CN117864413A - 飞机声音诊断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机声音诊断方法和装置。该方法包括：由安装在飞机(AC)内的不同位置(PS)处的多个麦克风(2)测量声学信号(S)的步骤(E1a)；记录测得的声学信号(S)的步骤(E3)；基于测得的声学信号(S)生成声音测绘(CS)的计算步骤(E5)；比较声音测绘(CS)和参考测绘(CR)的步骤(E6)；以及向用户装置(11)传输比较的步骤(E7)。该方法使得能够跟踪异常噪声或异常噪声水平的趋势，并帮助确定其背景情况。

Description

飞机声音诊断方法和装置

技术领域

本发明涉及飞机声音诊断方法和装置。

背景技术

通常，在将飞机交付给客户之前或在其升级操作期间，对飞机、尤其是运输机进行试飞。在这些试飞期间获取数据，在对这些数据进行分析后，使得能够检查飞机是否符合安全和舒适标准。

一般而言，这些标准的评估是基于专用系统获取和分析与飞机参数相关的尽可能准确的数据。所述参数可以比如试飞期间飞机的速度、高度，还有飞机内的噪声或振动。收集和分析这些数据使得能够判定在飞机交付或重新投入使用之前是否需要进行改进或修正。

通常通过不同的诊断方法来确定飞机内的声音水平。例如，可以对某些飞机使用有限数量的特定飞行来确定声音水平。也可以通过在飞行期间听到异常噪声或异常噪声水平时使用便携式记录装置在有限时间内进行记录来确定声音水平。

迄今为止使用的这些诊断方法都有局限性。实际上，以特定飞行轮廓进行有限数量的飞行可能无法发现异常噪声或异常噪声水平的根本原因，因为在这些特定飞行期间的飞机配置可能在特定飞行期间无法再现。同样，当在听到异常噪声或异常噪声水平时在有限的时间内即刻进行记录时，可能难以知道该异常噪声或异常噪声水平的背景情况(context)。

因此，目前的诊断方法并不完全令人满意。

发明内容

本发明涉及飞机声音诊断方法和装置。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

-由拟安装在飞机内的不同位置处的多个麦克风实时测量声学信号的步骤；

-由中央单元实施的接收步骤，包括接收由麦克风测得的声学信号；

-由存储单元实施的实时记录步骤，包括实时记录由中央单元接收的测得的声学信号；

-由计算单元实施的计算步骤，包括基于测得的声学信号和麦克风的位置生成声音测绘(sound mapping)；

-由比较单元实施的比较步骤，包括基于声音测绘与参考测绘之间的比较来生成比较测绘；

-由传输单元实施的传输步骤，包括向用户装置传输比较测绘。

因此，借助于本发明，能够实时跟踪异常噪声或异常噪声水平的趋势，并帮助确定其背景情况。

有利地，该方法还包括由拟安装在飞机内的不同位置处的多个振动传感器实时测量振动信号的步骤；

接收步骤还包括实时接收由振动传感器测得的振动信号；

记录步骤还包括实时记录由中央单元接收的测得的振动信号；

计算步骤中的声音测绘的生成是基于测得的声学信号、麦克风的位置、测得的振动信号和振动传感器的位置执行的。

此外，接收步骤包括实时记录飞机的飞行参数。

有利地，该方法还包括由显示单元实施的显示步骤，包括实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号、麦克风的位置、测得的振动信号和振动传感器的位置、飞机的飞行参数。

此外，该方法还包括由上传单元实施的上传步骤，包括至少将测得的声学信号和麦克风的位置上传到计算单元。

此外，上传步骤包括还将测得的振动信号、振动传感器的位置上传到计算单元。

此外，上传步骤包括将飞机的飞行参数上传到计算单元。

本发明还涉及飞机声音诊断装置。

根据本发明，该装置包括：

-拟安装在飞机内的不同位置处的多个麦克风，每个麦克风被配置为实时测量声学信号；

-中央单元，被配置为接收由麦克风测得的声学信号；

-存储单元，被配置为实时记录由中央单元接收的测得的声学信号；

-计算单元，被配置为基于测得的声学信号和麦克风的位置生成声音测绘；

-比较单元，被配置为基于声音测绘与参考测绘之间的比较来生成比较测绘；

-传输单元，被配置为向用户装置传输比较测绘。

有利地，该装置还包括拟安装在飞机内的不同位置处的多个振动传感器，每个振动传感器被配置为实时测量振动信号，

中央单元还被配置为实时接收由振动传感器测得的振动信号；

存储单元被配置为实时记录由中央单元接收的测得的振动信号；

计算单元被配置为基于测得的声学信号、麦克风的位置、测得的振动信号和振动传感器的位置来生成声音测绘。

此外，中央单元还被配置为实时接收飞机的飞行参数。

有利地，该装置还包括显示单元，其被配置为实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号、麦克风的位置、测得的振动信号和振动传感器的位置、飞机的飞行参数。

此外，该装置还包括上传单元，其被配置为至少将测得的声学信号和麦克风的位置上传到计算单元。

此外，上传单元被配置为还将测得的振动信号和振动传感器的位置上传到计算单元。

此外，上传单元被配置为将飞机的飞行参数上传到计算单元。

附图说明

附图将为可如何实施本发明提供良好的解释。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元件。

图1是声音诊断装置的示意图。

图2示出了机载地安装有多个麦克风和振动传感器的飞机舱室内的两个俯视图(a)和(b)。

图3是声音诊断方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了飞机AC的声音诊断装置1(后文称为“装置1”)。

装置1至少包括多个麦克风2、中央单元3、存储单元4、计算单元5、比较单元6和传输单元7。

该多个麦克风2中的麦克风2拟安装在飞机AC内的不同位置PS处。每个麦克风2被配置为实时测量声学信号S。

例如，麦克风2是基于微机电系统MEMS技术。这些麦克风可以各自封装在机械和电子条带中。然后可以将这些条带安装在固定在飞机AC内的不同位置PS处的支架上。

图2示出了两个不同的飞机AC，每个飞机例示麦克风2的位置PS的两个分布示例(a)和(b)。如这两个图(a)和(b)所示，麦克风2可以相对于飞机AC的对称竖直面A对称分布。作为非限制性示例，多个麦克风2包括二十到三十个麦克风2。在图2的示例中，多个麦克风2包括二十个麦克风2。在这些示例中，八个麦克风可以相对于对称竖直面A对称地安装在飞机AC的八个门处：主舱门处和翼上紧急出口处。两个麦克风可以对称地安装在驾驶舱中：驾驶员座位中和副驾驶员座位中。十个麦克风可以对称地安装在飞机AC的机舱中：第一排座位处、最后一排座位处、以及第一排座位与最后一排座位之间均匀地间隔开。

根据变型，麦克风随机放置在飞机AC内。

中央单元3被配置为接收由麦克风2测得的声学信号S。每个声学信号S可以与拾取了该声学信号S的麦克风2在飞机AC中的位置PS相关联。中央单元3可以通过Wi-Fi型无线链路从麦克风2接收声学信号S。

存储单元4被配置为实时记录由中央单元3接收的测得的声学信号S。存储单元4还可以存储分别拾取了每个声学信号S的每个麦克风2的位置PS。

计算单元5被配置为基于测得的声学信号S和麦克风2的位置PS生成声音测绘CS。声音测绘可以对应于噪声水平的二维或三维表示(例如，以分贝表示)。因此，计算单元5使得能够基于实时测量来获得随时间的声音测绘CS。因此，可以从该声音测绘CS观察到飞机AC上的噪声随时间变化的趋势。

比较单元6被配置为基于声音测绘CS与参考测绘CR之间的比较来生成比较测绘CC。

作为示例，参考测绘CR可以对应于通过在预定数量的飞机上进行学习而执行的声音测绘。它也可以对应于基于数字模型确定的二维或三维声音测绘。

比较测绘CC可以对应于二维或三维测绘，其包括声音测绘CS与参考测绘CR之间的比率。因此，比较单元6使得能够基于声音测绘CS获得随时间的比较测绘CC。因此，也可以从该比较测绘CC观察到飞机AC上的噪声随时间变化的趋势。

传输单元7被配置为向用户装置11传输比较测绘CC。以非限制性的方式，用户装置11可以对应于使得能够查看比较测绘的显示装置或数据处理装置。

有利地，装置1还包括拟安装在飞机AC内的不同位置PV处的多个振动传感器8。每个振动传感器8被配置为实时测量振动信号V。例如，振动传感器8对应于加速度计。

图2的两个示例(a)和(b)各自示出了振动传感器8的位置PV的分布。如这两个图(a)和(b)所示，振动传感器8可以相对于飞机AC的对称竖直面A对称分布。作为非限制性示例，该多个振动传感器8包括四个振动传感器8。在该示例中，四个振动传感器8分布在机舱两端之间的中部。这四个振动传感器8中的两个拟测量发动机产生的振动。另外两个振动传感器8拟测量促进飞机AC的机翼根部整流罩处的气流的机翼机身整流罩处的振动。

中央单元3于是被配置为也实时接收由振动传感器8测得的振动信号V。每个振动信号V可以与拾取了该振动信号V的振动传感器8在飞机AC中的位置PV相关联。中央单元3可以通过Wi-Fi型无线链路从振动传感器8接收振动信号V。

类似地，存储单元4于是被配置为实时记录由中央单元3接收的测得的振动信号V。存储单元4还可以存储分别拾取了每个振动信号V的每个振动传感器8的位置PV。

计算单元5被配置为基于测得的声学信号S、麦克风2的位置PS、测得的振动信号V和振动传感器8的位置PV来生成声音测绘CS。

计算单元5可以使用振动信号V和振动传感器8的位置来过滤由正常振动引起的声学信号S。

计算单元5使得能够获得随时间的声音测绘CS。因此，可以观察到飞机AC上的噪声随时间变化的趋势。

中央单元3还可以被配置为实时接收飞机AC的飞行参数FP。这些飞行参数尤其可以对应于飞机AC的高度、速度和压力。它们可以由中央单元3通过航空电子总线12或者通过允许蓝牙型短距离双向数据交换的无线电信链路获取。存储单元4于是被配置为实时记录由中央单元3接收的飞行参数FP。

存储单元4可以连接到时钟13(例如NTP服务器型时钟)，其旨在同步记录在存储单元4中的数据(声学信号S、麦克风2的位置PS、振动信号V、振动传感器8的位置PV、飞行参数FP等)。存储单元4可以通过Wi-Fi型无线链路连接到时钟13。

装置1还可以包括显示单元9，其被配置为实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号S、麦克风2的位置PS、测得的振动信号V和振动传感器8的位置PV、飞机AC的飞行参数FP。

在第一实施例中，中央单元3、存储单元4、计算单元5、比较单元6和传输单元7拟安装在飞机AC上。

在第二实施例中，中央单元3和存储单元4拟安装在飞机AC上。计算单元5、比较单元6和传输单元7拟安装在地面。在该第二实施例中，装置1还包括上传单元10，其被配置为至少将测得的声学信号S和麦克风2的位置PS上传到计算单元5。上传单元10还可以被配置为将测得的振动信号V和振动传感器8的位置PV上传到计算单元5。上传单元10还可以被配置为将飞机AC的飞行参数FP上传到计算单元5。上传单元10可以在飞机AC在地面上时上传这些参数。上传单元10可以通过有线链路连接到计算单元5。

在第三实施例中，中央单元3、存储单元4和计算单元5拟安装在飞机AC上。比较单元6和传输单元7拟安装在地面。

本发明还涉及飞机AC声音诊断方法(图3)。

该方法包括以下步骤：

-由多个麦克风实时测量声学信号S的步骤E1a；

-由中央单元3实施的接收步骤E2，包括接收由麦克风2测得的声学信号S；

-由存储单元4实施的实时记录步骤E3，包括实时记录由中央单元3接收的测得的声学信号S；

-由计算单元5实施的计算步骤E5，包括基于测得的声学信号S和麦克风2的位置PS生成声音测绘CS；

-由比较单元6实施的比较步骤E6，包括基于声音测绘CS与参考测绘CR之间的比较来生成比较测绘CC；

-由传输单元7实施的传输步骤E7，包括向用户装置11传输比较测绘CC。

该方法还可以包括由多个振动传感器8实时测量振动信号V的步骤E1b。在这种情况下，接收步骤E2还包括实时接收由振动传感器测得的振动信号V。记录步骤E3还包括实时记录由中央单元3接收的测得的振动信号V。计算步骤E5中的声音测绘CS的生成是基于测得的声学信号S、麦克风2的位置PS、测得的振动信号V和振动传感器8的位置PV执行的。

接收步骤E2还可以包括实时记录飞机AC的飞行参数FP。

该方法还可以包括由显示单元9实施的显示步骤E8，包括实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号S、麦克风2的位置PS、测得的振动信号V、振动传感器8的位置PV、飞机AC的飞行参数FP。在一个实施例中，显示步骤E8跟随在接收步骤E2之后。

根据第二实施例，该方法还包括由上传单元10实施的上传步骤E4，包括至少将测得的声学信号S和麦克风2的位置PS上传到计算单元5。

上传步骤E4可以包括还将测得的振动信号V、振动传感器8的位置PV上传到计算单元5。

上传步骤E4可以包括还将飞机AC的飞行参数FP上传到计算单元5。

装置1可以使用不同的应用。

特别地，在飞行期间，机组人员通常使用手持麦克风系统来执行噪声记录。这些记录持续约30秒，并且是在机组人员听到噪声的地方、以及他们判断找到噪声来源的地方获取的。装置1的存在使得能够获得更多的信息，如噪声的背景情况。例如，该装置使得能够知道在机组人员使用手持麦克风系统开始记录之前是否有其他噪声。

在另一应用中，装置1使得能够确保相同类型的每架飞机具有相同的声音测绘。

在另一应用中，装置1还使得能够在给定时间内检查特别敏感的系统或已知有噪声的系统的趋势。在这种情况下，可以对特定的麦克风2(例如，正监测其趋势的系统附近的麦克风)执行例行监测。这种例行监测使得能够研究系统的声音趋势。如果系统噪声变得过大，则可以发出警报。

在另一应用中，装置1可以用于比较在相同条件下运行的两架不同飞机之间的噪声水平，或者判定飞机AC中的噪声水平对于航空公司是否可接受。噪声水平可以通过飞机AC区域中的多个麦克风2或多个麦克风2中的一部分来测量。

在另一应用中，由装置1获得的声音测绘可以用于总结机队的所有飞机AC的监视情况。所述测绘使得能够知道无声区和嘈杂区，以便找到减少这些嘈杂区的解决方案。它还使得能够确保机队中没有声学漂移，或者没有随时间出现新的噪声。它还允许在相似的噪声最频繁出现时解读“危机”期。

Claims (14)

1.一种飞机声音诊断方法，

其中，该方法包括以下步骤：

-由拟安装在飞机(AC)内的不同位置(PS)处的多个麦克风(2)实时测量声学信号(S)的步骤(E1a)；

-由中央单元(3)实施的接收步骤(E2)，包括接收由麦克风(2)测得的声学信号(S)；

-由存储单元(4)实施的实时记录步骤(E3)，包括实时记录由中央单元(3)接收的测得的声学信号(S)；

-由计算单元(5)实施的计算步骤(E5)，包括基于测得的声学信号(S)和麦克风(2)的位置(PS)生成声音测绘(CS)；

-由比较单元(6)实施的比较步骤(E6)，包括基于声音测绘(CS)与参考测绘(CR)之间的比较来生成比较测绘(CC)；

-由传输单元(7)实施的传输步骤(E7)，包括向用户装置(11)传输比较测绘(CC)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，该方法还包括由拟安装在飞机(AC)内的不同位置(PV)处的多个振动传感器(8)实时测量振动信号(V)的步骤(E1b)；

接收步骤(E2)还包括实时接收由振动传感器(8)测得的振动信号(V)；

记录步骤(E3)还包括实时记录由中央单元(3)接收的测得的振动信号(V)；

计算步骤(E5)中的声音测绘(CS)的生成是基于测得的声学信号(S)、麦克风(2)的位置(PS)、测得的振动信号(V)和振动传感器(8)的位置(PV)执行的。

3.根据权利要求1和2中的一项所述的方法，

其中，接收步骤(E2)包括实时记录飞机(AC)的飞行参数(FP)。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，

其中，该方法还包括由显示单元(9)实施的显示步骤(E8)，包括实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号(S)、麦克风(2)的位置(PS)、测得的振动信号(V)和振动传感器(8)的位置(PV)、飞机(AC)的飞行参数(FP)。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，

其中，该方法还包括由上传单元(10)实施的上传步骤(E4)，包括至少将测得的声学信号(S)和麦克风(2)的位置(PS)上传到计算单元(5)。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中，上传步骤(E4)包括还将测得的振动信号(V)、振动传感器(8)的位置(PV)上传到计算单元(5)。

7.根据权利要求5和6中的任一项所述的方法，

其中，上传步骤(E4)包括还将飞机(AC)的飞行参数(FP)上传到计算单元(5)。

8.一种飞机声音诊断装置，

其中，该装置包括：

-拟安装在飞机(AC)内的不同位置(PS)处的多个麦克风(2)，每个麦克风(2)被配置为实时测量声学信号(S)；

-中央单元(3)，被配置为接收由麦克风(2)测得的声学信号(S)；

-存储单元(4)，被配置为实时记录由中央单元(3)接收的测得的声学信号(S)；

-计算单元(5)，被配置为基于测得的声学信号(S)和麦克风(2)的位置(PS)生成声音测绘(CS)；

-比较单元(6)，被配置为基于声音测绘(CS)与参考测绘(CR)之间的比较来生成比较测绘(CC)；

-传输单元(7)，被配置为向用户装置(11)传输比较测绘(CC)。

9.根据权利要求8所述的装置，

其中，该装置还包括拟安装在飞机(AC)内的不同位置(PV)处的多个振动传感器(8)，每个振动传感器(8)被配置为实时测量振动信号(V)，

中央单元(3)还被配置为实时接收由振动传感器(8)测得的振动信号(V)；

存储单元(4)被配置为实时记录由中央单元(3)接收的测得的振动信号(V)；

计算单元(5)被配置为基于测得的声学信号(S)、麦克风(2)的位置(PS)、测得的振动信号(V)和振动传感器(8)的位置(PV)来生成声音测绘(CS)。

10.根据权利要求8和9中的一项所述的装置，

其中，中央单元(3)还被配置为实时接收飞机(AC)的飞行参数(FP)。

11.根据权利要求8至10中的一项所述的装置，

其中，该装置还包括显示单元(9)，其被配置为实时显示以下参数中的至少一个的图形表示：测得的声学信号(S)、麦克风(2)的位置(PS)、测得的振动信号(V)和振动传感器(8)的位置(PV)、飞机(AC)的飞行参数(FP)。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的装置，

其中，该装置还包括上传单元(10)，其被配置为至少将测得的声学信号(S)和麦克风(2)的位置(PS)上传到计算单元(5)。

13.根据权利要求12所述的装置，

其中，上传单元(10)被配置为还将测得的振动信号(V)和振动传感器(8)的位置(PV)上传到计算单元(5)。

14.根据权利要求12和13中的任一项所述的装置，

其中，上传单元(10)被配置为还将飞机(AC)的飞行参数(FP)上传到计算单元(5)。