CN112046776A - 一种无人机地面综合告警方法 - Google Patents

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程熙
张宇
李屹东
徐钟声
王忠宇
张九阳
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AVIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明属于无人机系统设计技术领域，具体涉及一种无人机地面综合告警方法，所述告警方法是地面站获取无人机各系统状态信息，根据各系统之间的工作状态匹配关系，当任意两交联系统间匹配关系出现异常时，则判定两交联系统之间的机械连接部分出现异常，当各系统间通过总线连接时，若其中一系统为控制核心，且与其交联的其他系统均存在通讯故障时，则判定该控制核心出现异常。本发明设计的地面综合告警方法在不改变无人机状态的情况下，通过监控其它参数推断当前系统工作状态，避免了通过加装传感器所存在的装机空间和环境受限、功耗增加等不利影响，在节约成本的同时实现了纯机械式系统和设备的工作状态监控。

Description

一种无人机地面综合告警方法
技术领域
本发明属于无人机系统设计技术领域，具体涉及一种无人机地面综合告警方法。
背景技术
目前无人机飞行过程中的故障状态主要通过传感器采集的数据进行判别，经过机载数据链路下传至地面控制站进行显示。而对于纯机械式的系统或设备，因自身无传感器，其系统工作状态无法监控，导致故障信息很难判断和显示，使得现在的无人机或多或少存在状态监控上的缺陷。比较典型的难以监控的纯机械式系统或设备状态主要包括：发动机的操作杆的状态、螺旋桨的工作状态、发动机推力情况等，由于缺乏有效的监测机制，无法判断其故障状态，导致不能及时采取应急处置和规避措施，严重影响了飞行安全，造成不必要的损失。
发明内容
(1)发明目的
本发明设计一种地面综合告警方法，通过该方法监测无人机飞行状态和参数，综合判定无人机系统工作状态，进行全机系统级健康管理，解决控制核心故障状态或纯机械式系统工作状态监控难的问题，为飞行员应急处置提供辅助决策依据，提高系统故障处置效率。
(2)发明技术解决方案
一种无人机地面综合告警方法，所述告警方法是地面站获取无人机各系统状态信息，根据各系统之间的工作状态匹配关系，当任意两交联系统间匹配关系出现异常时，则判定两交联系统之间的机械连接部分出现异常，当各系统间通过总线连接时，若其中一系统为控制核心，且与其交联的其他系统均存在通讯故障时，则直接判定该控制核心出现异常。
优选的，上述方案中，所述工作状态匹配关系是通过发动机高空台试验数据确定；常见的匹配关系如表1所示；
表1发动机工作匹配关系
Figure BDA0002669335320000021
(3)积极效果
本发明设计的地面综合告警方法在不改变无人机状态的情况下，通过监控其它参数推断当前系统工作状态，避免了通过加装传感器所存在的装机空间和环境受限、功耗增加等不利影响，在节约成本的同时实现了纯机械式系统和设备的工作状态监控。
附图说明
图1为地面综合告警数据信息传递关系示意图。
具体实施方式
为了实现纯机械式系统或设备的异常告警，本发明采取的方法是，基于机载系统下传状态，在地面站进行综合判断，推断当前系统工作状态。对于发动机工作状态，可通过发动机转速、油门位置、发动机扭矩、发动机涡轮间温度等工作参数进行综合判断，给出当前发动机操作杆是否失效、桨发匹配状态是否正常、发动机推力是否正常等告警。具体执行过程如下，
(1)无人机采集相关机载系统状态参数；
(2)机载系统状态参数数据经机载数据链路下传至地面控制站；
(3)地面控制站接收无人机下传数据，并由指控计算机根据综合判读条件对机载系统状态参数进行综合判读，推断相关系统工作状态是否正常；
所述综合判读条件是以发动机高空台试验数据为基础对比空中实际飞行中系统实时工作参数之间的匹配关系。
(4)经综合判读，若系统工作状态存在异常，在地面控制站显控设备上对系统异常状态情况进行提示告警。
所述告警信息通过地面控制站显控设备显示。
以下结合具体实施案例对本发明提出的告警方法进行详细陈述，本发明提出的告警方法集中于两种情况，其一为机械连接故障告警，其二为控制核心故障告警。
机械连接故障告警实施案例：根据发动机转速、选速电机位置、螺旋桨转速等状态综合判断螺旋桨工作状态并告警，具体方法如下：
下行链路有效的条件下且无人机空中，满足以下任意一个条件，地面控制站显控设备报“发动机推力不足”提示：
(1)当发动机工作正常，发动机转速≥69％，选速电机反馈角度≥60°，螺旋桨转速＜2000rpm，持续时间≥10s；
(2)当发动机工作正常，发动机转速≥94％，选速电机反馈角度≥60°，螺旋桨转速＜3000rpm，持续时间≥10s。
控制核心故障告警实施案例：根据任务管理计算机和飞参记录器遥测数据综合判断飞控失效并告警，具体方法如下：
(1)当链路有效的条件下且无人机空中，任务管理计算机判断与飞控计算机通讯无效的遥测状态无效持续达到5秒，且飞参记录器判断飞控计算机通讯无效达到5秒，地面控制站显控设备报出“飞控失效”提示，同时显示飞控一级故障。
(2)当任务管理计算机或飞参记录器判断飞控计算机通讯变为有效时，对应的故障计数器清零。当任务管理计算机和飞参记录器同时判断飞控计算机通讯有效时，“飞控失效”的显示提示取消。
最后，需要进一步说明的是，以上实施方式或实施案例仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，比如以机械连接故障告警、控制核心故障告警作为实施案例的说明，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型、改进和扩展，这些变型、改进和扩展也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述告警方法是地面站获取无人机各系统状态信息，根据各系统之间的工作状态匹配关系，当任意两交联系统间匹配关系出现异常时，则判定两交联系统之间的机械连接部分出现异常，当各系统间通过总线连接时，若其中一系统为控制核心，且与其交联的其他系统均存在通讯故障时，则判定该控制核心出现异常。
2.根据权利要求1所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述工作状态匹配关系是通过发动机高空台试验数据确定。
3.根据权利要求1或2所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述工作状态匹配关系如表1所示；
表1 发动机工作匹配关系
Figure FDA0002669335310000011
4.根据权利要求3所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：在机械连接故障判定时，根据发动机转速、选速电机位置、螺旋桨转速状态综合判断螺旋桨工作状态并告警，判定方法如下：
下行链路有效且无人机空中，满足以下任意一个条件，地面控制站报“发动机推力不足”提示：
(1)当发动机工作正常，发动机转速≥69％，选速电机反馈角度≥60°，螺旋桨转速＜2000rpm，持续时间≥10s；
(2)当发动机工作正常，发动机转速≥94％，选速电机反馈角度≥60°，螺旋桨转速＜3000rpm，持续时间≥10s。
5.根据权利要求3所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：在控制核心故障判定时，根据任务管理计算机和飞参记录器遥测数据综合判断飞控失效并告警，判定方法如下：
(1)当链路有效的条件下且无人机空中，任务管理计算机判断与飞控计算机通讯无效的遥测状态无效持续达到5秒，且飞参记录器判断飞控计算机通讯无效达到5秒，地面控制站报出“飞控失效”提示，同时显示飞控一级故障；
(2)当任务管理计算机或飞参记录器判断飞控计算机通讯变为有效时，对应的故障计数器清零；当任务管理计算机和飞参记录器同时判断飞控计算机通讯有效时，“飞控失效”的显示提示取消。
6.根据权利要求1所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述告警方法中判定过程为：
(1)无人机采集相关机载系统状态参数；
(2)机载系统状态参数数据经机载数据链路下传至地面控制站；
(3)地面控制站接收无人机下传数据，并由指控计算机根据综合判读条件对机载系统状态参数进行综合判读，推断相关系统工作状态是否正常；
(4)经综合判读，若系统工作状态存在异常，在地面控制站对系统异常状态情况进行提示告警。
7.根据权利要求6所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述综合判读条件是以发动机高空台试验数据为基础对比空中实际飞行中系统实时工作参数之间的匹配关系。
8.根据权利要求6所述的无人机地面综合告警方法，其特征在于：所述地面控制站通过显控设备显示告警信息。
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