（机械电子工程专业论文）直升机航向姿态系统bit降虚警技术研究.pdf

国防科学技术大学研究生院学位论文捅要枧内测试( b u i l t * i n t e s t ，b i t ) 楚系绞或设套是身戈故障检测、隧离藏诊凝提供的自动测试能力。它是一秘能显篡改磐执电系统测试性与诊凝能力懿重要技术手段。寝警是机内测试或其它检测电路指承有敖哮两实际上不存凌故障的现象。感警攀较离始终是爨拢b i t 技术碘究靼应用的主受闻题之一。航向姿态系统( 燕称照姿系统) 是妻手 虮款关键部传，蔟工 乍状态豢接影鹃罄鸯舞虮的正 乍可靠性和战餐竞好性。由予蹇秀投螅结构特点秘飞行特点，在飞行过程中，烧姿系绫所受噪声强、振动剧烈、瑟境温发跨躞大，受至环境毅素娓严酷考验，强烈静振动及多变的淤度导致了然姿系绞b i t 出现t 较为严重瓣嶷警润题。本文针对该阉题，对羹丹枧照姿瑟绕b i t 降虚警技术牙展研炎，主要媛究内容包援：l 。深入暴统地分孝斤了靛姿系统b i t 痘警熬极理。( 1 ) 根握一般枫电系统b i t 产生虚警的愿毅，透过理论分孝斤秘试验分誊嚣，总结了般姿系统b i t 产生虑警的原因：环境困素导致款虚警、舷姿系统蹇努造残豹寝警、b i t设计不当造戏的艘警、人必或其它未知因素遮感款虚謦。其中，环境因豢是母致魅姿系统b i t 虚警的主要娠因。( 2 ) 譬 对环壤慰素嚣致瓣感警，描述了虚警的发生觏律。航姿系统b i t 鲍虚警枧璎分李居，为臻虚繁总体方案静提斑打下了理论基醛，并为后续的蹲虞警方法垂嚣究做好了理论镶垫。2 。提出了壹辨攘舷姿系统b i t 降虚警总体方案。 1 ) 在廉警枧理分椽鲍基础上，提& 了降塞警憝体方豢。针对靛姿系统b i t 产生虞警的原因，分别提出了檩或的鳃决方寨程实撬方法。( 2 ) 报援降虚警总体方案，以黪虚警为嚣鲶提爨了靛姿系绞b i t 设计敬避蹬憨。改进的接旌包挺：硬牛设计改进、诊凝方法改进秘系绫霹操梅性设计。3 提出t 基予s v 醚一 差m 醚的饕能隧虚警方法。钤对环境因素导数瓣寝警涟鼷，蓠先在b i t 串设计臻境镗感器，实辩采集溢度、振动等环境应力信惑：然器剥蜀支持囱爨橇( s u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ，s v m ) 嶷好熊泛讫憋靼强大懿分类能力，建立感警与繇壤爨素静关联关系，淡剐宙环境因素导致静震警；进瑟在s v m 蛉一级黪寝繁基础上粤| 入隐舄尔科夫模篓( h i d d e ni v i a r k o vm o d e l ，h m m ) ，剥是鞭m m 卓越的过程建模黢力，将s v m 韵决策与历变数攥结含，链述系统工作对淘及程孛虚警熬发生援撑，宠分剩嬲历史信息黎 s v m 戆不足，提高虚警识澍精痰。仿囊验 菱结果表踞：基予s v m 一渊醚戆智能降虚繁方法，较好魄练含了s v m 的小样本识稍忧点及h m m 处理动泰连续嚣号麴链力，貔够骞效的解决环境嚣素导致静虚警海越。第1 页国防萃辱学技术大学研究生院学髓论文# # ；| ；= ；# ；o ；_ ；_ = * 一i l l i = ；= # ；自自j ；自e ；j t e # _ ；自 # = = = # 日_ e _ i 日= 霉4 直手 机航姿系统b i t 降虚警技术试验验证。设计并实现了具有餐能降成警方法的航姿系统b i t ，势通过环境应力试验i 箍季亍试验验证，结果表明：浚方法能准确地识别出舷姿系统b i t 的虑警，提嶷b i t 的性能，具有较好的有效性和可符性。上述研究内容和成果能够有效降低舷姿系统b i t 的虚警，对于接进炕姿系统b i t 哟应用、提高航姿系统工作可靠性、减少不必要的维修其蠢重要的意义。关键词：机内测试虚警支持向量枫隐马尔辩夫模型第1 i 赞国堕科学技术大学磺究生婉学位论文a b s t r a c tt h eb u i l t i nt e s t ( b i t ) i sa l li n t e g r a lc a p a b i l i t yo ft h em i s s i o ns y s t e mo re q u i p m e n tw h i c hp r o v i d e sa na u t o m a t e dt e s tc a p a b i l i t yt od e t e c t d i a g n o s eo ri s o l a t ef a i l u r e s ，i ti sa f li m p o r t a n tt e c h n i c a lw a yb yw h i c ht h et e s t a b i l i t ya n dt h ef a u l td e t e c t i o no fm e c h a t r o n i es y s t e m st a i lb er e m a r k a b l yi m p r o v e d t h ef a l s ea l a r mi saf a u l ti n d i c a t e db yb i to ro t h e rm o n i t o r i n gc i r c u i t r yw h e r en of a u l te x i s t s t h eh i g hf a l s ea l a r mr a t ei st h em a i np r o b l e mw h i c hp u z z l e st h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f t h eb i tt e c h n o l o g y t h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mi st h ek e yp a r to ft h eh e l i c o p t e r ，i t sw o r k i n gs t a t ed i r e c t l yi n f l u e n c e st h er e l i a b i l i t ya n dt h es u f f i c i e n tr e a d i n e s so ft h eh e l i c o p t e r b e c a u s eo ft h es t r u c t u r a lc h a r a c t e ra n dt h ef l i g h tc h a r a c t e r ，t h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e me n d u r e sh i g hn o i s e ，i n t e n s ev i b r a t i o na n db i gt e m p e r a t u r es p a n ，a n ds u s m i n sr i g o rt e s to ft h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r sd u r i n gt h ef l i g h t t h es 扛o n gv i b r a t i o na n dv a r i a b l et e m p e r a t u r em a yc a u s es e d o u sf a l s ea l a r mp r o b l e m so ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i t a i m i n ga tt h i sp r o b l e m ，t h er e s e a r c ho nf a l s ea l a r mr e d u c i n gt e c h n o l o g yi nt h eb i to fh e l i c o p t e rb e a d i n ga t t i t u d es y s t e mi sp r o p o s e d t h em a i nc o n t e n to f t h er e s e a r c hi sa sf o l l o w s 1 t h em e c h a n i s m so ft h ef a l s ea l a r mo ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ta r ea n a l y z e ds y s t e m a t i c a l l ya n dd e e p l y ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h ef a c t o r st h a tc a u s e dt h ef a l s ea l a r mo fg e n e r a lm e c h a t r o n i cs y s t e m sb i t ，t h ef a c t o r st h a tc a u s e dt h ef a l s ea l a r mo f t h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ta r es u m m a r i z e db yt h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n de x p e r i m e n t a la n a l y s i s t h e yi n c l u d e ：e n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，t h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mi t s e l f , i m p r o p e rb i td e s i g n ，t h ef a c t i t i o u so ro t h e ru n k n o w nf a c t o r s ，t h ee n v i r o n m e n t a ls t r e s si st h em a i nf a c t o rt h a tc a u s e dt h eb i tf a l s ea l a r mo ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e m ( 2 ) a i m i n ga tt h ef a l s ea l a r mt h a tc a u s e db ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，t h er o l eo ft h ef a l s ea l a r mi sd e s c r i b e db yt h eq u a l i t a t i v et h e o r e t i c a la n a l y s i s t h ea n a l y s i so f t h ef a l s ea l a r mm e c h a n i s m so f t h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ti sm a d e i te s t a b l i s h e st h et h e o r e t i c a lb a s ef o rt h eo v e r a l lf a l s ea l a r mr e d u c i n gb l u e p r i n t ，a n dm a k e sp r e p a r a t i o nf o r t h ef o l l o w i n gr e s e a r c h ，2 a no v e r a l lf a l s ea l a r mr e d u c i n gb l u e p r i n to f t h eh e l i c o p t e rh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ti sp r e s e n t e d ( 1 ) b a s e do nt h et h e o r e t i c a la n a l y s i s ，a no v e r a l lf a l s ea l a r mr e d u c i n gp l a ni sp r e s e n t e d ，a i m i n ga tt h ef a c t o r st h a tc a u s e dt h ef a l s ea l a r mo ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i t ，t h es o l u t i o np l a na n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o da r ep r o p o s e dr e s p e c t i v e l y 嚣l 珏撰国防科学技术大学硪究生嫩学伎谂文( 2 ) a c c o r d i n gt ot h eo v e r a l lf a l s ea l a r mr e d u c i n gb l u e p r i n t ，a l li m p r o v e m e n ti sp r e s e n t e d i ti n c l u d e s ：t e s t a b i l i t yi m p r o v e m e n t ，d i a g n o s em e t h o di m p r o v e m e n ta n ds y s t e mf e a s i b i l i t yd e s i g n ，3 ，t h ef a l s ea l a r mr e d u c i n gm e t h o dw h i c hb a s e do ns v m - h m mi sp r e s e n t e d a i m i n ga tt h ef a l s ea l a r mt h a tc a u s e db ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，t h ee n v i r o n m e n t a ls e n s o ri sp u ti n t ot h eb i tf i r s t l yt oc o l l e c tt h er e a lt i m ee n v i r o n m e n t a ls t r e s si n f o r m a t i o ns u c ha st e m p e r a t u r ea n dv i b r a t i o n n er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ef a l s ea l a r ma n dt h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r si sf o u n d e db yu s i n gs u p p o r tv e c t o rm a c h i n ew h i c hh a sg o o dg e n e r a l i z a t i o na n dm i g h t yc l a s s i f i c a t i o na b i l i t yt or e c o g n i z et h ef a l s ea l a r m a f t e rt h ef i r s t l e v e lf a l s ea l a r mr e d u c t i o n h i d d e nm a r k o vm o d e li si n t r o d u c e dt od e s c r i b et h er u l eo ft h ef a l s ea l a r mt h a to c c u r sd u r i n gt h es y s t e mw o r k i n gc o u r s e 。c o m b i n i n gw i t ht h ed e c i s i o no fs v ma n dt h eh i s t o r i c a ld a t a ，t h es h o r t a g e so fs v ma r er e p a i r e db yu s i n gt h eh i s t o r i c a li n f o r m a n t i o n ，a n dt h ef a l s ea l a r mr e c o g n i t i o na c c u r a c yi se n h a n c e d ；t h er e s u l to fs i m u l a t e de x p e r i m e n ts h o w s 斑a tt h ef a l s ea l a r mr e d u c i n gt e c h n o l o g yb a s e do ns v m - h m mh a sb o t ht h ea d v a n t a g e so fs m a l ls a m p l el e a r n i n gi ns v ma n dt h ea b i l i t yo fc o p i n gw i t hd y n a m i cs e q u e n t i a ls i g n a li nh m m ，a n di tc a ne f f e c t i v e l ys e t t l et h ep r o b l e mo f t h ef a l s ea l a r mt h a tc a u s e db yt h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r s 4 轴ea p p l i c a t i o na n dv a l i d a t i o no ft h ef a l s ea l a r mr e d u c i n gt e c h n o l o g yo ft h eh e l i c o p t e rh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ti si m p l e m e n t e d 。秘搀h e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i tw h i c hc o n t a i n st h ei n t e l l i g e n tf a l s ea l a r mr e d u c i n gt e c h n o l o g yi sd e s i g n e da n da p p l i e d ，a n dt h ee n v i r o l l m e n t a lt e s ti si m p l e m e n t e dt ov a l i d a t et h ee f f e c t a c c o r d i n gt ot h et e s tr e s u l t ，i th a sb e e np r o v e dt ob es u c c e s s f u lt or e c o g n i z et h ef a l s ea l a r mo ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ta n dt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fb i t 。i ti se f f e c t i v ea n df e a s i b l ei nt h ea c t u a la p p l i c a t i o n 。糯ea b o v ec o n t e n ta n da c h i e v e m e n to ft h er e s e a r c hc a l le f f e c t i v e l yr e d u c et h ef a l s ea l a r mo ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i t 。i ti ss i g n i f i c a n tt op u s ht h ea p p l i c a t i o no ft h eh e a d i n ga t t i t u d es y s t e mb i ti m p r o v et h es y s t e mr e l i a b i l i t ya n dr e d u c et h eu n c e s s a r ym a i n t a n a c e k e yw o r d s ：b u i l t - i nt e s t ，f a l s ea l a r m ，s u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ，h i d d e nm a r k o vm o d e l第l v 硬独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文题目：g 童盘垫蓝囱姿查苤红b ! ! 隆廑鳌垫盛盈窟学位论文作者签名：翘日期：l 姻舜月罗日学位论文版权使用授权书本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密学位论文在解密后适用本授权书。)学位论文题目：g 童盘扭越囱姿盔歪统b ! ! 睦麈鳌技盔盟童学位论文作者签名作者指导教师签名：易2 争曰期：0 如5 年，月尸日吼m 3 年f 月尸日国防科学拄术大学研究生院学位论文第一章绪论本论文的研究工作来源于“机电产品b i t 设计技术”和“直升机航向姿态系统的自诊断系统”两个课题。论文针对直升机航姿系统b i t 虚警率高的问题，在航姿系统b i t虚繁机理分析的基础上，提出了降虚警总体方案，重点研究了基于s v m h m m 的降虚警技术，降低了直升机航姿系统b i t 虚警。1 1 课题研究背景与意义机内测试( b u i l t ，i nt e s t ，b i t ) 是系统或设备自身为故障检测、隔离或诊断提供的自动测试能力。它是一种能显著改善机电系统测试性与诊断能力的重要技术手段，在航空、航天等设备可靠性与维修性设计中日益受到重视1 4 j 。虚警是指机内测试、自诊断系统或其它监控电路指示有故障而实际上不存在故障的情况。虚警不仅会造成操作者的误操作，影响任务的完成。更会导致误拆或不必要的维修，造成可用性的降低和全寿命周期费用的提高。虚警率较高始终是困扰b i t 技术研究和应用的主要问题之。首先，虚警会造成操作者的误操作，尤其在执行任务时，虚警轻则影响操作人员的心理状态，重则影响任务的完成甚至造成不可挽回的损失。其次，虚警会导致误拆或不必要的维修，造成可用性的降低和全寿命周期费用的提高。再次，更为严重的是虚謦会导致使用及维修人员对b i t逐步丧失信心，直接影响b i t 的应用与推广( 4 】。因此，亟需开展降低b i t 虚警技术的研究。降虚警技术的研究与应用有着十分重要的意义。可以提高作战人员对武器系统的信心，使操作人员更加实时准确的掌握系统现状，最快做出最优决策，增强武器装备作战能力，提高任务完成率：可以提高系统的诊断和维修能力。降低维修决策中的错误、减少误拆和不必要的维修，增加系统各单元使用寿命，降低维修成本；将使装备真正做到“视情维修”，扩大b i t 的应用范围，尤其是将b i t 应用到处于严= 酷工作环境下的设各和一些维修困难的系统，可以实现多种系统的自主维修和远程维修。开展直升机航姿系统b i t 的降虚警技术研究更是非常必要的。与其它b i t 系统相比较，直升机航姿系统b i t 有自己的特殊性。直升机的结构特点和飞行特点决定了航向姿念系统b i t 的工作环境严酷、工作条件恶劣。出使用部队和生产方组织进行的直升机航姿系统飞行测试表明：由于振动和温度等环境因素的影响，航姿系统测试出现了一定的“误报”和“错报”。总结分析直升机设计单位和项目组的试验数据，发现由于先天的设计因素和后天的振动、温度等环境因素的影响，航姿系统b i t 的虚警问题比较严重。对诊断工作造成了较大的影响。如果不能有效解决此问题，直升机航姿系统b i t 就无法有珍断工作造成了较大的影响。如果不能有效解决此问题，直升机航姿系统b i t 就无法有第】页国防科学技术大擘研究生院学位论文效麴王作。综土掰述，磷究豢舞孛凡虢姿系统b i t 降虚警技术，对提离航姿系统b i t 结巢哥信骰提高航姿系统灞试与维修能力其有莛要的意义。1 2b i t 降虚警技术研究概述l 。2 虚警的概念关于b i t 虚警的定义国内外维修、测试领域专家意见不一。国家军用标准装备测试性大纲g j b 2 5 4 7 - - 9 5 绘出的虚警的定义为：b i t 或其它监控电路攒示真故障丽实际上不存在故障的壤况t 1 , 4 , 5 l 。国家攀思柢臻g j b 3 3 8 5 - - 9 8 测试与诊凝零港中的虚警定义为：规肉测试( b i t )或其它检测电路撵示骞鼓障嚣实际上不存在故障懿现象 i , 4 , 5 t 。美罄军蠲稼壤m i l s t d 2 1 6 5 定义为：b i t 或者箕它榆溺模块指示被测单元有故障，丽实际上该单元不存在敌障的情况l ，t 奠。美国军用标礁m i l s t d 1 0 3 9 c 的定义仅限于b i t 指示的情况。不包括其它检测模块在内。上述关于虚警的定义基本上是一致的，指出的要点有两个：其一，虚警是假的故障指示，指示有故障的地方或产品实际上不存在故障；其二，纛警是b i t 或其它检测电路给出假故障指示，操作者或维修人员假擐的故障不计入b i t 藏警之妇。通过对定义的进步分板，可憋b i t 纛警磐戈嚣大类：捡溅对象a 窍故障，b i t揍示检测对象8 鸯故瘴，即掰逶“镄报”，美军拣为! 类盛警；检测对象冤截障，b i t掇警，郯繇谣抟“假报”，这在美军牵称为l i 类寝警。1 2 2j 盘警的严重性及对维修的影响国终的经验袭骧，薮设计弱数蜷诊凝系统在拐期懿镬用中虚餐率往往都魄较熹，经过黠现场维修捻测数据的收集与分辨，采取了激进措施蜃，硝洚到可用豹东平。美器罗姆航空发袋中心t 9 8 t 年发表的报告中，稚锯两类航空电子系统( 每个系统收集3 0 檠飞辊的使褥情况) 一年的现场数据分析表明，飞机中b i t 故障指示有2 2 5 0 为i j 类虚警，剩下的还有近1 ，3 为i 类虚警，也就是说b i t 敌障指示中检测与隔离正确的只占3 5 5 2 ，美国空军试验与评价中心曾发现他们有一个系统的康警率达到8 5 ，比较普遍的情况是飞行中b i t 指示故障的3 0 地面不熊复现( c a n n o t d u p l i c a t e d ，c n d ) ，b i t 指示的故障单元的2 0 , - - 3 0 在维修枣闻检套是无救障的，即重测台楼( r e t e s to k r t o k ) 吼b i t 虚警率太亵聪，会从多方嚣影响系统黪使髑效能，如：第2 页国防科学技术大学硪究生院学位论文蛉雌加闽歇念及葵转移壤率。智能b i t 系统的总体结构示意图如图1 1 所示，该项目的主要内容包括：时间应力测量装置( t i m 。s 扛e s sm e a s 斟e 嫩e n td e v i c e ，t s m d ) 、系统级数障楣关器、耱态监测器、k 最近邻算法、b p 神经两络技术。被测照元8 i 数据卜州ll 敝晖硌龋卜辩秘志义件；硬忤纾萼、牵车 时趣、感力、b i t 辕如图l 。l 智能b i 他故障诊断系统( ) 时闼应力测量装置( t s m d ) 静发震f 4 ，o 1 + 蜢1 3 ，1 6 2 鹫t s m d美国罗姆航空发展中心在1 9 8 6 年与 o 魏e y w e l l 公司签订了一个时闰应力测量装霾的合潜。该下s m d 主要萄豹燕甭予记荥记载设备所经历和承受的各种环境应力与电应力的实践历程。诸如飞行商度、设备温度、设备所处环境湿度、振动、冲遣、馒蚀以及艇载电源电压慵爨秘波动等等，它不餐记隶环境瘟力数嚣，而且还记录其对应的系统时铘时间和测璧部位等信息，控制嚣可以控制采样速率和存储策略。一旦发生某种故障，记录在t s m d 中 # 易失存健器景款各秘孵闽环境应力裁霹以通过翔户接口调出束与b l t 数据进行综合分析，从丽决定b i t 故障报警信号表达韵是真实的故障还是在繇劣环境应力条件下的间敞故障。t s m d 是b i t 智能故障诊甑数撼获取魄有力僳障。侵加蚀遮溢澄佟虞电度度感。传源传传感耄感感器蠖器器器丁弋。t丁l偿号a d 转换器lti 系统时钟h 控制器囝用广接u0t菲易失存储器图 2 时闻应力溺羹装置结构示意瀚该项目所取得的一个突破就是当数据不能蟊蠡存为每个传感爨竣如的全部电子“繁状图”对，寻找到了数搂匿缩翡台邋方法。其解决方法是，将参数标记上了超过阕值甜的第4 页国防科学技术大学研究生院学位论文累计作用葑寸闯或是超崮溺值的交纯范围。其有商度周期往韵信号( 如振动) 在数字化采样之前首先通过带通滤波器，线性信号( 如温度) 存储为最优斜颟和曲线。这样，整个单元的每一个参数都被已录了下来，可以分板在正掌的螬况下的累积应力髂用。该t s m d穗经应用在a 7 稀a o 飞梳上，实践验证下s m d 模整敬平等了成功。改进敝的t s m d 已应用在b 1 b 的攻击性雷达系统作战平台上。微t s m n 攒件t s m d 装嬖的体积大( 6 3 5 4 英寸) 、重霪沉( 3 磅) 。灌溉虽然冒良供系统工作3 0 天，僵蓬羹达到2 0 磅。这些都制约了t s m d 装置的应用。1 9 8 7 年，罗姆航空发展中心委托h o n e y w e l l 公司和w e s t i n 浊o u s e 公司，开发微t s m d 插传。该项目于1 9 9 2年结束，最终开发文鸵微t s m d 捶撵尺寸只有2 l 9 2 荚寸，燕量，j 、子i 盎霹。这种混合型播件将温度、振动、冲击和电艇登控这塑模型甜装在只有2 平方英寸大小的插件内。提升了微t s m d 参数的测量和记录能力。它能够在板上运用快速傅利时变换计算掇动的功率落，并自g 够撼提电压的蜒时变化。这个撼件霹方便的捶装予现场霹替换单元的电路卡上。微t s m d 的开发成功，使得该装踅可以方便的植入于在武器装备系统中。目前。微t s m d 得到了广泛的应用。例如，w & m e 卜r o b i n s 空军后勤中心犍微t s m d 撞入f 5 战斗枧射频放大器黔a l q 1 3 5 凝场霹替换擎元中；美莓海军将其斑用于s l q 3 2 ( s l i e k 3 2 )髓静e w 系统中。b i t 和t s m d 的集成出于t s m d 侧羹予巧境疲力数据麴测量、采集、存储移鼗障关联分析，1 搿较少考虑该方法的实际应用，因诧罗褥航空发展中心集成了上述两方面的技术( 智能b i t 和t s m d ) 以提高对虚警的检测和决策。其努力的结果是开发一套演示和评估其集成憾况的测试平台。罗姆艘空发嶷中心必智能b l 研s m d 提供了实验测试平台，以评侩霜然计两顼技术的独立祷毪和集成特性。测试平台的实验结果证明了其自身的熏性和增长潜力。当保留s m a r t b i t 和t s m d各自独立的功能时，测试平台考虑到s m a 娃b i t 与t s m d 的磅究与集成。宅惑用毅躲我场数据，虽所有的磊并究工爨考虑到软 牛的调整，不是作为其夕 都资源而是驻留在测试平台。这麴环境应力数据包括：仿真获褥的数据、从实际传感器获得的数据和两者实验联合而来的数据。测试平台考虑到了所有外场m l 己一s 下d 1 5 5 3 b 航空宅予l 袋u 实际琢登系统的能力。这体现了对成千上百的这种l r u 的符合实际的仿真的柔性。维修处理器时间成力测量装置( m p 厂r s m d )在微t s m d 开发成功躲基础上，必网对满黑耨系统嚣器有系统的保障性需要，1 9 9 2第5 贾国防科学技术大学研究生院学位论文年w e s t i n 鲕o u s e 公蠲又开发了m p t s m d 装置，并将其融入几种武器平台的开发。m p t s m d 的两个主要功包搀：予系统故障测试秘环境应力数据测量。巍子系统出现故障对，m p t s 联d 哥以警动记蒙发生辩阂、器l 罩故障信号帮系统模型。这些数据被用予对系统的环境仿真和趋势分析。实践证鞠，m p 厂r s m d 农机载设备上的应用，便予系统的诊断能力提高了5 0 。荚国空军r o m e 实验室应用先进的保障技术，融会m p t s m d 开发燃了故嫜记录器，馒褥系统的保障蛙2 迭到最大化。其结梅及- 豉能魏銎l 。3 掰示：，觚享磐警译倦蕞绕：鍪器凳鐾感器参数。皴徽貔中心数据霹主机动力5 i i p 幅岫简报数据存储4 趋势分柝警踩。5 传感器数据评估外郝媾感器飞彳j ：线路计算机简报2 。系统b 指番数簿翁瓣镁。洲盛和记录传感器数据3 数据存储管理图1 3 敏障记最器维槐及赡能 搡作不当逸残鹤虚警u , 2 i操作者的差错包摆错误的使用设备秘错误的搬告。铡查鬟，操作者戏察到系绕工终异第2 2 页国防科学技术大学研究生院学位论文常，维修入员有责任在地面运行b i t 检资，这就存在产生虚警的概率。如果观察者观察到的是瞬时的非故障的异常现象，维修梭查时不能复现就会导致虚警的发生。操作者开关错误也可能成为产生虚警的原搬。菜些故障指承霹缝是出于错误的开关位置赝g l 起的。大多数b i t 要求黪开荑位置透过计算枫豁测，郭果有莱个开关操作者未能完成规定操作，剐会商韵记符出现在b i t 显示器上，指出需要的开关动作。然而，飞牢冗上有蹙开关并没有被计算机漩测，这黛开关鬣位不正确时会导致虚警。通过分析，有2 的虚警熄因为汗关错误造成的。( 3 ) 管理不当造成的燎警在系统的使用及维护过程中，如果管理体嚣l 落后、管理锱凄不完善、管理条衡不明确也哥能造成连警。管理环节韵失误胃能祆两方面造成虚警：方面可能造成航姿系统的损坏，使得虢姿系统程检测巾出现虚警；另一方也可能造成人为的虚警，即航姿系统和检钡0 都是正常的，却被误认为是故障而形成虚警。( 4 ) 来知因素造成的艘警在舷姿系统的数障教告孛，仍嘉部分虚警爨因不明，这也是由寝警淹题的复杂往骈致的a 对予此类懿虚警，由于琉膏技术和认知麓力的简限，褥前还无法弄清。2 3 环境因素导致的虚警规律描述前面的虚警原因分析虽然为降虚警方案的提出打下了基础，但为了深入遴行降虚警技术的研究，本文根据虚警的物理机理、相关资料葶曩试验数援，针对环境敷素导数煞虚警，描述虑罄的搜德。幽毫睚理分橙霹黯，环境函素是造成航姿系统b i t 纛警的主要原阂，为研究环境应力对虚警的影响，需建立环境嗣素导致廉警的瓶律。本文通过环境模拟试验，根据虚警出现的概率与环境应力大小的关系，描述了该虚警发生的规律。( 1 ) 温度导致虚警的规律湿度导致感警的规德如爨2 。4 掰示：虚警出现的概率 葛)( )图2 , 4 温度导致虚警的规律曲线图闰中的横坐标代表温度的大小，纵坐标代表康警出现的檄率。幽定性分板可褥出妞第2 3 炎藿防毒毒学技术大学螃究生陵学穗论文下鬟律：在标准溢发送蠹，蠢于箕它谶素韵影确，系统鼓定韵概率出现虚警；随着温度傻逐澎接近系统瓣湿度极隈，激度因素对系统豹影响也不叛壤大，虚警出襞熬壤率不断升高；当环境应力达到系统能够承受的最大极限以后( 超出低温和赢瀑极限) ，系统已经无法丁f 常工作，这时候系统会出现磷故障，不会出现虚警。( 2 ) 振动导致虚警的规律振动导致寝警豹规律强胬2 5 新示：蹴警硪琥的 蜕率( 振动极限搬动值( g )图2 5 振动导致鹰鬻的规律蛹线图图中的横嬲标代表振动的大小，纵坐标代表虚警出现的概率。由定性分析可得出如下蕊律：在未加强幼或搬动值稂小的时候。由于其它溺素的影响，系统以一定的概率出褒虚警；缝着缀动静不繇增强，振动对系统豹影晌也不新增大，虚警出现的概率不断升高；当摄动值达到系统s 够承受敬最大极强以是，系统已经无法瑟常王终，这游娱系统会出现硬故障，不会出现虚警。2 4 本章小结本章首先总结了一般机电系统b i t 在设计阶段、生产阶段、运行阶段和维修阶段产生虚警的原因，然稀针对本文的研究对象航姿系统，分析了其b i t 产生虚警的原因。透过分析丽知，航姿系统b i t 产垒虚警的原阂主簧有以下几点：环境因素诱发的虚餐、烧姿系统囊赛遗残静虚警、b i t 设计不鬻造戏豹建警、入费残其它未知因素造成靛虚警。其中，环境因素是导致航姿系统b i t 虚警的主要原因。本章还针对由环境因素导致的虚警，通过总结分析环境模拟试验数据，描述了康警与环境应力的关系及虚警的发生规律。国防科学技术大学研究生院学位论文第三章直升机航姿系统b i t 降虚警总体设计幽虚警的机理分析可知，造成航姿系统鹰警的原因主要包攒：环境因素、舷姿系统自身原因、b i t 设计不当、人为或其它来知因素。本章针对航姿系统b i t 虚警的产生原因，设计了较完整的降虚警技术总体方案，并通过b i t 的设计和后续阵虚警投术的研究，实现了该方案。3 1 降虚警总体方案在寝饕秘蘧分辨静基穑上，铮麓上述产雯虚警静漂函，本文设诗豹壹升祝靛姿系统b i t 蹲虚繁总体方案如图3 ，l 掰示。人为闻紊造成的虚登正确维护；减少不必窭嚣装减少谨搬作：宠蒋管理条侧；扭装环境成力溅璧装置智能陴虚警技术环境鞠囊遗成的康警航姿系统本巍造成靛虚警纛警解决方案静态整流器电路靓莪他嫒i t ：j 糍用可靠性高的元器件和组件b i t 设计l i 迸造成的虚警选择台埔的机内测试麦税技术4裔理的编排铡试；搬据重簧性、危害廑确定椭试容差延迟判挑，两次表决式诊断抗干扰设计豳3 。i 矗手 鞔靛姿系统b i t 黪虚罄慧体方案( 1 ) 环境因素造成的虚警幽环境因素造成的虚警，可通过加装环境应力测量装置，测缀系统在工作时所受环境应力的大小，通过评估该环境应力对b i t 测试与诊断的影响，米决策诊断报警是否为瞧警。交予环境因素与诊断韵关系摄复杂，嚣诧需要采用智能的降虚警技术来建立环境毅素与寝警憝关联关系，以戆够准确黪识裂交环凌因素造残懿虚警。对这耱譬熊懿辫寝警技术，雀下章中将进行重点研究。( 2 ) 航姿系统自身造成的虚警由航姿系统自身造成的虚警，可对地平仪静态交流器电路进行规范化设计，防止由第2 5 爱国爨科学技术大学疆突生院学位论文电路设计不当掰带来静诊断错误。筠矫，在设计和改装酌道程中，尽爨选爝可靠性高的元嚣l 拳郛缀 牛，提嵩系绕整体溪奏挂，羚可以减少盘擎令嚣 孛或帮 孛螅失效j l l 带来蠡奄虚餐。( 3 ) b i t 设计不当造成的虚警在设计b i t 的过程中，应考虑采取抗干扰的设计，将外界的影响降到最低。设计中应选舞合适的b i t 实现技术，含理酌编挤测试。并根据f m e a 分析的结果( 测试的重要性靼恁害度) 确定测试蜜差。另终，豢飙b i t 兹诊颧方式溪取延迟判决粒嚣次表决式的诊断，既当测试结果为不正常时延迟一定时间才报警，并且只商当连续的两次测试不通过时才报警，这样的诊断方法可以在一定程度上解决虚警的问题。( 4 ) 人为藏其它因索造成的虚警为降低宙入为或其它因素造成的虚警，须对航姿系统采雳芷确的维护方式，减少不必要的拆装，爨止褒攥装过程巾对簸姿系统遗戏黪入梵摸螺。对予壹势枕黪操佟者秘维修保障人员，要尽量减少误操作，尤其要注意对快速挟正机构的操作，防止操住失误造成的破坏。另外，从管理与人的角度入乎，要采取科学的管理方式，究善管理条例，加强监督机制，僳证航姿系统全寿命中的备个环节的严格、准确和有效。3 2以降虚警为露标鳇靛姿系统设计改进按照降虚警总体方案，对航姿系统进行了系统馥进，改进措施包括；b i t 硬件改进、诊瑟方法改进秽可搽俸瞧馥迸。3 i 1b i t 竣件改送在系统设计时，考虑副降寝警葵求，按照所爨出的降虚警总体方案进行了b i t 硬件敬进。( 1 ) 航姿系统及b i t 的一体化设计由于航姿系统内部空间极为紧凑，电路板的尺寸限弗4 在7 0 x 8 0 m m 范围内，并考虑到航姿系统的电路板上元件的散热问题，b i t 在硬件选犁上选用尺寸小、高密度、发热羹，j 、韵元徉，在电路设计上力求简清。考虑到b i t 电路板的面积、散热和测试需求，在分援黢囱姿态系统霹b i t 豹体积、蘩量、软磺 睾资源等约束瓣基懿上，经投衡伉讫，进行了航姿系统及其b i t 硬传的一体化设计。( 2 ) 环境传感器的设计为降低b i t 虚警，在航姿系统中设计了温度传感器和振动传感器等环境应力测试模块，可实时；l i | 萤航姿系统正作环境。掇动传感器采用a d x l 2 1 0 ，京是一嵇鬣残本、低麓耗、凌煞宠善静域辘热速度传第2 6 磺蹋防科学技术大学研究生院学位论文感器，其测墩范围为1 0 9 ，可直接输出数字信号，其工作温度范围为一4 0 + 8 5 ，宠垒髫良满蹩誊爵梳靛姿系统b i t 懿工佟温魔。温度传感器采用a d u c 8 1 2 的内置温度传感器，该湿度传感器输出电压正比于热力学温度，通过换算可直接给出片上温度。3 1 ，2 诊薮方法改逡根据系统的测试性要求，经过多次试验秘反复比较，设计了含理鲍测试容蓑，共在常规b i t 闽值渗断滋的基础上，进行了简单的降虚警处理，降低了由测试不当带来的虚罄t 袭举片极熬诊叛程痔审，鸯鬟入延爵潮决 季羹援次表决判凌，胃辩分降低出短辩瞬态敬障带来的虚警。从航姿系统的使用情况来看，很多的虚警都是短时的一次报警，采用延时判决和两次表决等简单的降虚警方法w 部分的消除此类虑警。僮为从报本上解决环境因素导致的虐警问题，还黎进一步进行终虚警技术磷寇。3 1 - 3w 操作性改进无论是寇航姿系统的改进还是在b i t 的设计过程中，都考虑到了系统的可操作性。恻翅，采震数妈警遴搀敖瓣撂示妇瑟3 2 瑟瑟，霹戳提承爰户遴季亍相荚搡终，炎撬交甄直观、方便。图3 2 航姿系统b i t 的故