[發明專利]兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法與系統

在審

• 申請號: 201710201433.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106886664A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 俞力玲;顧宏斌;高振興;吳東蘇;孔祥駿;劉暉
• 申請（專利權）人: 中國民航科學技術研究院;南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 熊玉瑋

技術領域

本發明公開了兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法與系統，屬于航空模擬的技術領域。

背景技術

飛行事故的分析主要通過飛行記錄數據分析、現場勘查、專業人員分析等手段，最終由事故調查專家給出綜合的事故原因判斷。隨著航空科學技術的不斷發展，大氣擾動、飛機突發系統故障并導致駕駛員錯誤決斷和操縱不當已成為飛行事故的主要誘因。目前，只能通過事故飛行數據的回放來分析駕駛員的決斷和操作。

飛行模擬器是一種半物理實時仿真系統，通過飛行動力學模型來模擬飛機在空中和地面的運行。但作為駕駛員飛行訓練裝備，飛行模擬器不具備飛行數據回放的功能，更無法應用于飛行事故的調查和分析。

當前，飛行事故調查一般采取事故飛行數據回放的手段，“用數據說話”，已成為民航界的共識。飛行數據屬于一種時間序列，但其記錄的飛行狀態和駕駛員操作輸入之間隱含著飛行動力學機理。隨著人為因素成為導致飛行事故的首要誘因，單純從飛行數據的角度進行事故調查，有時不能獲得對事故原因的準確判斷，須要通過動力學仿真來輔助進行事故的推演和分析。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法與系統，通過動力學仿真來輔助進行事故的推演和分析，實現了飛行事故的高逼真度模擬，解決了單純從飛行數據的角度進行事故調查有時不能獲得對事故原因的準確判斷的技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法，對FDR或QAR導入的數據進行實時分析以獲得飛行數據并提取關鍵事件，根據事故飛機建模數據建立全量非線性飛行動力學模型，飛行動力學模型在飛行數據驅動模式下根據事故前任意初始飛行狀態進行實時仿真，在人工操縱駕駛艙時采用時間同步機制切換飛行動力學模型至模型驅動模式，根據人工操縱的時間節點快速檢索關鍵事件以確定模型驅動模式下的仿真事件。

作為兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法的進一步優化方案，對FDR或QAR導入的數據進行實時分析以獲得包含但不限于駕駛艙各類操縱量、飛行狀態、發動機狀態、飛行管理和自動飛行系統狀態的飛行數據。

作為兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法的進一步優化方案，建立的全量非線性飛行動力學模型包含但不限于以下對應于飛機子系統的子模型：飛機氣動模型、發動機和推進系統模型、起落架和地面模型、飛行操縱和飛行控制系統模型、飛行管理系統模型、大氣擾動環境模型。

作為兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法的再進一步優化方案，飛行動力學模型在飛行數據驅動模式下根據事故前任意初始飛行狀態進行實時仿真，具體為：根據飛行數據配平各子模型并設置各子模型仿真的粗細粒度可調，與飛行事故無關的飛機子系統調用粗粒度模型，與飛行事故有關的飛機子系統調用細粒度模型。

作為兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬方法的進一步優化方案，在人工操縱駕駛艙時采用時間同步機制，并通過軟件切換方式或硬件切換方式切換飛行動力學模型至模型驅動模式。

兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬系統，包括：

FDR/QAR數據庫，存儲FDR/QAR數據，

飛機建模數據庫，存儲飛機建模數據，及

處理器，對從FDR/QAR數據庫導入的數據進行實時分析以獲得飛行數據并提取關鍵事件，根據事故飛機建模數據建立全量非線性飛行動力學模型，飛行動力學模型在飛行數據驅動模式下根據事故前任意初始飛行狀態進行實時仿真，在人工操縱駕駛艙時采用時間同步機制切換飛行動力學模型至模型驅動模式，根據人工操縱的時間節點快速檢索關鍵事件以確定模型驅動模式下的仿真事件。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：一方面可以通過飛行數據驅動飛行實時仿真系統，將飛行事故環境下飛機的各項操縱和飛行狀態變化以數據形式再現，實現常規的輔助飛行事故分析的功能；另一方面，通過硬件開關或軟切換方法，設想在發生事故前，加入事故調查專家的經驗判斷，將系統從飛行數據驅動方式切換為人工操縱實時仿真方式，實現一種“假設-驗證”的事故推演分析方法。

附圖說明

圖1為飛行事故仿真模型。

圖2為兼容飛行數據驅動的飛行事故模擬系統結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明。