使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别制造技术

使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别。公开了用于使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别的系统、方法和设备。在一个或更多个实施方式中，一种用于针对载具的传感器故障检测和识别的方法包括利用位于所述载具上的传感器来感测数据。所述方法还包括针对所述数据类型中的每一种对所述数据执行多数表决以针对所述数据类型中的每一种生成单个表决值。另外，方法包括针对所述数据类型中的每一种通过使用所述表决值中的一些来生成估计值。另外，方法包括通过将所述估计值与所述表决值相比较来生成残差。此外，方法包括分析残差的模式以确定数据类型中的哪一种是错误的，以检测并识别由载具上的传感器中的至少一个所经历的故障。

【技术实现步骤摘要】
使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别
本公开涉及传感器故障检测和识别。特别地，本公开涉及使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别。
技术介绍
当前，由于结冰堵塞、重水摄入、火山灰堵塞等，飞行器皮托管容易测量失败。当飞机上的大多数皮托管被同时地阻塞时，发生公共模式气动事件(CMPE)。当发生CMPE时，被显示在驾驶舱显示器上的显示空速将被破坏。另外，在某个时间窗口空速被破坏的飞行器飞行控制系统可能使飞机偏离其最佳飞行路径。鉴于上文，需要用于飞行器上的传感器测量故障(例如，空速、攻角、加速度等)的传感器故障检测和识别的改进技术。
技术实现思路
本公开涉及一种用于使用残差故障模式辨识的传感器故障检测和识别的方法、系统和设备。在一个或更多个实施方式中，一种用于针对载具的传感器故障检测和识别的方法包括利用位于所述载具上的传感器来感测数据。在一个或更多个实施方式中，所述数据包括m种数据类型。在至少一个实施方式中，m是大于二的整数。所述方法还包括由至少一个处理器针对所述数据类型中的每一种对所述数据执行多数表决以针对所述数据类型中的每一种生成单个表决值。另外，所述方法包括由至少一个处理器针对所述数据类型中的每一种通过使用所述表决值的至少一些来生成估计值。在一些实施方式中，通过使用n个所述表决值来生成m个估计值，其中，n等于m减去一。另外，所述方法包括由至少一个处理器通过将所述估计值与所述表决值相比较来生成残差。此外，所述方法包括由至少一个处理器分析所述残差的模式以确定所述数据类型中的哪一种是错误的以检测并识别由所述载具上的所述传感器中的至少一个所经历的故障。在一个或更多个实施方式中，所述数据包括测量数据。在至少一个实施方式中，所述传感器包括以下各项中的至少两(2)种：皮托管、皮托静压管、静压口、静压管、攻角(AOA)解析器和加速度计。在一些实施方式中，所述数据类型包括以下各项中的至少三(3)种：总压力、静压力、攻角(AOA)和加速度。在至少一个实施方式中，所述载具是空中载具、陆地载具或海上载具。在一些实施方式中，所述空中载具是飞机、无人驾驶空中载具(UAV)或直升机。在一个或更多个实施方式中，所述方法还包括由至少一个处理器从所述数据的至少一些中去除已知破坏效应。在一些实施方式中，所述已知破坏效应由至少一个处理器通过利用动态压力、马赫数、攻角(AOA)、襟翼位置、起落架位置、剩余推力和/或地面效应项来去除。在至少一个实施方式中，至少一个处理器通过利用至少一个统计滤波器来生成估计值。在一些实施方式中，至少一个统计滤波器是扩展卡尔曼滤波器(EKF)。在一个或更多个实施方式中，所述方法还包括由至少一个处理器生成警报信号，该警报信号指示所述数据类型中的哪一种是错误的和/或哪些类型的传感器正在经历故障。在一些实施方式中，所述方法还包括基于包含在所述警报信号中的信息来生成视觉警报和/或听觉警报。在至少一个实施方式中，所述方法还包括由至少一个处理器生成指示要使用合成数据而不是错误的感测数据的合成数据信号。在至少一个实施方式中，一种用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统包括：传感器，位于所述载具上，以感测数据。在一个或更多个实施方式中，所述数据包括m种数据类型。在一些实施方式中，m是大于二的整数。所述系统还包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：针对所述数据类型中的每一种对所述数据执行多数表决以针对所述数据类型中的每一种生成单个表决值；针对所述数据类型中的每一种通过使用n个所述表决值来生成m个估计值，其中，n等于m减去一；通过将所述估计值与所述表决值相比较来生成残差；并且分析所述残差的模式以确定所述数据类型中的哪一种是错误的，以检测并识别由所述载具上的所述传感器中的至少一个所经历的故障。在一个或更多个实施方式中，至少一个处理器还被配置为从所述数据的至少一些中去除已知破坏效应。在至少一个实施方式中，至少一个处理器还被配置为通过利用至少一个统计滤波器来生成估计值。在一些实施方式中，至少一个统计滤波器是扩展卡尔曼滤波器(EKF)。在一个或更多个实施方式中，至少一个处理器还被配置为生成警报信号，该警报信号指示所述数据类型中的哪一种是错误的和/或哪些类型的传感器正在经历故障。在至少一个实施方式中，所述系统还包括：至少一个指示灯，该至少一个指示灯用于基于包含在所述警报信号中的信息来生成视觉警报；至少一个显示器，该至少一个显示器用于基于包含在所述警报信号中的所述信息来显示视觉显示警报；和/或至少一个扬声器，该至少一个扬声器用于基于包含在所述警报信号中的所述信息来生成音频警报。在一个或更多个实施方式中，至少一个处理器还被配置为生成指示要使用合成数据而不是错误的感测数据的合成数据信号。可在本公开的各种实施方式中独立地实现这些特征、功能和优点，或者可以在其它的实施方式中组合这些特征、功能和优点。附图说明关于以下描述、所附权利要求和附图，本公开的这些及其它特征、方面和优点将变得被更好地理解，在附图中：图1A是示出了根据本公开的至少一个实施方式的可以被所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统采用的载具(例如，飞机)的图，其中载具被示出为包括各种不同类型的传感器。图1B是示出了根据本公开的至少一个实施方式的可以被所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统采用的载具(例如，飞机)的图，其中载具被示出为包括用于生成警报的多个单元。图2A是示出了根据本公开的至少一个实施方式的关于所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统的传感器中的一个可以采用的示例性皮托管的图。图2B是示出了根据本公开的至少一个实施方式的关于所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统的传感器中的一个可以采用的示例性静压管的图。图2C是示出了根据本公开的至少一个实施方式的关于所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统的传感器中的一个可以采用的示例性皮托静压管的图。图3是示出了根据本公开的至少一个实施方式的所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统的框图。图4是示出了根据本公开的至少一个实施方式的图3的合成空中数据和公共模式监视器(CMM)的功能性的细节的框图。图5示出了根据本公开的至少一个实施方式的用于生成由所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统所利用的估计值的等式。图6A示出了根据本公开的至少一个实施方式的例示针对四种不同类型的传感器数据的感测数据(即测量数据)和所对应的真实值(即真值)的示例性曲线图，其中感测数据都不是错误的。图6B示出了根据本公开的至少一个实施方式的例示由所公开的用于针对载具的传感器故障检测和识别的系统所生成的估计值(即合成值)的示例性曲线图，其中感测数据都不是错误的。图7A示出了根据本公开的至少一个实施方式的例示针对四种不同类型的传感器数据的感测数据(即测量数据)和所对应的真实值(即真值)的示例性曲线图，其中感测数据类型中的一种(即总压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于针对载具(110)的传感器故障检测和识别的方法，该方法包括：/n利用位于所述载具(110)上的传感器来感测数据，其中，所述数据包括m种数据类型，并且m是大于二的整数；/n由至少一个处理器(170)针对所述数据类型中的每一种对所述数据执行多数表决以针对所述数据类型中的每一种生成单个表决值；/n由所述至少一个处理器(170)针对所述数据类型中的每一种通过使用n个所述表决值来生成m个估计值，其中，n等于m减去一；/n由所述至少一个处理器(170)通过将所述估计值与所述表决值相比较来生成残差；以及/n由所述至少一个处理器(170)分析所述残差的模式以确定所述数据类型中的哪一种是错误的，以检测并识别由所述载具(110)上的所述传感器中的至少一个所经历的故障。/n

【技术特征摘要】
20181221 US 16/230,9381.一种用于针对载具(110)的传感器故障检测和识别的方法，该方法包括：
利用位于所述载具(110)上的传感器来感测数据，其中，所述数据包括m种数据类型，并且m是大于二的整数；
由至少一个处理器(170)针对所述数据类型中的每一种对所述数据执行多数表决以针对所述数据类型中的每一种生成单个表决值；
由所述至少一个处理器(170)针对所述数据类型中的每一种通过使用n个所述表决值来生成m个估计值，其中，n等于m减去一；
由所述至少一个处理器(170)通过将所述估计值与所述表决值相比较来生成残差；以及
由所述至少一个处理器(170)分析所述残差的模式以确定所述数据类型中的哪一种是错误的，以检测并识别由所述载具(110)上的所述传感器中的至少一个所经历的故障。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据包括测量数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器包括皮托管(120)、皮托静压管(220)、静压口(130)、静压管(210)、攻角AOA解析器(140)和加速度计(150)中的至少两种。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据类型包括总压力、静压力、攻角AOA和加速度中的至少三种。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述载具(110)是空中载具、陆地载具和海上载具中的一种。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述空中载具是飞机、无人驾驶空中载具UAV和直升机中的一种。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括由所述至少一个处理器(170)从所述数据的至少一些中去除已知破坏效应。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述已知破坏效应由所述至少一个处理器(170)通过利用动态压力、马赫...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·T·怀特海德，S·C·李，B·K·鲁普尼克，K·纳杰马巴迪，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US