CN109297738B

CN109297738B - 一种复杂参数实时判读方法

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Publication number: CN109297738B
Application number: CN201811289111.3A
Authority: CN
Inventors: 代京; 蔡斐华; 褚厚斌; 张丽晔; 贾长伟; 郭晶; 孙伟瑄; 王长庆; 章乐平; 刘闻; 崔毅楠; 姜悦; 王国庆; 回睿娇; 张创
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN109297738A

Abstract

本发明公开了一种复杂参数实时判读方法，通过梳理遥测参数在不同状态下的正确范围，形成多个判据，并绑定判据的触发事件。每接收一帧数据帧就要进行一次判读，判读过程中根据接收的数据帧更新流程和判据，同时利用时钟监听时序事件触发判据更新，从而实现对参数的全程实时自动精准判读，为实时获取飞行器故障和健康评估信息奠定了基础。本发明大幅减少了误判率，提高了参数判读的精准度。

Description

一种复杂参数实时判读方法

技术领域

本发明涉及一种复杂参数实时判读方法，属于预测与健康管理技术领域。

背景技术

预测与健康管理(PHM)技术是实现我国下一代武器装备实现自主式保障的关键，它基于产品的历史记录对产品的剩余寿命进行预计，并对产品的“健康”状态进行检测以发现故障预兆，以便在适当的时机对适当的部位进行适当的维修、更换等，从而保证系统的正常稳定工作。在美国，NASA将其列为21世纪二十项关键技术之首，美国空军将基于PHM的自主后勤保障作为战机的三大能力之一。

我国预测与健康管理技术起步较晚，与国外在存在着巨大的差距，根据我国航天飞行器的发展现状和实际特点，很难大规模开展机载部分PHM功能集成，一般采用“机载BNT+地面故障诊断”的PHM系统设计，地面故障诊断系统辅助机载部分，基于遥测参数开展故障诊断与评估。

遥测参数实时判读，是指通过事先录入的参数判据，在接收遥测数据的同时，对遥测参数正确与否进行判读，从而判断被测型号是否正常工作。它是飞行器开展故障诊断与健康管理的前提条件。目前常见的判读方案，一种是试验结束后，对试验数据进行事后处理，利用试验人员的专业知识进行判读和故障诊断；另一种是在试验进行的同时对参数进行实时判读。然而实时判读往往是，通过对每个参数设置一个固定的上下限范围，进行简单判读。目前常用的参数判读方法的问题在于：

1)难以做到参数实时判读，无法实时获取飞行器故障和健康评估信息；

2)参数正常值往往不是固定不变的，而是随着流程、指令和时序不断变化，常用的上下限判读会导致参数判读的误判或不精准；

3)部分参数正常取值与其它遥测参数存在复杂的铰链关系，无法用一个简单数值范围来描述，造成参数判读的误判或不精准。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种复杂参数实时判读方法，大幅减少了误判率，提高了参数判读的精准度。

本发明的技术解决方案是：

一种复杂参数实时判读方法，步骤如下：

(1)配置飞行器的流程、指令、零点时序和普通时序信息，形成触发事件配置文件，所述零点时序是根据条件参数的取值范围确定的一系列时序，普通时序是按照时间间隔划分的一系列时序；

(2)梳理遥测参数在不同流程、指令、时序状态下的正常范围区间，形成多条判据，将判据与触发事件配置文件中的流程、指令和时序信息绑定，作为判据的触发事件，形成参数判据配置文件；所述参数判据配置文件中包括了普通时序绑定判据、指令绑定判据和零点时序绑定判据；

(3)利用参数判据配置文件和触发事件配置文件初始化参数判据库；

(4)试验开始时，打开数据接口，设定定时器的定时周期t，启动定时器；

(5)定时器每隔t时间触发一次，更新普通时序绑定判据；

(6)数据接口接收一帧数据帧，并判断数据帧类型，当数据帧类型为流程帧时，进入步骤(7)；当数据帧类型为指令帧类型时，进入步骤(8)；当数据帧类型为参数帧时，进入步骤(9)；

(7)更新当前流程，然后重复步骤(6)；

(8)更新指令绑定判据，然后重复步骤(6)；

(9)更新零点时序绑定判据，进入步骤(10)；

(10)利用当前最新判据对参数进行判读，输出判读结果，然后重复步骤(6)。

步骤(1)中配置飞行器的流程、指令、零点时序和普通时序信息的步骤如下：

(2.1)配置流程名称、流程编号；

(2.2)配置指令名称、指令编号；

(2.3)配置零点时序名称、零点时序编号、零点时序的前序时序编号、零点时序的条件参数编号以及条件参数触发区间；

(2.4)配置普通时序名称、普通时序编号、普通时序的前序时序编号、普通时序与前序时序最小间隔时间。

步骤(2)中参数判据配置文件中的每条判据均包括参数名称、参数编号、判据名称、判据编号、参数正常范围区间下限和参数正常范围区间上限；还包括绑定的流程编号、绑定的指令编号、绑定的零点时序编号和/或绑定的普通时序编号。

步骤(3)中参数判据库包括参数判据配置文件中的所有判据、每条判据绑定的流程信息、指令信息、零点时序信息和/或普通时序信息、每条判据的触发方式、是否当前触发判据标志位、当前流程编号。

所述判据的触发方式包括：指令触发、零点时序触发和普通时序触发；

所述判据绑定的流程信息包括：流程名称、流程编号；

所述判据绑定的指令信息包括：指令名称、指令编号；

所述判据绑定的零点时序信息包括：零点时序名称、零点时序编号、零点时序的前序时序编号、零点时序的条件参数编号、条件参数触发区间、是否已激活标志位以及激活时间；

所述判据绑定的普通时序信息包括：普通时序名称、普通时序编号、普通时序的前序时序编号、与前序时序最小间隔时间、是否已激活标志位以及激活时间。

步骤(5)中更新普通时序绑定判据的具体流程如下：

(5.1)提取参数判据库中的第i条判据，进入步骤(5.2)，i的初值为1；

(5.2)判断当前判据的触发方式是否为普通时序触发，是则进行步骤(5.3)，否则，i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束；N为判据总条数；

(5.3)判断当前判据是否绑定了流程，是则进行步骤(5.4)，否则进行步骤(5.5)；

(5.4)判断当前判据绑定流程的流程编号与当前流程编号是否相同，是则进行步骤(5.5)，否则i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束；

(5.5)判断当前判据绑定的普通时序是否已激活，如果未激活，进行步骤(5.6)；否则i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束；

(5.6)判断当前判据绑定的普通时序的前序时序是否已激活，是则进行步骤(5.7)，否则i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束；

(5.7)记录当前时间，判断当前判据绑定的普通时序的前序时序的激活时间与当前时间的间隔时间是否大于与前序时序最小间隔时间，是则进行步骤(5.8)，否则i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束；

(5.8)将当前判据绑定的普通时序的是否已激活标志位置为1，并将步骤(5.7)记录的当前时间确定为激活时间，进行步骤(5.9)；

(5.9)将当前判据的是否当前触发判据标志位置为1，并将该判据所属参数的其它判据的是否当前触发判据标志位置为0，进行步骤(5.10)；

(5.10)i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束。

步骤(8)所述更新指令绑定判据，具体流程如下

(7.1)提取参数判据库中的第j条判据，进入步骤(7.2)，j的初值为1；

(7.2)判断当前判据的触发方式是否为指令触发，是则进行步骤(7.3)，否则j的值加1，当j<＝N时，返回步骤(7.1)，当j>N时，结束；N为判据总条数；

(7.3)判断当前判据是否绑定了流程，是则进行步骤(7.4)，否则进行步骤(7.5)；

(7.4)判断当前判据绑定流程的流程编号与当前流程编号是否相同，是则进行步骤(7.5)，否则j的值加1，当j<＝N时，返回步骤(7.1)，当j>N时，结束；

(7.5)判断当前判据绑定流程的指令编号是否与指令帧中的指令编号相同，是则进行步骤(7.6)，否则j的值加1，当j<＝N时，返回步骤(7.1)，当j>N时，结束；

(7.6)将当前判据的是否当前触发判据标志位置为1，并将该判据所属参数的其它判据的是否当前触发判据标志位置为0，进行步骤(7.7)；

(7.7)j的值加1，当j<＝N时，返回步骤(7.1)，当j>N时，结束。

步骤(9)所述更新零点时序绑定判据，具体流程如下：

(8.1)提取参数判据库中的第k条判据，进入步骤(8.2)，k的初值为1；

(8.2)判断当前判据的触发方式是否为普通时序触发，是则进行步骤(8.3)，否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；N为判据总条数；

(8.3)判断当前判据是否绑定了流程，是则进行步骤(8.4)，否则进行步骤(8.5)；

(8.4)判断当前判据绑定流程的流程编号与当前流程编号是否相同，是则进行步骤(8.5)，否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；

(8.5)判断当前判据绑定的零点时序是否已激活，如果未激活，进行步骤(8.6)；否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；

(8.6)判断当前判据绑定的零点时序是否有前序时序，是则进行步骤(8.7)，否则进行步骤(8.8)；

(8.7)判断当前判据绑定的零点时序的前序时序是否已激活，是则进行步骤(8.8)，否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；

(8.8)判断当前判据绑定的零点时序的条件参数是否与参数帧中的参数编号相同，是则进行步骤(8.9)，否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；

(8.9)判断当前判据绑定的零点时序的条件参数的参数值是否在条件参数触发区间内，是则进行步骤(8.10)，否则k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束；

(8.10)将当前判据绑定的零点时序的是否已激活标志位置为1，并将当前时间记录为激活时间，进行步骤(8.11)；

(8.11)将当前判据的是否当前触发判据标志位置为1，并将该判据所属参数的其它判据的是否当前触发判据标志位置为0，进行步骤(8.12)；

(8.12)k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束。

步骤(10)所述利用当前最新判据对参数进行判读，具体流程如下：

(9.1)提取参数判据库中的第m条判据，进入步骤(9.2)，m的初值为1；

(9.2)判断当前判据的参数编号是否与参数帧中的参数编号相同，是则进行步骤(9.3)，否则m的值加1，当m<＝N时，返回步骤(9.1)，当m>N时，结束；

(9.3)判断当前判据的是否当前触发判据标志位是否为1，是则进行步骤(9.4)，否则m的值加1，当m<＝N时，返回步骤(9.1)，当m>N时，结束；

(9.4)使用当前判据中的参数正常范围区间下限和参数正常范围区间上限对参数进行判读。

步骤(7)中所述更新当前流程是指将参数判据库中的当前流程编号更新为当前流程帧中的流程编号。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明每接收一帧数据帧就要进行一次判读，实现了参数判读的实时性，为实时获取飞行器故障和健康评估信息奠定了基础。

(2)本发明通过梳理遥测参数在不同状态下的正确范围，形成多个判据，并绑定判据的触发事件，如时序触发、指令触发等。判读过程中根据接收的数据帧更新流程和判据，同时利用时钟监听时序事件触发判据更新，从而实现对参数的全程实时自动精准判读。

(3)本发明将判据与零点时序绑定，零点时序描述了参数正常取值与其它遥测参数的铰链关系，进一步提高了本发明遥测参数判读的精准度。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为更新普通时序绑定判据流程图；

图3为更新零点时序绑定判据流程图；

图4为更新指令绑定判据流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做详细的说明，具体如下：

本发明提出了一种复杂参数实时判读方法，该方法可广泛应用于各型号，能够大幅提升遥测参数判读的准确性，为实现型号的健康预测与管理奠定基础。

如图1所示，本发明步骤如下：

(1)配置飞行器的流程、指令、零点时序和普通时序信息，形成触发事件配置文件，所述零点时序是根据条件参数的取值范围确定的一系列时序，普通时序是按照时间间隔划分的一系列时序。

配置飞行器的流程、指令、零点时序和普通时序信息的步骤如下：

1)配置流程名称、流程编号；

2)配置指令名称、指令编号；

3)配置零点时序名称、零点时序编号、零点时序的前序时序编号、零点时序的条件参数编号以及条件参数触发区间；

4)配置普通时序名称、普通时序编号、普通时序的前序时序编号、普通时序与前序时序最小间隔时间。

(2)梳理遥测参数在不同流程、指令、时序状态下的正常范围区间，形成多条判据，将判据与触发事件配置文件中的流程、指令和时序信息绑定，作为判据的触发事件，形成参数判据配置文件；所述参数判据配置文件中包括了普通时序绑定判据、指令绑定判据和零点时序绑定判据。

参数判据配置文件中的每条判据均包括参数名称、参数编号、判据名称、判据编号、参数正常范围区间下限和参数正常范围区间上限；还包括绑定的流程编号、绑定的指令编号、绑定的零点时序编号和/或绑定的普通时序编号。

(3)利用参数判据配置文件和触发事件配置文件初始化参数判据库。

参数判据库包括参数判据配置文件中的所有判据、每条判据绑定的流程信息、指令信息、零点时序信息和/或普通时序信息、每条判据的触发方式、是否当前触发判据标志位、当前流程编号。

判据的触发方式包括：指令触发、零点时序触发和普通时序触发。

判据绑定的流程信息包括：流程名称、流程编号。

判据绑定的指令信息包括：指令名称、指令编号。

判据绑定的零点时序信息包括：零点时序名称、零点时序编号、零点时序的前序时序编号、零点时序的条件参数编号、条件参数触发区间、是否已激活标志位以及激活时间。

判据绑定的普通时序信息包括：普通时序名称、普通时序编号、普通时序的前序时序编号、与前序时序最小间隔时间、是否已激活标志位以及激活时间。

(4)试验开始时，打开数据接口，设定定时器的定时周期t，启动定时器。

(5)定时器每隔t时间触发一次，更新普通时序绑定判据。

(6)数据接口接收一帧数据帧，并判断数据帧类型，当数据帧类型为流程帧时，进入步骤(7)；当数据帧类型为指令帧类型时，进入步骤(8)；当数据帧类型为参数帧时，进入步骤(9)。

(7)更新当前流程(将参数判据库中的当前流程编号更新为当前流程帧中的流程编号)，然后重复步骤(6)。

(8)更新指令绑定判据，然后重复步骤(6)。

(9)更新零点时序绑定判据，进入步骤(10)。

如图2为更新普通时序绑定判据流程图，具体流程如下：

(5.10)i的值加1，当i<＝N时，返回步骤(5.1)，当i>N时，结束。

图3为更新零点时序绑定判据流程图，具体流程如下：

(8.12)k的值加1，当k<＝N时，返回步骤(8.1)，当k>N时，结束。

图4为更新指令绑定判据流程图，具体流程如下：

(7.7)j的值加1，当j<＝N时，返回步骤(7.1)，当j>N时，结束。

利用当前最新判据对参数进行判读的具体流程如下：

实施例：

1、触发事件配置

触发事件配置分为流程配置、指令配置和时序配置。

1.1流程配置

流程配置主要是在文件中配置流程名称、流程编号。

配置文件如下：

1.2指令配置

指令是带有编码文件的指令，将文件中的编码直接发出，上注至飞行器。

指令配置主要是在文件中配置指令名称、指令编号。对应的触发事件配置文件如下：

1.3时序配置

时序分为零点时序和普通时序两种，零点时序是通过监听条件参数变化来触发，时间时序是以前面时序为起点，一定时间间隔后触发。零点时序配置如表1所示。

表1零点时序配置表

普通时序配置如表2所示。

表2普通时序配置表

对应的触发事件配置文件如下：

零点时序示例:

普通时序示例：

<时序ID＝TS003时序名称＝舱门展开准备完成后时序2时序类型＝普通时序前时序ID＝TS002时间间隔＝100/>

2、参数判据配置

对于参数判据的配置，单个参数可以有多个判据。参数的判据是否启用，由事件触发，触发模式包括指令触发、时序触发。参数判据配置表格如表3所示。

表3参数判据配置表格

如表1所示，参数“B1支路母线电压”有两条判据，分别是“断电测试”和“加电测试”。其中断电测试的参数正常范围区间范围是[0,1]，即参数“B1支路母线电压”在使用“断电测试”这条判据的时候，参数值在[0,1]区间表示正常，在[0,1]区间以外表示异常；同理，参数“B1支路母线电压”在使用“加电测试”这条判据的时候，参数值在[25,31]区间表示正常，在[25,31]区间以外表示异常。

表1中，“断电测试”可以在“模拟飞行”的绑定流程下被时序“紧急关机”触发，还可以被指令“B1支路断电”触发。由于在不同的流程中，相同的指令和时序可能引起飞行器不同的状态，因此指令、时序与流程配合使用触发判据，是“与”的关系，而指令触发与时序触发是“或”的关系。

使用表1配置表格，生成xml参数判据配置文件如下：

3、参数判据库

参数判据库包括参数判据、流程信息、指令信息、零点时序信息、普通时序信息。

参数判据

流程信息：

指令信息：

零点时序信息：

普通时序信息：

4、判读过程

对每一帧数据进行实时判读。判读时，根据接收的指令和流程事件，并利用定时器监听的时序事件，根据配置信息实时更新判据，参数在判读物理量时，使用最新的判据对参数判读，实现对参数的全程实时判读。判据更新方式如下：

1)指令触发逻辑

在收到指令帧时，判读当前指令帧中的指令ID，将与该指令相绑定的判据设置为当前判据。

2)流程更新逻辑

在收到流程帧时，判读当前流程帧中的流程ID，将参数判据库中的当前流程编号更新为当前流程帧中的流程ID。

3)零点时序触发逻辑

在每个参数判读过程中，遍历所有零点时序的条件参数，检查条件参数的判据是否满足，若全部满足，则将该零点时序设置为激活，并记录激活时间，将与该零点时序相绑定的判据设置为当前判据。若该零点时序需要依赖前序事件，前序事件未激活时，该零点时序不能激活。

4)普通时序触发

使用时钟函数，每隔100ms扫描一次所有普通时序事件，普通时序检查当前时间与前序事件触发时间的时间间隔，是否满足自身配置的时间间隔，若满足，则触发，并标记自身触发时间，将与该零点时序相绑定的判据设置为当前判据。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。