一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统的制作方法

本发明属于飞行器故障分析，具体为一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统。

背景技术：

1、随着工程结构的日益复杂，多余度集中式架构复杂系统常常包含了计算机、传感器、伺服作动器等部件。在飞行器实际飞行的过程中，容易受到外界环境的影响，比如强风的扰动、温度的影响、进入雷区后的电磁干扰等，飞行器的各个部件均有可能出现各式各样的随机故障，比如：舵机卡死、油门电机失灵、惯导信号丢失、电源电压不稳等，这就要求飞行器的飞行控制系统能够及时作出反应并进行一系列相应的处理，比如故障检测、故障定位、故障隔离、系统重构，将损失降到最小。

2、系统的故障可能由一个或者多个原因引起，由于故障的纵向或横向蔓延，传统的系统故障清单往往出现了大量由于真实故障源引发的其他虚假故障，对系统的故障诊断和定位带来了极大难度，对维修人员的维护和故障排除能力提出了很高的要求，往往依靠经验丰富的专业人员进行分析。如何提供一个基于飞行器的故障诊断系统，能够排除虚假故障并定位真实故障源，帮助维修人员进行系统故障定位和隔离，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

3、在公开号为cn112766408a的专利中公开了一种基于主元分析和多层超限学习机的飞行器微小故障诊断方法，其采用的技术方案为“采用主元分析法进行特征提取和降噪；构造多层超限学习机，进行在线序列学习训练；把待检测的系统实际数据，进行主元分析法提取特征和去噪后，在线输入多层超限学习机网络，基于输出权重矩阵，计算实际数据的在线网络输出值，把输出值和故障样本的标签值相比较进行故障判定。”这种故障分析方式难以排除虚假的故障源，导致定位出的故障源有多种，需要逐个进行排除。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，以解决背景技术中提出的以下技术问题：

2、现有技术中的基于飞行器的故障诊断系统不能够排除虚假故障并定位真实故障源。

3、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

4、一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，影响域分析系统包括知识库管理模块、系统数据库管理模块、第一故障树管理模块、诊断树管理模块以及故障诊断模块；

5、故障注入包括以下方法：

6、s1，建立飞行控制系统的系统知识库，在知识库管理模块中建立飞行控制系统的组成信息；

7、s2，建立飞行控制系统的系统数据库，在系统数据库管理模块中注入系统变量和故障数据；

8、s3，以直接故障作为顶事件，列出导致顶事件发生的直接故障原因形成中间事件；通过中间事件继续寻找下一级故障原因直至找到不能往下分的基本故障原因；基本故障原因为底事件，顶事件、中间事件以及底事件共同构成第一故障树以及第一故障树库；

9、s4，确定顶事件，在第一故障树中，以专家知识库提供的故障变量影响范围作为顶事件诊断判据，逐层寻找导致顶事件的直接故障原因；找出导致顶事件的所有故障原因和故障原因组合并形成诊断树以及诊断树库；

10、s5，执行飞行器故障注入及影响域分析流程；向故障诊断模块中载入系统变量、故障诊断信息、第一故障树和诊断树；对飞行器运行数据进行分析并提取与诊断树相关的数据记录标记；通过分析标记的异常节点，形成系统故障的第二故障树，并确定故障注入的位置；确定一个或多个故障诊断的影响域范围；

11、根据获得的故障诊断的影响域范围，设定相应的阈值范围或者特定的值；将故障现象与系统数据库中的故障数据进行遍历对比并形成对应的故障诊断判据，用于缩小故障范围；根据故障现象的特征参数利用数学模型进行计算得到故障值，对每个故障值分别进行判断，例如，利用电路方程和电压、电流等参数计算出故障值。当故障值大于或者小于设定的值时，该节点就被定性为真实故障源。排除虚假故障并定位某一个或多个真实故障源。

12、进一步地，在s1中，系统知识库管理模块设置有数据编辑窗口。

13、进一步地，在s1中，飞行控制系统的组成信息包括产品层次结构、系统告警信息、fmeca表数据、维修技术资料、维修方法、维修履历信息。

14、进一步地，步骤s2中，建立飞行控制系统的组成信息的具体实现方式是将飞行记录过程中记录的fc、1394总线技术、pcie总线数据进行管理，通过加载对应的icd数据文件，对记录的数据进行数据解析；其中总线数据解析模型库进行数据处理逻辑建模，构建fc、1394、pcie等多类型总线数据解析模型库，将总线记录数据文件解析为可视化的数据文件并注入到系统数据库管理模块中，其中解析出的数据文件格式包括主题、日期、时间，数据包时间戳、包长度、信号的值。

15、进一步地，步骤s3中，以直接故障作为顶事件，并列出导致顶事件发生的直接故障原因，用相应符号连结，形成中间事件；

16、进一步地，系统知识库中保存有专家知识库；步骤s5中，故障诊断的影响域阈值是根据专家系统数据输入。

17、进一步地，诊断信息由诊断信息采集系统采集；使用诊断信息采集系统和故障库的数据作为专家知识库数据。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明利用了两次故障诊断流程，根据系统知识库管理模块和系统数据库管理模块储存的飞行器系统的组成信息、系统变量及故障数据，确定故障注入的位置并形成故障树，执行首次故障树诊断并确定故障诊断的影响域范围，进行初步的故障排除。二次故障诊断以第一次故障诊断后的影响域信息为先验约束，以第一故障树为模型，自上而下严格按照故障的层次，对每个故障测试点进行因果逻辑分析，故障清单导入后，系统会根据数据库中提供的数据，将故障清单中的故障现象和系统知识库中储存的专家知识库的故障数据进行遍历对比，形成对应的故障诊断的判据，进行飞行器系统故障的更为精确的定位，实现定位真实故障源和排除其他虚假故障的目的。

20、本发明的基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，通过第一次故障树诊断，缩小了整个树型中故障排查的范围，然后再进行第二次更详细的故障诊断，不仅减少了故障排查的工作量，而且指导维护人员准确地进行故障定位、排故和隔离，解决维护人员使用传统的系统故障清单时故障诊断和定位效率低、准确度低的难题。

技术特征：

1.一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：影响域分析系统包括知识库管理模块、系统数据库管理模块、第一故障树管理模块、诊断树管理模块以及故障诊断模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：在s1中，系统知识库管理模块设置有数据编辑窗口。

3.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：步骤s2中，建立飞行控制系统的组成信息的具体实现方式是将飞行记录过程中记录的fc、1394总线技术、pcie总线数据进行管理，通过加载对应的icd数据文件，对记录的数据进行数据解析；其中总线数据解析模型库进行数据处理逻辑建模，构建fc、1394、pcie等多类型总线数据解析模型库，将总线记录数据文件解析为可视化的数据文件并注入到系统数据库管理模块中，其中解析出的数据文件格式包括主题、日期、时间，数据包时间戳、包长度、信号的值。

4.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：步骤s3中，以直接故障作为顶事件，并列出导致顶事件发生的直接故障原因，用相应符号连结，形成中间事件。

5.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：系统知识库中保存有专家知识库；步骤s5中，故障诊断的影响域阈值是根据专家系统数据输入。

6.根据权利要求5所述的一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统，其特征在于：诊断信息由诊断信息采集系统采集；使用诊断信息采集系统和故障库的数据作为专家知识库数据。

技术总结
本发明公开了一种基于飞行器的故障注入及影响域分析系统；影响域分析系统由知识库管理模块、系统数据库管理模块、第一故障树管理模块、诊断树管理模块和故障诊断模块组成。故障注入方法包括建立知识库、系统数据库和第一故障树，构建诊断树，执行故障注入流程。通过分析异常节点形成第二故障树，并确定故障注入位置。根据故障诊断的影响域范围，设定阈值范围或特定值，与系统数据库中的故障数据进行对比，定性真实故障源。影响域分析系统能够提高故障排除和维修效率，准确诊断和定位飞行器故障，确保飞行器的安全运行。

技术研发人员：薛令德,杨龙,符川,万熙
受保护的技术使用者：成都飞航智云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15