[發(fā)明專利]一種機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611154068.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108226662B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬小博;解文濤;陳益;劉帥;王炳文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明涉及一種機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)方法，屬于飛機(jī)航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用于提高機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)與故障檢測(cè)覆蓋率，是提高設(shè)備可維護(hù)性的有效手段。本方法首先對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的組件塊進(jìn)行威脅分析，提取不同應(yīng)力環(huán)境對(duì)組件塊的影響，對(duì)不同的組件塊設(shè)置不同的監(jiān)視傳感器和預(yù)警電路，預(yù)測(cè)系統(tǒng)健康狀況。其次進(jìn)行擴(kuò)展RCM分析，研究典型性能下降的特征參數(shù)、提取故障特征，評(píng)估故障狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用于提高機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)與故障檢測(cè)覆蓋率，是提高設(shè)備可維護(hù)性的有效手段。

背景技術(shù)

飛行器長(zhǎng)航時(shí)飛行對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)可用性提出了較高的要求，提高系統(tǒng)的可用性基本上有兩種方法:增加MTTF(Mean Time To Fail)或減少M(fèi)TTR(Mean Time ToRepair)。增加MTTF要求增加系統(tǒng)的可靠性,而對(duì)于系統(tǒng)而言,當(dāng)故障的產(chǎn)生難以進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)和消除時(shí),通過快速故障恢復(fù),降低平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)也可以達(dá)到提高可用性的目的。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)方法通過設(shè)計(jì)不同故障監(jiān)視與預(yù)警電路、建立故障預(yù)測(cè)推理模型，采用故障定位輔助決策算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)工作過程中故障的監(jiān)測(cè)、定位，結(jié)合智能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)故障的隔離、處理、重構(gòu)和安全管理，有效提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，降低了系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)方法，建立了基于功能區(qū)域威脅分析的故障預(yù)測(cè)與故障推理模型、故障預(yù)測(cè)輔助決策流程和算法，有效提高了機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可測(cè)試性和可維護(hù)性，從而提高了機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可用性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：通過在機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中建立監(jiān)視傳感器和預(yù)警電路，提取功能單元故障特征，在已建立的故障預(yù)測(cè)推理模型中，建立輔助決策監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，預(yù)測(cè)系統(tǒng)健康狀況。

一種機(jī)載計(jì)算機(jī)故障預(yù)測(cè)方法，包含以下步驟：

步驟1：根據(jù)不同應(yīng)力環(huán)境對(duì)不同功能區(qū)域的影響不同而進(jìn)行的功能區(qū)域劃分，如根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)不同功能區(qū)域如核心處理計(jì)算單元(CPU、MEM)以熱威脅為主、通用接口功能單元(1394、IO、1553等)以電應(yīng)力威脅為主、控制邏輯時(shí)序單元(CLK、處理邏輯等)以時(shí)序特征參數(shù)威脅為主、供電單元(5V、±15V、28V等)以功耗特征參數(shù)威脅為主、機(jī)載計(jì)算機(jī)平臺(tái)的振動(dòng)威脅等。

步驟2：根據(jù)不同應(yīng)力環(huán)境對(duì)不同功能區(qū)域的影響不同而進(jìn)行不同故障單元預(yù)測(cè)及典型性能下降的特征參數(shù)采集，故障預(yù)測(cè)單元的設(shè)計(jì)主要依據(jù)針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同功能區(qū)域進(jìn)行威脅分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的不同組件提取其在不同應(yīng)力環(huán)境下的影響，如熱威脅、功耗威脅、振動(dòng)威脅及電應(yīng)力威脅等，依據(jù)影響因子對(duì)不同的組件塊設(shè)置不同的監(jiān)視傳感器和故障預(yù)警電路，以采集典型性能下降的特征參數(shù)。如在熱威脅參數(shù)采集中設(shè)計(jì)溫度傳感器電路，采集功能區(qū)域的溫度特征，以判斷熱威脅影響，在振動(dòng)威脅區(qū)域參數(shù)采集中設(shè)計(jì)振動(dòng)傳感器處理電路，采集功能區(qū)域的振動(dòng)特征，以判斷振動(dòng)威脅等。

步驟3：多級(jí)監(jiān)視門限威脅分析。采用多級(jí)監(jiān)視門限方式、建立故障征兆矩陣和故障樹，結(jié)合機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和功能模型，在故障征兆矩陣和故障樹分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)故障現(xiàn)象的分析、判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的實(shí)時(shí)分析和快速診斷，進(jìn)行威脅分析。

步驟4：故障輔助決策。故障定位輔助決策針對(duì)單事件故障定位和關(guān)聯(lián)事件故障定位，通過對(duì)故障征兆數(shù)據(jù)采集、故障模擬數(shù)據(jù)采集，因果關(guān)系推理，建立故障輔助決策。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

a.針對(duì)不同應(yīng)力環(huán)境對(duì)不同功能區(qū)域的影響，對(duì)各功能區(qū)域的關(guān)鍵威脅進(jìn)行劃分，并設(shè)置了不同的監(jiān)視傳感器和預(yù)警電路，特征參數(shù)提取更具針對(duì)性，威脅分析更準(zhǔn)確。

b.故障預(yù)測(cè)推理模型可根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)工作條件及選用的元器件情況進(jìn)行適應(yīng)性配置，故障預(yù)測(cè)推理覆蓋率、準(zhǔn)確性高。