飛機(jī)飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、飛行安全是民用航空有效運(yùn)行的保障，隨著基于飛機(jī)通信、尋址和報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）的地空數(shù)據(jù)鏈在中國民航領(lǐng)域的啟動(dòng)及完善，對于航空器安全狀態(tài)的識別和診斷，提出了“實(shí)時(shí)”這一概念的新要求，同時(shí)，也提供了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控的條件。本文對ACARS和機(jī)載飛行數(shù)據(jù)記錄設(shè)備（DFDR/QAR）在民用航空器飛行安全領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了較深的研究，構(gòu)建了飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)動(dòng)機(jī)氣路狀態(tài)、飛行控制系統(tǒng)和航跡系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的相關(guān)技術(shù)和

2、理論問題。文中的主要工作內(nèi)容及取得的成果總結(jié)如下：
　　 1、地空數(shù)據(jù)鏈所提供的實(shí)時(shí)信息量不足以支撐飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控，而快速存取記錄器（QAR）中的數(shù)據(jù)，有記錄完備和高密度的特點(diǎn)，因此，在實(shí)時(shí)監(jiān)控研究中，引入QAR，展開QAR數(shù)據(jù)快速譯碼技術(shù)的研究。分析QAR數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)可歸類的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于數(shù)據(jù)幀計(jì)數(shù)的航班劃分結(jié)構(gòu)，提出基于動(dòng)態(tài)鏈表的譯碼算法，開發(fā)了飛行數(shù)據(jù)譯碼與分析應(yīng)用系統(tǒng)（FDDAS）。譯碼過程具有較好的實(shí)時(shí)性和通用性，譯

3、碼輸出為飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控所需模型的建立提供了訓(xùn)練、檢驗(yàn)樣本集。
　　 2、ACARS報(bào)文數(shù)據(jù)是飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源。為提高ACARS報(bào)文數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用性能，以便攜式ACARS測試平臺(tái)（PATS）為硬件平臺(tái)，進(jìn)行ACARS報(bào)文譯碼算法的研究，提出直接面向ARINC-618協(xié)議的ACARS報(bào)文譯碼算法。通過Winsock網(wǎng)絡(luò)編程接口，實(shí)現(xiàn)報(bào)文數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)組播功能。設(shè)計(jì)了Tplus樹數(shù)據(jù)庫索引結(jié)構(gòu)，有效提高了ACARS報(bào)文的存取

4、速度。通過與航路飛機(jī)建立ACARS鏈接，驗(yàn)證了該譯碼系統(tǒng)的有效性。
　　 3、基于PATS平臺(tái)的EG功能模式，模擬地面監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)載飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（ACMS）的交互過程，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了綜合QAR歷史航班數(shù)據(jù)和ACARS實(shí)時(shí)報(bào)文數(shù)據(jù)的“飛行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控體系”，確定以發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，多數(shù)據(jù)源應(yīng)用問題，進(jìn)行了數(shù)據(jù)描述一致性和預(yù)處理的研究。
　　 4、在發(fā)動(dòng)機(jī)氣路狀態(tài)

5、監(jiān)控問題中，提出了基于支持向量機(jī)（SVM）的發(fā)動(dòng)機(jī)氣路狀態(tài)實(shí)時(shí)診斷方法：讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中氣路參數(shù)的偏差值和已有診斷知識作為機(jī)器學(xué)習(xí)的模型訓(xùn)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(shù)。將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中源于ACARS鏈路的發(fā)動(dòng)機(jī)氣路狀態(tài)數(shù)據(jù)集作為待診斷樣本，輸入診斷模型，識別發(fā)動(dòng)機(jī)氣路系統(tǒng)狀態(tài)。航路應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了SVM模型適用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣路狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(jī)

6、襟翼狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控研究。分析該系統(tǒng)狀態(tài)與襟翼動(dòng)作耗時(shí)之間的關(guān)系，首次提出利用動(dòng)作耗時(shí)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(dòng)作耗時(shí)預(yù)測中的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，提出自適應(yīng)網(wǎng)格搜索法，優(yōu)化LS-SVR模型。工程實(shí)例驗(yàn)證了預(yù)測模型的實(shí)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(shí)時(shí)重構(gòu)。ACARS提供的位置報(bào)文數(shù)據(jù)較為稀疏，并存在丟失點(diǎn)的問題。為了提高基