CN111965995B - 一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统及其方法，包括故障库模块、与故障库模块连接的数据接入模块、与数据接入模块连接的数据处理模块、与数据接入模块连接的存储模块、与数据处理模块连接的结果输出模块；所述故障库模块包括实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块。本发明通过设置的实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块，解决了现有新机型、未实际发生过但有可能发生的故障、间歇性故障等支持不足的问题，提高了本发明的适用范围，通过设置的航电智能健康管理模型单元，对得到的各种故障数据信息进行全面分析，能够节省航电故障预测与健康管理的应用成本，解决现有故障分析主要依靠人力的问题。

Description

一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统及其方法
技术领域
本发明涉及飞机航电系统健康评估与预测技术领域，具体为一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统及其方法。
背景技术
飞机航电系统是一个复杂的大系统，涉及数百件产品。随着计算机信息技术的不断发展与进步，航电系统正朝着高度复杂化、集成化和微型化的方向发展。航电设备性能的不断提高以及系统复杂性的不断增加，使得其可靠性、维修性与维修保障等问题越来越突出。因此，对于航电系统，故障的早发现、早排除显得尤为重要。
目前，国内飞机航电系统维修方式正逐渐从事后维修、定期维修转变成基于状态的视情维修，降低了维修保障费用，缩短了维修时间，解决了装备全生命周期过程中由于“理念落后、贫信息”而难以实现对装备健康状况快速、准确“体检”的问题，切实提高了航电系统的健康管理能力。
然而现在的飞机航电系统健康评估与预测主要依托于现有的实物故障库，对于新机型、未实际发生过但有可能发生的故障、间歇性故障等支持不足，存在一定的局限性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统及其方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，包括故障库模块、与故障库模块连接的数据接入模块、与数据接入模块连接的数据处理模块、与数据接入模块连接的存储模块、与数据处理模块连接的结果输出模块；
其中，所述故障库模块包括实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块；
所述实物故障库模块用于收集航电联试、总装调试、试飞、外场等流程故障；
所述仿真故障库模块用于对单部件、部件之间的电气连接进行数学建模，将建模进行运算仿真得到可能发生的故障；
所述模型故障库模块用于根据产品或电气连接，制作等比例模型并对模型进行试验和收集试验中出现的故障；
所述数据处理模块包括航电智能健康管理模型单元，所述航电智能健康管理模型单元用于对航电系统中的数据进行分析计算，并为航电系统的健康评估与预测提供准确信息。
进一步地，所述数据接入模块包括依次连接的数据接收单元、数据集成单元、数据预处理单元，所述数据接收单元与故障库模块连接，所述数据预处理单元与数据处理模块连接。
进一步地，所述存储模块用于对各种源数据、处理数据进行存储，以备数据处理模块随时取用。
进一步地，所述数据处理模块包括依次连接的数据分析单元、模型库知识库单元、性能指标分析与评估单元，所述数据分析单元与数据接入模块连接，所述性能指标分析与评估单元与航电智能健康管理模型单元连接。
进一步地，所述航电智能健康管理模型单元包括航电系统部件库、故障统计单元、故障诊断单元、健康评估单元、故障预测单元、故障预警单元、智能决策单元、自动/手动更新单元。
进一步地，所述结果输出模块包括状态评估、故障预测数据。
一种应用于三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统的方法，具体步骤如下：
(一)通过实物故障库模块收集实物故障信息，将其按规定格式存储入数据库内；
(二)通过仿真故障库模块为航电系统的各部件与电气连接建立数学模型，对其进行仿真，将仿真得到的故障信息按规定格式存储入数据库内；
(三)通过模型故障库模块将航电系统单部件、电气连接、电磁干扰等按一定比例制作实物模型，将其反复进行高低温、震动实验，收集其出现的故障信息，按规定格式存储入数据库内；
(四)通过数据接入模块对实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块对应的数据库中的故障信息进行接收、集成与预处理，将之转化为故障数据；
(五)通过数据处理模块对步骤(四)中的故障数据进行分类、分析、处理，通过数据库内容比对与机理分析，实现性能指标分析与评估，通过航电智能健康管理模型得出结果；
(六)通过结果输出模块对结果进行输出，并将输出的结果传输至信息受众。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过设置的实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块，解决了现有新机型、未实际发生过但有可能发生的故障、间歇性故障等支持不足的问题，提高了本发明的适用范围，通过设置的航电智能健康管理模型单元，对得到的各种故障数据信息进行全面分析，能够节省航电故障预测与健康管理的应用成本，解决现有故障分析主要依靠人力的问题，提高航电系统健康管理的运维效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明中飞机航电系统健康评估与预测系统示意图；
图2为本发明中航电智能健康管理模型单元示意图；
图3为本发明中实物故障库模块建立流程示意图；
图4为本发明中仿真故障库模块建立流程示意图；
图5为本发明中模型故障库模块建立流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。
如图1至图5所示，一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，包括故障库模块、与故障库模块连接的数据接入模块、与数据接入模块连接的数据处理模块、与数据接入模块连接的存储模块、与数据处理模块连接的结果输出模块。
作为本发明的进一步改进，所述故障库模块包括实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块。
所述实物故障库模块用于收集航电联试、总装调试、试飞、外场等流程故障数据。具体的建立流程如图3所示。
所述仿真故障库模块对单部件、部件之间的电气连接进行数学建模，将建模进行运算仿真得到可能发生的故障数据进行收集。具体的建立流程如图4所示。
所述模型故障库模块根据产品或电气连接，使用相同的元器件制作等比例放大或缩小的模型，对该模型进行至少个100次的高低温试验、振动试验，并收集该模型在试验过程中出现的各种故障数据。具体的建立流程如图5所示。
作为本发明的进一步改进，述数据接入模块用于接收故障模块中三个故障数据库发送的飞机航电故障对应的数据，所述数据接入模块包括依次连接的数据接收单元、数据集成单元、数据预处理单元。
其中，所述数据接收单元分别与实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块连接，用于从实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块中接收故障数据，并将故障数据发送给数据集成单元。
所述数据集成单元将接收到的故障数据进行数据集成，将其中的结构异构、系统异构、语法异构以及语义异构等数据信息进行重新整合成该系统内的通用数据。
所述数据预处理单元与数据处理模块连接，用于将各类故障数据进行清洗与转换，得到数据处理模块所需要的数据及其格式。
作为本发明的进一步改进，所述存储模块用于对各种源数据、处理数据进行存储，以备数据处理模块随时取用。
作为本发明的进一步改进，所述数据处理模块利用构建的模型对各种故障数据进行分析处理，并得到分析结果，该分析结果包括故障相关信息、航电系统健康评估信息以及智能决策信息。
所述数据处理模块包括依次连接的数据分析单元、模型库知识库单元、性能指标分析与评估单元、航电智能健康管理模型单元。
其中，所述数据分析单元与数据接入模块连接，用于接收数据接入模块发送的产品/电缆类故障信息，将其型号、件号、部位、图号、故障时间、故障信息等相关信息进行分析，找出其数据特征、故障的概率分布以及离散量表达等信息。
所述模型库知识库单元用于将数据分析单元所分析的数据进行录入计算，并对比数据库中的模型、知识，寻找与现有数据的吻合点以及不同点，寻找故障发生的原因以及模型，完善本身数据库并输出相似结果供评估单元以及智能健康管理系统计算使用。
所述性能指标分析与评估单元用于对模型库库以及知识库输出的产品信息进行归总分析，对其指标进行分析与量化，输出结论供航电智能健康管理模型使用。
所述航电智能健康管理模型单元用于对航电系统中的数据进行分析计算，并为航电系统的健康评估与预测提供准确信息。所述航电智能健康管理模型为利用三库合一产生的数据所建立的航电系统状态的数学模型，并具有输入输出的预测传递关系模型。
如图2所示，作为本发明的进一步改进，所述航电智能健康管理模型单元包括航电系统部件库、故障统计单元、故障诊断单元、健康评估单元、故障预测单元、故障预警单元、智能决策单元、自动/手动更新单元。所述航电智能健康管理模型单元通过基于信息物力系统技术、大数据技术等手段，能够达到分析效率高等效果。
作为本发明的进一步改进，所述结果输出模块用于将数据处理模块中得到的结果向主机厂、成品厂、用户等单位进行输出，所述结果输出模块包括状态评估、故障预测数据。
一种应用于三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统的方法，具体步骤如下：
(一)通过实物故障库模块收集实物故障信息，将其按规定格式存储入数据库内。
(二)通过仿真故障库模块为航电系统的各部件与电气连接建立数学模型，对其进行仿真，将仿真得到的故障信息按规定格式存储入数据库内。
(三)通过模型故障库模块将航电系统单部件、电气连接、电磁干扰等按一定比例制作实物模型，将其反复进行高低温、震动实验，收集其出现的故障信息，按规定格式存储入数据库内。
(四)通过数据接入模块对实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块对应的数据库中的故障信息进行接收、集成与预处理，将之转化为故障数据。
(五)通过数据处理模块对步骤(四)中的故障数据进行分类、分析、处理，通过数据库内容比对与机理分析，实现性能指标分析与评估，通过航电智能健康管理模型得出结果。
(六)通过结果输出模块对结果进行输出，并将输出的结果传输至信息受众。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，其特征在于：包括故障库模块、与故障库模块连接的数据接入模块、与数据接入模块连接的数据处理模块、与数据接入模块连接的存储模块、与数据处理模块连接的结果输出模块；
其中，所述故障库模块包括实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块；
所述实物故障库模块用于收集航电联试、总装调试、试飞、外场流程故障；
所述仿真故障库模块用于对单部件、部件之间的电气连接进行数学建模，将建模进行运算仿真得到可能发生的故障；
所述模型故障库模块用于根据产品和电气连接，制作等比例模型并对模型进行试验和收集试验中出现的故障；
所述数据处理模块包括航电智能健康管理模型单元，所述航电智能健康管理模型单元用于对航电系统中的数据进行分析计算，并为航电系统的健康评估与预测提供准确信息；
所述数据处理模块还包括依次连接的数据分析单元、模型库知识库单元、性能指标分析与评估单元，所述数据分析单元与数据接入模块连接，所述性能指标分析与评估单元与航电智能健康管理模型单元连接；
所述航电智能健康管理模型单元包括航电系统部件库、故障统计单元、故障诊断单元、健康评估单元、故障预测单元、故障预警单元、智能决策单元、自动/手动更新单元。
2.根据权利要求1所述的一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，其特征在于：所述数据接入模块包括依次连接的数据接收单元、数据集成单元、数据预处理单元，所述数据接收单元与故障库模块连接，所述数据预处理单元与数据处理模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，其特征在于：所述存储模块用于对各种源数据、处理数据进行存储，以备数据处理模块随时取用。
4.根据权利要求1所述的一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统，其特征在于：所述结果输出模块包括状态评估、故障预测数据。
5.应用于权利要求1至4中任一项所述的一种三库合一飞机航电系统健康评估与预测系统的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（一）通过实物故障库模块收集实物故障信息，将其按规定格式存储入数据库内；
（二）通过仿真故障库模块为航电系统的各部件与电气连接建立数学模型，对其进行仿真，将仿真得到的故障信息按规定格式存储入数据库内；
（三）通过模型故障库模块将航电系统单部件、电气连接、电磁干扰按一定比例制作实物模型，将其反复进行高低温、震动实验，收集其出现的故障信息，按规定格式存储入数据库内；
（四）通过数据接入模块对实物故障库模块、仿真故障库模块、模型故障库模块对应的数据库中的故障信息进行接收、集成与预处理，将之转化为故障数据；
（五）通过数据处理模块对步骤（四）中的故障数据进行分类、分析、处理，通过数据库内容比对与机理分析，实现性能指标分析与评估，通过航电智能健康管理模型得出结果；
（六）通过结果输出模块对结果进行输出，并将输出的结果传输至信息受众。
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