CN111443250B - 夜视系统维护故障实时检测与管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夜视系统维护故障实时检测与管理系统，由维护故障检测与查询、维护故障调度与管理、维护故障处理与上报等三个模块组成。本发明维护故障检测与查询模块实现夜视仪，伺服控制组件、视频图像处理板等电子处理单元的维护故障检测与查询功能；维护故障调度与管理模块实现故障类型识别、故障发生和持续时间计算、故障发生频率统计等处理，并纳入维护故障清单；维护故障处理与上报模块实现维护故障清单主动和被动上报功能，若是严重故障周期主动上报直升机的综合信息处理装置，若为一般故障则被动接收综合信息处理装置发送的维护故障操控指令，实现故障翻页、故障清除、故障浏览等功能。

Description

夜视系统维护故障实时检测与管理系统

技术领域

本发明属于机载光电夜视系统辅助起落和低空导航技术领域，涉及一种夜视系统维护故障实时检测与管理系统。

背景技术

夜视系统是直升机的机载光电设备，用于在昼夜间低能见度条件下摄取直升机前方区域的红外热像和微光电视视频图像，还可形成红外热像与微光电视的融合视频图像，同时能够随动于头部运动装置，使用人员通过观察所摄取的视频图像完成直升机在昼夜间低能见度条件下的飞行保障任务，它由微光电视夜视仪、红外热像夜视仪、视频图像处理板、任务调度管理板、电源分配管理板、伺服控制组件和GJB289A组件组成。

上述的电子处理单元和夜视仪在直升机日常飞行任务过程中若出现工作异常或者严重故障后：在直升机起落过程中能否给使用人员提供起落跑道地理图像；在直升机近地飞行过程中能否给使用人员提供地面电线杆、烟囱等障碍物图像；在直升机夜间或低照度的天气条件下能否给使用人员提供辅助导航图像等视频信息。这些可能影响直升机飞行辅助导航的情况需要及时通过维护故障检测、维护故障管理和维护故障处理的相关方法对维护故障出现时机、维护故障严重程度、维护故障发生频率等信息进行识别和判断，准确可靠的对维护故障现象隔离至各个单体，并实时告知直升机使用人员，使用人员根据夜视系统上报的维护故障状态对当前的飞行情况做出决策：若是能够影响飞行辅助着陆和导航，使用人员需要停止飞行保障任务，找到合适地点进行降落，若是不影响飞行安全，使用人员可以让地勤人员在维护工作模式下对维护故障进行排查和返厂。

我国现有直升机夜视系统装置多数都采用单红外热像仪或单CCD电视。具有体积轻、包络小、维护成本低和故障检测简单等优点，但在低照度或恶略天气条件下会出现视频图像不稳定或者模糊等情况；或夜视系统随动于头部运动装置出现夜视转塔卡滞、抖动等情况；被动或主动给直升机使用人员上报的维护故障信息少、维护故障描述不详细等现象。上述的这些情况和现象极大的影响了直升机使用人员对低空蔽障、辅助降落的判断决策。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提出一种夜视系统维护故障实时检测与管理系统，在原来维护故障处理方式的基础上，结合多年实际飞行中发生的故障现象，提高维护故障检测、维护故障隔离和维护故障上报的准确性、可靠性和适用性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种夜视系统维护故障实时检测与管理系统，维护故障实时检测是指夜视系统在工作过程中通过底层硬件通讯接口能够实时检测与识别不同电子处理单元和夜视仪出现工作异常或故障，并隔离至各个单体和上传上级维护故障处理模块；维护故障实时管理是指夜视系统在工作过程中能对上传的故障信息数据进行类型识别、等级区分、故障发生和持续时间计算、故障发生频率统计、维护故障清单管理等功能。其中对于识别的严重故障直接实时上报直升机综合信息处理装置，给使用人员提供“告警提示”信息，方便使用人员及时察觉夜视系统发生的维护故障现象；一般故障被动上报直升机综合信息处理装置，供直升机地勤人员在维护模式下对维护故障清单进行查询和后续处理。

本发明系统由维护故障检测与查询、维护故障调度与管理、维护故障处理与上报等三个模块组成，各模块之间通过维护故障指令消息队列和维护故障状态消息队列进行操控指令和反馈状态等数据传输和上报。其中维护故障检测与查询模块实时检测微光电视、红外热像仪、伺服控制组件等，并将故障信息数据上报维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块识别维护故障类型，统计维护故障发生频率，计算维护故障发生和持续时间等维护故障信息数据，并纳入维护故障清单存储区进行管理和维护，以备维护故障处理与上报模块实时查询和调用。维护故障处理与上报模块周期处理和响应综合信息处理装置下传的维护/强制自检、维护故障清单请求、维护故障翻页、维护故障清除等操控指令信息，并将处理的指令放入维护故障指令消息队列中，然后将维护故障状态消息队列中对应的反馈状态信息上报综合信息处理装置，实现了直升机使用人员和地勤人员对夜视系统故障信息数据的维护和管理。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的适用于夜视系统维护故障实时检测与管理系统，整体技术效果体现在以下几个方面：

(1)归纳现有直升机夜视系统出现的故障处理机制缺陷，在某型直升机平台进行完善、提升和试飞，结果证明该方法处理逻辑正确可行、运行效率简洁高效，改进了故障处理和管理机制；

(2)经过可靠性、电磁兼容、测试性仿真等各种环境试验测试，以及在某型直升机上进行高原、寒区等飞行试验，结果说明该方法管理和维护可靠稳定，可以在其他型号项目进行移植和推广；

(3)依托的夜视系统正式鉴定和定型，已经开始批量生产，不仅带来可观的经济效益，最重要的是培养和锻炼了一批新人，为后继其他型号项目的顺利开展和实施储备了技术人才。

附图说明

图1本发明系统组成示意图。

图2故障信息数据传输图。

图3主动/被动上报信息流程图。

图4故障信息数据解析示意图。

其中，1-RS422通讯接口、2-I/O通讯接口、3-函数通讯接口、4-维护故障指令消息队列和维护故障状态消息队列、5-GJB289A数据总线。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明夜视系统维护故障实时检测与管理系统包括维护故障检测与查询模块、维护故障调度与管理模块、维护故障处理与上报模块；所述维护故障检测与查询模块实时检测夜视系统各电子处理单元和夜视仪在上电自检、维护/强制自检和周期自检过程中出现的故障信息数据，并上传至维护故障调度与管理模块；所述维护故障调度与管理模块结合维护故障清单列表，识别维护故障类型和等级，统计维护故障发生频率和判断当前维护故障是否存在的信息状态，计算维护故障发生时间和持续时间，并更新维护故障清单列表中的维护故障信息数据，以备维护故障处理与上报模块实时查询和调用；所述维护故障处理与上报模块周期响应综合信息处理装置下传的维护故障清单请求、故障显示、故障清除、维护/强制自检操控指令信息，根据这些操控指令信息访问维护故障调度与管理模块，同时主动或被动上报故障信息数据。

电子处理单元包括视频图像处理板、伺服控制组件、GJB289A组件和电源分配管理板、任务调度管理板；夜视仪包括红外热像夜视仪和微光电视夜视仪。

维护故障检测与查询模块与红外热像夜视仪、视频图像处理板之间通过RS422通讯接口1进行信息交流和数据传输，与微光电视夜视仪、电源分配管理板之间通过I/O通讯接口2进行信息交流和数据传输，与伺服控制组件、GJB289A组件、任务调度管理板之间通过函数通讯接口3进行信息交流和数据传输。维护故障检测与查询模块与维护故障调度与管理模块之间、维护故障调度与管理模块与维护故障处理与上报模块之间均传输维护故障指令消息队列和维护故障状态消息队列4；维护故障处理与上报模块与综合信息处理装置之间通过GJB289A数据总线5进行信息交流和数据传输。

维护故障检测与查询模块、维护故障调度与管理模块、维护故障处理与上报模块三个模块之间通过维护故障指令消息队列和维护故障状态消息队列完成相互之间的信息交流和数据传输，实现了故障信息数据检测、处理、管理和上报等功能。

故障清单列表中的维护故障信息数据包括：故障信息编号、故障信息状态、故障发生时间、故障持续时间、故障发生频率和故障描述信息，故障描述信息指的是故障信息编号对应的文字描述。

维护故障清单列表存储在维护故障调度与管理模块中，初始状态为空表。维护故障清单列表见表1所示。

表1

如图2所示，操控人员通过综合信息处理装置触发维护故障操控指令信息，包括维护/强制自检指令信息，维护故障清单请求、显示、清除等操控指令信息，通过GJB289A数据总线下传至维护故障处理与上报模块。维护故障处理与上报模块根据双方约定的通讯接口协议解析操控指令信息，获取操控指令数据，并通过维护故障指令消息队列_1下传至维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块分析操控指令数据：(1)若为自检操控指令信息，通过维护故障指令消息队列_2下传至维护故障检测与查询模块，维护故障检测与查询模块通过RS422通讯接口、I/O通讯接口和函数通讯接口等通讯接口分别下传各电子处理单元和夜视仪，同时实时查询各电子处理单元和夜视仪出现的故障信息数据，并通过维护故障状态消息队列_XX上传维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块结合维护故障清单列表1，处理故障信息数据和设置维护故障清单状态，并将故障信息数据通过维护故障检测与查询模块纳入任务调度管理板的维护故障清单存储区，同时通过维护故障状态消息队列_2将维护故障清单状态上传至维护故障处理与上报模块。维护故障处理与上报模块以主动或被动的方式通过GJB289A数据总线上报综合信息处理装置。(2)若为维护故障清单操控指令，维护故障调度与管理模块读取维护故障清单存储区中的故障信息数据，包括故障信息编号、故障信息状态、故障发生时间、故障持续时间、故障发生频率和故障描述信息等，通过维护故障状态消息队列_2上传至维护故障处理与上报模块。维护故障处理与上报模块以主动或被动的方式通过GJB289A数据总线上报综合信息处理装置。

如图3所示，故障信息数据主动和被动上报方式是指夜视系统执行上电自检、使用人员触发维护/强制自检以及夜视系统各电子处理单元和夜视仪执行周期自检的过程中检测出故障信息数据，结合维护故障清单列表(见表1)解析出维护故障清单数据，然后以主动或被动处理方式上报综合信息处理装置。其中维护故障信息数据主动上报方式是指当维护故障检测与查询模块通过RS422通讯接口、I/O通讯接口和函数通讯接口以周期轮询的方式检测到故障信息数据，通过维护故障状态消息队列_XX上传维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块根据维护故障清单列表，识别维护故障类型和等级(即严重故障或一般故障)，计算或统计维护故障时间【发生时间和持续时间的统称】和其他维护故障信息，此处的维护故障时间指发生时间和持续时间，更新任务调度管理板的维护故障清单存储区，并在故障调度与管理模块中设置维护故障清单的状态为存在，然后通过维护故障状态消息队列_2向维护故障处理与上报模块上传故障信息数据。维护故障处理与上报模块通过GJB289A数据总线周期向综合信息处理装置上报故障信息数据(严重故障信息数据)，提示使用人员当前的夜视系统存在严重故障。维护故障信息被动上报方式是指使用人员触发维护/强制自检、维护故障清单操作的操控指令后，启动夜视系统执行自检功能，并收到夜视系统自检结束后上报存在维护故障清单的情况下，进入夜视系统维护模式，触发维护故障清单的操控指令信息。通过GJB289A数据总线下传至维护故障处理与上报模块，再通过维护故障指令消息队列_1下传至维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块通过维护故障状态消息队列_2将维护故障清单数据上传至维护故障处理与上报模块。维护故障处理与上报模块通过GJB289A数据总线向综合信息处理装置上报维护故障清单数据，使用人员还可以通过触发首个故障、故障翻页、故障清除等故障操控指令信息，实现对维护故障清单的显示故障信息维护操控。

根据图4所示，维护故障检测与查询模块周期检测到各单体上传的故障信息数据，分别通过不同的维护故障状态消息队列_XX上传至维护故障调度与管理模块。维护故障调度与管理模块结合维护故障清单列表逐步解析故障信息数据，分为四个步骤：第一步，根据各单体维护故障状态消息队列_XX上传的故障信息数据，识别出故障信息编号，并写入维护故障清单(故障信息编号)。第二步，根据上述的故障信息编号，区分出故障等级(严重/一般故障)，解析过程见表1所述。第三步：遍历维护故障清单中故障信息编号，并判断与当前故障信息编号是否相等，若相等执行第五步，表示当前检测的故障已经发生，为旧故障信息数据；否则表示当前检测的故障为新发生的故障，执行第四步。第四步：存储故障信息数据，即读取当前夜视系统的航电时间(格式：时:分:秒)，并设置故障发生时间：HH:MM:SS，故障持续时间为：0:0:0，故障信息状态：是，故障发生频率：1，故障描述信息：各单体上传的故障描述信息。第五步：遍历维护故障清单中故障信息状态，并判断与当前故障信息状态是否相等，分为两种情况：(1)若当前故障信息状态为否，若不相等表示当前检测的故障已经恢复，并在存储区更新故障信息数据，包括计算故障持续时间：HH:MM:SS，其他故障信息数据不变；否则直接退出本次判断；(2)若当前故障信息状态为是，若相等表示当前检测的故障还在持续，没有恢复；否则表示当前检测的故障为新故障，在存储区更新故障信息数据，包括统计故障发生频率：在原有计数器+1，读取当前夜视系统的航电时间(格式：时:分:秒)，并设置故障发生时间：HH:MM:SS，故障持续时间为：0:0:0，故障信息状态：是，故障描述信息：各单体上传的故障描述信息。接下来设置维护故障清单状态为存在，并对故障等级进行判断，若为严重故障，维护故障处理与上报模块主动向综合信息处理装置上报故障信息数据，否则维护故障调度与管理模块解析当前故障信息数据结束。

维护故障清单列表用来管理各电子处理单元和夜视仪上传的故障信息数据，见表1所示，共分为0x011、0x012、0x013、0x014、0x021、0x022、0x023等7个主类故障信息数据项，分别对应夜视系统的2个夜视仪和5个电子处理单元。每个主类又细分为多个子类故障信息数据项，分别对应相关主电子处理单元和夜视仪的各组成器件上传的故障信息数据子项。每个主类故障信息项中根据维护故障严重等级，又选取某几个故障信息数据子项为严重故障，剩余的故障信息数据子项为一般故障，其中严重故障主动上报综合信息处理装置，给使用人员提出“告警提示”，表示夜视系统的某个单体出现严重故障，严重影响低空蔽障或辅助起落的相关夜视辅助导航功能，请求使用人员时刻关注夜视系统运行状态，避免飞行安全事故发生，然而一般故障是在使用人员触发维护故障清单命令请求后被动上报给综合信息处理装置，表示夜视系统的某个单体存在一般故障，不会影响低空蔽障或辅助起落的相关夜视辅助导航功能，可供地勤人员进行故障诊断和定位等维护操控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种夜视系统维护故障实时检测与管理方法，其特征在于，该方法包括以下过程：

操控人员通过综合信息处理装置触发维护故障操控指令信息，包括维护/强制自检指令信息，维护故障清单请求、显示、清除操控指令信息，通过GJB289A数据总线下传至维护故障处理与上报模块；

维护故障处理与上报模块根据双方约定的通讯接口协议解析操控指令信息，获取操控指令数据，并通过维护故障指令消息队列_1下传至维护故障调度与管理模块；

维护故障调度与管理模块分析操控指令数据：

(1)若为自检操控指令信息，通过维护故障指令消息队列_2下传至维护故障检测与查询模块，维护故障检测与查询模块通过RS422通讯接口、I/O通讯接口和函数通讯接口分别下传各电子处理单元和夜视仪，同时实时查询各电子处理单元和夜视仪出现的故障信息数据，并通过维护故障状态消息队列_XX上传维护故障调度与管理模块；维护故障调度与管理模块结合维护故障清单列表1，处理故障信息数据和设置维护故障清单状态，并将故障信息数据通过维护故障检测与查询模块纳入任务调度管理板的维护故障清单存储区，同时通过维护故障状态消息队列_2将维护故障清单状态上传至维护故障处理与上报模块；维护故障处理与上报模块以主动或被动的方式通过GJB289A数据总线上报综合信息处理装置；

(2)若为维护故障清单操控指令，维护故障调度与管理模块读取维护故障清单存储区中的故障信息数据，包括故障信息编号、故障信息状态、故障发生时间、故障持续时间、故障发生频率和故障描述信息，通过维护故障状态消息队列_2上传至维护故障处理与上报模块；维护故障处理与上报模块以主动或被动的方式通过GJB289A数据总线上报综合信息处理装置。

2.如权利要求1所述的夜视系统维护故障实时检测与管理方法，其特征在于，故障信息数据主动和被动上报方式是指夜视系统执行上电自检、使用人员触发维护/强制自检以及夜视系统各电子处理单元和夜视仪执行周期自检的过程中检测出故障信息数据，结合维护故障清单列表解析出维护故障清单数据，然后以主动或被动处理方式上报综合信息处理装置。

3.如权利要求2所述的夜视系统维护故障实时检测与管理方法，其特征在于，维护故障信息数据主动上报方式是指当维护故障检测与查询模块通过RS422通讯接口、I/O通讯接口和函数通讯接口以周期轮询的方式检测到故障信息数据，通过维护故障状态消息队列_XX上传维护故障调度与管理模块；维护故障调度与管理模块根据维护故障清单列表，识别维护故障类型和等级，计算或统计维护故障时间和其他维护故障信息，此处的维护故障时间指发生时间和持续时间，更新任务调度管理板的维护故障清单存储区，并在故障调度与管理模块中设置维护故障清单的状态为存在，然后通过维护故障状态消息队列_2向维护故障处理与上报模块上传故障信息数据；维护故障处理与上报模块通过GJB289A数据总线周期向综合信息处理装置上报故障信息数据，提示使用人员当前的夜视系统存在严重故障。

4.如权利要求2所述的夜视系统维护故障实时检测与管理方法，其特征在于，维护故障信息被动上报方式是指使用人员触发维护/强制自检、维护故障清单操作的操控指令后，启动夜视系统执行自检功能，并收到夜视系统自检结束后上报存在维护故障清单的情况下，进入夜视系统维护模式，触发维护故障清单的操控指令信息；通过GJB289A数据总线下传至维护故障处理与上报模块，再通过维护故障指令消息队列_1下传至维护故障调度与管理模块；维护故障调度与管理模块通过维护故障状态消息队列_2将维护故障清单数据上传至维护故障处理与上报模块；维护故障处理与上报模块通过GJB289A数据总线向综合信息处理装置上报维护故障清单数据，使用人员通过触发首个故障、故障翻页、故障清除操控指令信息，实现对维护故障清单的显示故障信息维护操控。

5.如权利要求3或4所述的夜视系统维护故障实时检测与管理方法，其特征在于，维护故障调度与管理模块结合维护故障清单列表逐步解析故障信息数据，分为四个步骤：

第一步，根据各单体维护故障状态消息队列_XX上传的故障信息数据，识别出故障信息编号，并写入维护故障清单；

第二步，根据上述的故障信息编号，区分出故障等级；

第三步：遍历维护故障清单中故障信息编号，并判断与当前故障信息编号是否相等，若相等执行第五步，表示当前检测的故障已经发生，为旧故障信息数据；否则表示当前检测的故障为新发生的故障，执行第四步；

第四步：存储故障信息数据，即读取当前夜视系统的航电时间，并设置故障发生时间：HH:MM:SS，故障持续时间为：0:0:0，故障信息状态：是，故障发生频率：1，故障描述信息：各单体上传的故障描述信息；

第五步：遍历维护故障清单中故障信息状态，并判断与当前故障信息状态是否相等，分为两种情况：(1)若当前故障信息状态为否，若不相等表示当前检测的故障已经恢复，并在存储区更新故障信息数据，包括计算故障持续时间：HH:MM:SS，其他故障信息数据不变；否则直接退出本次判断；(2)若当前故障信息状态为是，若相等表示当前检测的故障还在持续，没有恢复；否则表示当前检测的故障为新故障，在存储区更新故障信息数据，包括统计故障发生频率：在原有计数器+1，读取当前夜视系统的航电时间，并设置故障发生时间：HH:MM:SS，故障持续时间为：0:0:0，故障信息状态：是，故障描述信息：各单体上传的故障描述信息；接下来设置维护故障清单状态为存在，并对故障等级进行判断，若为严重故障，维护故障处理与上报模块主动向综合信息处理装置上报故障信息数据，否则维护故障调度与管理模块解析当前故障信息数据结束。

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