飛機飛行安全實時監(jiān)控關鍵技術研究.pdf

1、飛行安全是民用航空有效運行的保障，隨著基于飛機通信、尋址和報告系統(tǒng)（ACARS）的地空數據鏈在中國民航領域的啟動及完善，對于航空器安全狀態(tài)的識別和診斷，提出了“實時”這一概念的新要求，同時，也提供了實現(xiàn)飛機飛行安全實時監(jiān)控的條件。本文對ACARS和機載飛行數據記錄設備（DFDR/QAR）在民用航空器飛行安全領域的應用進行了較深的研究，構建了飛行安全實時監(jiān)控體系，在此基礎上，研究了發(fā)動機氣路狀態(tài)、飛行控制系統(tǒng)和航跡系統(tǒng)實時監(jiān)控的相關技術和

2、理論問題。文中的主要工作內容及取得的成果總結如下：
　　 1、地空數據鏈所提供的實時信息量不足以支撐飛行安全實時監(jiān)控，而快速存取記錄器（QAR）中的數據，有記錄完備和高密度的特點，因此，在實時監(jiān)控研究中，引入QAR，展開QAR數據快速譯碼技術的研究。分析QAR數據幀結構可歸類的特點，設計了基于數據幀計數的航班劃分結構，提出基于動態(tài)鏈表的譯碼算法，開發(fā)了飛行數據譯碼與分析應用系統(tǒng)（FDDAS）。譯碼過程具有較好的實時性和通用性，譯

3、碼輸出為飛行安全實時監(jiān)控所需模型的建立提供了訓練、檢驗樣本集。
　　 2、ACARS報文數據是飛行安全實時監(jiān)控的實時數據源。為提高ACARS報文數據的實時應用性能，以便攜式ACARS測試平臺（PATS）為硬件平臺，進行ACARS報文譯碼算法的研究，提出直接面向ARINC-618協(xié)議的ACARS報文譯碼算法。通過Winsock網絡編程接口，實現(xiàn)報文數據的網絡組播功能。設計了Tplus樹數據庫索引結構，有效提高了ACARS報文的存取

4、速度。通過與航路飛機建立ACARS鏈接，驗證了該譯碼系統(tǒng)的有效性。
　　 3、基于PATS平臺的EG功能模式，模擬地面監(jiān)控系統(tǒng)與機載飛機狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（ACMS）的交互過程，在此基礎上，構建了綜合QAR歷史航班數據和ACARS實時報文數據的“飛行安全實時監(jiān)控體系”，確定以發(fā)動機系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)和航跡系統(tǒng)為對象；并針對飛行安全實時監(jiān)控過程中，多數據源應用問題，進行了數據描述一致性和預處理的研究。
　　 4、在發(fā)動機氣路狀態(tài)

5、監(jiān)控問題中，提出了基于支持向量機（SVM）的發(fā)動機氣路狀態(tài)實時診斷方法：讀取實時數據庫中氣路參數的偏差值和已有診斷知識作為機器學習的模型訓練集，提出利用模式搜索法優(yōu)化SVM模型，獲得最優(yōu)診斷模型，確定模型參數。將實時數據庫中源于ACARS鏈路的發(fā)動機氣路狀態(tài)數據集作為待診斷樣本，輸入診斷模型，識別發(fā)動機氣路系統(tǒng)狀態(tài)。航路應用實例驗證了SVM模型適用于發(fā)動機氣路狀態(tài)的實時診斷。
　　 5、以飛行控制系統(tǒng)中襟翼系統(tǒng)為例，展開航路飛機

6、襟翼狀態(tài)實時監(jiān)控研究。分析該系統(tǒng)狀態(tài)與襟翼動作耗時之間的關系，首次提出利用動作耗時趨勢來監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)的方法。探討了支持向量回歸算法（LS-SVR）在襟翼動作耗時預測中的應用，在此基礎上，提出自適應網格搜索法，優(yōu)化LS-SVR模型。工程實例驗證了預測模型的實用性，具有較好的精度，適用于其他飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控。
　　 6、航跡系統(tǒng)的監(jiān)控主要是飛行航跡的實時重構。ACARS提供的位置報文數據較為稀疏，并存在丟失點的問題。為了提高基