CN116566856A - 动态多级空气数据探针预测健康监测管理 - Google Patents

动态多级空气数据探针预测健康监测管理 Download PDF

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CN116566856A CN202310091278.3A CN202310091278A CN116566856A CN 116566856 A CN116566856 A CN 116566856A CN 202310091278 A CN202310091278 A CN 202310091278A CN 116566856 A CN116566856 A CN 116566856A
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Abstract

一种用于监测载具携载的探针的系统包括：第一边缘装置，所述第一边缘装置与所述探针通信并且被配置为感测与所述探针的加热元件的特性相关的数据；协调器，所述协调器与所述第一边缘装置通信并且被配置为从所述第一边缘装置接收第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；云基础设施，所述云基础设施经由数据网关与所述协调器通信并且被配置为分析所述数据包以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障；以及地面站，所述地面站与所述云基础设施通信并且被配置为改进所述系统的剩余使用寿命估计和故障预计技术。

Description

动态多级空气数据探针预测健康监测管理
背景技术
所公开的主题总体上涉及预测健康监测，并且更具体地，涉及一种用于空气数据探针的模块化预测健康监测系统。
空气数据探针是安装在所有现代飞行器上的安全关键传感器，以用于测量总压力、静压力等参数，并且在一些情况下测量攻角和侧滑的压力。这些探针在飞行器外部并且暴露在恶劣的天气条件和零下温度下。此类情况可能会导致探针的一部分上结冰，从而导致空气数据参数的测量不正确。因此，在空气数据探针中安装电阻加热元件以防止结冰。为了加热探针，通过加热元件来提供操作电压。长时间使用和频繁切换(即，在关状态和开状态之间)导致加热元件突然失效。当加热元件发生故障时，必须在飞行器随后起飞之前更换探针，以确保持续监测空气数据参数。因此，空气数据探针的健康监测至关重要。
现有的基于飞行器的健康监测系统可监测各种探针参数，但缺乏使用复杂健康监测算法来分析数据的经验。为此，必须将数据传输到地面站。类似地，在当前系统中修改监测参数需要移除并重新安装更新的数据采集模块。需要一种用于以高精度水平实时预计剩余使用寿命和空气数据探针的预计故障的动态健康监测系统。
发明内容
一种用于监测载具携载的探针的系统包括：第一边缘装置，所述第一边缘装置与所述探针通信并且被配置为感测与所述探针的加热元件的特性相关的数据；协调器，所述协调器与所述第一边缘装置通信并且被配置为从所述第一边缘装置接收第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；云基础设施，所述云基础设施经由数据网关与所述协调器通信并且被配置为分析所述数据包以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障；以及地面站，所述地面站与所述云基础设施通信并且被配置为改进所述系统的剩余使用寿命估计和故障预计技术。
一种用于操作用于监测载具携载的探针的系统中的云基础设施的方法包括：通过与所述探针通信的第一边缘装置接收与所述探针的加热元件的特性相关的感测数据；通过所述第一边缘装置的第一应用程序分析所述感测数据以生成第一数据输出；通过与所述第一边缘装置通信的协调器接收所述第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；通过与协调器通信的云基础设施接收数据包；通过所述云基础设施分析所述数据包以估计所述探针的剩余使用寿命和故障；以及通过所述云基础设施将更新传输到所述协调器。
附图说明
图1是预测健康监测系统的图。
图2是预测健康监测系统的边缘装置的图。
图3是边缘装置的选定软件的图。
图4A是示出1级数据处理应用程序和预加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
图4B是示出1级数据处理应用程序和动态加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
图4C是示出1级数据处理应用程序和替代的动态加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
图5是预测健康监测系统的智能协调器的图。
图6是示出由智能协调器实施的3级数据分析应用程序的操作的曲线图。
图7是示出如由预测健康监测系统的云基础设施实施的确定剩余使用寿命和预计探针即将发生的故障的方法的流程图。
虽然以上标识的图阐述了本公开的一个或多个实施方案，但是也设想了其他实施方案，如在讨论中指出的。在所有情况下，本公开以代表性而非限制性方式呈现本发明。应理解，本领域技术人员可设想许多其他修改和实施方案，它们都落在本发明的原理的范围和精神内。附图可能未按比例绘制，并且本发明的应用和实施方案可包括附图中未具体示出的特征和部件。
具体实施方式
本公开提出了一种用于估计剩余使用寿命(RUL)和预计载具携载的探针(诸如飞行器空气数据探针)的即将发生的故障的预测健康监测(PHM)系统和方法。该系统包括与每个被监测的探针通信的一个或多个传感器。与探针相关联的边缘装置接收感测数据并执行各种级别的数据分析。来自每个边缘装置的数据输出被发送到系统的智能协调器以进行附加的监测和分析。协调器将数据打包并发送到云基础设施和地面站以进行详细分析。
图1是用于监测一个或多个空气数据探针12的多级PHM系统10的示例性实施方案的示意框图。系统10包括与每个探针12通信的传感器16，以用于监测每个探针12的加热元件14的特性。在一些实施方案中，多于一个传感器16可与相应的探针12通信。每个传感器16还与动态边缘装置18通信以执行感测数据的初始处理和监测。每个边缘装置18与智能协调器20通信，该智能协调器监测来自每个边缘装置18的预处理数据，以及来自一个或多个航空电子系统22的飞行器参数。飞行器上的网关24将协调器20与云26和地面站28连接。下面更详细地讨论了系统10的各个部件。
每个探针12可以是被配置为测量飞行器操作参数(诸如压力和/或温度)的皮托管探针、总空气温度(TAT)探针或攻角(AOA)探针，仅举几个非限制性示例。在替代实施方案中，探针12可安装到其他类型的(非航空)载具并且可适于测量此类载具的操作参数。每个探针12包括由交流(AC)或直流(DC)电流源供电的电阻加热元件14，诸如加热丝。流过加热元件14的电流为相关联的探针12提供加热以防止积冰。与相应探针12通信的一个或多个传感器16可测量相关联的加热元件14的特性，诸如电流、电容和/或电压。
每个传感器16将感测到的加热元件14数据输出到相关联的边缘装置18。图2是作为模块化端节点的示例性边缘装置18的示意框图。作为边缘装置18的一部分，在图2中示出了模数转换器(ADC)30、装置标识(ID)32、装置位置标识(ID)34、信号调节器36、电源38、处理单元40、存储器42、可信平台模块(TPM)44、数模转换器(DAC)46，以及输入/输出通信接口48。
在系统10的操作中，来自传感器16的数据由边缘装置18经由有线(例如，以太网、AFDX、ARINC 429、RS232/422/485、CAN等)或无线(例如，蓝牙、Wi-Fi、蜂窝等)第一/输出通信接口48来接收。后一种类型的连接准许传感器16和相关联的边缘装置18在飞行器上处于物理上分开的位置。ADC 30将接收到的传感器16输出信号转换成数字信号。随后的信号调节(例如，滤波、线性化、放大等)由信号调节器36执行。电源38可以是任何合适的电源，诸如电池、能量收集装置或飞行器上的其他源。在边缘装置18加电后，处理单元40读取装置ID32和装置位置ID 34以确定/确认边缘装置18的类型和物理位置。处理单元40然后读取存储在存储器42中的装置配置并且基于装置ID 32和位置ID 34来配置边缘装置18。存储器42还可存储数据和应用程序以供处理单元40访问。处理单元40可以是例如微处理器或微控制器，其被配置为执行下面更详细地讨论的各种数据处理和分析任务并经由第二/输出通信接口48将经处理的数据输出到协调器20。输出通信接口48可以是上面关于输入通信接口48讨论的有线或无线类型。输出通信接口48被配置为与协调器20交换数据。TPM44是由边缘装置18实施的各种网络安全措施(例如，证书管理、高级加密等)中的至少一种，以与接口装置和系统安全地通信。
图3是边缘装置18的选定软件的示意框图。边缘装置18软件可包括硬件抽象层50、数据调节器52、PHM数据管理器54、通信处理程序56和托管PHM应用程序模块58。硬件抽象层50包括各种板支持包和装置驱动程序以用于使边缘装置18的硬件接口(例如，装置ID、离散输入/输出、模拟输入/输出、通信接口等)抽象化。硬件抽象层可根据此类硬件中的任何改变将更高级别的软件模块抽象化。数据调节器52以配置的速率从硬件获取信号，对数据进行过滤，并且将数据存储在数据管理器54可访问的存储器42(在图2中示出)中。数据管理器54根据其配置来管理边缘装置18数据。数据管理器54实施发布/订阅方法以使得托管PHM应用程序模块58的一个或多个应用程序能够发布经处理的数据，而其他应用程序可订阅数据以进行处理。任何已发布的数据都自动地广播到已订阅该数据的任何应用程序。数据管理器54还允许对各种托管PHM应用程序进行空间和时间分区，这使得多个开发保证级别(DAL)软件/应用程序能够在边缘装置18中共存。通信处理程序56对在边缘装置18中实施的各种有线和/或无线通信接口实施封装器软件。通信处理程序56提供标准软件接口(例如，SDK或API)以连接托管PHM应用程序来实现与外部系统的通信。通信处理程序56使用在操作系统(OS)中实施的网络安全措施(例如，TPM、EAP-TLS、证书管理、高级加密等)以确保边缘装置18及其与接口装置/系统(包括协调器20)和其他航空电子系统的通信的安全性。
托管PHM应用程序模块58可包括具有核心应用程序62-1、62-2和62-3(统称为“核心应用程序62”)的核心应用程序模块60，以及具有动态应用程序66-1和66-2(统称为“动态应用程序66”)的动态应用程序模块64。边缘装置18的各种实施方案可以包括任何数量的1到n个核心应用程序62和/或0到m个动态应用程序66。在一些实施方案中，核心应用程序62和/或动态应用程序66可合并到能够更新托管应用程序的现场加载包中。现场加载包可另外地和/或替代地包括以下部分中的任一者用于更新：装置配置信息(例如，边缘装置ID和位置ID、序列号、部件号等)、网络安全(例如，证书、加密密钥等)、包含配置信息(例如，输入样本大小、采样率、输出率、参数、通信协议等)的装置特定软件，以及软件/固件(例如，可执行目标代码、参数数据项等)。
核心应用程序62能够实施边缘装置18的PHM功能。更具体地，核心应用程序62-1可以是高级本地PHM数据储存库，以用于实施边缘装置18本地的可重用数据分析算法(例如，快速傅里叶变换(FFT)、电弧故障检测等)。各种托管PHM应用程序可使用在数据分析储存库中实施的算法，而不是复制它们的实施。核心应用程序62-2可以是1级预PHM数据处理应用程序，其用于连续地监测感测到的加热器14数据，以及用于使用一种或多种粗PHM数据分析算法对感测到的数据执行粗PHM数据分析。任何产生的粗数据分析输出都可发送到协调器20，以及由动态应用程序66中的一者进一步监测，如下面更详细地讨论。核心应用程序62-3可以是用于更新上面讨论的任何捆绑应用程序或部分的现场加载器应用程序。
动态应用程序66是可选的PHM应用程序，它们本质上可以是临时的或短期的。更具体地，动态应用程序66可由协调器20自动地加载到边缘装置18上和/或通过一个或多个触发事件的发生来启用/激活。这样，动态应用程序66可在特定时间间隔之后或当其他条件出现时自动地停用。动态应用程序66-1可以包括一种或多种应用程序特定的监测算法(例如，用于制动器温度监测、声学监测、智能BIT、电池监测、振动监测、舱室温度监测、加热器电流电弧故障检测等)。动态应用程序66-2可以是2级目标PHM评估应用程序，其用于监测来自1级预PHM应用程序的粗数据输出、对监测的数据进行更精细的数据分析，并且动态地更新托管边缘装置18的数据监测方案。更精细的数据分析可包括监测来自相关联的传感器16的附加参数、以更高速率监测参数和/或以更高的精度和/或处理来监测更高的参数。
图4A是1级预PHM数据处理应用程序和预加载的2级目标PHM评估应用程序的操作随时间变化的曲线图。图4B是1级预PHM数据处理应用程序和替代的动态加载的有时间限制的2级目标PHM评估应用程序的操作随时间变化的曲线图。图4C是1级预PHM数据处理应用程序和第二替代的动态加载的基于触发的2级目标PHM评估应用程序的操作随时间变化的曲线图。
如图4A所示，y轴从上到下是PHM系统10、1级预PHM数据处理应用程序、开始和结束触发以及2级目标PHM评估应用程序的曲线图。从时间t1开始，系统10在运行并处于活动状态。在时间t2，1级预PHM数据处理应用程序被激活。在图4A的实施方案中，2级目标PHM评估应用程序被预加载到边缘装置18上并且针对触发事件持续地监测由1级应用程序生成的数据输出。因此，2级目标PHM评估应用程序在时间t2开始操作。“开始”触发事件在时间t3发生。对于图4A至图4C的任何实施方案，“开始”触发事件可以是例如探针故障或者超过预定参数阈值或计数。同样在时间t3，2级目标PHM评估应用程序开始更精细的数据分析，如间隔58A所标识。“结束”触发事件在时间t4发生，并且2级目标PHM评估应用程序停止更精细的数据分析并继续监测1级数据。例如，“结束”触发事件可以是“开始”触发事件的结束或返回到“开始”触发事件的正常值，或基于另一个监测的参数的不同触发事件。间隔68A分别由时间t3和t4的“开始”和“结束”触发事件定义，并且表示2级目标PHM评估应用程序的激活以执行更精细的数据分析并生成更精细的数据分析输出以便发送到协调器20。
图4B的实施方案类似于图4A的实施方案，除了2级目标PHM评估应用程序由协调器20动态地加载和激活。2级目标PHM评估应用程序是有时间限制的，使得它被配置为一旦被激活就运行预定的间隔(间隔68B)。激活可通过“开始”触发事件发生，并且随着时间流逝而停用。与图4A的实施方案一样，PHM系统10和1级预PHM数据处理应用程序分别在时间t1和t2变得活动。在时间t3，作为“开始”触发或其他事件的结果，定时器开始运行，并且2级目标PHM评估应用程序被激活以执行更精细的数据分析。时间在时间t4过去，并且2级目标PHM评估应用程序被停用。由2级目标PHM评估应用程序生成的更精细的数据分析输出可发送到协调器20。在替代实施方案中，2级目标PHM评估应用程序的激活/停用可不与定时器的启动/结束同时发生，而是，由于处理触发定时器的事件的周期延迟，间隔68B可能会与定时器略微偏移。
图4C示出了被配置用于基于触发的激活的替代的动态加载的2级目标PHM评估应用程序。与图4A和图4B的实施方案一样，PHM系统10和1级预PHM数据处理应用程序分别在时间t1和t2变得活动。在时间t3，“开始”触发事件发生，从而导致2级目标PHM评估应用程序在时间t4激活以执行更精细的数据分析。“结束”触发事件在时间t5发生，从而导致2级目标PHM评估应用程序在时间t6停用。间隔68C定义2级目标PHM评估应用程序的活动周期。与图4A和图4B的实施方案一样，由2级目标PHM评估应用程序生成的更精细的数据分析输出可发送到协调器20。
图5是示例性智能协调器20的示意框图。如图5所示，协调器20包括与一个或多个边缘装置18、飞行器上的网关24和一个或多个航空电子系统22交接的通信接口70。通过其与航空电子系统22的交接，协调器20可监测飞行器参数，诸如空速、轮载重量、纬度、经度、高度等。还包括电源72、处理单元74(例如，微处理器或微控制器)、存储器76和TPM 78。通信接口70可以是用于与连接的装置和系统交换数据的有线(例如以太网、AFDX、ARINC 429、RS232/422/485、CAN等)或无线(例如，蓝牙、Wi-Fi、蜂窝等)接口。电源72可以是电池、或能量收集装置、或飞行器上的其他源。在加电后，处理单元74经由飞行器上的网关24从地面站28或云26检索边缘装置18和/或协调器20更新(例如，软件、配置信息、现场加载包等)。与协调器20交接的每个边缘装置18尝试与协调器20连接，直到协调器20通过验证请求的边缘装置18来拒绝或接受请求。连接的边缘装置18由协调器20动态地配置，该协调器将最新的软件、配置、触发事件等传输到边缘装置18。处理单元74从存储器76访问各种数据和应用程序。
如上面关于图4B和图4C讨论的，协调器20可监测来自相关联的边缘装置18的1级预PHM粗数据输出，并且如果任何触发事件发生，则将2级目标评估应用程序动态地加载到边缘装置18。该应用程序可使用例如现场加载包来加载。在成功加载后，协调器20可基于激活参数(例如，触发事件、预定时间间隔等)在必要时激活和停用2级目标评估应用程序。在一些实施方案中，协调器20可被配置为使用处理单元74在本地(即，在协调器20内)实施2级目标评估应用程序。
协调器20还可将来自航空电子系统22的监测的飞行器数据与来自多个边缘装置18的粗数据(1级)和更精细数据(2级)分析输出进行合成，以确定触发事件并做出监测决策。因此，协调器20可对合成数据实施3级PHM数据分析。图6是3级数据分析应用程序对协调器20监测的数据的操作随时间变化的曲线图。如图6所示，y轴从上到下是PHM系统10的操作、第一和第二边缘装置18的1级预PHM数据处理应用程序和2级目标PHM评估应用程序、来自边缘装置18的监测的数据、监测的飞行器数据、开始和结束触发以及3级PHM数据分析应用程序的曲线图。尽管在图6的曲线图上仅表示了两个边缘装置18，但是在替代实施方案中，协调器20可监测和分析来自多于两个边缘装置18的数据。
在时间t1，系统10和来自每个边缘装置18的1级和2级应用程序被激活，并且协调器20开始监测边缘装置和飞行器数据。在时间t2，来自每个边缘装置18的2级应用程序在一般定义为间隔68的间隔内被激活。用于激活2级应用程序的“开始”触发事件未在图6中绘制。在时间t3，基于监测到的边缘装置和飞行器数据的“开始”触发事件发生并且协调器20在时间t4开始3级PHM数据分析。在时间t5，“结束”触发事件发生，并且协调器20在时间t6停止3级PHM数据分析。间隔80由“开始”和“结束”触发事件定义，并且表示由协调器20激活3级PHM数据分析并生成3级数据分析输出。在替代实施方案中，3级PHM数据分析可按与图4B的2级目标PHM评估应用程序基本上相似的方式有时间限制(即，在预定间隔内启用)。
由协调器20接收和/或分析的数据(例如，飞行器数据、1级、2级和/或3级数据分析输出)可在发送到云26和/或地面站28之前加时间戳和打包。诸如加密和数字签名的网络安全措施可由TPM 78实施，以确保数据包的机密性、完整性和认证。在替代实施方案中，系统10可包括多于一个协调器20，并且数据包可在多个协调器20之间共享。数据包经由飞行器上的网关24与云26和/或地面站28共享。返回参考图1，飞行器上的网关24不同于协调器20，然而，在替代实施方案中，协调器20和飞行器上的网关24可分组在一起以促进这两个部件的实施。
云26可实施云托管的PHM数据分析应用程序，以用于使用机器学习技术来分析接收到的PHM数据，以便预计即将发生的故障并估计空气数据探针12的RUL。图7是说明示出云26的预计、估计和更新功能的方法100的流程图。在步骤102处，由云26从协调器20接收数据包。在步骤104处，云26对数据执行PHM评估。在步骤106处，评估可用于预计即将发生的故障并估计探针12的RUL。例如，这可通过使用机器学习技术分析接收到的数据以及监测的飞行器数据、数据历史和趋势数据来实现。还可包括并分析诸如天气、飞行路径、服务历史等补充飞行数据。在步骤108处，云26可自动地并智能地调整/细化1级、2级和/或3级应用程序的算法以提高所收集的数据的相关性和质量来实现更准确的RUL估计和故障预计。在步骤110处，云托管的PHM数据分析应用程序可在必要时更新触发事件以及数据收集和监测策略。更新可被包括在现场加载包中并且通过云26发布/传输到协调器20和边缘装置18。
云26还可实施数据存储以用于存储监测的数据。地面站28可访问存储在云26中的数据以使用例如高级PHM算法执行附加分析，以进一步改进用于估计RUL和预计探针12即将发生的故障的技术和方法。在一些实施方案中，除了云26之外或作为替代，地面站28可被配置为执行方法100的故障预计和RUL估计。例如，在期望提供冗余的情况下或在云26和地面站28的功能重叠的情况下，可能是这种情况。RUL和故障预计可报告给由飞行器维护人员监测并可供其访问的数据库。此类报告可经由通过云26的应用程序和/或通过地面站28生成的警报或通知来完成。PHM系统10允许定制的维护方法，其允许及时更换有故障的探针以最小化操作中断并避免基于飞行时间或其他标准度量不必要地更换健康探针。
可能实施方案的讨论
以下是本发明的可能实施方案的非排他性描述。
一种用于监测载具携载的探针的系统包括：第一边缘装置，所述第一边缘装置与所述探针通信并且被配置为感测与所述探针的加热元件的特性相关的数据；协调器，所述协调器与所述第一边缘装置通信并且被配置为从所述第一边缘装置接收第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；云基础设施，所述云基础设施经由数据网关与所述协调器通信并且被配置为分析所述数据包以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障；以及地面站，所述地面站与所述云基础设施通信并且被配置为改进所述系统的剩余使用寿命估计和故障预计技术。
另外和/或另一选择为，前述段落的系统可任选地包括以下特征、配置和/或另外部件中的任一者或多者：
在上述系统中，载具可以是飞行器，并且所述探针可以是皮托管探针、总空气温度探针和攻角探针中的一者。
在上述系统中的任一者中，所述协调器还可被配置为从所述第一边缘装置接收第二数据输出或生成所述第二数据输出。
在上述系统中的任一者中，所述协调器还可被配置为将所述第二数据输出合并到所述数据包中。
上述系统中的任一者还可包括：第二边缘装置，所述第二边缘装置与所述飞行器的单独探针通信。所述协调器还可被配置为从所述第二边缘装置接收第三数据输出并将所述第三数据输出合并到所述数据包中。
在上述系统中的任一者中，所述云基础设施还可被配置为分析趋势数据和补充飞行数据中的至少一者以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障。
在上述系统中的任一者中，所述补充飞行数据可包括天气、飞行路径和飞行器的服务历史中的至少一者。
在上述系统中的任一者中，所述云基础设施还可被配置为实施数据分析应用程序以分析所述数据包。
在上述系统中的任一者中，所述数据分析应用程序可包括机器学习。
在上述系统中的任一者中，所述云基础设施和所述地面站中的至少一者可被配置为生成所述剩余使用寿命估计和所述探针的所述故障的通知。
一种用于操作用于监测载具携载的探针的系统中的云基础设施的方法包括：通过与所述探针通信的第一边缘装置接收与所述探针的加热元件的特性相关的感测数据；通过所述第一边缘装置的第一应用程序分析所述感测数据以生成第一数据输出；通过与所述第一边缘装置通信的协调器接收所述第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；通过与协调器通信的云基础设施接收数据包；通过所述云基础设施分析所述数据包以估计所述探针的剩余使用寿命和故障；以及通过所述云基础设施将更新传输到所述协调器。
另外和/或另一选择为，前述段落的方法可任选地包括以下特征、配置和/或另外部件中的任一者或多者：
上述方法还可包括：通过所述第一边缘装置的第二应用程序分析所述第一数据输出以生成第二数据输出；通过所述协调器接收所述第二数据输出；以及通过所述协调器将所述第二数据输出合并在所述数据包中。
在上述方法中的任一者中，所述第一应用程序可以是核心应用程序，并且所述第二应用程序可以是动态应用程序。
上述方法中的任一者还可包括：通过所述核心应用程序监测所述感测数据；以及通过所述核心应用程序分析所述感测数据以生成所述第一数据输出。
上述方法中的任一者还可包括：通过所述动态应用程序监测所述第一数据输出；如果发生触发事件，则通过所述动态应用程序分析所述第一数据输出；以及通过所述动态应用程序生成所述第二数据输出。
在上述方法中的任一者中，所述分析所述数据包的步骤可包括通过所述云基础设施实施数据分析应用程序。
上述方法中的任一者还可包括：通过所述协调器改进所述核心应用程序和所述动态应用程序中的至少一者。
在上述方法中的任一者中，传输到所述协调器的所述更新可包括更新后的触发事件。
上述方法中的任一者还可包括：通过所述云基础设施将数据传输到地面站。
上述方法中的任一者还可包括：通过所述云基础设施和所述地面站中的至少一者生成所述探针的所述剩余使用寿命的估计和所述探针的所述故障的预计的通知。
尽管已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物代替其元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可做出很多更改，以便使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不意图限于所公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种用于监测载具携载的探针的系统，所述系统包括：
第一边缘装置，所述第一边缘装置与所述探针通信并且被配置为感测与所述探针的加热元件的特性相关的数据；
协调器，所述协调器与所述第一边缘装置通信并且被配置为从所述第一边缘装置接收第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中：
云基础设施，所述云基础设施经由数据网关与所述协调器通信并且被配置为分析所述数据包以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障；以及
地面站，所述地面站与所述云基础设施通信并且被配置为改进所述系统的剩余使用寿命估计和故障预计技术。
2.如权利要求1所述的系统，其中载具是飞行器，并且其中所述探针是皮托管探针、总空气温度探针和攻角探针中的一者。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述协调器还被配置为从所述第一边缘装置接收第二数据输出或生成所述第二数据输出。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述协调器还被配置为将所述第二数据输出合并到所述数据包中。
5.如权利要求4所述的系统，其还包括：第二边缘装置，所述第二边缘装置与所述飞行器的单独探针通信，其中所述协调器还被配置为从所述第二边缘装置接收第三数据输出并将所述第三数据输出合并到所述数据包中。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述云基础设施还被配置为分析趋势数据和补充飞行数据中的至少一者以估计所述剩余使用寿命并预计所述探针的所述故障。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述补充飞行数据包括天气、飞行路径和所述飞行器的服务历史中的至少一者。
8.如权利要求5所述的系统，其中所述云基础设施还被配置为实施数据分析应用程序以分析所述数据包。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述数据分析应用程序包括机器学习。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述云基础设施和所述地面站中的至少一者被配置为生成所述剩余使用寿命估计和所述探针的所述故障的通知。
11.一种用于操作用于监测载具携载的探针的系统中的云基础设施的方法，所述方法包括：
通过与所述探针通信的第一边缘装置接收与所述探针的加热元件的特性相关的感测数据；
通过所述第一边缘装置的第一应用程序分析所述感测数据以生成第一数据输出；
通过与所述第一边缘装置通信的协调器接收所述第一数据输出并将所述第一数据输出合并到数据包中；
通过与协调器通信的云基础设施接收数据包；
通过所述云基础设施分析所述数据包以估计所述探针的剩余使用寿命和故障；以及
通过所述云基础设施将更新传输到所述协调器。
12.如权利要求11所述的方法，其还包括：
通过所述第一边缘装置的第二应用程序分析所述第一数据输出以生成第二数据输出；
通过所述协调器接收所述第二数据输出；以及
通过所述协调器将所述第二数据输出合并在所述数据包中。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一应用程序是核心应用程序，并且其中所述第二应用程序是动态应用程序。
14.如权利要求13所述的方法，其还包括：
通过所述核心应用程序监测所述感测数据；以及
通过所述核心应用程序分析所述感测数据以生成所述第一数据输出。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括：
通过所述动态应用程序监测所述第一数据输出；以及
如果发生触发事件，则通过所述动态应用程序分析所述第一数据输出：以及
通过所述动态应用程序生成所述第二数据输出。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述分析所述数据包的步骤包括：通过所述云基础设施实施数据分析应用程序。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括：通过所述协调器改进所述核心应用程序和所述动态应用程序中的至少一者。
18.如权利要求17所述的方法，其中传输到所述协调器的所述更新包括更新后的触发事件。
19.如权利要求18所述的方法，其还包括：通过所述云基础设施将数据传输到地面站。
20.如权利要求19所述的方法，其还包括：通过所述云基础设施和所述地面站中的至少一者生成所述探针的所述剩余使用寿命的估计和所述探针的所述故障的预计的通知。
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