CN109649668A - 一种飞行器健康状态管理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行器健康状态管理装置及方法，包括依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块连接外部的飞行器控制器，接口模块连接外部的读取接口，数据传输模块用于接收和整理飞行器控制器的飞行数据并发送给数据处理模块；健康状态信息包括工作状态和预计寿命，数据处理模块依据接收各模块的飞行数据分析得到飞行器、飞行器时序控制器件、飞行器A/D采样模块和飞行器惯组模块的工作状态和预估寿命；从而实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
Description
技术领域
本发明属于存储技术领域，具体涉及一种飞行器健康状态管理装置及方法。
背景技术
存储装置是用于储存信息的装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存储。常用存储装置由存储元件、主控器、接口电路和电源电路组成，其中，电源电路给整个存储装置供电，从主控器引出的接口电路用于连接外部设备，以实现外部设备对存储元件的读写。
存储装置用于记录导弹、航天器等飞行器的遥测信号及飞行数据。在飞行器的全寿命周期内，对于飞行器的健康状态评估和管理是非常重要的一项工作。只有掌握当前飞行器的健康信息如上电工作时长、自检状态、飞行器工作电压和电流等，才能够较准确的掌握飞行器的状态，并预计导弹寿命和后续的维护重点。
然而，传统的飞行器健康状态管理一般都是根据飞行器的存储在测试仪中的测试结果进行分析，首先，测试仪测试结果的数据不够全面，缺乏飞行器各模块的一些单项测试数据，飞行器工作但未进行测试时其相关数据并不能得到记录；其次，测试仪的测试过程中侧重是飞行器整体的性能测试，缺乏飞行器状态信息的结合分析则不能很好地评估飞行器各模块的健康状态；最后，若更换测试仪进行测试，之前累积的数据则不能够方便地进行搜集，导致飞行器的健康评估不准确。。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种飞行器健康状态管理装置及方法，其通过依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块用于接收和整理飞行器控制器的飞行数据并发送给数据处理模块，数据处理模块依据接收各模块的飞行数据分析得到飞行器、飞行器时序控制器件、飞行器A/D采样模块和飞行器惯组模块的工作状态和预估寿命；从而实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种飞行器健康状态管理装置，该装置包括依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块连接外部的飞行器控制器，接口模块连接外部的读取接口，数据传输模块用于接收和整理飞行器控制器的飞行数据并发送给数据处理模块；数据处理模块包括飞行器处理模块、时序处理模块、采样处理模块和惯组处理模块，
飞行器处理模块用于对飞行器供电电压和电流的数据分析得到飞行器的基本工作状态，并依据总供电时间得到飞行器的预估寿命；
时序处理模块用于对飞行器的时序输出数据分析得到飞行器时序控制器件的工作状态，并依据时序控制器件总供电时间、触点吸合次数和过流次数得到时序控制器件的预计寿命；
采样处理模块用于对飞行器A/D采样数据分析得到飞行器A/D采样模块的工作状态，并依据A/D采样模块的总供电时间和A/D采样模块零位偏移数据得到A/D采样模块的预计寿命；
惯组处理模块用于对飞行器的惯组数据分析得到飞行器惯组模块的工作状态，并依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命，实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
作为本发明的进一步改进，数据处理模块还用于实现飞行器的飞行数据和各模块的健康状态信息的存储和外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器。
作为本发明的进一步改进，数据传输模块包括数字隔离模块，数字隔离模块用于隔离所述数据传输模块与飞行器控制器的供电和通信接口。
作为本发明的进一步改进，数据处理模块对各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储。
作为本发明的进一步改进，飞行器工作时，该装置通过飞行器控制器实现供电且接口模块的接口悬空。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种飞行器健康状态管理方法，其接收和整理飞行器控制器的飞行数据并依据接收的飞行数据分析得到飞行器各模块的健康状态信息，健康状态信息包括工作状态和预计寿命，其特征在于，
对飞行器供电电压和电流的数据分析得到飞行器的基本工作状态，并依据总供电时间得到飞行器的预估寿命；
对飞行器的时序输出数据分析得到飞行器时序控制器件的工作状态，并依据时序控制器件总供电时间、触点吸合次数和过流次数限制得到时序控制器件的预计寿命；
对飞行器A/D采样数据分析得到飞行器A/D采样模块的工作状态，并依据A/D采样模块的总供电时间和A/D采样模块零位偏移数据得到A/D采样模块的预计寿命；
对飞行器的惯组数据分析得到飞行器惯组模块的工作状态，并依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命，实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
作为本发明的进一步改进，该方法还用于外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器。
作为本发明的进一步改进，对飞行器各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种飞行器健康状态管理装置及方法，其通过依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块用于接收和整理飞行器控制器的飞行数据并发送给数据处理模块，数据处理模块依据接收各模块的飞行数据分析得到飞行器、飞行器时序控制器件、飞行器A/D采样模块和飞行器惯组模块的工作状态和预估寿命；从而实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
本发明的一种飞行器健康状态管理装置及方法，数据处理模块还用于外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器，具有信息管理方便、成本和体积优势明显的特点，可以实现飞行器健康状态信息的数字化处理、存储和传输。
本发明的一种飞行器健康状态管理装置及方法，利用数字隔离模块隔离所述数据传输模块与飞行器控制器的供电和通信接口，降低存储装置对飞行控制电路的影响，即使存储装置出现问题也不会影响飞行器的正常飞行，整个装置可靠性较高。
本发明的一种飞行器健康状态管理装置及方法，其通过数据处理模块对各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储，有利于建立统一的数据库，有助于建立更加准确的寿命模型，进一步指导武器装配的研制、维护和管理工作。
本发明的一种飞行器健康状态管理装置及方法，其采用常用的处理器和存储芯片以及实现相对简单的USB接口，产品设计较为简单，同时外部读取设备能够便捷地读取健康数据，其体积小、实现相对简单且硬件可集成，其智能化且低成本健康管理设计思路可以实现飞行器健康状态的智能化健康评估、低成本的硬件设计，有利于导弹的管理智能化，该设计思路可以进一步应用在其他武器装备中。
附图说明
图1为本发明实施例的一种飞行器健康状态管理装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的一种飞行器健康状态管理装置的方案示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例的一种飞行器健康状态管理装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块连接外部的飞行器控制器，接口模块连接外部的接口装置，其特征在于，
数据传输模块用于接收飞行器控制器的飞行数据并将飞行数据分类发送给数据处理模块，飞行数据包括飞行器供电电压数据、飞行器供电电流数据、时序输出数据、A/D采样数据、零位偏移数据和漏电流数据。一般来说，飞行器控制器一般都会对其状态信息进行回采以确定其工作是否正常，以便于出现故障时的排查定位。这些基础信息包含电压/电流情况、时序输出状态、A/D采样数据、零位偏移数据、漏电流数据等，将这些信息通过基础数据传输模块传输到数据处理模块。数据传输模块包括数字隔离模块，数字隔离模块用于隔离所述数据传输模块与飞行器控制器的供电和通信接口，以降低所述数据传输模块对飞行控制器的影响。考虑将数据存储单元电路区域相对独立，将所述数据传输模块与飞行器控制器的供电和通信接口采取硬件方式实现隔离处理
数据处理模块包括第一至第四存储模块，依据接收的飞行数据分析得到飞行器的健康状态信息。健康状态信息包括飞行器各模块的工作状态信息和寿命预估。数据处理模块是本发明的一种飞行器数据存储装置的核心器件，其用于处理和分析飞行数据得到飞行器的健康状态信息，具体为：
飞行器处理模块对飞行器供电电压和电流的数据分析可以得到飞行器的基本工作状态飞行器的基本工作状态包括各单机的工作累计工作时间、是否工作在拉偏电压下、拉偏电压工作时长和工作电流变化趋势；
时序处理模块对时序输出数据进行分析得到飞行器的时序控制器件的工作状态，时序控制器件的工作状态包括电磁继电器的吸合次数和火工品电阻的过流次数；
采样处理模块对飞行器的A/D采样数据进行分析得到飞行器的A/D采样模块的工作状态，A/D采样模块的工作状态包括采样精度变化趋势及零位偏移情况；
惯组处理模块对飞行器的惯组数据进行分析，得到飞行器的时序控制器件的惯组模块的工作状态，惯组模块的工作状态包括惯组零位偏移和数据分布变化情况。
由于对外接口模块为外部管理主机读取飞行器健康状态信息提供了隔离通道，即外部的监测设备可以通过USB接口很方便地读取飞行器的基础数据、分析数据、预计寿命和性能和维护建议等信息，同时也会影响到飞行器健康状态管理及存储装置的硬件安全。
作为本发明优选的实施例，数据处理模块依据飞行器各模块的总供电时间和性能模型对飞行器各模块进行寿命预估，具体为；
飞行器处理模块依据飞行器总供电时间得到飞行器的预估寿命；
时序处理模块依据飞行器时序控制器件的总供电时间、漏电流情况分析固态继电器的预计寿命；具体为：数据处理模块对固态继电器的漏电流情况，分析其电流增大速率，可以得到器件是否处于失效边沿，并估计得到其寿命。当然，这种分析方法不仅仅限于分析固态继电器，还可以用于分析与固态继电器类似的如MOS管等时序控制器件。
采样处理模块依据飞行器A/D采样模块的总供电时间、A/D采样模块零位偏移数据分析A/D采样模块的预计寿命；结合A/D采样模块的零位偏移数据，可以预计其在合格范围内的后续的使用时间，并可以为数据上的零位补偿提供数据支撑；
惯组处理模块依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命；
数据处理模块还用于对飞行器的各模块的健康状态信息进行整理存储。首先，数据处理模块对各模块的进行分类和标号，并将分析得到的健康状态信息保存在各自的类别后面，以实现飞行器的飞行数据和各模块的健康状态信息的存储和读取。以电磁继电器为例，数据处理模块将处理后的数据最终按照Windows文件系统格式存储在存储器芯片中，以适应飞行器复杂的力学环境，不会因为振动或冲击等造成数据的丢失或存储错误。健康信息存储格式优选健康信息存储格式，当然也可以选择其他类型的存储格式。
图2是本发明实施例的一种飞行器健康状态管理装置的方案示意图。如图2所示，本发明实施一种典型设计方案选用ARM STM32F103ZE作为健康数据处理和存储模块的处理器。该处理器频率可达72MHz，内部FLASH为512KB，内部RAM为64KB，同时包含CAN、USB和SPI等丰富的接口，可以满足健康管理单元的数据处理需求。
当飞行器工作时，本发明的飞行器健康状态管理及存储装置的接口模块的USB接口悬空，该装置通过飞行器实现供电并工作。ARM处理器通过SPI接口和飞行控制器相连，SPI接口最大通信速率可到20Mbps，满足基础数据的传输需要。由于飞行控制器是飞行器的控制核心，所有飞行相关的基础数据均通过飞行器控制器计算和处理，故基础数据的主要来源来自飞行器控制器。
ARM处理器接收到飞行控制器传输的基础数据，对数据进行分类处理，并结合各个模块性能模型进行寿命预估。ARM处理器处理后的数据一般为二进制数据流格式，还需要将相关数据以能够被Windows主机识别的FAT16或FAT32文件系统格式保存在大容量NANDFLASH中，并更新之前存储的健康状态信息。
在平时维护中，使用维护工控机或笔记本就可以很方便地通过飞行器引出的USB接口，在飞行器不供电的情况下获取飞行器的健康状态数据，并进行统一的维护和管理。
作为一个优选的实施例，一种飞行器健康状态管理方法，其接收和整理飞行器控制器的飞行数据并依据接收的飞行数据分析得到飞行器各模块的健康状态信息，健康状态信息包括工作状态和预计寿命，
对飞行器供电电压和电流的数据分析得到飞行器的基本工作状态，并依据总供电时间得到飞行器的预估寿命；
对飞行器的时序输出数据分析得到飞行器时序控制器件的工作状态，并依据时序控制器件总供电时间、触点吸合次数和过流次数限制得到时序控制器件的预计寿命；
对飞行器A/D采样数据分析得到飞行器A/D采样模块的工作状态，并依据A/D采样模块的总供电时间和A/D采样模块零位偏移数据得到A/D采样模块的预计寿命；
对飞行器的惯组数据分析得到飞行器惯组模块的工作状态，并依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命，实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估，并实现飞行器的飞行数据和各模块的健康状态信息的存储和外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器。
作为一个优选的实施例，对飞行器各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种飞行器健康状态管理装置，该装置包括依次连接的数据传输模块、数据处理模块和接口模块，数据传输模块连接外部的飞行器控制器，接口模块连接外部的读取接口，所述数据传输模块用于接收和整理飞行器控制器的飞行数据并发送给数据处理模块；所述数据处理模块包括飞行器处理模块、时序处理模块、采样处理模块和惯组处理模块，其特征在于，
飞行器处理模块用于对飞行器供电电压和电流的数据分析得到飞行器的基本工作状态，并依据总供电时间得到飞行器的预估寿命；
时序处理模块用于对飞行器的时序输出数据分析得到飞行器时序控制器件的工作状态，并依据时序控制器件总供电时间、触点吸合次数和过流次数得到时序控制器件的预计寿命；
采样处理模块用于对飞行器A/D采样数据分析得到飞行器A/D采样模块的工作状态，并依据A/D采样模块的总供电时间和A/D采样模块零位偏移数据得到A/D采样模块的预计寿命；
惯组处理模块用于对飞行器的惯组数据分析得到飞行器惯组模块的工作状态，并依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命，实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
2.根据权利要求1所述的一种飞行器健康状态管理装置，其特征在于，数据处理模块还用于外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器。
3.根据权利要求1所述的一种飞行器健康状态管理装置，其特征在于，所述数据传输模块包括数字隔离模块，所述数字隔离模块用于隔离所述数据传输模块与飞行器控制器的供电和通信接口。
4.根据权利要求1所述的一种飞行器健康状态管理装置，其特征在于，所述数据处理模块对各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种飞行器健康状态管理装置，其特征在于，飞行器工作时，所述装置通过飞行器控制器实现供电且接口模块的接口悬空。
6.一种飞行器健康状态管理方法，其接收和整理飞行器控制器的飞行数据并依据接收的飞行数据分析得到飞行器各模块的健康状态信息，所述健康状态信息包括工作状态和预计寿命，其特征在于，
对飞行器供电电压和电流的数据分析得到飞行器的基本工作状态，并依据总供电时间得到飞行器的预估寿命；
对飞行器的时序输出数据分析得到飞行器时序控制器件的工作状态，并依据时序控制器件总供电时间、触点吸合次数和过流次数限制得到时序控制器件的预计寿命；
对飞行器A/D采样数据分析得到飞行器A/D采样模块的工作状态，并依据A/D采样模块的总供电时间和A/D采样模块零位偏移数据得到A/D采样模块的预计寿命；
对飞行器的惯组数据分析得到飞行器惯组模块的工作状态，并依据飞行器惯组模块的总供电时间和漏电流情况得到飞行器惯组模块的预计寿命，实现飞行器的飞行数据和各模块健康状态信息的准确评估。
7.根据权利要求6所述的一种飞行器健康状态管理方法，其特征在于，该方法还用于外部读取并依据读取的健康状态信息维护飞行器。
8.根据权利要求6所述的一种飞行器健康状态管理方法，其特征在于，对飞行器各模块的健康状态信息进行分类、标号和存储。
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