一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，该方法包括以下步骤：根据FAA等航空运行规范，计算LED光源系统的单光源亮度；根据上述计算结果和各系统光源的自身特性曲线，推出光源系统的初始脉冲驱动矩阵；采用阵列预估计算法对输出矩阵进行常态快速监测，生成系统的状态矩阵；对系统的驱动矩阵进行调整，对待控位施加控制量，实现系统光源的快速稳定。该发明专利技术具有快速高效，并可显著提高助航LED光源系统的可靠性，对于航空安全具有非常有益的应用成效。

A fast stabilization method for navigational LED light source based on array pre estimation

The invention discloses a fast and stable method of navigation aid LED light source based on array pre estimation. The method includes the following steps: the Dan Guangyuan luminance of the LED light source system is calculated according to the aviation operation specification such as FAA, and the initial pulse driving moment of the light source system is introduced according to the above calculation results and the self characteristic curves of the system light sources. Array, the output matrix is rapidly monitored by the array prediction method, the state matrix of the system is generated, the drive matrix of the system is adjusted, the control amount is applied to the control position, and the fast stability of the system light source is realized. The invention is fast and efficient, and can significantly improve the reliability of the navigation LED light source system, and has very beneficial application results for aviation safety.

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法
本专利技术属于计算机通信和航空安全
，具体涉及一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法。
技术介绍
助航灯光系统是关乎航空安全顺畅运行的基础支撑系统之一，由于行业安全敏感性，助航光源的稳定性和亮度都有严格的FAA规范，特别是跑道、滑行道的助航灯光系统，决定着航空安全的最初和最后一道关卡，其重要性不言而喻。而随着节能减排理念和新光源技术的发展，高亮度LED光源被广泛应用于跑道、滑行道关闭标识系统，目前对于这类LED光源系统的稳定性监控依赖于专门的输出监测装置，不仅增加了装置复杂程度和运行成本，而且降低了设备可靠性，具有很大的安全隐患。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，既保留了硬件监测的快速性，又大大降低系统复杂性，从而提高系统稳定性。本专利技术的技术方案为：一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：A.根据FAA等航空运行规范，计算LED光源系统的单光源亮度；B.根据上述计算结果和各系统光源的自身特性曲线，推出光源系统的初始脉冲驱动矩阵；C.采用阵列预估计算法对输出矩阵进行常态快速监测，生成系统的状态矩阵；D.对系统的驱动矩阵进行调整，对待控位施加控制量，实现系统光源的快速稳定。进一步的，所述步骤A的具体实现方式为：假设标识系统的光源结构为：标识系统由M组灯体组成，每组灯体又由N个LED光源构成，记光源亮度矩阵为LDm×n，各色光源的白平衡占比矩阵记为(Wp)m×n，单光源颜色矩阵记为(Co)m×n，调节矩阵(Aj)m×n，单位亮度记为Bm×n，单组灯体的单位点数矩阵记为Nm×n，则系统光源的单光源亮度矩阵为：则定位到任意一个LED单光源的单管亮度元素为：进一步的，所述步骤B的具体实现方式为：将亮度矩阵中单一元素利用反正切函数，变换为自身特性曲线对应的单管驱动电流，表示为：则系统电流驱动矩阵表示为：考虑到助航灯光系统的脉冲调制驱动，占空比调制矩阵记为dim表示各单管元素的脉冲调制占空比；则脉冲电流驱动矩阵(DDI)m×n为：即，进一步的，所述步骤C的具体实现方式为：设(t0-1)和(t0)分别表示助航灯光系统的前一状态和现在状态，为实现不需外加硬件监测装置，保证系统的简洁性和可靠性，对系统输出加入软件监测内容，该部分可用基本的I/O读取系统驱动IC中的数值即可，内容记为(SC)m×n，其高斯白噪声记为(VG)m×n；系统的最优状态矩阵记为(SR)m×n，系统控制量参数记为(To)m×n，系统过程高斯白噪声记为(VP)m×n，预测系统的协方差矩阵记为(Cov)m×n；另，系统参数矩阵设和监测参数矩阵设为E；则助航灯光系统的阵列预估计模型为：即，考虑软件监测高斯白噪声的前提下，状态监测矩阵(SN)m×n为：即，基于上一状态(t0-1)得到当前状态(t0)的预测系统协方差矩阵为：即，P表示系统过程的期望收敛点矩阵，设Pi∈(0,1e-6]，系统增益矩阵Km×n为：R表示系统增益回归过程中的期望收敛点矩阵，设为(0,1e-1]；综上所述，系统的阵列预估计算法模型为：即，系统的当前状态矩阵最优估计为：进一步的，所述步骤D的具体实现方式为：系统的状态矩阵相对目标的偏置矩阵记为Δmn，系统的目标输出矩阵记为(Ta)mn，则偏置矩阵Δmn为：Δmn＝(Ta)mn-(SR)mn设系统的冗余量参数为δ，另设置一个全1矩阵(AO)m×n,则系统的稳定控制矩阵为：(CTr)m×n＝Δmn-δ·(AO)m×n只需对系统输入(CTr)m×n控制，即可在阵列预估计的基础上，针对各类干扰、衰减和偏移完成助航LED光源快速稳定控制。本专利技术的有益效果是：能够不依赖额外配置的输出监测装置就能实现LED光源系统的输出状态监测，通过阵列预估计算法，实现快速监测响应和稳定实施，既降低了系统的复杂度，提高可靠度和稳定性，又具有传统外置硬件监测的时效性。附图说明图1为系统总体实施流程图。图2为阵列预估计算法实施流程图。具体实施方式参照图1系统总体实施流程图，一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，所述方法包括以下步骤：A.根据FAA等航空运行规范，计算LED光源系统的单光源亮度。目前跑道、滑行道关闭标识系统光源通常采用单体组合光源，每个单灯体又由多个LED单光源通过多路串并联组合而成。以跑道关闭标识系统为例，假设标识系统的光源结构如下：标识系统由M组灯体组成，每组灯体又由N个LED光源构成，记光源亮度矩阵为LDm×n；各色光源的白平衡占比矩阵记为(Wp)m×n，单光源颜色矩阵记为(Co)m×n，调节矩阵(Aj)m×n，单位亮度记为Bm×n，单组灯体的单位点数矩阵记为Nm×n，则系统光源的单光源亮度矩阵计算如下：那么，定位到任意一个LED单光源的单管亮度元素计算公式为：B.根据上述LED单光源的单管亮度计算结果和各系统光源的自身特性曲线，推出光源系统的初始脉冲电流驱动矩阵(DDI)m×n：将亮度矩阵中单一元素利用反正切函数，变换为自身特性曲线对应的单管驱动电流，表示为：则系统电流驱动矩阵表示为：考虑到助航灯光系统的脉冲调制驱动，占空比调制矩阵记为dim表示各单管元素的脉冲调制占空比；则脉冲电流驱动矩阵(DDI)m×n可计算为：即，C.采用阵列预估计算法对输出矩阵进行常态快速监测，生成系统的当前状态矩阵：如图2所示，这里用(t0-1)和(t0)分别表示助航灯光系统的前一状态和现在状态；为实现不需外加硬件监测装置，保证系统的简洁性和可靠性，对系统输出加入软件监测内容，该部分可用基本的I/O读取系统驱动IC中的数值即可，内容记为(SC)m×n，考虑到软件监测的误差情况，其高斯白噪声记为(VG)m×n；系统的最优状态矩阵记为(SR)m×n，系统控制量参数记为(To)m×n，系统过程高斯白噪声记为(VP)m×n，预测系统的协方差矩阵记为(Cov)m×n。另外，助航灯光系统在实际工作中前后两个系统间隙的关注状态是一致的，因此系统参数矩阵设为E；软件监测内容即为实际监测值，因此监测参数矩阵设为E。基于上述描述，助航灯光系统的阵列预估计模型如下式：即，考虑软件监测高斯白噪声的前提下，状态监测矩阵(SN)m×n计算得：即，基于上一状态(t0-1)得到当前状态(t0)的预测系统协方差矩阵计算如下：即，P表示系统过程的期望收敛点矩阵，在本实施案例中，建议设置Pi∈(0,1e-6],可确保系统协方差矩阵在收敛时的适用度和预估计结果的可靠性。算得系统的预测系统协方差矩阵后，则系统增益矩阵Km×n计算过程如下：R表示系统增益回归过程中的期望收敛点矩阵，在本例中，可设为(0,1e-1]。综上所述，系统的阵列预估计算法模型为：即，系统的当前状态矩阵最优估计为：至此，系统的阵列预估计模型得解。D.对系统的驱动矩阵进行调整，对待控位施加控制量，实现系统光源的快速稳定：系统的状态矩阵相对目标的偏置矩阵记为Δmn，系统的目标输出矩阵记为(Ta)mn，则偏置矩阵Δmn可算得：Δmn＝(Ta)mn-(SR)mn设系统的冗余量参数为δ，另设置一个全1矩阵(AO)m×n,则系统的稳定控制矩阵为：(CTr)m×n＝Δmn-δ·(AO)m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：A.根据FAA等航空运行规范，计算LED光源系统的单光源亮度；B.根据上述计算结果和各系统光源的自身特性曲线，推出光源系统的初始脉冲驱动矩阵；C.采用阵列预估计算法对输出矩阵进行常态快速监测，生成系统的状态矩阵；D.对系统的驱动矩阵进行调整，对待控位施加控制量，实现系统光源的快速稳定。

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：A.根据FAA等航空运行规范，计算LED光源系统的单光源亮度；B.根据上述计算结果和各系统光源的自身特性曲线，推出光源系统的初始脉冲驱动矩阵；C.采用阵列预估计算法对输出矩阵进行常态快速监测，生成系统的状态矩阵；D.对系统的驱动矩阵进行调整，对待控位施加控制量，实现系统光源的快速稳定。2.如权利要求1所述的基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，其特征在于：所述步骤A的具体实现方式为：假设标识系统的光源结构为：标识系统由M组灯体组成，每组灯体又由N个LED光源构成，记光源亮度矩阵为LDm×n，各色光源的白平衡占比矩阵记为(Wp)m×n，单光源颜色矩阵记为(Co)m×n，调节矩阵(Aj)m×n，单位亮度记为Bm×n，单组灯体的单位点数矩阵记为Nm×n，则系统光源的单光源亮度矩阵为：则定位到任意一个LED单光源的单管亮度元素为：3.如权利要求2所述的基于阵列预估计的助航LED光源快速稳定方法，其特征在于：所述步骤B的具体实现方式为：将亮度矩阵中单一元素利用反正切函数，变换为自身特性曲线对应的单管驱动电流，表示为：则系统电流驱动矩阵表示为：考虑到助航灯光系统的脉冲调制驱动，占空比调制矩阵记为dim表示各单管元素的脉冲调制占空比；则脉冲电流驱动矩阵(DDI)m×n为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王世辉，赵前程，张波，
申请(专利权)人：昆山青石计算机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32