CN114040268A - 一种航空器健康监测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种航空器健康监测系统及其控制方法，该系统包括：机载航电监控终端和机载天线；机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，机载航电监控终端基于通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。上述方案提供的系统，通过利用机载航电监控终端采集航空器的健康状态信息，并基于机载天线将该健康状态信息转发到地面控制站，在不需要为航空器安装ACARS设备的情况下，实现了地面控制站与航空器之间的数据传输，降低了航空器健康监测的成本。

Description

一种航空器健康监测系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及航空安全技术领域，尤其涉及一种航空器健康监测系统及其控制方法。

背景技术

目前飞机等民用航空器上设置有多种传感器，用于获取航空器在飞行过程中的多种状态指标，地面控制站可以根据这些传感器得到的状态指标，确定当前航空器的健康状态，但由于应用场景的特殊性，地面控制站需要采用特殊的数据传输技术才能得到航空器的状态指标。

在现有技术中，通常在航空器上安装飞机通讯寻址与报告系统(AircraftCommunications Addressing and ReportingSystem，简称：ACARS)，利用ACARS设备通过无电台的方式，将航空器的状态信息下发给地面控制站。

但是，由于ACARS设备自身的运营成本较高，增加了航空器健康监测的整体成本。

发明内容

本申请提供一种航空器健康监测系统及其控制方法，以解决现有技术的整体成本较高等缺陷。

本申请第一个方面提供一种航空器健康监测系统，包括：机载航电监控终端和机载天线；

所述机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，所述机载航电监控终端基于所述通信网络，从所述电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息发送到机载天线；

所述机载天线在接收到所述健康状态信息后，将所述健康状态信息转发到地面控制站。

可选的，所述机载航电监控终端包括与所述电子系统之间设有通信网络的中央处理单元；

所述中央处理单元上部署有多种通信接口，用于接收来自所述电子系统的不同类型的健康状态信息。

可选的，所述机载天线还用于：

接收地面控制站发送的航空器控制指令，并将所述航空器控制指令发送到机载航电监控终端；

所述机载航电监控终端在接收到所述航空器控制指令后，将所述航空器控制指令转发到机载显示控制器。

可选的，所述机载航电监控终端还包括：北斗单元，所述北斗单元包括RDSS通道和RNSS通道；

所述北斗单元基于所述RDSS通道，接收中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息转发到所述机载天线；

所述北斗单元基于所述RNSS通道，接收所述机载天线转发的航空器控制指令。

可选的，所述北斗单元支持RDSS短报文，所述北斗单元具体用于：

在接收到中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息后，将所述健康状态信息转换为短报文的形式，并将短报文形式下的健康状态信息转发到所述机载天线。

可选的，所述待监测航空器的健康状态信息包括所述待监测航空器的部件报警信息，所述北斗单元还用于：

按照预设的报警优先级，对接收到的待监测航空器的部件报警信息进行排序，并根据得到的排序结果，依次将所述待监测航空器的部件报警信息发送到所述机载天线。

可选的，所述机载航电监控终端还包括：备用北斗单元；

所述备用北斗单元用于在所述北斗单元发生故障的情况下，代替所述北斗单元工作。

可选的，所述机载航电监控终端还包括：通道合路器，所述北斗单元与机载天线之间的通信信号均经过所述通道合路器；

所述通道合路器用于根据当前通信信号的射频，确定该通信信号需要的电源强度，并根据所述电源强度传输该通信信号。

可选的，所述机载航电监控终端包括：接口保护单元：

所述接口保护单元用于对所述机载航电监控终端中的每个部件的外部通信接口进行安全保护。

本申请第二个方面提供一种航空器健康监测系统控制方法，应用于如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的航空器健康监测系统，所述方法包括：

控制机载航电监控终端基于所述机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有的通信网络，从所述电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息发送到机载天线；

控制机载天线在接收到所述健康状态信息后，将所述健康状态信息转发到地面控制站。

本申请第三个方面提供一种航空器健康监测系统控制装置，应用于如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的航空器健康监测系统，所述装置包括：

第一控制模块，用于控制机载航电监控终端基于所述机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有的通信网络，从所述电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息发送到机载天线；

第二控制模块，用于控制机载天线在接收到所述健康状态信息后，将所述健康状态信息转发到地面控制站。

本申请第四个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上第二个方面以及第二个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请第五个方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上第二个方面以及第二个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请技术方案，具有如下优点：

本申请提供的一种航空器健康监测系统及其控制方法，该系统包括：机载航电监控终端和机载天线；机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，机载航电监控终端基于通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。上述方案提供的系统，通过利用机载航电监控终端采集航空器的健康状态信息，并基于机载天线将该健康状态信息转发到地面控制站，在不需要为航空器安装ACARS设备的情况下，实现了地面控制站与航空器之间的数据传输，降低了航空器健康监测的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种航空器健康监测系统的结构示意图；

图2为申请实施例提供的机载航电监控终端的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种航空器健康监测系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在现有技术中，通常是通常在航空器上安装飞机通讯寻址与报告系统(AircraftCommunications Addressing and ReportingSystem，简称：ACARS)，利用ACARS设备通过无电台的方式，将航空器的状态信息下发给地面控制站。但是，由于ACARS设备自身的运营成本较高，增加了航空器健康监测的整体成本。并且，目前的ACARS传输链路由其厂商控制，航空公司得到的数据已经经过厂商的过滤和筛选，航空器真实和全部数据难于获得。

针对上述问题，本申请实施例提供一种航空器健康监测系统及其控制方法，该系统包括：机载航电监控终端和机载天线；机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，机载航电监控终端基于通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。上述方案提供的系统，通过利用机载航电监控终端采集航空器的健康状态信息，并基于机载天线将该健康状态信息转发到地面控制站，在不需要为航空器安装ACARS设备的情况下，实现了地面控制站与航空器之间的数据传输，降低了航空器健康监测的成本。

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明实施例进行描述。

本申请实施例提供了一种航空器健康监测系统，用于对飞行中的航空器的健康状态信息进行监测。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种航空器健康监测系统的结构示意图，该系统包括：机载航电监控终端和机载天线。

其中，机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，机载航电监控终端基于通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。

需要说明的是，航空器可以指民用飞机等，电子系统是航空器为完成飞行任务所需要的各种机载电子设备的统称，机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间的通信网络可以为航空器航电网络，如AFDX网络。

具体地，通过在机载航电监控终端和电子系统之间设置通信网络，使机载航电监控终端可以得到电子系统的传感器信息，也就是待监测航空器的健康状态信息。在机载航电监控终端得到该健康状态信息后，通过向机载天线发送对应的射频信号，将待监测航空器的健康状态信息发送到机载天线，进而基于机载天线将当前得到的健康状态信息发送到地面控制站，以使地面控制站可以根据接收到的健康状态信息，确定待监测航空器的安全情况。

具体地，在一实施例中，机载航电监控终端包括与电子系统之间设有通信网络的中央处理单元；中央处理单元上部署有多种通信接口，用于接收来自电子系统的不同类型的健康状态信息。

需要说明的是，如图2所示，为申请实施例提供的机载航电监控终端的结构示意图，机载航电控制终端的中央处理单元至少部署有ARINC664接口、ARINC429接口和RS-422接口，其中，ARINC664接口用于接收来自电子系统的航空器姿态信息和发动机姿态信息等，ARINC429接口用于接收来自电子系统的航空器航向信息和整机的报警信息等，RS-422接口用于接收航空器控制信息。其中，航空器的姿态信息包括位置经纬坐标、海拔高度和飞行速度。

具体地，该中央处理单元包括中央处理器和监控模块，监控模块用于收集待监测航空器的健康状态信息，中央处理器可用于处理设备自检，即检查机载航电控制终端自身的故障，如零件电压异常等，以确保航空器健康监测系统可以安全稳定运行。

进一步地，在一实施例中，为了可以实现地面控制站对航空器的远程控制，机载天线还用于：接收地面控制站发送的航空器控制指令，并将航空器控制指令发送到机载航电监控终端；机载航电监控终端在接收到航空器控制指令后，将航空器控制指令转发到机载显示控制器。

其中，如图3所示，为本申请实施例提供的另一种航空器健康监测系统的结构示意图，地面控制站发送的航空器控制指令可以是航空器航向控制指令和航空器姿态控制指令等。机载显示控制器主要用于给飞行员提供当前的部件告警信息，同时可以进行北斗位置报告和与地面控制站进行短报文通信。

相应地，在一实施例中，机载航电监控终端还包括：北斗单元，北斗单元包括RDSS通道和RNSS通道。

其中，北斗单元基于RDSS通道，接收中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息转发到机载天线；北斗单元基于RNSS通道，接收机载天线转发的航空器控制指令。

需要说明的是，中央处理单元中的中央处理器可用于为待传输的数据选择对应的北斗单元通道。

具体地，北斗单元用于完成北斗S、B3、B1和GPS L1信号的接收，其中，北斗S信号为北斗单元基于RDSS通道接收的信号，即待监测航空器的健康状态信息，北斗B3、北斗B1和GPS L1信号为北斗单元基于RNSS通道接收的信号，如地面控制站发送来的航空器控制指令对应的不同的频点的信号。

其中，在北斗单元接收到地面控制站发送的航空器控制指令后，该北斗单元可以对接收到的信号(航空器控制指令)进行A/D转换，并进行相应的基带处理，以解算出当前接收到的信号对应的导航信息，然后通过北斗单元与中央处理单元之间的UART接口与中央处理单元交联，进而通过中央处理单元将该航空器控制指令发送到机载显示控制器，以供飞行员查看并进行相应的航空器控制。

具体地，在一实施例中，北斗单元支持RDSS短报文，北斗单元具体用于：在接收到中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息后，将健康状态信息转换为短报文的形式，并将短报文形式下的健康状态信息转发到机载天线。

需要说明的是，本申请实施例提供的系统是基于北斗短报文技术的实现的航空器与地面控制站之间的数据传输，具体可以利用北斗导航系统独有的短报文功能，同时结合航电总线技术获取航空器相关传感器信息，经过机载航电监控终端进行数据计算和整合，从而实现针对民用航空器整机健康状态进行监视和预判。

具体地，在一实施例中，待监测航空器的健康状态信息包括待监测航空器的部件报警信息，北斗单元还用于：按照预设的报警优先级，对接收到的待监测航空器的部件报警信息进行排序，并根据得到的排序结果，依次将待监测航空器的部件报警信息发送到机载天线。

其中，部件报警信息指航空器电子系统中各部件对应的故障报警信息。

具体地，待监测航空器可能会出现同时发生多种部件报警的情况，为了可以优先向地面控制站发送重要的报警信息，可以利用北斗单元按照预设的报警优先级，对当前接收到的部件报警信息进行排序，以按照报警优先级，按序输出报警信息到机载天线，进而利用机载天线转发到地面控制站，以使地面控制站可以先接收到更为重要的报警信息，为提高对航空器的故障处理效率奠定了基础。

在上述实施例的基础上，由于北斗单元是机载航电控制终端的核心部件，为了保障机载航电控制终端可以正常稳定运行，如图2所示，作为一种可实施的方式，在上述实施例的基础上，在一实施例中，机载航电监控终端还包括：备用北斗单元；备用北斗单元用于在北斗单元发生故障的情况下，代替北斗单元工作。

其中，备用北斗单元和北斗单元的组成结构相同。

具体地，中央处理单元中的中央处理经设备自检，发现当前正在使用的北斗单元发生了电压异常等故障时，为了确保机载航电控制终端的安全性，可以将当前北斗单元的数据通信业务切换到备用北斗单元，以利用备用北斗单元代替北斗单元处理数据通信业务。

具体地，在一实施例中，如图2所示，机载航电监控终端还包括：通道合路器，北斗单元与机载天线之间的通信信号均经过通道合路器；通道合路器用于根据当前通信信号的射频，确定该通信信号需要的电源强度，并根据电源强度传输该通信信号。

需要说明的是，通道合路器具体可以设置在机载航电监控终端的射频单元，射频单元利用通道合路器完成通信信号的合路，然后将所有通信信号和电源通过一线通方式与机载天线建立通信连接。

其中，通过利用通道合路器进行信号合路，将多个射频信号合为一路送到机载天线，同时避免了不同信号间的相互影响，有利于保障通信信号的信号质量。并且，通过按照当前通信信号的的射频，确定对应的电源强度，在保证通信信号可以正常发送的同时，节约了电源资源。

具体地，在一实施例中，如图2所示，机载航电监控终端包括：接口保护单元：接口保护单元用于对机载航电监控终端中的每个部件的外部通信接口进行安全保护。

具体地，可以利用接口保护单元实现机载航电监控终端外部通信接口的保护、滤波。保护电路按照DO-160G中关于雷电防护、HIRF防护的要求，对雷电间接效应和HIRF引起的瞬态电流电压进行防护，具体可以采用瞬态抑制器件对过电压进行泄放。

具体地，在一实施例中，如图2所示，机载航电监控终端包括：电源单元、状态灯和北斗SIM卡，电源单元包括滤波电路和电源模块，电源单元连接航空器上的直流28V，经过保护电路、电源滤波后，转换为直流5V和20/28V，分别供北斗单元和天线使用。状态灯用于显示记载航电监控终端的安全状态，如正常时状态灯为绿色，发生故障异常时状态灯为红色。北斗SIM卡为用于实现机载航电监控终端的北斗通信功能的通信芯片。

本申请实施例提供的航空器健康监测系统，包括：机载航电监控终端和机载天线；机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，机载航电监控终端基于通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。上述方案提供的系统，通过利用机载航电监控终端采集航空器的健康状态信息，并基于机载天线将该健康状态信息转发到地面控制站，在不需要为航空器安装ACARS设备的情况下，实现了地面控制站与航空器之间的数据传输，降低了航空器健康监测的成本。并且，通过利用北斗单元进行定位，其定位结果与航空器航电系统信息进行比对，从而提升航空器的定位精度。同时设备获取的低速下降率等信息可以在航空器自身系统出现问题的情况，及时提供给飞行员对应的航行决策，提高航空器的航行安全性。

本申请实施例提供了一种航空器健康监测系统控制方法，用于控制上述实施例提供的航空器健康监测系统。本申请实施例的执行主体为电子设备，比如服务器、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑及其他可用于控制航空器健康监测系统的电子设备。

如图4所示，为本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制方法的流程示意图，该方法包括：

步骤401，控制机载航电监控终端基于机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有的通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；

步骤402，控制机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。

关于本实施例中的航空器健康监测系统控制方法，其中各个步骤的具体方式已经在有关该系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制方法，用于控制上述实施例提供的航空器健康监测系统，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种航空器健康监测系统控制装置，用于执行上述实施例提供的航空器健康监测系统控制方法。

如图5所示，为本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制装置的结构示意图。该航空器健康监测系统控制装置50包括：第一控制模块501和第二控制模块502。

其中，第一控制模块，用于控制机载航电监控终端基于机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有的通信网络，从电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将健康状态信息发送到机载天线；第二控制模块，用于控制机载天线在接收到健康状态信息后，将健康状态信息转发到地面控制站。

关于本实施例中的航空器健康监测系统控制装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例提供的航空器健康监测系统控制装置，用于执行上述实施例提供的航空器健康监测系统控制方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种电子设备，用于执行上述实施例提供的航空器健康监测系统控制方法。

如图6所示，为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备60包括：至少一个处理器61和存储器62；

所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上实施例提供的航空器健康监测系统控制方法。

本申请实施例提供的一种电子设备，用于执行上述实施例提供的航空器健康监测系统控制方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上任一实施例提供的航空器健康监测系统控制方法。

本申请实施例的包含计算机可执行指令的存储介质，可用于存储前述实施例中提供的航空器健康监测系统控制方法的计算机执行指令，其实现方式与原理相同，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种航空器健康监测系统，其特征在于，包括：机载航电监控终端和机载天线；

所述机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有通信网络，所述机载航电监控终端基于所述通信网络，从所述电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息发送到机载天线；

所述机载天线在接收到所述健康状态信息后，将所述健康状态信息转发到地面控制站。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机载航电监控终端包括与所述电子系统之间设有通信网络的中央处理单元；

所述中央处理单元上部署有多种通信接口，用于接收来自所述电子系统的不同类型的健康状态信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机载天线还用于：

接收地面控制站发送的航空器控制指令，并将所述航空器控制指令发送到机载航电监控终端；

所述机载航电监控终端在接收到所述航空器控制指令后，将所述航空器控制指令转发到机载显示控制器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述机载航电监控终端还包括：北斗单元，所述北斗单元包括RDSS通道和RNSS通道；

所述北斗单元基于所述RDSS通道，接收中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息转发到所述机载天线；

所述北斗单元基于所述RNSS通道，接收所述机载天线转发的航空器控制指令。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述北斗单元支持RDSS短报文，所述北斗单元具体用于：

在接收到中央处理单元发送的待监测航空器的健康状态信息后，将所述健康状态信息转换为短报文的形式，并将短报文形式下的健康状态信息转发到所述机载天线。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述待监测航空器的健康状态信息包括所述待监测航空器的部件报警信息，所述北斗单元还用于：

按照预设的报警优先级，对接收到的待监测航空器的部件报警信息进行排序，并根据得到的排序结果，依次将所述待监测航空器的部件报警信息发送到所述机载天线。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机载航电监控终端还包括：备用北斗单元；

所述备用北斗单元用于在所述北斗单元发生故障的情况下，代替所述北斗单元工作。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机载航电监控终端还包括：通道合路器，所述北斗单元与机载天线之间的通信信号均经过所述通道合路器；

所述通道合路器用于根据当前通信信号的射频，确定该通信信号需要的电源强度，并根据所述电源强度传输该通信信号。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机载航电监控终端包括：接口保护单元：

所述接口保护单元用于对所述机载航电监控终端中的每个部件的外部通信接口进行安全保护。

10.一种航空器健康监测系统控制方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的航空器健康监测系统，其特征在于，所述方法包括：

控制机载航电监控终端基于所述机载航电监控终端与待监测航空器的电子系统之间设有的通信网络，从所述电子系统获取待监测航空器的健康状态信息，并将所述健康状态信息发送到机载天线；

控制机载天线在接收到所述健康状态信息后，将所述健康状态信息转发到地面控制站。

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