括本地存储器913(例如，高速缓存)。示例处理器912执行指令以实现示例第一传感器数据寄存器402、示例第二传感器数据寄存器404、示例第一传感器数据评估器408、示例第二传感器数据评估器410、示例遮蔽确定器412、示例警报检测器414、警报定位器416、示例模型发生器502、示例变化检测器506、示例物质分析器508、示例飞行器参数分析器510、环境状况分析器512、示例遮蔽分析器602、示例信号滤波器604、示例数据聚合器606、示例警报分级器608、示例比较器610和示例警报发生器612和/或更一般地，图1的示例表面监测系统102。
所示示例的处理器912经由总线918与包括易失性存储器914和非易失性存储器916的主存储器通信。易失性存储器914可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器装置实现。非易失性存储器916可以由闪速存储器和/或任何其它期望类型的存储器装置来实现。通过存储器控制器来控制对主存储器914、916的存取。
所示示例的处理器平台900还包括接口电路920。接口电路920可以通过任何类型的接口标准来实现，诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI Express接口。
在所示示例中，一个或多个输入装置922连接到接口电路920。(多个)输入装置922允许用户将数据和命令输入到处理器912中。(多个)输入装置可以是通过例如音频传感器、麦克风、相机(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、等距点和/或语音识别系统来实现。(多个)输入装置922包括但不限于传感器系统112、传感器114、第一传感器116、第二传感器118和飞行器传感器120。
一个或多个输出装置924也连接到所示示例的接口电路920。输出装置924可以例如由显示装置(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出装置和/或扬声器)实现。因此，所示示例的接口电路920通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。输出装置924可以包括输出装置122、乘员组指示器124、乘员组控制器(例如，发动机控制杆、推力手柄、踏板等)和显示器126。
所示示例的接口电路920还包括诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡的通信装置，以便于经由网络926(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何类型的计算装置)交换数据。
所示示例的处理器平台900还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储装置928。这种大容量存储装置928的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器盘、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字通用盘(DVD)驱动器。大容量存储装置928可以包括示例参考模型数据库406和示例当前参考模型数据库504。图7和图8的编码指令932可以存储在大容量存储装置928中，易失性存储器914中，非易失性存储器916中和/或可移动的有形计算机可读存储介质(例如CD或DVD)上。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种设备，包括：
传感器系统，其用于监测飞行器表面，传感器系统包括第一传感器和第二传感器；
表面监测系统，其接收来自第一传感器和第二传感器的信号，基于接收到的信号，表面监测系统将：
检测飞行器表面的表面变形；
分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及
基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
条款2.根据条款1所述的设备，进一步包括警报检测器，该警报检测器将基于检测到的表面变形和一个或多个环境状况或飞行器参数来产生等级值，以对检测到的表面变形的严重程度进行分级。
条款3.根据条款2所述的设备，其中当等级值小于阈值范围的下限时，警报检测器将使警报发生器启动建议警报，当等级值在阈值范围内时启动警示警报，以及当等级值大于阈值范围的上限时启动警告警报。
条款4.根据条款2所述的设备，进一步包括第一传感器数据评估器，用于将飞行器表面的第一参考模型与由第一传感器提供的飞行器表面的第一当前模型进行比较，以检测飞行器表面上的表面变形。
条款5.根据条款4所述的设备，进一步包括第二传感器数据评估器，用于将飞行器表面的第二参考模型与由第二传感器提供的飞行器表面的第二当前模型进行比较，以检测飞行器表面上的表面变形。
条款6.根据条款5所述的设备，进一步包括用于检测遮蔽状况的遮蔽确定器。
条款7.根据条款6所述的设备，其中当遮蔽状况大于阈值时，警报检测器将忽略来自第二传感器数据评估器的信号，并且当遮蔽状况小于阈值时，警报检测器将接收来自第一传感器数据评估器和第二传感器数据评估器的信号。
条款8.一种方法，包括：
经由第一传感器和第二传感器监测飞行器表面；
接收来自第一传感器和第二传感器的信号；
基于接收到的信号检测飞行器表面上的表面变形；
分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及
基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
条款9.根据条款8所述的方法，进一步包括基于检测到的表面变形和一个或多个环境状况或飞行器参数产生等级值，以对检测到的表面变形的严重程度进行分级。
条款10.根据条款9所述的方法，进一步包括当等级值小于阈值范围的下限时启动建议警报，当等级值在阈值范围内时启动警示警报，并且当等级值大于阈值范围的上限时启动警告警报。
条款11.根据条款9所述的方法，进一步包括经由第一传感器数据评估器将飞行器表面的第一参考模型与由第一传感器提供的飞行器表面的第一当前模型进行比较，以检测飞行器表面上的表面变形。
条款12.根据条款11所述的方法，进一步包括经由第二传感器数据评估器将飞行器表面的第二参考模型与由第二传感器提供的飞行器表面的第二当前模型进行比较，以检测飞行器表面上的表面变形。
条款13.根据条款12所述的方法，进一步包括确定遮蔽状况。
条款14.根据条款13所述的方法，进一步包括当遮蔽状况大于阈值时忽略来自第二传感器数据评估器的信号，以及当遮蔽状况小于阈值时，接收来自第一传感器数据评估器和第二传感器数据评估器的信号。
条款15.一种有形的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器能够：
经由第一传感器和第二传感器监测飞行器表面；
接收来自第一传感器和第二传感器的信号；
基于接收到的信号检测飞行器表面上的表面变形；
分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及
基于一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
条款16.根据条款15定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器基于检测到的表面变形和一个或多个环境状况或飞行器参数来产生等级值，以将检测到表面变形的严重程度进行分级。
条款17.根据条款16定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器在等级值小于阈值范围的下限时启动建议警报，当等级值在阈值范围内时启动警示警报，并且当等级值大于阈值范围的上限时启动警告警报。
条款18.根据条款16定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器经由第一传感器数据评估器将飞行器表面的第一参考模型与由第一传感器提供的飞行器表面的第一当前模型进行比较以检测飞行器表面上的表面变形。
条款19.根据条款18定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器经由第二传感器数据评估器将飞行器表面的第二参考模型与由第二传感器提供的飞行器表面的第二当前模型进行比较以检测飞行器表面上的表面变形。
条款20.根据条款19定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得机器确定遮蔽状况。
条款21.根据条款20定义的计算机可读介质，其包括指令，当指令被执行时，该指令使得当所述遮蔽状况大于阈值时使机器忽略来自第二传感器数据评估器的信号，并且当遮蔽状况小于阈值时接收来自第一传感器数据评估器和第二传感器数据评估器的信号。
虽然本文已经公开了某些示例性方法、设备和制品，但是该专利的覆盖范围不限于此。相反，该专利涵盖完全落入该专利权利要求范围内的所有方法、设备和制品。

Claims (14)

1.一种设备，包括：
传感器系统(112)，用于监测飞行器表面(104)，所述传感器系统(112)包括第一传感器(116)和第二传感器(118)；
表面监测系统(102)，其接收来自所述第一传感器(116)和所述第二传感器(118)的信号，并且基于接收到的所述信号，所述表面监测系统(102)将：
检测所述飞行器表面(104)上的表面变形；
分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及
基于所述一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定所述检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括警报检测器(414)，所述警报检测器(414)将基于所述检测到的表面变形和所述一个或多个环境状况或飞行器参数来产生等级值，以将所述检测到的表面变形的所述严重程度分级。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述警报检测器(414)使警报发生器(612)在所述等级值小于阈值范围的下限时启动建议警报(816)，在所述等级值在所述阈值范围内时启动警示警报(820)，以及在所述等级值大于所述阈值范围的上限时启动警告警报(822)。
4.根据权利要求1或2所述的设备，进一步包括第一传感器数据评估器(408)，以将所述飞行器表面(104)的第一参考模型与由所述第一传感器(116)提供的所述飞行器表面(104)的第一当前模型进行比较，以检测所述飞行器表面(104)上的所述表面变形。
5.根据权利要求4所述的设备，进一步包括第二传感器数据评估器(410)，以将所述飞行器表面(104)的第二参考模型与由所述第二传感器(118)提供的所述飞行器表面(104)的第二当前模型进行比较，以检测所述飞行器表面(104)上的所述表面变形。
6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括用于检测遮蔽状况的遮蔽确定器(412)。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述警报检测器(414)在所述遮蔽状况大于阈值时忽略来自所述第二传感器数据评估器(410)的信号，并且所述警报检测器(414)在所述遮蔽状况小于所述阈值时，接收来自所述第一传感器数据评估器(408)和所述第二传感器数据评估器(410)的信号。
8.一种方法，包括：
经由第一传感器(116)和第二传感器(118)监测飞行器表面(104)，
接收来自所述第一传感器(116)和所述第二传感器(118)的信号；
基于接收到的所述信号来检测所述飞行器表面(104)上的表面变形；
分析一个或多个环境状况或飞行器参数；以及
基于所述一个或多个环境状况或飞行器参数对检测到的表面变形的严重程度进行分级，以确定所述检测到的表面变形是否影响飞行器的性能或安全性。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于所述检测到的表面变形和所述一个或多个环境状况或飞行器参数来产生等级值，以将所述检测到的表面变形的所述严重程度进行分级。
10.根据权利要求8或9所述的方法，进一步包括当所述等级值小于阈值范围的下限时启动建议警报(816)，当所述等级值在所述阈值范围内时启动警示警报，并且当所述等级值大于所述阈值范围的上限时启动警告警报。
11.根据权利要求8或9所述的方法，进一步包括经由第一传感器数据评估器(408)将所述飞行器表面(104)的第一参考模型与由所述第一传感器(116)提供的所述飞行器表面(104)的第一当前模型进行比较，以检测所述飞行器表面(104)上的所述表面变形。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括经由第二传感器数据评估器(410)将所述飞行器表面的第二参考模型与由所述第二传感器(118)提供的所述飞行器表面(104)的第二当前模型进行比较，以检测所述飞行器表面(104)上的所述表面变形。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括确定遮蔽状况。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括当所述遮蔽状况大于阈值时忽略来自所述第二传感器数据评估器(410)的信号，以及当所述遮蔽状况小于所述阈值时接收来自所述第一传感器数据评估器(408)和所述第二传感器数据评估器(410)的信号。
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