ACARS機(jī)載系統(tǒng)及其故障診斷與健康管理方法與流程

本發(fā)明涉及航空電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及ACARS機(jī)載系統(tǒng)及其故障診斷與健康管理方法。
背景技術(shù)：
：飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)(AircraftCommunicationsAddressingandReportingSystem，簡稱ACARS)是一種在飛機(jī)和地面站之間通過無線電或衛(wèi)星傳輸短消息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于空中交通服務(wù)和航空公司運(yùn)行控制，作為飛機(jī)運(yùn)行控制與服務(wù)、飛機(jī)/發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、地面服務(wù)等重要通信聯(lián)系和信息傳遞的手段，是當(dāng)下民用飛機(jī)通信領(lǐng)域使用最多、最廣泛的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。ACARS系統(tǒng)對航空飛行安全十分重要，當(dāng)前的ACARS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)與地面之間的實(shí)時(shí)信息傳輸，但不能對ACARS機(jī)載系統(tǒng)本身進(jìn)行健康狀況的監(jiān)控和故障診斷，導(dǎo)致現(xiàn)有的ACARS系統(tǒng)存在安全性、可靠性較差的問題，直接威脅飛行安全。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ACARS機(jī)載系統(tǒng)及其故障診斷與健康管理方法，既能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面之間的實(shí)時(shí)信息傳輸，又能對ACARS機(jī)載系統(tǒng)本身進(jìn)行健康狀況的監(jiān)控和故障診斷，提高ACARS系統(tǒng)的安全性和可靠性，進(jìn)而保障飛行安全。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：ACARS機(jī)載系統(tǒng)，包括通信單元、通信管理單元、綜合模塊化航空電子設(shè)備和控制/顯示單元，其中，所述通信單元與通信管理單元電連接，用于通信管理單元與地面控制中心的數(shù)據(jù)交換；所述通信管理單元與綜合模塊化航空電子設(shè)備電連接，用于接收綜合模塊化航空電子設(shè)備的指令，控制通信單元與綜合模塊化航空電子設(shè)備之間的通信；所述綜合模塊化航空電子設(shè)備外接機(jī)載航電系統(tǒng)，用于獲取機(jī)載航電系統(tǒng)傳送的飛機(jī)飛行相關(guān)信息和地面控制中心發(fā)送的ACARS機(jī)載系統(tǒng)各單元運(yùn)行狀態(tài)信息，并對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷,具體包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、健康評估與故障診斷模塊和存儲模塊；所述控制/顯示單元與綜合模塊化航空電子設(shè)備電連接，用于向綜合模塊化航空電子設(shè)備發(fā)出操作指令和顯示綜合模塊化航空電子設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)。特別地，所述通信管理單元與綜合模塊化航空電子設(shè)備之間通過AFDX數(shù)據(jù)總線連接。特別地，所述通信單元與通信管理單元之間通過ARINC429數(shù)據(jù)總線連接。特別地，所述通信單元包括衛(wèi)星通信單元、高頻通信單元、甚高頻通信單元。特別地，所述控制/顯示單元采用觸摸屏。對ACARS機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與健康管理的方法，包括以下步驟：S1、通信單元周期性的發(fā)送通信單元自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息至少包括通信單元各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息；S2、通信管理單元將獲取的通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息及通信管理單元自身的運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送至綜合模塊化航空電子設(shè)備，所述通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息至少包括通信管理單元各模塊的溫度、電流、電壓、內(nèi)存使用率信息以及各設(shè)備的工作模式、鏈路狀態(tài)、故障參數(shù)信息；S3、綜合模塊化航空電子設(shè)備對通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行分析，判斷ACARS機(jī)載系統(tǒng)健康狀況，并對ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障情況進(jìn)行診斷。特別地，所述步驟S3包括：S31、數(shù)據(jù)采集模塊獲取通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息；S32、數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)采集模塊獲取的通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和特征提取，獲得特征數(shù)據(jù)；S33、狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并設(shè)定各設(shè)備以及單元模塊的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的閾值范圍和數(shù)學(xué)關(guān)系；S34、健康評估與故障診斷模塊根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊狀態(tài)信息，評估ACARS機(jī)載系統(tǒng)的健康狀況，并在ACARS機(jī)載系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，判斷故障原因及故障的嚴(yán)重程度。特別地，所述對ACARS機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與健康管理的方法還包括步驟S4：S4、控制/顯示單元顯示ACARS機(jī)載系統(tǒng)健康狀況及故障診斷情況。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本發(fā)明所述ACARS機(jī)載系統(tǒng)及其故障診斷與健康管理方法，機(jī)載系統(tǒng)與地面之間通過通信單元進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面之間的實(shí)時(shí)信息傳輸，同時(shí)，機(jī)載系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、健康評估與故障診斷模塊，能夠?qū)CARS機(jī)載系統(tǒng)本身進(jìn)行健康狀況的監(jiān)控和故障診斷，從而進(jìn)一步提高了ACARS系統(tǒng)的安全性和可靠性，保障飛行安全。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的對ACARS機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與健康管理的方法的流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的綜合模塊化航空電子設(shè)備對通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行分析、判斷的流程示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹框圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。實(shí)施例1如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。ACARS系統(tǒng)包括機(jī)載系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和通信基站。通信基站實(shí)現(xiàn)機(jī)載系統(tǒng)與地面控制中心之間的通信。機(jī)載系統(tǒng)設(shè)置于飛機(jī)上，包括通信單元、通信管理單元、綜合模塊化航空電子設(shè)備和控制/顯示單元。ACARS機(jī)載系統(tǒng)與地面控制中心之間的通信通過甚高頻、衛(wèi)星、高頻三個(gè)空地通信子網(wǎng)中的某一個(gè)實(shí)現(xiàn)。甚高頻通信是最為廉價(jià)的一種通訊方式，但由于其直線傳輸?shù)木窒扌詿o法跨海洋傳播；衛(wèi)星通信是通過INMARSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)(可以覆蓋出基地外的全球)進(jìn)行傳播，相當(dāng)昂貴；高頻網(wǎng)絡(luò)的建立是為了覆蓋衛(wèi)星通信的死角。相應(yīng)地，所述通信基站包括衛(wèi)星、高頻電臺和甚高頻電臺。相應(yīng)地，所述通信單元包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信單元、高頻通信單元和甚高頻通信單元。通信單元與通信管理單元通過ARINC429數(shù)據(jù)總線通信，同時(shí)與地面控制中心無線通信，航空公司根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)與地面控制中心之間傳送信息的具體內(nèi)容判斷采用哪個(gè)通信子網(wǎng)進(jìn)行信息的傳遞，并生成一張傳送信息與通信子網(wǎng)的對應(yīng)表內(nèi)置于綜合模塊化航空電子設(shè)備，綜合模塊化航空電子設(shè)備根據(jù)對應(yīng)表選擇最佳子網(wǎng)，向通信管理單元發(fā)出控制指令，通信管理單元選擇對應(yīng)的通信單元和通信基站實(shí)現(xiàn)ACARS機(jī)載系統(tǒng)與地面控制中心之間的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，通信單元周期性的發(fā)送通信單元自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息至少包括通信單元各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息等。通信管理單元與綜合模塊化電子設(shè)備通過AFDX數(shù)據(jù)總線通信，接收綜合模塊化航空電子設(shè)備的指令，控制通信單元與綜合模塊化航空電子設(shè)備之間的通信。同時(shí)，衛(wèi)星通信單元、高頻通信單元和甚高頻通信單元的運(yùn)行狀態(tài)信息周期性的通過ARINC429數(shù)據(jù)總線發(fā)送至通信管理單元，通信管理單元將自身的運(yùn)行狀態(tài)信息及通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息通過AFDX數(shù)據(jù)總線發(fā)送至綜合模塊化航空電子設(shè)備，所述通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息包括通信管理單元各模塊的溫度、電流、電壓、內(nèi)存使用率信息以及各設(shè)備的工作模式、鏈路狀態(tài)、故障參數(shù)信息。綜合模塊化航空電子設(shè)備連接控制/顯示單元并外接機(jī)載航電系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、健康評估與故障診斷模塊和存儲模塊。所述數(shù)據(jù)采集模塊獲取機(jī)載航電系統(tǒng)傳送的飛行數(shù)據(jù)，所述飛行數(shù)據(jù)具體包括飛機(jī)在各個(gè)飛行階段航空器、引擎等各部件的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，飛行線路、燃油量等數(shù)據(jù)，并將飛行數(shù)據(jù)發(fā)送至通信管理單元，經(jīng)通信管理單元和通信單元發(fā)送至地面控制中心。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊經(jīng)通信單元和通信管理單元接收地面控制中心發(fā)送的相關(guān)信息。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊獲取通信單元及通信管理單元各設(shè)備及單元模塊的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行預(yù)處理后分類存儲至存儲模塊。數(shù)據(jù)處理模塊從存儲模塊導(dǎo)入預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和特征提取，獲得符合健康評估與故障診斷處理所需的數(shù)據(jù)特征存儲至存儲模塊。狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并設(shè)定各設(shè)備以及單元模塊的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的閾值范圍和數(shù)學(xué)關(guān)系。健康評估與故障診斷模塊從存儲模塊提取通信單元及通信管理單元各設(shè)備及模塊工作狀態(tài)，與監(jiān)控模塊設(shè)定的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的閾值范圍相比較，評估機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備及模塊的性能狀況，當(dāng)評估的結(jié)果為機(jī)載系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，采用基于規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，定位機(jī)載系統(tǒng)的故障并分析故障發(fā)生的原因以及故障的嚴(yán)重程度，并將分析的結(jié)果發(fā)送至通信管理單元和控制/顯示單元。綜合模塊化航空電子設(shè)備接收的所有數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果都可以在控制/顯示單元進(jìn)行顯示。同時(shí)，控制/顯示單元還可以向綜合模塊化航空電子設(shè)備發(fā)出控制指令，如機(jī)組人員想獲得氣象信息，則通過控制/顯示單元發(fā)出獲取氣象信息指令，該指令依次經(jīng)綜合模塊化航空電子設(shè)備、通信管理單元、通信單元和通信基站發(fā)送至地面控制中心，地面控制中心接收指令后做出響應(yīng)，將氣象信息依次經(jīng)、通信單元、通信管理單元發(fā)送至綜合模塊化航空電子設(shè)備，并在控制/顯示單元進(jìn)行顯示。所述控制/顯示單元采用觸摸屏，也可由采用其他上位機(jī)。由于綜合模塊化航空電子設(shè)備與地面控制中心處理的數(shù)據(jù)格式不同，兩者之間的數(shù)據(jù)交換通過通信單元完成。實(shí)施例2如圖2、圖3所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的對ACARS機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與健康管理的方法的流程圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的綜合模塊化航空電子設(shè)備對通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行分析、判斷的流程示意圖。本實(shí)施例公開了對實(shí)施例1所述的ACARS機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)測與健康管理的方法，包括以下步驟：S1、通信單元周期性的發(fā)送通信單元自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息至少包括通信單元各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息。ACARS機(jī)載系統(tǒng)的通信單元包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信單元、高頻通信單元和甚高頻通信單元。所述甚高頻通信單元具體為VHF電臺，VHF電臺是民機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的重要組成，主要實(shí)現(xiàn)低空視距無線通信功能。其頻率范圍為117.975MHz～137MHz(實(shí)際指配的頻率范圍為118MHz～136.975MHz)，信道間隔為25kHz。其中中國地區(qū)(含香港、澳門)使用的VHF數(shù)據(jù)通信基頻頻率為131.450MHz，除基頻外還有127.275MHz、133.025MHz和126.475MHz作為備用工作頻點(diǎn)。VHF機(jī)載設(shè)備工作模式為語音模式和數(shù)據(jù)模式。數(shù)據(jù)傳輸速率為2.4kb/s,信道接入方式采用CSMA方式。VHF電臺包括以下模塊：電源模塊：為VHF電臺內(nèi)其他模塊提供所需的電源；接收機(jī)單元：通過2次濾波、混頻將來自天線的射頻信號下變頻到中頻；發(fā)射機(jī)單元：將中頻信號經(jīng)混頻發(fā)射出去；中頻數(shù)字信號處理模塊：中頻數(shù)字信號處理單元是VHF電臺的核心部件，包括收發(fā)中頻信號處理及收發(fā)狀態(tài)處理；頻率合成器：采用DDS技術(shù)，在中頻數(shù)字信號處理模塊的控制下，產(chǎn)生收發(fā)接收機(jī)所需的頻率信號；I/O處理模塊：完成調(diào)諧，數(shù)據(jù)收發(fā)，語音處理等功能；收發(fā)開關(guān)：完成收發(fā)切換以及接收機(jī)保護(hù)等功能。VHF電臺周期性的發(fā)送自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息包括上述VHF電臺各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息，VHF電臺語音/數(shù)據(jù)狀態(tài)、750/716模式、VHF電臺工作狀態(tài)(S1\S2\S3\S4\S5\S6\S7)、CMU與VHF電臺接口協(xié)議(ModeA、Mode2)、VHF設(shè)備安裝位置(左、中、右)、傳輸超時(shí)警告、RF信號質(zhì)量、VHF電臺運(yùn)行頻率(118MHz～136.975MHz)、VHF電臺調(diào)制格式(只支持2400bpsDSB-AM/MSK)、VHF電臺故障信息(天線/同軸電纜狀態(tài)(故障/正常)、收發(fā)機(jī)故障、8.33k調(diào)諧能力、自檢測試抑制、DFS總線選擇等)。所述高頻通信單元具體為HF電臺，HF電臺頻率范圍為2-30MHz，信道間隔為100Hz。HF機(jī)載設(shè)備工作模式為語音模式和數(shù)據(jù)模式。HF電臺包括以下模塊：電源模塊：為HF電臺內(nèi)其他模塊提供所需的電源；接收機(jī)單元：通過2次濾波、混頻將來自天線的射頻信號下變頻到中頻；發(fā)射機(jī)單元：將中頻信號經(jīng)混頻發(fā)射出去；中頻數(shù)字信號處理模塊：中頻數(shù)字信號處理單元是HF電臺的核心部件，包括收發(fā)中頻信號處理及收發(fā)狀態(tài)處理；頻率合成器：采用DDS技術(shù)，在中頻數(shù)字信號處理模塊的控制下，產(chǎn)生收發(fā)接收機(jī)所需的頻率信號；I/O處理模塊：完成調(diào)諧，數(shù)據(jù)收發(fā)，語音處理等功能；收發(fā)開關(guān)：完成收發(fā)切換以及接收機(jī)保護(hù)等功能。HF電臺周期性的發(fā)送自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息包括上述HF電臺各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息，HF電臺運(yùn)行頻率(2.0000～29.9999MHz)、語音/數(shù)據(jù)模式、HF電臺支持協(xié)議(Enveloped/ISO8208)、數(shù)據(jù)模式鍵控(SSB/USB/CW)、HF電臺互鎖狀態(tài)、HF電臺主/備狀態(tài)、通信狀態(tài)(是否存在斷續(xù)振蕩信號)、空地狀態(tài)、HF電臺故障信息(數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、收發(fā)機(jī)故障、天線耦合器故障、天線故障、奇偶校驗(yàn)狀態(tài)、HF數(shù)據(jù)鏈有效性、HF數(shù)據(jù)鏈登錄狀態(tài))。所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信單元具體為SATCOM設(shè)備，SATCOM設(shè)備工作于L波段(1525-1660.5MHZ),工作模式包括語音和數(shù)據(jù)模式。SATCOM與INMARSAT衛(wèi)星、陸上地球站(GES)和地面通信網(wǎng)構(gòu)成了INMARSAT全球航空移動衛(wèi)星系統(tǒng)。SATCOM所提供的基本服務(wù)包括：數(shù)據(jù)和語音。SATCOM從飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備中接收各種數(shù)據(jù)和語音信息，進(jìn)行編碼、調(diào)制和變頻，經(jīng)高功率放大器放大并由天線單元輻射出去，衛(wèi)星接收到此信號后再轉(zhuǎn)發(fā)給陸上地球站(GES)，信號通過地面專用網(wǎng)或公共網(wǎng)絡(luò)到達(dá)信息目的地。同時(shí)，SATCOM可接收來自地面用戶經(jīng)GES和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)和語音信息。SATCOM設(shè)備包括以下模塊：衛(wèi)星數(shù)據(jù)單元(SDU)模塊：SDU提供對整個(gè)SATCOM系統(tǒng)的控制和監(jiān)視信號，它可以提供多個(gè)通道通信能力，支持全雙工話音或數(shù)據(jù)通信。這些信道支持旅客語音/數(shù)據(jù)通信和航空公共通信、飛行員語音和數(shù)據(jù)通信，并為航空管理人員提供ATC，AOC和AAC通信鏈路。射頻單元模塊(RFU)：RFU將中頻轉(zhuǎn)換成L波段以及將接收的衛(wèi)星發(fā)射信號轉(zhuǎn)換成中頻信號。高功率放大器(HPA)：HPA提供射頻信號的線性放大，每個(gè)信道的功率可由SDU進(jìn)行控制。天線模塊:包括高增益天線(HGA)或低增益天線(LGA)，波束轉(zhuǎn)向組件(BSU)，雙工器/低噪聲放大器(DIP/LNA)。SATCOM設(shè)備周期性的發(fā)送自身運(yùn)行狀態(tài)信息至通信管理單元，所述通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息包括上述SATCOM設(shè)備各模塊的溫度、電流、電壓、天線狀態(tài)信息以及各設(shè)備的工作模式、工作頻率、工作狀態(tài)、故障參數(shù)信息，SATCOM設(shè)備天線類型(高增益/低增益)、BSU選擇、追蹤模式、ACU/BSU溫度、實(shí)際輸出功率、HPA溫度、PR功率輸入、控制總線狀態(tài)、HPA補(bǔ)償范圍(16dB～31dB)、SATCOM通信設(shè)備故障信息(內(nèi)部RAM狀態(tài)、內(nèi)部ROM狀態(tài)、內(nèi)部供電狀態(tài)、VSWR輸出狀態(tài)、HGALNA狀態(tài)等)。S2、通信管理單元將獲取的通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息及通信管理單元自身的運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送至綜合模塊化航空電子設(shè)備，所述通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息至少包括通信管理單元各模塊的溫度、電流、電壓、內(nèi)存使用率信息以及各設(shè)備的工作模式、鏈路狀態(tài)、故障參數(shù)信息。通信管理單元是民機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)無線電通信設(shè)備的控制管理和數(shù)據(jù)鏈功能處理。它與VHF電臺、HF電臺和SATCOM設(shè)備一起為飛機(jī)提供數(shù)據(jù)通信功能。所述通信管理單元包括以下模塊：數(shù)據(jù)鏈處理模塊(DLM)：通過ARINC429收發(fā)接口(不與信號處理板共用)完成與VHF、HF和SATCOM的數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理，同時(shí)通過ARINC429經(jīng)RDIU與綜合模塊化航空電子設(shè)備連接完成路由處理和ARINC619協(xié)議處理。信號處理模塊：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中、數(shù)據(jù)分發(fā)、無線電臺(VHF、HF)電臺調(diào)諧/控制、音頻管理等。電源模塊：為整機(jī)工作提供需要的各種直流電源，包括+28V、+5V、+3.3V等。通信管理單元將獲取的通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息及通信管理單元自身的運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送至綜合模塊化航空電子設(shè)備，所述通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息包括通信管理單元的服務(wù)能力(0級、0.1級、0.2級和0.3級)、通信管理單元應(yīng)用能力等級(A、B、C、D)、主/備狀態(tài)、VHF通信頻率(118MHz～136.975MHz)、信息等待狀態(tài)、通信鏈路可用性、HF/SAT鏈路狀態(tài)(有效/無效)、VHF鏈路狀態(tài)(有效/無效)、打印機(jī)狀態(tài)(故障/正常)、OOOI輸入狀態(tài)(有效/無效)、FMC輸入狀態(tài)(有效/無效)、MCDU(有效/無效)、SDU輸入狀態(tài)(有效/無效)。S3、綜合模塊化航空電子設(shè)備對通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行分析，判斷ACARS機(jī)載系統(tǒng)健康狀況，并對ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障情況進(jìn)行診斷。S31、數(shù)據(jù)采集模塊獲取通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息；VHF電臺運(yùn)行狀態(tài)信息、HF電臺運(yùn)行狀態(tài)信息、SATCOM設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息打包成數(shù)據(jù)包后，通過AFDX網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊對AFDX格式的網(wǎng)絡(luò)幀進(jìn)行解析，并對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行CRC校驗(yàn)，丟棄無效幀，將獲取的有效幀以隊(duì)列或采樣的方式傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。S32、數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)采集模塊獲取的通信單元運(yùn)行狀態(tài)信息和通信管理單元運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和特征提取，獲得各設(shè)備、模塊特征數(shù)據(jù)；所述綜合模塊化航空電子設(shè)備采用eXtremeDB數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫專門應(yīng)用于軍事以及航空、航天領(lǐng)域，其最大優(yōu)勢是能滿足DO-178B的需求。在該數(shù)據(jù)庫中建立VHF電臺、HF電臺、SATCOM通信設(shè)備、通信管理單元數(shù)據(jù)表以及各設(shè)備模塊數(shù)據(jù)表，將數(shù)據(jù)采集模塊獲取的數(shù)據(jù)按信息類別提取特征數(shù)據(jù)，并對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后存儲至對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。如對于VHF電臺電源模塊狀態(tài)數(shù)據(jù)表，將數(shù)據(jù)采集模塊獲取的電源模塊的溫度、輸入電壓、輸出電壓等特征數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后存儲至VHF電臺電源模塊數(shù)據(jù)表中，同理，其他設(shè)備和模塊，將數(shù)據(jù)采集模塊獲取的各設(shè)備/模塊的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后存儲至各自對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。通信單元以及通信管理單元上傳的各設(shè)備及模塊的運(yùn)行狀態(tài)信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊后，能更準(zhǔn)確反映出各設(shè)備及模塊的運(yùn)行特征。S33、狀態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)控ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備、模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并設(shè)定各設(shè)備、模塊的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的閾值范圍和數(shù)學(xué)關(guān)系；所述狀態(tài)監(jiān)控模塊對數(shù)據(jù)處理模塊獲得的VHF電臺、HF電臺、SATCOM通信設(shè)備、通信管理單元數(shù)據(jù)表以及各設(shè)備模塊的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并設(shè)定各設(shè)備、模塊的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的閾值范圍和數(shù)學(xué)關(guān)系。以VHF電臺電源模塊為例，VHF電臺功率正常范圍為：10w～20w，VHF電臺電源模塊有一組輸入電壓和兩組輸入電壓，輸入電壓正常范圍為18V～36V、輸出電壓1正常范圍為2.8V～3.3V、輸出電壓2正常范圍為3.6V～5V。則狀態(tài)監(jiān)控模塊設(shè)定VHF電臺電源模塊輸入電壓閾值范圍為18V～36V，輸出電壓1閾值范圍為2.8V～3.3V，輸出電壓2閾值范圍為3.6V～5V；同時(shí)還需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊獲得的VHF電臺電源模塊輸入電壓、輸出電壓、電流、功率等特征數(shù)據(jù)的數(shù)值。同理，對于VHF電臺發(fā)射模塊也采取同樣的方式，發(fā)射模塊涉及的數(shù)據(jù)特征包括：頻率范圍(118～137MHz)、調(diào)制方式(DSB-AM)、輸入功率(射頻至饋線)：20～50W、工作溫度(-20℃～+55℃)、頻率精度(5ppm)等。狀態(tài)監(jiān)控模塊設(shè)定這些參數(shù)的閥值，以及這些參數(shù)之間是否存在數(shù)學(xué)關(guān)系以及邏輯關(guān)系，如果存在，建立參數(shù)之間的關(guān)系，同時(shí)監(jiān)控這些參數(shù)的具體數(shù)值。S34、健康評估與故障診斷模塊根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊狀態(tài)信息，評估ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊的健康狀況，并在ACARS機(jī)載系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，判斷故障原因及故障的嚴(yán)重程度。健康評估與故障診斷模塊采用故障診斷專家系統(tǒng)來進(jìn)行故障診斷和判斷，根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及模塊的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，采用故障診斷專家系統(tǒng)對ACARS機(jī)載系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行評估，如果ACARS機(jī)載系統(tǒng)的健康狀況為故障，則進(jìn)一步分析故障并明確故障發(fā)生的原因及嚴(yán)重程度。如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。所述ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)包括ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障知識庫、ACARS機(jī)載系統(tǒng)推理機(jī)和ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障知識庫管理系統(tǒng)。所述ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障知識庫是ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家的核心之一，該知識庫的建立通過建立ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹獲取故障知識，再將故障知識以列表的形式表示出來。所述建立ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹就是在在ACARS機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素(包括硬件、軟件、環(huán)境以及人為因素等)進(jìn)行分析，畫出邏輯圖(即故障樹)，從而確定ACARS機(jī)載系統(tǒng)常見故障機(jī)發(fā)生的原因。如圖5所示，圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹框圖。建立ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹主要依據(jù)如下：ACARS機(jī)載系統(tǒng)維護(hù)手冊及常見故障匯編；ACARS機(jī)載系統(tǒng)VHF電臺、HF電臺、SATCOM通信設(shè)備、通信管理單元(CMU)中各個(gè)單元模式的知識；ACARS機(jī)載系統(tǒng)操作維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐總結(jié)的知識；ACARS機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠家的相關(guān)專家的意見；ACARS機(jī)載系統(tǒng)基本原理及各類電路圖分析手冊、軟件測試報(bào)告等；ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障排除履歷表和各種故障登記記錄本。所述列表包括故障事實(shí)表和規(guī)則表。根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹建立故障事實(shí)表。如下表所示為故障事實(shí)表部分內(nèi)容：規(guī)則表是專家系統(tǒng)的核心部分，是推理的基本依據(jù)。該系統(tǒng)采用一系列的if(前提條件)then(結(jié)論)的規(guī)則方法把知識表示出來，從數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)上講，可將每一條規(guī)則視作一條規(guī)則記錄，用便于數(shù)據(jù)庫存儲識別的形式來表示故障知識庫。在規(guī)則表中，索引定位為規(guī)則的編號，其余字段為規(guī)則的前提和結(jié)論。在ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)中假設(shè)前提條件不多于四個(gè)，如下表所示為四個(gè)假設(shè)前提條件表格：字段名中文字段名數(shù)據(jù)類型主鍵RULE_NO規(guī)則標(biāo)號charA_Cond1條件1charA_Cond2條件2charA_Cond3條件3charA_Cond4條件4charA_Conclu結(jié)論char根據(jù)ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障樹建立規(guī)則表，如下表所示為規(guī)則表部分內(nèi)容：RULE_NOCond1Cond2Cond3ConcluR001A001A000R002A002A000R003A003A000R004A004A000R005A005A000所述ACARS機(jī)載系統(tǒng)推理機(jī)在故障診斷專家系統(tǒng)中，將故障知識以列表的形式表示出來后，按照一定的控制策略，根據(jù)輸入的有關(guān)數(shù)據(jù)或信息，利用知識庫的知識進(jìn)行推理。推理是以知識庫中的現(xiàn)有知識為根據(jù)，是一種基于知識的推理。在ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障專斷專家系統(tǒng)中，推理過程控制方式主要有正向推理、反向推理。以ACARS機(jī)載系統(tǒng)中VHF電臺為例，建立正向及反向推理算法，正向即如果HF/VHF語音功能故障，則由故障樹所示的各模塊故障情況出現(xiàn)，依層次往下推斷；反向即從底層模塊開始，向上推斷到頂層的功能故障，從而得到最終的故障原因。所述ACARS機(jī)載系統(tǒng)知識庫管理系統(tǒng)主要包括：知識庫的添加、修改和刪除等。上述ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)基本原理為：對知識庫進(jìn)行初始創(chuàng)建，包括建立故障事實(shí)表和規(guī)則表，錄入工程經(jīng)驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)以及對知識庫進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)開始診斷工作時(shí)，將處理后的ACARS機(jī)載系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備以及模塊的特征數(shù)據(jù)輸入給推理機(jī)，推理機(jī)根據(jù)診斷過程的需要來運(yùn)行推理過程，并與知識庫中的相關(guān)知識進(jìn)行匹配，評估ACARS機(jī)載系統(tǒng)各設(shè)備以及單元模塊的健康狀況，并在ACARS機(jī)載系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，判斷故障原因及故障的嚴(yán)重程度。診斷結(jié)束后，最終將診斷的結(jié)果發(fā)送至控制/顯示單元。S35、控制/顯示單元顯示ACARS機(jī)載系統(tǒng)健康狀況及故障預(yù)測情況?？刂?顯示單元用于顯示ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷情況以及健康狀況最終分析結(jié)果。如有故障，控制/顯示單元從ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷表中提取HF電臺、HF電臺、SATCOM設(shè)備、CMU設(shè)備故障診斷情況，并在控制/顯示單元顯示故障診斷情況，包括故障類型以及故障定位。例如顯示XXX設(shè)備語音功能故障以及故障定位為中頻數(shù)據(jù)信號處理模塊故障。除了用于顯示ACARS機(jī)載系統(tǒng)監(jiān)控狀況及故障診斷情況，控制/顯示單元還提供了人機(jī)交互接口，用于對ACARS機(jī)載系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和管理。本發(fā)明的技術(shù)方案，機(jī)載系統(tǒng)與地面控制中心之間通信，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面之間的實(shí)時(shí)信息傳輸，同時(shí)，機(jī)載系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、健康評估與故障診斷模塊，能夠?qū)CARS系統(tǒng)本身進(jìn)行健康狀況的監(jiān)控和故障診斷，從而進(jìn)一步提高了ACARS系統(tǒng)的安全性和可靠性，保障飛行安全。以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3