一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法与流程

技术特征：

1.一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：选取表征机载系统健康特性的m种参数；在机载系统正常工作情况下，同步采集m种参数的数据点，每种参数采集n个点；对采集的所有参数进行标准化处理，得到标准化数据Z_ij，i＝1，2，……，m，j＝12，……，n；

步骤2：构建向量并计算马氏距离

${\mathrm{MD}}_j=\frac{1}{m}{Z}_j^T{C}^{-1}{Z}_j$

其中相关矩阵C为：

$C=\frac{1}{(n-1)}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{Z}_j{Z}_j^T;$

步骤3：设置数据点长度为l的时间窗，计算时间窗内的最优分段间隔：

h^*＝1.06sl^-1/5

其中s为n个马氏距离的标准差；

步骤4：沿马氏距离的时间轴将时间窗顺序移动，采用以下步骤计算每个时间窗内数据的健康指数，得到健康指数随时间的变化结果；

步骤4.1：根据步骤3得到的最优分段间隔对时间窗内马氏距离分布范围进行分割，得到q个区间，计算每个区间的分数贡献率f_p，p＝1，2，…，q，所述分数贡献率为对应区间内数据点个数除以l；

步骤4.2：根据步骤4.1得到的q个区间的分数贡献率f_p，p＝1，2，…，q，计算时间窗内数据的健康指数：

$HI=\underset{p=1}{\overset{q}{\Σ}}(w_p\×f_p)$

其中w_p为第p个区间的权重；

步骤5：根据步骤4得到的健康指数随时间的变化结果建立健康阈值，健康阈值取值为：步骤4得到的健康指数随时间的变化结果中的最大值的95％～99.9％；

步骤6：同步采集机载系统工作状态下m种参数的若干数据点，并计算得到机载系统工作状态下的健康指数变化曲线；根据步骤5得到的健康阈值评估健康指数变化曲线。

2.根据权利要求1所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：步骤1中对采集的参数X_ij，i＝1，2，……，m，j＝12，……，n进行标准化处理的过程为：

$Z_{ij}=\frac{(X_{ij}-{\stackrel{\‾}{X}}_i)}{S_i},i=1,2,......,m,j=1,2,......,n$

其中和S_i分别为第i中参数的均值和标准差。

3.根据权利要求1所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：对于步骤4.1得到的q个区间，按照区间内数据点的分布范围取值设置权重，分布范围取值越大，权重越大。

4.根据权利要求3所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：对于步骤4.1得到的q个区间，按照区间内数据点的分布范围取值由小到大排序，取区间权重为排序序号。

5.根据权利要求1所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：l取值为15～30。

6.根据权利要求1所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：所述机载系统为机载飞行管理计算机，表征机载飞行管理计算机健康特性的参数为主板温度、风扇转速、CPU温度、CPU占用率和程序执行时间。

7.根据权利要求1所述一种基于马氏距离和健康指数的机载系统健康评估方法，其特征在于：所述机载系统为机载发动机系统，表征机载发动机系统健康特性的参数为转速，发压比，压气机出口压力、温度，旁通比。