[發(fā)明專利]基于實時模型的結(jié)構(gòu)異常檢測的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210350061.1
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN103018060A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·A·史密斯;J·M·老尤尼斯;E·Y·瑞陳巴奇
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

1.基于實時模型的運載工具結(jié)構(gòu)異常檢測的方法，其包括：

在所述運載工具運轉(zhuǎn)期間接收對應(yīng)于運載工具結(jié)構(gòu)上位置的實時測量值；

比較所述實時測量值與所述位置期望的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以提供模擬誤差信號；

計算所述模擬誤差信號的統(tǒng)計顯著性，以提供誤差顯著性；

測定所述誤差顯著性的持久性；和

如果所述持久性超過持久性閾值，則指示結(jié)構(gòu)異常。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計算所述模擬誤差信號的所述統(tǒng)計顯著性的步驟進一步包括：

遞歸地估計所述模擬誤差信號的估計平均數(shù)和估計方差，以確定所述模擬誤差信號是否保證指示所述結(jié)構(gòu)異常；和

基于所述估計平均數(shù)和所述估計方差通過計算所述模擬誤差信號的假報警的概率(Pfa)評估所述模擬誤差信號顯著地偏離零的概率，以提供所述誤差顯著性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中測定所述誤差顯著性的持久性的步驟進一步包括：

當(dāng)所述誤差顯著性落在Pfa閾值之下時，將單位信號輸入至一階濾波器；

比較所述一階濾波器的輸出值與接近1的值；和

當(dāng)所述一階濾波器的輸出值充分接近1時，其中所述持久性高，指示結(jié)構(gòu)異常狀況。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述Pfa閾值和所述一階濾波器的濾波時間常數(shù)是取決于所述模擬誤差信號的質(zhì)量和假陽性指示的容限的可調(diào)參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如果指示所述結(jié)構(gòu)異常，則啟動控制機構(gòu)以抵償所述結(jié)構(gòu)異常。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中啟動控制機構(gòu)的步驟包括選自下列的至少一種：控制面啟動、升力面啟動、流控制啟動、形狀記憶合金的啟動、經(jīng)活性結(jié)構(gòu)材料的啟動和推進功率改變。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述運載工具結(jié)構(gòu)上安裝多個測量傳感器，其可操作以測量所述實時測量值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括：

在所述運載工具的健康運轉(zhuǎn)期間讀取傳感器信號；和

基于所述傳感器信號用公式表示所述運載工具健康運轉(zhuǎn)的期望的簽字信號響應(yīng)，以提供所述期望的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括周期性地收集在所述運載工具的進一步運轉(zhuǎn)期間的代表性的傳感器信號，以獲得所述實時測量值。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)異常包括選自下列的至少一種：飛行運轉(zhuǎn)、風(fēng)切變對升力面的應(yīng)力、碎片碰撞對升力面的應(yīng)力、陣風(fēng)對升力面的應(yīng)力、機翼的振動、機翼的顫振、機身撓曲、機身的過度彎曲、推進系統(tǒng)異常、過度的線性位移、過度的角位移、結(jié)構(gòu)疲勞、控制面異常和升力面異常。

11.基于實時模型的結(jié)構(gòu)異常檢測系統(tǒng)，其包括：

結(jié)構(gòu)異常檢測模塊，其可操作以：

在運載工具運轉(zhuǎn)期間接收對應(yīng)于所述運載工具結(jié)構(gòu)上位置的實時測量值；

比較所述實時測量與所述位置期望的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以提供模擬誤差信號；

計算所述模擬誤差信號的統(tǒng)計顯著性，以提供誤差顯著性；

如果所述誤差顯著性低于所選擇的Pfa閾值，則測定所述誤差顯著性的持久性；和

如果所述持久性超過持久性閾值，則指示結(jié)構(gòu)異常；和

異常緩解模塊，其可操作以如果指示所述結(jié)構(gòu)異常，則啟動控制機構(gòu)以抵償所述結(jié)構(gòu)異常。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括：

平均數(shù)/方差估計器，其可操作以遞歸地估計所述模擬誤差信號的估計平均數(shù)和估計方差；

誤差函數(shù)模塊，其可操作以基于所述估計平均數(shù)和所述估計方差通過計算所述模擬誤差信號的假報警的概率(Pfa)評估所述模擬誤差信號顯著地偏離零的概率，以獲得所述誤差顯著性；和

修勻器，其包括一階濾波器并可操作以當(dāng)所述一階濾波器的輸出值充分接近1時，這指示所述誤差顯著性持久地高，聲明異常狀況。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述一階濾波器包括所選擇的Pfa閾值和濾波時間常數(shù)，其為基于所述模擬誤差信號的質(zhì)量和假陽性指示的容限的可調(diào)參數(shù)。