四余度信号监控表决方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及电传飞行控制系统余度管理技术，尤其涉及一种四余度信号监控表决 方法和设备。
【背景技术】
[0002] 电传飞行控制系统的应用，给优化飞机性能，减轻驾驶员负担提供了契机，但也带 来了一定风险。例如，传统的机械式或液压式操纵系统通常是逐渐失效的，而电传飞行控制 系统中飞行控制计算机或传感器的失效会使飞机立即处于不可控制状态，这使电传操纵系 统的一些优点变得没有意义。为了解决此问题，电传飞行控制系统设计中普遍采用多余度 容错体系架构。即从飞控计算机、传感器到作动器的配置都存在余度。
[0003] 所谓余度技术就是引入多重（套）系统来执行同一指令或是同一项工作的任务。 这些系统相互之间独立在各自的运行通道。系统的通道数目（余度数）的增多能够极大提 高任务的安全系数。
[0004] 余度管理技术是电传飞行控制系统设计的关键。其目的是提高电传飞行控制系统 的安全性和可靠性，保证电传飞控系统在余度部件故障时能够实时检测出故障，诊断故障 类型，随后对故障进行处理并完成系统重构。确保系统发生故障时，将系统的性能损失降低 到最小，从而保证飞行安全。
[0005] 在有人驾驶飞机电传飞行控制系统的设计中，基本上都采用了四余度的体系架 构。不同于二余度及三余度系统，四余度信号在余度管理时，复杂度极大提高，降低了电传 飞行控制系统的运行效率。
【发明内容】
[0006] 本公开旨在提供一种更加简单且运行效率更高的四余度信号监控表决方法。
[0007] 根据本公开的一方面，提供一种四余度信号监控表决方法。设四余度信号为Y1、 Y2、Y3、Y4,该方法包括：在所有信号均正常的情况下，使用其中的三个信号Yl、Y2、Y3进行 余度监控与表决，将Y4作为备用信号；其中，在Y1、Y2、Y3信号均正常时，以Y1、Y2、Y3信号 的表决值Y0对Y4信号进行监控，以确定Y4信号是否正常；以及当Yl、Y2、Y3信号发现异 常时，通过备用信号Y4对异常信号进行辅助确定，以确认故障。
[0008] 根据一个实施例，可以对信号Yl、Y2、Y3按照三余度策略进行监控与表决，如果未 发现信号异常，则可以输出三余度的表决值Y0,并通过表决值Y0监控Y4信号。
[0009] 根据另一个实施例，如果表决值Y0与Y4信号的差值的绝对值大于监控门限L，则 可以确定Y4信号故障。
[0010] 根据另一个实施例，当Y1、Y2、Y3信号发现异常时，通过备用信号Y4对异常信号进 行辅助确定，以确认故障可以包括：1)若仅信号Y1异常，执行三余度信号Y2、Y3、Y4监控表 决算法:A)若未发现信号异常，则输出三余度表决值，确定Y1故障；B)若发现Y4异常，进一 步确定Y1与Y4之差绝对值是否小于监控门限值L:a)若小于门限值L，则确定为四余度信 号2:2故障，确定所有四信号Y1、Y2、Y3、Y4故障；b)若大于门限值L，则确定信号Y1、Y4故 障；2)若仅信号Y2异常，执行三余度信号Y1、Y3、Y4监控表决算法:A)若未发现信号异常， 则输出三余度表决值，确定Y2故障；B)若发现Y4异常，进一步确定Y2与Y4之差绝对值是 否小于监控门限值L:a)若小于门限值L，则判为四余度信号2:2故障，确定所有四信号Y1、 Y2、Y3、Y4故障；b)若大于门限值L，则确定信号Y2、Y4故障；3)若仅信号Y3异常，执行三 余度信号Y1、Y2、Y4监控表决算法:A)若未发现信号异常，则输出三余度表决值，确定Y3故 障；B)若发现Y4异常，进一步确定Y3与Y4之差绝对值是否小于监控门限值L:a)若小于 门限值L，则判为四余度信号2:2故障，确定所有四信号Y1、Y2、Y3、Y4故障；b)若大于门限 值L，则置信号Y3、Y4故障；4)若三信号均异常，则通过信号Y4进一步对信号Y1、Y2、Y3是 否异常进行确认，若信号Y4与对应信号之差的绝对值大于监控门限L，则确定该信号故障。 [0011] 根据另一个实施例，在四余度信号Yl、Y2、Y3、Y4存在一次故障时，可以对其余信 号进行三余度的监控表决。
[0012] 根据另一个实施例，在四余度信号Yl、Y2、Y3、Y4存在二次故障时，可以对其余信 号进行二余度的监控表决。
[0013] 根据另一个实施例，在四余度信号Yl、Y2、Y3、Y4存在三次以上故障时，可以输出 故障安全值。
[0014] 根据本发明的一方面，提供一种四余度信号监控表决设备。设四余度信号为Y1、 Y2、Y3、Y4,该设备包括：第一监控表决单元，用于在所有信号均正常的情况下，使用Yl、Y2、 Y3、Y4中的三个信号Y1、Y2、Y3进行余度监控与表决；第二监控表决单元，用于基于第一监 控表决单元的输出，在Yl、Y2、Y3信号均正常时，以Yl、Y2、Y3信号的表决值Y0对信号Y4 进行监控，以确定Y4信号是否正常；以及故障确定单元，用于在Y1、Y2、Y3信号发现异常时， 通过使用备用信号Y4对异常信号进行辅助确定，以确认故障。
[0015] 根据本公开的四余度信号监控表决方法和设备通过四余度信号表决的三余度分 解，简化了对四余度信号的处理算法，降低了四余度信号监控表决的时间复杂度，提高了工 作效率。
【附图说明】
[0016] 图1是例示根据本公开实施例的四余度信号监控表决方法的流程图。
[0017] 图2是例示根据本公开实施例的四余度信号监控表决设备的结构框图。
[0018] 图3是例示根据本公开实施例的四余度信号的三余度分解监控表决方法的流程 图。
[0019] 图4是例示根据本公开实施例的降级的三余度监控表决的流程图。
[0020] 图5是例示根据本公开实施例的降级的二余度监控表决的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本公开进行详细描述。
[0022] 首先，为了便于理解本公开提供的四余度监控表决方法，对常规的四余度表方法 及三余度表决方法进行描述。
[0023] 常规四余度信号表决方法
[0024] 用A，B，C，D分别代表四余度信息，设A. d、B. d、C. d、D. d表示某通道数据大小， A.No、B.No、C.No、D.No表示具体的通道排号。
[0025] 首先，按照信号数据大小对其进行排序。例如，A. d彡B. d彡C. d彡D. d，并设定信 号偏差门限值L。
[0026]然后，计算各信号数据两两的插值：&1=厶.(1-13.(1、&；!=13.(1-(：.(1、&3=(：.(1-〇. d、A 4= A. d_D. d、A5= A. d_C. d、A 6= B. d_D. d〇
[0027]贝1J，如果以V。表示表决值，四余度模拟信号表决方法如下面的表1所示。
[0028]表1
[0029]
[0031] 当四余度信号发生不确定故障（如2:2故障）时，给出故障安全结果。如果某信 号瞬态故障持续多拍（根据情况给定），则称该信号出现永久故障；如果所有信号都没有出 现永久故障，表决结果选次大、次小平均值输出；如果有一个输入信号出现永久故障，系统 进入三余度表决。
[0032]
[0033] 用A，B，C分别代表三余度信息，设A. d、B. d、C. d表示某通道数据大小，A.No、B.No、 C.No表示具体的通道排号。
[0034] 首先，按照信号数据大小对其进行排序，即A.d彡B.d彡C.d。并且，设定信号偏差 门限值L。
[0035] 然后，计算各信号数据两两的插值：AA.d-B.d、A2=B.d-C.d、A3=A.d-C. d〇
[0036] 则，如果以V。表示表决值，三余度模拟信号表决方法如下面的表2所示。
[0037]表2
[0038]
[0039] 如果有一个信号出现永久故障，系统进入二余度表决。二余度表决情况下，若二个 信号的误差不超过门限值，则取二个信号的平均值输出；二余度表决情况下，若二个信号的 误差超过门限值，则给出出错标。同样，当发生不确定故障（1:1:1)故障时，给出故障安全 结果。
[0040] 相比二余度的比较策略以及三余度的中值策略，四余度信号的余度管理方法显得 极其复杂，导致其方法的复杂度大大提高。当系统中的余度信号较多时，采用现有常规方法 将极大地降低系统的运行效率。
[0041] 图1是例示根据本公开实施例的四余度信号监控表决方法的流程图。
[0042] 设四余度信号为￥132、￥334，如图1所示，在步骤3101中，在所有信号￥132、 Y3、Y4均正常的情况下，将Y4作为备用信号，使用其中的三个信号Y1、Y2、Y3进行余度监控 与表决。信号Yl、Y2、Y3的监控和表决可以根据常规三余度监控和表决方法进行。
[0043] 当在步骤S102中确定Y1、Y2、Y3信号均正常时，在步骤S103中，以Y1、Y2、Y3信 号的表决值Y0对Y4信号进行监控，以确定Y4信号是否正常。例如，在一个实施例中，可以 对信号Yl、Y2、Y3按照常规三余度策略进行监控与表决，如果未发现信号异常，则输出三余 度的表决值Y0,并通过所述表决值Y0监控Y4信号。
[0044] 当在步骤S102中确定Y1、Y2、Y3信号发生异常时，在步骤S104中，通过备用信号 Y4对异常信号进行辅助确定，以确认故障。例如，在一个实施例中，如果表决值Y0与Y4信 号的差值的绝对值大于监控门限L，则可以确定Y4信号故障。
[0045] 图2是例示根据本公开实施例的四余度信号监控表决设备200的结构框图。设四 余度信号为Yl、Y2、Y3、Y4,四余度信号监控表决设备200包括：第一监控表决单元201、第 二监控表决单元202以及故障确定单元203。
[0046] 第一监控表决单元201在所有信号Y1